城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的探討

（北京城建設(shè)計研究院） （北方交通大學土木建筑工程學院）
內(nèi)容提要：線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計是進行軌道交通建設(shè)中其他工作的基礎(chǔ)和先決條件。本文就北京快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計為例介紹一些思路和體會，希望對于我國城市軌道交通的發(fā)展起到一定的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：快速軌道交通 線網(wǎng)規(guī)劃
一、前言
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，如何合理地解決城市迅速增長所引發(fā)的交通需求和有限的城市空間資源規(guī)劃與管理是目前我國各大城市所關(guān)注的問題。國內(nèi)外實踐證明，發(fā)展以軌道交通系統(tǒng)為骨干、以公共交通為主體、各種交通方式相結(jié)合的多層次、多功能、多類型的城市綜合交通運輸體系是解決城市交通問題的主要途徑。城市快速軌道交通工程是一項大型的系統(tǒng)工程，技術(shù)復(fù)雜、涉及專業(yè)多、投資大、建設(shè)周期長。快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃（以下簡稱“線網(wǎng)規(guī)劃”）作為軌道交通發(fā)展的基礎(chǔ)和先決條件，具有舉足輕重的作用，是關(guān)系到今后地鐵建設(shè)及運營能否順利實施，并能否有效地節(jié)省投資的重要問題。
線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中所涉及的問題很多。最近，筆者有幸參加了關(guān)于北京快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計工作。筆者將結(jié)合此工程實例和一些粗淺的體會，談?wù)劸€網(wǎng)規(guī)劃中的一些新思路和方法。本文將從線網(wǎng)規(guī)模的確定、線網(wǎng)規(guī)劃合理的設(shè)計原則、線網(wǎng)詳細的統(tǒng)計分析、多標準評價體系、最佳方案的功能、技術(shù)和運營分析、最優(yōu)方案分期實施計劃等方面進行介紹。
二、 線網(wǎng)規(guī)模的確定
線網(wǎng)的規(guī)劃研究首先要確定城市軌道交通線網(wǎng)合理的規(guī)模，以此在宏觀上判斷一個城市大概的軌道交通規(guī)模范圍。線網(wǎng)規(guī)模要以城市今后的發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展、城市交通發(fā)展政策和服務(wù)水平目標為依據(jù)，應(yīng)當是出行需求與交通服務(wù)之間的最佳結(jié)合點，堅持近遠期相結(jié)合、定性定量分析相結(jié)合原則和經(jīng)濟性原則。線路走向盡可能滿足城市布局結(jié)構(gòu)和出行總量需要，并適當兼顧城市將要開發(fā)地區(qū)發(fā)展的需要。線網(wǎng)規(guī)模的準確把握應(yīng)使其在不同階段都能滿足出行客流的要求，發(fā)揮最大的作用。線網(wǎng)的規(guī)模要包括不同階段線網(wǎng)的編織密度和服務(wù)水平等級。
1定性的確定
（1）線網(wǎng)的規(guī)模與城市發(fā)展規(guī)劃緊密結(jié)合
根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合城市特點、出行需求、客流預(yù)測，對重點發(fā)展地區(qū)、商業(yè)區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)等進行重點開發(fā)。對人口增長和就業(yè)崗位的分布進行科學的預(yù)測，以指導(dǎo)和幫助我們更合理地確定不同區(qū)域中線網(wǎng)的編織密度。北京目前的規(guī)劃布局為，進一步加強由天安門廣場、長安街、復(fù)興門、建國門組成的“超級中心”；發(fā)展CBD商務(wù)區(qū)；發(fā)展王府井、西單、朝外等主要商業(yè)區(qū)；優(yōu)先發(fā)展具有戰(zhàn)略意義的海淀高新技術(shù)開發(fā)區(qū)以及上地、豐臺、石景山、望京等技術(shù)園區(qū)、2008年奧運會在北京的舉行將為增加北京的城市活力以及發(fā)展交通基礎(chǔ)設(shè)施起到積極推動作用；積極推動邊緣集團和衛(wèi)星城發(fā)展；加強對綠化環(huán)帶和市區(qū)的規(guī)劃綠地建設(shè)；加大對北京文化遺產(chǎn)的保護力度。作為首都、國家政治文化中心、歷史名城，在保護其特色的基礎(chǔ)上，改善生活環(huán)境、交通狀況，提高市民生活水平和出行需求。
（2） 線網(wǎng)的規(guī)模與經(jīng)濟發(fā)展政策緊密相關(guān)
經(jīng)濟發(fā)展是支持城市進步，活躍城市社會活動和影響全市居民出行的重要因素之一。很顯然，出行率與市民富裕程度休戚相關(guān)。同時，發(fā)展交通的投資力度也與經(jīng)濟發(fā)展緊密相連。
由于經(jīng)濟發(fā)展與機動化程度，總出行率和私人機動化出行率之間有緊密的聯(lián)系，因此，未來GDP的增長趨勢對交通發(fā)展有重大的意義。根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展的預(yù)測，可推算出未來各種交通模式的綜合投資潛力及未來公共交通的投資潛力，從而更好地確定不同時期線網(wǎng)的規(guī)模。
（3） 線網(wǎng)的規(guī)模與城市交通發(fā)展政策緊密相關(guān)
進行準確的交通調(diào)查，掌握居民的出行情況。如進行出行方式、出行率、主要出行客流分配等調(diào)查，以此確定合理的交通發(fā)展政策。
積極發(fā)展公共交通，有效控制私人機動化出行，對自行車出行人員合理引導(dǎo)，使這部分人能轉(zhuǎn)向公共交通。必須推行合理的總體交通發(fā)展政策，使各交通體系協(xié)調(diào)發(fā)展。
（4） 軌道交通服務(wù)水平目標的制定
軌道交通服務(wù)水平目標的制定對線網(wǎng)規(guī)模的確定起到重要指導(dǎo)作用，很大程度上決定了線網(wǎng)的發(fā)展方向和未來建設(shè)速度。北京市軌道線網(wǎng)服務(wù)水平目標制定時考慮如下幾點:
a.易達性：居民住所或上班地點距與其最近車站的距離不超過750m；
b.出行時間：在市區(qū)范圍內(nèi)，出行時間不超過60min；
c.候車時間：高峰小時候車時間不超過3min；
d.舒適度： 除座位外，6人/m2標準。
2定量的分析
在定性確定設(shè)計原則后，可根據(jù)公共交通客流總量、人均指標測算法和面積密度測算公式分別定量計算軌道線網(wǎng)規(guī)模。
對線網(wǎng)規(guī)模的影響作用有的可以量化，有的無法量化，所以確定城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)模要采用定量計算和定性分析相結(jié)合的方法。定性分析對線網(wǎng)規(guī)模具有宏觀指導(dǎo)作用，而定量計算是對定性分析的一種合理驗證和修正，在以往的工作中，由于技術(shù)手段和調(diào)查數(shù)據(jù)積累的不足，定量計算的可信度大打折扣。今后隨著數(shù)據(jù)采集手段的提高和城市公共交通信息化平臺的建立，將為城市軌道交通的合理規(guī)劃提供有力的技術(shù)保障。
三、制定線網(wǎng)規(guī)劃的原則
在線網(wǎng)規(guī)模確定的基礎(chǔ)上，制定合理的軌道線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計原則，為下一步規(guī)劃線網(wǎng)提供依據(jù)。北京作為首都，是政治、經(jīng)濟和文化中心,人口繁多、地域面積很大、地下狀況復(fù)雜，為達到較高的交通服務(wù)等級，制定了很多的設(shè)計原則，列舉以下部分內(nèi)容來說明。
1. 支持城市多中心發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的政策，重點支持CBD、金融街、主要商業(yè)中心、文化旅游中心、邊緣集團、奧林匹克公園、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)及衛(wèi)星城等已建、在建和規(guī)劃建設(shè)的地區(qū)的發(fā)展。按照SOD和TOD結(jié)合的方式合理規(guī)劃線網(wǎng)，是其更加適應(yīng)城市發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的需要。
2. 根據(jù)不同的標準對各種交通模式進行分類，選擇適合不同城市的不同功能等級和交通服務(wù)等級的交通模式。北京作為特大城市，其人口較多，我們就選擇了重型大運量的市域線和市區(qū)線的模式。市域線服務(wù)于市區(qū)和城郊，站間距相對較大、速度快、運量大，較好地吸引遠程的客流。市區(qū)線主要服務(wù)于市中心區(qū)域，站間距相對小一些，發(fā)車間隔較小，較好的吸引近距離乘客，但較小的站間距就勢必造成工程造價的升高。所以，有效的確定站間距對于線網(wǎng)的合理性也是很重要的。而對于小型的人口相對較少的城市，也許，發(fā)展有軌電車就可滿足出行的需求。
a.按照線路的服務(wù)功能等級不同分為市域線、市區(qū)線、局域線。
b.按照運量的大小分為重型大運量的地鐵、輕軌、有軌電車系統(tǒng)。
c.按照封閉形式分為混合交通、半封閉、全封閉線路。
d.為滿足不同等級的交通服務(wù)，車站分為大型樞紐站、一般換乘車站和一般車站。
e.根據(jù)客流的要求選擇不同的車輛類型，目前我國規(guī)范規(guī)定：有A、B、C三種車型。
3. 依據(jù)城市的出行特征來確定線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)過科學的客流預(yù)測，分區(qū)域測算出城市中的主要交通走廊，是從市區(qū)-市郊的放射形出行、還是穿越市中心的穿越形出行；是優(yōu)先考慮線路走向，還是先錨固住車站的站位；多種設(shè)計思路組合運用可構(gòu)造出不同的線網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式。但無論以哪種思路為出發(fā)點來設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式都需要用客流預(yù)測來驗證其適用性，并根據(jù)結(jié)果進行調(diào)整后，再進行測試，直到其合理為止。
4. 線路的鋪設(shè)形式需根據(jù)所處的地理位置、地質(zhì)情況、城市景觀等來確定地下、地面和高架形式。例如，北京在三環(huán)路以內(nèi)規(guī)定均采用地下線形式；而頤和園地區(qū)雖處三環(huán)外，但由于景觀原因，從其門口通過的線路需埋入地下。
5. 對線網(wǎng)中線路和車站進行設(shè)計和施工的可行性研究，分析并選取最優(yōu)方案。施工中針對不同情況選取與之相適應(yīng)的施工方法，包括暗挖、明挖、蓋挖；同時，車站設(shè)計中還需考慮站臺的形式、站臺和站廳的相對位置等問題。這些都是應(yīng)該在線網(wǎng)規(guī)劃中需考慮和確定的。線網(wǎng)規(guī)劃作為前期工作，應(yīng)該在大的原則上具有規(guī)范作用，一旦確定，就不應(yīng)輕易改變。因此，在做這項工作，一定要慎之又慎，通盤考慮。
6. 對于大型公交樞紐，我們應(yīng)當根據(jù)樞紐站周邊的環(huán)境條件及其所發(fā)揮的作用，以及對此區(qū)域的土地規(guī)劃、預(yù)留發(fā)展和客流預(yù)測進行深入的研究，合理確定樞紐站的規(guī)模。并且優(yōu)化其易達性，方便乘客進入車站或與其他交通模式的換乘（地面公交、出租車、自行車、步行），從而使其更有效地吸引客流。這就需要規(guī)劃部門的大力支持，對于此規(guī)劃區(qū)域得到合理安排和監(jiān)控，盡量減少原則性的變動。
大型公交樞紐站的換乘形式多種多樣，我們以前設(shè)計的車站換乘形式多為十字換乘、T型換乘和通道換乘，設(shè)計不夠合理。一方面是設(shè)計上較為死板老套，另一個造成目前狀況的重要原因是，規(guī)劃和前期的準備工作做的不夠細致深入，控制規(guī)劃的后續(xù)工作執(zhí)行的又不嚴格。比如多條線路在某一地段交匯，往往缺乏深入地綜合分析和規(guī)劃。在車站設(shè)計時，哪條線先設(shè)計，就把有利的土地資源占盡，很少為后續(xù)線路統(tǒng)籌考慮，從而導(dǎo)致土地資源的浪費、并使后續(xù)工程的施工設(shè)計難度加大、費用增加、換乘形式單一、換乘距離加長，甚至造成許多好的規(guī)劃方案難以實施。因此，在開始建設(shè)時就需要統(tǒng)籌考慮,把大型樞紐站的土建結(jié)構(gòu)一次建成，為后續(xù)工程的建設(shè)提供條件。例如：在西客站和東直門站的下方就已考慮和建成預(yù)留的地鐵車站。
7. 我們經(jīng)常認為多線交匯的交通樞紐在設(shè)計上較為困難，因交匯線路越多，車站規(guī)模越大，投資越多。但為了提高乘客的換乘方便，對線路可進行適當合理的優(yōu)化，使其換乘合理，同時有效降低投資。以3條線路交匯為例：圖1(a)是有兩條線路平行通過車站，形成換乘，另一條線路分別與其形成換乘，此形式為兩層的較理想的車站線路形式。若遇到圖1（b）的形式，即3條線路相互交叉，形成三層的規(guī)模較大的車站。我們可以對其進行合理的優(yōu)化調(diào)整，使其中的兩條線在同一標高平行通過交匯處，這樣使其形成同站臺換乘形式，即在同一站臺上就可換乘其他線路上的車輛，大大地方便了乘客，在香港等許多城市都采用了這種換乘形式；也可使兩條或更多的線路在此車站區(qū)域共用同一條線路和站臺，形成共線運營的形式，德國法蘭克福等城市的地鐵就有許多車站采用這種形式，換乘極為方便，但同時對運營管理的要求大大提高，為圖1（c）所示。
8. 在規(guī)劃階段還應(yīng)該考慮到線網(wǎng)中各條線路之間的聯(lián)絡(luò)線，使整個線網(wǎng)在各個階段都能達到最佳的運營效果，成為一個有機的整體，相互協(xié)調(diào)，資源共享。同時還應(yīng)考慮到與外部鐵路專用線的銜接，使外部的資源有效的通過鐵路專用線運送進入線網(wǎng)中來。
四、 線網(wǎng)的規(guī)劃
線網(wǎng)規(guī)模確定后，依據(jù)所設(shè)定的設(shè)計原則，在分析研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并規(guī)劃出合理的線網(wǎng)，形成城市交通骨架。
五、 對線網(wǎng)進行詳細的統(tǒng)計
隨后對所設(shè)計的線網(wǎng)進行詳細的統(tǒng)計和分析，得出的統(tǒng)計數(shù)據(jù)反映了路網(wǎng)的各方面的特征，為下一步對各線網(wǎng)方案做出客觀的評價提供了有利的依據(jù)。詳細統(tǒng)計分析包括如下幾個方面：
1. 分類統(tǒng)計體現(xiàn)線網(wǎng)主要特征的數(shù)據(jù)。包括線網(wǎng)總長、不同類型線路（市域線、市區(qū)線、局域線）的總長度和數(shù)目、各種功能等級的車站總數(shù)，包括一般車站、一般換乘站和大型公交樞紐站的總數(shù)。
2. 體現(xiàn)交通服務(wù)水平的數(shù)據(jù)。此項是由線網(wǎng)對各大型城市活動中心和公共設(shè)施的覆蓋程度來體現(xiàn)，包括商務(wù)區(qū)、商業(yè)中心、體育設(shè)施、醫(yī)院、學校、工業(yè)區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)以及旅游景區(qū)等。這些區(qū)域都是城市規(guī)劃中大力支持的項目。
3. 客流預(yù)測分析是評價線網(wǎng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的有力數(shù)據(jù)。包括出行結(jié)構(gòu)、出行量、出行率、各交通模式的出行比例以及對公交產(chǎn)生的影響。
4. 線路鋪設(shè)形式。統(tǒng)計不同鋪設(shè)形式（高架、地面、地下）的線路總長度和不同鋪設(shè)形式車站總數(shù)。
5. 車輛總數(shù)。按照高峰時段市區(qū)線、市域線的不同行車間隔、旅行速度及車輛編組等數(shù)據(jù)來計算每天運營線路所需的車輛總數(shù)和需備用的車輛數(shù)。
6. 車輛段和維修車間。統(tǒng)計線網(wǎng)中，所需設(shè)置的車輛段和維修車間的總數(shù)量。
7. 投資總額。對基礎(chǔ)設(shè)施（線路、車站）和設(shè)備（車輛、沿線設(shè)備和車站設(shè)備）進行估算，計算出整個線網(wǎng)所需的投資總額。
六、多標準評價體系
對各備選方案進行了詳細分析并獲得了相關(guān)數(shù)據(jù)后，要對各方案進行客觀的評價。評價的標準應(yīng)由乘客、運營者、建設(shè)者、經(jīng)營管理和市政府等各方商討形成一個全面、客觀的多標準評價體系。評價體系應(yīng)由以下幾個方面組成：
1． 乘客要求高品質(zhì)的交通服務(wù)，提出線網(wǎng)的吸引性指標。
2． 運營者要求降低運營成本、增加收入，提出運營目標。
3． 建設(shè)者要求施工的可行性和簡便性，提出建設(shè)目標。
4． 經(jīng)營管理者需要降低投資，并使各種交通模式之間良好銜接，提出經(jīng)營管理目標。
5． 市政府要求維持城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提出發(fā)展戰(zhàn)略和對資源的全面管理目標。
各個不同的城市所適用的評價體系不同，這需要在長期的實踐中進行摸索，形成了一套適合本城市發(fā)展的多標準評價體系。這套評價體系對于我們今后城市的發(fā)展、軌道交通的發(fā)展都有極為深遠的意義。
在形成了完善的評價體系后，我們就須依照該評價體系對各備選方案進行客觀的評價比較計算，其中需要針對各指標的重要程度進行適當?shù)募訖?quán)處理。在經(jīng)過綜合評價比選過后，較客觀地評選出最佳的線網(wǎng)方案。
七、對最佳方案進行作進一步的分析
對評選出的最佳方案進行進一步詳細的功能、技術(shù)以及運營管理方面的分析。對其進行總體評價，以檢驗這個線網(wǎng)是否符合所確定的相關(guān)原則。下面就從3個方面具體分析。
1． 對各條線的長度、走向、車站定位、樞紐數(shù)目進行分析；對重點發(fā)展區(qū)域的覆蓋、對城市布局、經(jīng)濟發(fā)展的支持程度等進行詳細的功能分析。按公認的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，市中心的線網(wǎng)覆蓋率應(yīng)在90%左右，線網(wǎng)的密度1~1.2km/km2，車站密度為1座/ km2，即一個車站為市中心區(qū)1 km2的市民出行服務(wù)，服務(wù)半徑約為500m。
2． 對線路走向、鋪設(shè)形式及換乘車站的構(gòu)成和組織形式進行詳細的技術(shù)分析。尤其要對線網(wǎng)中的大型換乘樞紐進行深入的分析研究，如線與線間的換乘、地鐵與城市公交的銜接、車站與城市地下空間的開發(fā)相結(jié)合等。例如:上海就在人民廣場、徐家匯、靜安寺、虹口體育場四大城市中心區(qū)組織了大量的人力、物力進行了方案研究，為下一步的設(shè)計、施工的順利進行打下了堅實的基礎(chǔ)。
3． 檢測線網(wǎng)在今后運營上是否能達到快捷、準點、安全、舒適；線路設(shè)計是否簡便、靈活。科學的客流預(yù)測對確定合理的運營模式和選定合理的車型有很大的幫助。在運營中，可根據(jù)不同的線路特性和客流需求（各區(qū)段客流量不同）制定不同等級的服務(wù)（例如：常規(guī)服務(wù)、中間折返區(qū)間運營、支線運營、跨站運營等）；制定緊急事故處理方案；合理設(shè)置中間折返站和聯(lián)絡(luò)線；設(shè)置終點站折返區(qū)間和方案；設(shè)置運營規(guī)程、時刻表等問題。
在對最優(yōu)方案進行詳細的分析后，可對其不完善處進行適當?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，使其滿足我們的設(shè)計原則和要求。
八、最優(yōu)方案分期實施計劃的研究
在對最優(yōu)方案進行詳細的分析和優(yōu)化后，對此最優(yōu)方案進行分期實施計劃的研究。分期實施計劃是使線網(wǎng)能夠分階段、有計劃、有步驟、連貫協(xié)調(diào)的實施。對不同階段制定不同的發(fā)展目標和實施計劃。
首先，先確定已建和在建的線路；其次，再對建設(shè)資金的來源進行分析；最后針對不同階段、不同投資額制定出切實可行的實施方案。
九、結(jié)束語
本文對快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作中，規(guī)劃的主要制定過程和思路進行了簡要的介紹，希望對于我國各大城市正在蓬勃發(fā)展的軌道交通事業(yè)，具有一定的借鑒作用。值得強調(diào)的是，軌道交通建設(shè)中，首先要做好線網(wǎng)規(guī)劃工作，這是進行其他工作的基礎(chǔ)和先決條件，對于軌道交通的全局建設(shè)具有舉足輕重的作用。
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