城市轨道交通线网规划设计的探讨

　　

内容提要：线网规划设计是进行轨道交通建设中其他工作的基础和先决条件。本文就北京快速轨道交通线网规划设计为例介绍一些思路和体会，希望对于我国城市轨道交通的发展起到一定的借鉴作用。

关键词：快速轨道交通 线网规划

一、前言
随着我国经济的发展和城市化进程的加快，如何合理地解决城市迅速增长所引发的交通需求和有限的城市空间资源规划与管理是目前我国各大城市所关注的问题。国内外实践证明，发展以轨道交通系统为骨干、以公共交通为主体、各种交通方式相结合的多层次、多功能、多类型的城市综合交通运输体系是解决城市交通问题的主要途径。城市快速轨道交通工程是一项大型的系统工程，技术复杂、涉及专业多、投资大、建设周期长。快速轨道交通线网规划（以下简称“线网规划”）作为轨道交通发展的基础和先决条件，具有举足轻重的作用，是关系到今后地铁建设及运营能否顺利实施，并能否有效地节省投资的重要问题。
线网规划设计中所涉及的问题很多。最近，笔者有幸参加了关于北京快速轨道交通线网规划的设计工作。笔者将结合此工程实例和一些粗浅的体会，谈谈线网规划中的一些新思路和方法。本文将从线网规模的确定、线网规划合理的设计原则、线网详细的统计分析、多标准评价体系、最佳方案的功能、技术和运营分析、最优方案分期实施计划等方面进行介绍。
二、 线网规模的确定
线网的规划研究首先要确定城市轨道交通线网合理的规模，以此在宏观上判断一个城市大概的轨道交通规模范围。线网规模要以城市今后的发展、经济发展、城市交通发展政策和服务水平目标为依据，应当是出行需求与交通服务之间的最佳结合点，坚持近远期相结合、定性定量分析相结合原则和经济性原则。线路走向尽可能满足城市布局结构和出行总量需要，并适当兼顾城市将要开发地区发展的需要。线网规模的准确把握应使其在不同阶段都能满足出行客流的要求，发挥最大的作用。线网的规模要包括不同阶段线网的编织密度和服务水平等级。
1定性的确定
（1）线网的规模与城市发展规划紧密结合
根据城市发展规划，结合城市特点、出行需求、客流预测，对重点发展地区、商业区、高新技术开发区等进行重点开发。对人口增长和就业岗位的分布进行科学的预测，以指导和帮助我们更合理地确定不同区域中线网的编织密度。北京目前的规划布局为，进一步加强由天安门广场、长安街、复兴门、建国门组成的“超级中心”；发展CBD商务区；发展王府井、西单、朝外等主要商业区；优先发展具有战略意义的海淀高新技术开发区以及上地、丰台、石景山、望京等技术园区、2008年奥运会在北京的举行将为增加北京的城市活力以及发展交通基础设施起到积极推动作用；积极推动边缘集团和卫星城发展；加强对绿化环带和市区的规划绿地建设；加大对北京文化遗产的保护力度。作为首都、国家政治文化中心、历史名城，在保护其特色的基础上，改善生活环境、交通状况，提高市民生活水平和出行需求。
（2） 线网的规模与经济发展政策紧密相关
经济发展是支持城市进步，活跃城市社会活动和影响全市居民出行的重要因素之一。很显然，出行率与市民富裕程度休戚相关。同时，发展交通的投资力度也与经济发展紧密相连。
由于经济发展与机动化程度，总出行率和私人机动化出行率之间有紧密的联系，因此，未来GDP的增长趋势对交通发展有重大的意义。根据经济发展的预测，可推算出未来各种交通模式的综合投资潜力及未来公共交通的投资潜力，从而更好地确定不同时期线网的规模。
（3） 线网的规模与城市交通发展政策紧密相关
进行准确的交通调查，掌握居民的出行情况。如进行出行方式、出行率、主要出行客流分配等调查，以此确定合理的交通发展政策。
积极发展公共交通，有效控制私人机动化出行，对自行车出行人员合理引导，使这部分人能转向公共交通。必须推行合理的总体交通发展政策，使各交通体系协调发展。
（4） 轨道交通服务水平目标的制定
轨道交通服务水平目标的制定对线网规模的确定起到重要指导作用，很大程度上决定了线网的发展方向和未来建设速度。北京市轨道线网服务水平目标制定时考虑如下几点:
a.易达性：居民住所或上班地点距与其最近车站的距离不超过750m；
b.出行时间：在市区范围内，出行时间不超过60min；
c.候车时间：高峰小时候车时间不超过3min；
d.舒适度： 除座位外，6人/m2标准。
2定量的分析
在定性确定设计原则后，可根据公共交通客流总量、人均指标测算法和面积密度测算公式分别定量计算轨道线网规模。
对线网规模的影响作用有的可以量化，有的无法量化，所以确定城市轨道交通线网规模要采用定量计算和定性分析相结合的方法。定性分析对线网规模具有宏观指导作用，而定量计算是对定性分析的一种合理验证和修正，在以往的工作中，由于技术手段和调查数据积累的不足，定量计算的可信度大打折扣。今后随着数据采集手段的提高和城市公共交通信息化平台的建立，将为城市轨道交通的合理规划提供有力的技术保障。
三、制定线网规划的原则
在线网规模确定的基础上，制定合理的轨道线网规划设计原则，为下一步规划线网提供依据。北京作为首都，是政治、经济和文化中心,人口繁多、地域面积很大、地下状况复杂，为达到较高的交通服务等级，制定了很多的设计原则，列举以下部分内容来说明。
1. 支持城市多中心发展和经济发展的政策，重点支持CBD、金融街、主要商业中心、文化旅游中心、边缘集团、奥林匹克公园、高新技术开发区及卫星城等已建、在建和规划建设的地区的发展。按照SOD和TOD结合的方式合理规划线网，是其更加适应城市发展和经济发展的需要。
2. 根据不同的标准对各种交通模式进行分类，选择适合不同城市的不同功能等级和交通服务等级的交通模式。北京作为特大城市，其人口较多，我们就选择了重型大运量的市域线和市区线的模式。市域线服务于市区和城郊，站间距相对较大、速度快、运量大，较好地吸引远程的客流。市区线主要服务于市中心区域，站间距相对小一些，发车间隔较小，较好的吸引近距离乘客，但较小的站间距就势必造成工程造价的升高。所以，有效的确定站间距对于线网的合理性也是很重要的。而对于小型的人口相对较少的城市，也许，发展有轨电车就可满足出行的需求。
a.按照线路的服务功能等级不同分为市域线、市区线、局域线。
b.按照运量的大小分为重型大运量的地铁、轻轨、有轨电车系统。
c.按照封闭形式分为混合交通、半封闭、全封闭线路。
d.为满足不同等级的交通服务，车站分为大型枢纽站、一般换乘车站和一般车站。
e.根据客流的要求选择不同的车辆类型，目前我国规范规定：有A、B、C三种车型。
3. 依据城市的出行特征来确定线网的结构形式。经过科学的客流预测，分区域测算出城市中的主要交通走廊，是从市区-市郊的放射形出行、还是穿越市中心的穿越形出行；是优先考虑线路走向，还是先锚固住车站的站位；多种设计思路组合运用可构造出不同的线网结构形式。但无论以哪种思路为出发点来设计的结构形式都需要用客流预测来验证其适用性，并根据结果进行调整后，再进行测试，直到其合理为止。
4. 线路的铺设形式需根据所处的地理位置、地质情况、城市景观等来确定地下、地面和高架形式。例如，北京在三环路以内规定均采用地下线形式；而颐和园地区虽处三环外，但由于景观原因，从其门口通过的线路需埋入地下。
5. 对线网中线路和车站进行设计和施工的可行性研究，分析并选取最优方案。施工中针对不同情况选取与之相适应的施工方法，包括暗挖、明挖、盖挖；同时，车站设计中还需考虑站台的形式、站台和站厅的相对位置等问题。这些都是应该在线网规划中需考虑和确定的。线网规划作为前期工作，应该在大的原则上具有规范作用，一旦确定，就不应轻易改变。因此，在做这项工作，一定要慎之又慎，通盘考虑。
6. 对于大型公交枢纽，我们应当根据枢纽站周边的环境条件及其所发挥的作用，以及对此区域的土地规划、预留发展和客流预测进行深入的研究，合理确定枢纽站的规模。并且优化其易达性，方便乘客进入车站或与其他交通模式的换乘（地面公交、出租车、自行车、步行），从而使其更有效地吸引客流。这就需要规划部门的大力支持，对于此规划区域得到合理安排和监控，尽量减少原则性的变动。

大型公交枢纽站的换乘形式多种多样，我们以前设计的车站换乘形式多为十字换乘、T型换乘和通道换乘，设计不够合理。一方面是设计上较为死板老套，另一个造成目前状况的重要原因是，规划和前期的准备工作做的不够细致深入，控制规划的后续工作执行的又不严格。比如多条线路在某一地段交汇，往往缺乏深入地综合分析和规划。在车站设计时，哪条线先设计，就把有利的土地资源占尽，很少为后续线路统筹考虑，从而导致土地资源的浪费、并使后续工程的施工设计难度加大、费用增加、换乘形式单一、换乘距离加长，甚至造成许多好的规划方案难以实施。因此，在开始建设时就需要统筹考虑,把大型枢纽站的土建结构一次建成，为后续工程的建设提供条件。例如：在西客站和东直门站的下方就已考虑和建成预留的地铁车站。
7. 我们经常认为多线交汇的交通枢纽在设计上较为困难，因交汇线路越多，车站规模越大，投资越多。但为了提高乘客的换乘方便，对线路可进行适当合理的优化，使其换乘合理，同时有效降低投资。以3条线路交汇为例：图1(a)是有两条线路平行通过车站，形成换乘，另一条线路分别与其形成换乘，此形式为两层的较理想的车站线路形式。若遇到图1（b）的形式，即3条线路相互交叉，形成三层的规模较大的车站。我们可以对其进行合理的优化调整，使其中的两条线在同一标高平行通过交汇处，这样使其形成同站台换乘形式，即在同一站台上就可换乘其他线路上的车辆，大大地方便了乘客，在香港等许多城市都采用了这种换乘形式；也可使两条或更多的线路在此车站区域共用同一条线路和站台，形成共线运营的形式，德国法兰克福等城市的地铁就有许多车站采用这种形式，换乘极为方便，但同时对运营管理的要求大大提高，为图1（c）所示。
8. 在规划阶段还应该考虑到线网中各条线路之间的联络线，使整个线网在各个阶段都能达到最佳的运营效果，成为一个有机的整体，相互协调，资源共享。同时还应考虑到与外部铁路专用线的衔接，使外部的资源有效的通过铁路专用线运送进入线网中来。
四、 线网的规划
线网规模确定后，依据所设定的设计原则，在分析研究的基础上，设计并规划出合理的线网，形成城市交通骨架。
五、 对线网进行详细的统计
随后对所设计的线网进行详细的统计和分析，得出的统计数据反映了路网的各方面的特征，为下一步对各线网方案做出客观的评价提供了有利的依据。详细统计分析包括如下几个方面：
1. 分类统计体现线网主要特征的数据。包括线网总长、不同类型线路（市域线、市区线、局域线）的总长度和数目、各种功能等级的车站总数，包括一般车站、一般换乘站和大型公交枢纽站的总数。
2. 体现交通服务水平的数据。此项是由线网对各大型城市活动中心和公共设施的覆盖程度来体现，包括商务区、商业中心、体育设施、医院、学校、工业区、高新技术开发区以及旅游景区等。这些区域都是城市规划中大力支持的项目。
3. 客流预测分析是评价线网结构质量的有力数据。包括出行结构、出行量、出行率、各交通模式的出行比例以及对公交产生的影响。
4. 线路铺设形式。统计不同铺设形式（高架、地面、地下）的线路总长度和不同铺设形式车站总数。
5. 车辆总数。按照高峰时段市区线、市域线的不同行车间隔、旅行速度及车辆编组等数据来计算每天运营线路所需的车辆总数和需备用的车辆数。
6. 车辆段和维修车间。统计线网中，所需设置的车辆段和维修车间的总数量。
7. 投资总额。对基础设施（线路、车站）和设备（车辆、沿线设备和车站设备）进行估算，计算出整个线网所需的投资总额。
六、多标准评价体系
对各备选方案进行了详细分析并获得了相关数据后，要对各方案进行客观的评价。评价的标准应由乘客、运营者、建设者、经营管理和市政府等各方商讨形成一个全面、客观的多标准评价体系。评价体系应由以下几个方面组成：
1． 乘客要求高品质的交通服务，提出线网的吸引性指标。
2． 运营者要求降低运营成本、增加收入，提出运营目标。
3． 建设者要求施工的可行性和简便性，提出建设目标。
4． 经营管理者需要降低投资，并使各种交通模式之间良好衔接，提出经营管理目标。
5． 市政府要求维持城市可持续发展战略，提出发展战略和对资源的全面管理目标。
各个不同的城市所适用的评价体系不同，这需要在长期的实践中进行摸索，形成了一套适合本城市发展的多标准评价体系。这套评价体系对于我们今后城市的发展、轨道交通的发展都有极为深远的意义。
在形成了完善的评价体系后，我们就须依照该评价体系对各备选方案进行客观的评价比较计算，其中需要针对各指标的重要程度进行适当的加权处理。在经过综合评价比选过后，较客观地评选出最佳的线网方案。
七、对最佳方案进行作进一步的分析
对评选出的最佳方案进行进一步详细的功能、技术以及运营管理方面的分析。对其进行总体评价，以检验这个线网是否符合所确定的相关原则。下面就从3个方面具体分析。
1． 对各条线的长度、走向、车站定位、枢纽数目进行分析；对重点发展区域的覆盖、对城市布局、经济发展的支持程度等进行详细的功能分析。按公认的经验数据，市中心的线网覆盖率应在90%左右，线网的密度1~1.2km/km2，车站密度为1座/ km2，即一个车站为市中心区1 km2的市民出行服务，服务半径约为500m。
2． 对线路走向、铺设形式及换乘车站的构成和组织形式进行详细的技术分析。尤其要对线网中的大型换乘枢纽进行深入的分析研究，如线与线间的换乘、地铁与城市公交的衔接、车站与城市地下空间的开发相结合等。例如:上海就在人民广场、徐家汇、静安寺、虹口体育场四大城市中心区组织了大量的人力、物力进行了方案研究，为下一步的设计、施工的顺利进行打下了坚实的基础。
3． 检测线网在今后运营上是否能达到快捷、准点、安全、舒适；线路设计是否简便、灵活。科学的客流预测对确定合理的运营模式和选定合理的车型有很大的帮助。在运营中，可根据不同的线路特性和客流需求（各区段客流量不同）制定不同等级的服务（例如：常规服务、中间折返区间运营、支线运营、跨站运营等）；制定紧急事故处理方案；合理设置中间折返站和联络线；设置终点站折返区间和方案；设置运营规程、时刻表等问题。
在对最优方案进行详细的分析后，可对其不完善处进行适当的调整和优化，使其满足我们的设计原则和要求。
八、最优方案分期实施计划的研究
在对最优方案进行详细的分析和优化后，对此最优方案进行分期实施计划的研究。分期实施计划是使线网能够分阶段、有计划、有步骤、连贯协调的实施。对不同阶段制定不同的发展目标和实施计划。
首先，先确定已建和在建的线路；其次，再对建设资金的来源进行分析；最后针对不同阶段、不同投资额制定出切实可行的实施方案。
九、结束语
本文对快速轨道交通线网规划设计工作中，规划的主要制定过程和思路进行了简要的介绍，希望对于我国各大城市正在蓬勃发展的轨道交通事业，具有一定的借鉴作用。值得强调的是，轨道交通建设中，首先要做好线网规划工作，这是进行其他工作的基础和先决条件，对于轨道交通的全局建设具有举足轻重的作用。

参考文献：
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