大型医院交通集散空间布局规划及优化研究

文摘   2024-11-19 08:00   北京  





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【欢迎引用】韩宝睿, 徐宝涵, 董任, 等. 大型医院交通集散空间布局规划及优化研究[J]. 工程研究——跨学科视野中的工程, 2024, 16(1): 74-86. DOI: 10.3724/j.issn.1674-4969.23010826


大型医院交通集散空间布局规划及优化研究


韩宝睿1, 徐宝涵1, 董任1, 钱宁亚2*, 李水源2


(1. 南京林业大学 汽车与交通工程学院,南京 210037;

2. 山东省建筑设计研究院有限公司 医养建筑研究中心,济南 250000)


摘要:近年来医院发展朝着大型化和综合化形式迈进,同时也带来了一系列交通问题。本文就医院外部集散空间布局形式进行研究并改进,以缓解大型医院外部的交通拥堵混乱问题。通过分析大型医院外部空间的使用需求,重新界定了医院交通集散空间的范围与功能;结合其空间流线需求与建筑广场、城市道路设计理论,分析了医院集散空间的交通特征与规划要点;最后提出了各功能区布局原则,并从医院内外临时停车、交通设施布置、道路功能划分等方面阐明了医院交通集散空间的规划方法。针对不同形式医院的布局,分别设置了复合立体型、平面广场型和用地紧缺性三种形式,为城市规划设计者提供参考。

关键词:交通规划;大型医院;集散空间;功能布局;一体化设计


引言

随着我国快速推进的城市化进程,人民群众的物质生活水平日益提高,直接带动了高品质医疗服务需求的不断增长。居民不仅追求医疗技术和服务质量的提升,同时也期待在就医过程中获得更加便捷、高效的体验。为此,医院作为城市公共服务体系中的关键组成部分,其建筑形态和功能布局的演变成为了适应这一需求的必然趋势[1]。近年来,医院的大型化和综合化成为显著特点,这既是医疗技术进步和医疗服务整合的产物,也是响应患者多样化需求的结果。此类变化不仅丰富了医疗服务的内涵,同时也使得医院及其周边区域成为了交通高度集聚的地区。大型医院每日吸引的患者、陪护人员、医务工作者以及访客的数量非常庞大,这些人员在医院周边的活动产生了大量的交通需求,对城市交通系统形成了巨大的压力[2]。此外,随着医院功能的不断扩展和细化,医院建筑群内部的交通组织也趋向复杂。门诊、急诊、住院部、医技科室等不同功能区域之间的流线交织,医院内部交通也时刻影响着外部交通的组织和流畅性。交通集散空间的规划设计与组织,成为了解决这一问题的重要环节。


然而,目前医院建筑与城市道路规划中对这些集散空间的重视程度不足,缺乏系统深入的理论研究和实践指导。这导致了在实际运营中,大型医院常常面临交通拥堵、流线干扰、非法停车等交通问题,尤其在医院的入口、出口以及周边的道路上更为突出[3]。这些问题不仅影响了医院的正常运营效率,也降低了患者的就医体验,甚至可能对紧急医疗救援工作产生不利影响。因此,对于医院交通集散空间的规划与布局,越来越需要科学化与合理化的考量,以期探索并实施与大型医院特性相契合的交通组织模式,这一议题正逐渐受到广泛的关注与重视。


医院空间布局规划在国内外研究中,主要从医院操作流程与功能区域分配的角度出发。Yeh等[4]以一家拥有28个设施的医院为例,深入研究了医院空间的邻接关系、距离、位置和可达性等因素。同时,Vos等[5-7]分析了医院的建筑设计,评估了分层设施布局规划方法,并开发了分解算法来支持布局规划的决策。Cubukcuoglu等[8]则基于新的二次分配问题(quadratic assignment problem,QAP)计算空间规划方法,将医院空间单元进行离散化和模块化设计,以重新规划医院布局。国内学者中,胡汉骄等[9, 10]采用模块化的设计方法,探讨了医院中门诊部、大厅和医院街等空间的布局模式,充分吸取中国大型医院“大厅型”和“医院街型”交通模式的优点,提出组合设计手法。Chen等[11]以武汉火神山医院的设计为例,强调了传染病医院建筑在空间分布和流线隔离方面的重要性,特别是医患、人员、车辆、污染物和清洁物品等的隔离。Tongur等[12]采用MBO(最小二乘法优化,least squares optimization)、TS(遗传算法,tribological simulation)和模拟退火(simulated annealing)三种算法对某大型医院进行布局优化,提高了现有诊所布局的效率。Jia等[13]则将医院布局问题分为五个类别,将医院设计问题和空间布局相结合,将医院室内环境视作城市环境以证明地理研究方法的合理性。


在医院的外部交通流线组织和空间布局领域,也积累了丰富的研究成果。贾敬龙等[14]结合综合医院交通规划的特点和总体要求,在医院前广场设置地上地下分流的交通组织方案,并设置出租车专用候客区。陈吉发等[15]在医院交通需求的调研和分析基础上,提出医院出入口应紧密结合实际条件,与用地布局、就诊流程等相协调,实现不同交通分类分流。方柯[16]通过分析医院的车流到达分布规律,采用基于VISSIM①仿真验证的方法优化医院出入口交通组织。石婧[17]基于流线的组织提出医院公共空间改扩建的设计策略,认为出入口应当注重流线分离与立体化衔接,细化功能分区以形成结合实际的空间形式。张婉军[18]研究综合医院院前广场空间设计,将院前广场空间分为建筑单体入口空间、建筑临街面空间、街道过渡空间三个部分,并有不同的设计策略。罗力铭[19]通过对紧缩用地条件下医院外部交通组织分析,提出在医院出入口附近建立多层次的院前广场、采用集约化的静态交通、多点接驳等方法。


① VISSIM是一款专业的微观交通仿真工具,它能够模拟真实世界中的交通流行为,包括车辆、行人和公共交通的运行情况。


综上所述,医院布局规划领域的研究普遍采纳了模块化设计方法。但在医院外部交通流线和空间布局的研究中,虽然有关规划原则和策略被提出,但对于医院集散空间的理解大多局限于院前广场区域。而且由于缺乏对功能区细化需求和空间分析的深入探讨,使得在具体的布局设计中难以有效兼顾各类型医院的差异性,也难以应用到实际医院管理中去。


因此,本文聚焦于大型医院(特指那些床位数超过1000张、日均门诊量逾5000人次的综合三甲医院),以其外部交通的组织流程作为深入研究的对象,研究范围涵盖:交通流从临近医院的城市道路空间,到出入口与院区衔接后经由院区建筑前广场等区域,最后与建筑接驳进入内部交通空间的整体区间[19]。本研究将在重新界定大型医院交通集散空间的概念和功能基础上,采用定性方式分析其交通流线组织和功能布局的需求,进而以模块化设计方法规划其布局模式,希望研究能够为缓解医院外部交通问题提供参考。

医院交通集散空间流线与功能解析

1.1 当前大型医院外部交通问题症结


由于城市空间发展用地不断紧缩,大型医院呈现综合化紧凑化发展趋势,并逐渐由分散式布局转向集中式和半集中式布局[20],造成了各大型医院一些共通的外部交通问题:


(1)医院出入口常常面临交通拥堵的困境,进出医院的人流、车流与仅仅是路过医院的车辆之间频繁产生相互干扰。大多数医院选择在紧邻城市道路的围墙处设置一两个出入口作为主要的交通节点。然而,在高峰时段,这些出入口往往成为多种交通方式[如私家车、出租车(包括网约车)、公交车和步行者等]的汇聚点,导致车辆排队等候、交通秩序混乱,严重影响了医院周边交通的流畅性和进出医院的效率。


(2)医院停车难题尤为突出,临时停靠需求常常得不到满足。在高峰时段,医院内部停车库容量有限,导致停车位供不应求,进而迫使部分车辆占用城市道路空间进行停放,加剧了交通拥堵问题。此外,由于停车困难,越来越多的患者和访客选择乘坐私家车、出租车(包括网约车)等接送车辆前往医院,这使得医院出入口区域临时上下客的现象愈发普遍。然而,当前的规划并未充分考虑到这一需求,未能提供足够且有效的临时泊位,进一步加剧了停车难和交通混乱的局面。


(3)医院与外部交通的衔接存在明显不足,突出表现为公交、轨道交通站台距离医院较远,换乘过程繁琐不便。在医院的规划过程中,往往过分聚焦于内部交通流线的优化,而忽视了对外部交通接驳和换乘设施的综合规划。这种规划上的缺失,不仅增加了患者和访客前往医院的交通难度,也影响了医院周边交通的整体运行效率。


将大型医院外部交通问题总结如图1所示,可以清晰地发现,医院外部交通问题的症结在于未能有效地组织好出入口连接城市道路和医院建筑体空间的流线。因此,本文提出了“医院交通集散空间”的概念,并将研究其流线组织、功能划分以及空间布局。通过研究,期望能够找到缓解拥堵等交通问题的有效途径,为医院外部交通的优化提供理论支持和实践指导。


图 1 大型医院核心外部交通问题示意图


1.2 医院交通集散空间的定义


“集散空间”是一个建筑概念,本文界定的医院“交通集散空间”涵盖了各类到达、离去以及经过医院的交通在医院出入口及周边道路进行减速、排队进出、停车以及行人驻足等候的区域(图2)。与传统的主要服务于人行的医院集散广场不同,交通集散空间更为综合地考虑了由城市道路至医院建筑过渡空间中的人行与车行流线。因此,即便是那些没有集散广场、建筑沿街布置的老城区医院,也应当合理规划设置交通集散空间,以确保其人车流线的有序组织和功能布局的合理性。这样的空间规划对于提升医院周边交通效率、缓解交通拥堵具有重要意义。


图 2 大型医院交通集散空间范围


大型医院交通集散空间具有以下特征:


(1)在交通流特性方面,集散空间实质上是一个因医院建筑及周边道路交通流量集中而形成的滞缓区域。这个区域内各类到达和离开的交通参与者会进行减速、转向、等待、排队、停车等一系列活动,这些活动相互交织,往往导致整体交通流速减缓,甚至出现交通秩序混乱的现象。


(2)从空间区域的角度来看,集散空间并不是一个具有明确物理界限的封闭区域。相反,它是一个开放且连续的空间,包含了医院主体建筑前沿的广场、与医院相连的出入口,以及受到医院交通影响的邻近道路空间。这些空间元素相互关联,共同构成了医院交通集散的整体环境。


(3)在管理职责方面,由于集散空间是医院交通向城市道路空间的自然延伸,因此其管理涉及到医院和城市管理两个层面。医院需要关注自身内部交通组织和安全管理,而城市管理部门则需要负责确保集散空间内的交通秩序和道路畅通。这就要求医院方和城管方必须建立有效的协调机制,共同对集散空间进行规划和管理,以确保其功能的正常发挥。


1.3 医院交通集散空间功能分析


从系统论的角度,分析集散空间的功能与流线需要从医院整体的功能与流线出发。大型医院主体建筑区域可分为门诊部、急诊部、医技部、住院部、后勤部、行政办公部以及传染部,交通流线总体可分为人行、车行与物品流线(表1)[20,21],图3为一种分散式布局的大型医院流线和功能示意图。



图 3 大型医院交通集散空间流线与功能布局示意图


医院集散空间的本质功能包括从行车接近—减速—判断—上下客—驶离,为了实现这些功能,需要科学细致地划分不同的区域,如停留区域、等待区域、减速区、加速区等。同时,集散空间所承担的流线类型也是多样化的,包括前往门急诊的患者流线(步行、非机动车、公共交通到达)、非入院私家车、出租车(包括网约车)等接送车辆流线,以及开往院内停车场的私家车和开往急诊部的救护车流线等。在具体的区域划分上,集散空间主要包括以下几个关键区域:


(1)交通缓滞区域。这是车辆及行人在接近或到达医院时因减速、临时等候观望等行为而形成的区域。这种缓滞现象客观上会导致局部交通流受阻减速,主要出现在步行道及部分城市道路上。为了解决这个问题,可以考虑扩大或新建缓冲区域来容纳这些临时性的交通需求。


(2)上下客区域。这个区域主要满足公共交通以及出租车(包括网约车)到达时产生的路边停靠需求。然而,这种停靠行为极易与其他正常行驶的交通产生干扰和局部紊乱。此外,大量非入院私家车为了避免院区附近的停车难问题,也会选择路边上下客,这同样会加剧交通拥堵问题。


(3)车辆进院排队区域。当医院内部停车场达到饱和状态时,进院车辆排队长度会过长,导致车辆外溢至周边道路。这不仅占用了道路资源,还影响了周边道路的正常通行。


(4)交通冲突区域。在医院的机动车出入口、行人过街等区域,存在大量车辆转向、掉头、变道以及机动车与非机动车交织等情况。这些区域是交通冲突的高发区,需要特别关注并采取相应的安全措施来保障交通安全。

集散空间交通组织与布局原则

2.1集散空间交通特征


为深入分析大型医院交通空间各流线特征、布局规划要求和所需空间容量,笔者对大型医院开展了调查分析,通过对交通数据的收集和整理,发现了大型医院车辆到达的一些独特规律性,主要表现为周期相似性和稳定性(图4)。


图4 大型医院出入口车辆到达时间分布图


对江苏省南京鼓楼医院机动车到达情况统计分析,取多次调研均值,与相关文献中5家大型医院(北京大学深圳医院[19]、青岛市三甲医院[22]①、天津市第一中心医院[23]、南方医科大学第三附属医院[24]、天津市人民医院[25])的车辆到达数据进行比较,结果表明大型医院车辆到达呈现特有的早高峰和午高峰,最大交通需求出现在7∶00~8∶00。医院工作日高峰时间到达车辆预计占比全天的14%,即日均到达车辆在5000辆/d左右的医院其高峰时间到达机动车约为700辆/h。


文献中青岛三甲医院指多家三甲医院调查的平均值。


高峰期车辆排队方面,又可分为入院私家车排队和临时停车排队。对于入院型私家车,其停车行为特点十分显著,90%的患者在医院的停车时间在4 h以内,大部分机动车在医院停车的等待时间约为10 min, 高峰时间甚至超过20 min, 这一现象很大程度上与医院大多采用单一通道进出机动车有关[26-28]。而临时停靠需求包括出租车(包括网约车)、非入院私家车等,它们在医院出入口处的停留时间通常在30 s左右,由于它们多数占用了城市道路空间,并且没有特定的通道和先后顺序,因此当多辆车同时到达时,就容易出现排队现象。通常情况下,排队的车辆数量为4辆左右。


2.2 集散空间交通组织原则


通过对集散空间流线的需求分析,提出集散空间交通组织优化的原则如下:


2.2.1 交通组织由院外向院内转移


医疗地块需要对其自身产生和吸引的交通负起更大的责任。将出租车(包括网约车)、非入院私家车等接送车辆或非机动车简单地外推到院门之外,并不是一个可持续或高效的解决方案。这种做法只会将交通问题转移到城市道路上,从而给城市交通运行和管理带来更大的挑战和干扰。因此,规划者和管理者需要积极寻找更为集约、高效的办法来满足医院自身的交通需求。这包括在医院内部地块通过合理的规划和管理,以尽量减少对公共资源的占用,从而有效解决交通问题。


2.2.2 注重临时停靠空间布局与规划


就医人群在医院周边往往有临时上下客的需求,这种需求虽然短暂但频繁。为了满足这一需求并避免造成不必要的交通拥堵,必须注重临时停靠空间的布局与规划。合理的临时停靠空间布局不仅能够节约停车用地,还能有效地疏解交通。对于出租车(包括网约车)等公共交通工具,应设置专门的上下客泊位,确保它们能够快速、安全地完成乘客的接送任务。同时,对于非入院私家车的临时停靠需求,也应提供足够的空间(可以考虑与出租车共用上下客区),以便患者和家属能够方便地到达医院。在新建医院的规划中,应将临时停靠需求引入院内,这样可以避免大量车辆在医院周边道路上停留,从而减轻周边道路的交通负担。通过院内合理的交通组织和引导,可以确保临时停靠的车辆有序进出,不影响医院内部的正常交通秩序。


2.2.3 流线的分流与隔离


人行流线与车行流线的有效管理至关重要。这两者在出入口的纵横交错往往是导致交通拥堵问题的核心所在。为了解决这个问题,需要将不同特征属性的人行与车行流线明确分开。为实现这一目标,可以采用多种控制方法。首先是空间分区,通过设置合理的人行道、车行道和停车区域,确保行人和车辆有各自独立的活动空间,互不干扰。其次是时间分区,例如通过设置不同的通行时间段,让人流和车流在时间上错开,从而避免高峰时段的拥堵现象。最后是立体分流,这通常涉及到利用地形高差或建设立体交通设施,如天桥、地下通道等,以实现行人和车辆的三维分离[17]。


2.3 集散空间布局规划措施


在考虑新建或改扩建医院时,为确保交通流畅、有序,可以基于集散空间的功能区逻辑关系和医院的交通流量及实际需求来规划交通集散空间布局。图5展示了建议的出入口道路空间设计,而各功能区的具体空间需求则详见表2。


图5 交通集散空间出入口布局示意图



(1)集散空间功能分区。可利用步行广场有效地分隔到达和离去两个区域。到达区域将细分为出租车(包括网约车)、非入院私家车等临时停车下客区、非机动车停车区以及车库入口等功能区,确保患者和访客能够顺畅地抵达医院。相应地,离去区域将包括出租车(包括网约车)、非入院私家车等临时停车上客区、非机动车停车区以及车库出口等,以优化离开医院的交通流线。


(2)临时泊位规划。在集散空间内,需要为临停车预留专门的泊位和通道空间。应致力于通过医院内部空间的巧妙规划,实现就诊者与临停车的高效接驳。这种布局将大大缩短上下客的时间,使车辆能够迅速接送并驶离,从而成为评价集散空间布局优劣的关键指标之一。


(3)集散空间内的道路功能改进。集散空间的布局可结合道路横断面的增宽增容。采用拆除医院部分围墙、建筑后退、向人行道扩容等方法,在医院出入口的车道增加排队车道,留有充足道路停车或入院排队的空间。

基于多医院类型的集散空间布局模式应用

现代大型医院在设计上展现出多样化的风格,其集散空间的布局并非仅基于逻辑连贯性,还需要综合考量医院的地理位置、经济条件以及实际运营需求。在新城区,常常可以看到拥有宽敞集散广场、多个便捷出入口以及若干辅助道路的医院;而在老城区,则因为用地紧张和历史因素,存在着许多布局紧凑、依托城市道路进行集散的“马路医院”。为了使所提出的布局模式和措施更加贴近现实医院的特征,可将其细分为三种模式进行深入研究,以期为不同类型的医院提供更具针对性的规划建议。


3.1 立体化流线疏解:复合立体型


复合立体型模式布局示意图和流线组织详见图6,主要适用于具备大型集散广场、有条件实施立体化改造的医院,以及出入口间存在显著高差或正在进行新建、改扩建的医院。此布局策略坚持“人行在地面,车行在地下”的设计理念,确保表2中五类流线(就诊者流线、临停车辆流线、入院私家车流线、救护车辆流线和非机动车流线)能够在各自独立的区域、多个层次中同时运行,互不干扰。复合立体型集散空间模式通过高效利用垂直空间,实现了流线的最优组织和交通的高效运行,是现代化医院设计的理想选择。


图6 复合立体型集散空间模式图


3.2 功能分散与集中:平面广场型


平面广场型模式的布局示意图和流线组织如图7所展示,特别适用于那些拥有单一平面且配备集散广场的大型医院。在布局上,采用了“U”形过道设计,为出租车(包括网约车)和其他临时停车规划了两条独立的队列,同时还结合了港湾式公交站台,以便更有效地管理公共交通流。平面广场型的集散空间模式类似于交通枢纽站的设计理念,通过精细的空间分割来组织五类交通流线(就诊者流线、临停车辆流线、入院私家车流线、救护车辆流线和非机动车流线),从而确保各类交通的高效运转。然而,这种模式需要大面积的集散广场以及专供机动车使用的进出口,因此可以被视为一种相对缓和的交通组织与功能布局方案。


图7 平面广场型集散空间模式图


3.3 辅助道路系统:用地紧缺型


用地紧缺型模式针对建筑规模庞大且用地条件紧张的“马路医院”,可能是有效组织出入口的各类交通的一种切实可行的解决方案。如图8所示,通过打破围墙的限制,释放地面步行流线,从而构建一个“开放院区”的环境。同时,拓宽城市道路的路侧带,在人行道与医院建筑之间增设辅助道路,以便出租车(包括网约车)在此停靠。此外,利用这些辅助道路设置港湾式出租车(包括网约车)停靠点,进一步优化交通流。为了缓解交通压力,还考虑增加医院的出入口,使人流和车流得以更加分散、有序地流动。这种布局方式旨在最大限度地利用有限的空间资源,确保医院交通的高效与顺畅。


图8 用地紧缺型集散空间模式图

结论

本文通过对大型医院外部交通拥堵问题的成因进行分析,改进了集散空间布局要求与形式,将医院周边道路与医院建筑前沿空间一体化,定义了该集散空间的功能区域和规划原则。以定性和定量相结合的方式确定了大型医院交通集散空间中就诊者流线、临停车辆流线、入院私家车流线、救护车辆流线和非机动车流线这5类主要交通流线的规划方法与参数。


此外,本文还提出了三种具体的布局模式:适用于具备大型集散广场、有条件实施立体化改造的复合立体型布局模式,适用于拥有单一平面且配备集散广场平面广场型和布局模式适用于建筑规模庞大且用地条件紧张的用地紧缺型布局模式,这些模式可为医院出入口区域的规划设计和城市管理提供有力的参考。然而,本文的研究主要集中在具有单一主入口且布局紧凑的大型医院上,因此对于其他类型的医院集散空间,仍需进一步总结与划分。


未来,还需要深入研究集散空间所涉及的道路部分,并结合道路红线退让等规划领域的知识,为医院交通集散空间的设计和管理提供更加全面、系统的解决方案。






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