城市軌道交通線網規劃設計的探討

（北京城建設計研究院） （北方交通大學土木建筑工程學院）
內容提要：線網規劃設計是進行軌道交通建設中其他工作的基礎和先決條件。本文就北京快速軌道交通線網規劃設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展起到一定的借鑒作用。
關鍵詞：快速軌道交通 線網規劃
一、前言
隨著我國經濟的發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的交通需求和有限的城市空間資源規劃與管理是目前我國各大城市所關注的問題。國內外實踐證明，發展以軌道交通系統為骨干、以公共交通為主體、各種交通方式相結合的多層次、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工程，技術復雜、涉及專業多、投資大、建設周期長。快速軌道交通線網規劃（以下簡稱“線網規劃”）作為軌道交通發展的基礎和先決條件，具有舉足輕重的作用，是關系到今后地鐵建設及運營能否順利實施，并能否有效地節省投資的重要問題。
線網規劃設計中所涉及的問題很多。最近，筆者有幸參加了關于北京快速軌道交通線網規劃的設計工作。筆者將結合此工程實例和一些粗淺的體會，談談線網規劃中的一些新思路和方法。本文將從線網規模的確定、線網規劃合理的設計原則、線網詳細的統計分析、多標準評價體系、最佳方案的功能、技術和運營分析、最優方案分期實施計劃等方面進行介紹。
二、 線網規模的確定
線網的規劃研究首先要確定城市軌道交通線網合理的規模，以此在宏觀上判斷一個城市大概的軌道交通規模范圍。線網規模要以城市今后的發展、經濟發展、城市交通發展政策和服務水平目標為依據，應當是出行需求與交通服務之間的最佳結合點，堅持近遠期相結合、定性定量分析相結合原則和經濟性原則。線路走向盡可能滿足城市布局結構和出行總量需要，并適當兼顧城市將要開發地區發展的需要。線網規模的準確把握應使其在不同階段都能滿足出行客流的要求，發揮最大的作用。線網的規模要包括不同階段線網的編織密度和服務水平等級。
1定性的確定
（1）線網的規模與城市發展規劃緊密結合
根據城市發展規劃，結合城市特點、出行需求、客流預測，對重點發展地區、商業區、高新技術開發區等進行重點開發。對人口增長和就業崗位的分布進行科學的預測，以指導和幫助我們更合理地確定不同區域中線網的編織密度。北京目前的規劃布局為，進一步加強由天安門廣場、長安街、復興門、建國門組成的“超級中心”；發展CBD商務區；發展王府井、西單、朝外等主要商業區；優先發展具有戰略意義的海淀高新技術開發區以及上地、豐臺、石景山、望京等技術園區、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展交通基礎設施起到積極推動作用；積極推動邊緣集團和衛星城發展；加強對綠化環帶和市區的規劃綠地建設；加大對北京文化遺產的保護力度。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上，改善生活環境、交通狀況，提高市民生活水平和出行需求。
（2） 線網的規模與經濟發展政策緊密相關
經濟發展是支持城市進步，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。同時，發展交通的投資力度也與經濟發展緊密相連。
由于經濟發展與機動化程度，總出行率和私人機動化出行率之間有緊密的聯系，因此，未來GDP的增長趨勢對交通發展有重大的意義。根據經濟發展的預測，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的規模。
（3） 線網的規模與城市交通發展政策緊密相關
進行準確的交通調查，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查，以此確定合理的交通發展政策。
積極發展公共交通，有效控制私人機動化出行，對自行車出行人員合理引導，使這部分人能轉向公共交通。必須推行合理的總體交通發展政策，使各交通體系協調發展。
（4） 軌道交通服務水平目標的制定
軌道交通服務水平目標的制定對線網規模的確定起到重要指導作用，很大程度上決定了線網的發展方向和未來建設速度。北京市軌道線網服務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：在市區范圍內，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
在定性確定設計原則后，可根據公共交通客流總量、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規模。
對線網規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規模要采用定量計算和定性分析相結合的方法。定性分析對線網規模具有宏觀指導作用，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，由于技術手段和調查數據積累的不足，定量計算的可信度大打折扣。今后隨著數據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劃提供有力的技術保障。
三、制定線網規劃的原則
在線網規模確定的基礎上，制定合理的軌道線網規劃設計原則，為下一步規劃線網提供依據。北京作為首都，是政治、經濟和文化中心,人口繁多、地域面積很大、地下狀況復雜，為達到較高的交通服務等級，制定了很多的設計原則，列舉以下部分內容來說明。
1. 支持城市多中心發展和經濟發展的政策，重點支持CBD、金融街、主要商業中心、文化旅游中心、邊緣集團、奧林匹克公園、高新技術開發區及衛星城等已建、在建和規劃建設的地區的發展。按照SOD和TOD結合的方式合理規劃線網，是其更加適應城市發展和經濟發展的需要。
2. 根據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線的模式。市域線服務于市區和城郊，站間距相對較大、速度快、運量大，較好地吸引遠程的客流。市區線主要服務于市中心區域，站間距相對小一些，發車間隔較小，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，發展有軌電車就可滿足出行的需求。
a.按照線路的服務功能等級不同分為市域線、市區線、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。
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，車站分為大型樞紐站、一般換乘車站和一般車站。
e.根據客流的要求選擇不同的車輛類型，目前我國規范規定：有A、B、C三種車型。
3. 依據城市的出行特征來確定線網的結構形式。經過科學的客流預測，分區域測算出城市中的主要交通走廊，是從市區-市郊的放射形出行、還是穿越市中心的穿越形出行；是優先考慮線路走向，還是先錨固住車站的站位；多種設計思路組合運用可構造出不同的線網結構形式。但無論以哪種思路為出發點來設計的結構形式都需要用客流預測來驗證其適用性，并根據結果進行調整后，再進行測試，直到其合理為止。
4. 線路的鋪設形式需根據所處的地理位置、地質情況、城市景觀等來確定地下、地面和高架形式。例如，北京在三環路以內規定均采用地下線形式；而頤和園地區雖處三環外，但由于景觀原因，從其門口通過的線路需埋入地下。
5. 對線網中線路和車站進行設計和施工的可行性研究，分析并選取最優方案。施工中針對不同情況選取與之相適應的施工方法，包括暗挖、明挖、蓋挖；同時，車站設計中還需考慮站臺的形式、站臺和站廳的相對位置等問題。這些都是應該在線網規劃中需考慮和確定的。線網規劃作為前期工作，應該在大的原則上具有規范作用，一旦確定，就不應輕易改變。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，我們應當根據樞紐站周邊的環境條件及其所發揮的作用，以及對此區域的土地規劃、預留發展和客流預測進行深入的研究，合理確定樞紐站的規模。并且優化其易達性，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。這就需要規劃部門的大力支持，對于此規劃區域得到合理安排和監控，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，我們以前設計的車站換乘形式多為十字換乘、T型換乘和通道換乘，設計不夠合理。一方面是設計上較為死板老套，另一個造成目前狀況的重要原因是，規劃和前期的準備工作做的不夠細致深入，控制規劃的后續工作執行的又不嚴格。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劃。在車站設計時，哪條線先設計，就把有利的土地資源占盡，很少為后續線路統籌考慮，從而導致土地資源的浪費、并使后續工程的施工設計難度加大、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劃方案難以實施。因此，在開始建設時就需要統籌考慮,把大型樞紐站的土建結構一次建成，為后續工程的建設提供條件。例如：在西客站和東直門站的下方就已考慮和建成預留的地鐵車站。
7. 我們經常認為多線交匯的交通樞紐在設計上較為困難，因交匯線路越多，車站規模越大，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，形成三層的規模較大的車站。我們可以對其進行合理的優化調整，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. 在規劃階段還應該考慮到線網中各條線路之間的聯絡線，使整個線網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，相互協調，資源共享。同時還應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中來。
四、 線網的規劃
線網規模確定后，依據所設定的設計原則，在分析研究的基礎上，設計并規劃出合理的線網，形成城市交通骨架。
五、 對線網進行詳細的統計
隨后對所設計的線網進行詳細的統計和分析，得出的統計數據反映了路網的各方面的特征，為下一步對各線網方案做出客觀的評價提供了有利的依據。詳細統計分析包括如下幾個方面：
1. 分類統計體現線網主要特征的數據。包括線網總長、不同類型線路（市域線、市區線、局域線）的總長度和數目、各種功能等級的車站總數，包括一般車站、一般換乘站和大型公交樞紐站的總數。
2. 體現交通服務水平的數據。此項是由線網對各大型城市活動中心和公共設施的覆蓋程度來體現，包括商務區、商業中心、體育設施、醫院、學校、工業區、高新技術開發區以及旅游景區等。這些區域都是城市規劃中大力支持的項目。
3. 客流預測分析是評價線網結構質量的有力數據。包括出行結構、出行量、出行率、各交通模式的出行比例以及對公交產生的影響。
4. 線路鋪設形式。統計不同鋪設形式（高架、地面、地下）的線路總長度和不同鋪設形式車站總數。
5. 車輛總數。按照高峰時段市區線、市域線的不同行車間隔、旅行速度及車輛編組等數據來計算每天運營線路所需的車輛總數和需備用的車輛數。
6. 車輛段和維修車間。統計線網中，所需設置的車輛段和維修車間的總數量。
7. 投資總額。對基礎設施（線路、車站）和設備（車輛、沿線設備和車站設備）進行估算，計算出整個線網所需的投資總額。
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數據后，要對各方案進行客觀的評價。評價的標準應由乘客、運營者、建設者、經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。評價體系應由以下幾個方面組成：
1． 乘客要求高品質的交通服務，提出線網的吸引性指標。
2． 運營者要求降低運營成本、增加收入，提出運營目標。
3． 建設者要求施工的可行性和簡便性，提出建設目標。
4． 經營管理者需要降低投資，并使各種交通模式之間良好銜接，提出經營管理目標。
5． 市政府要求維持城市可持續發展戰略，提出發展戰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展、軌道交通的發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的加權處理。在經過綜合評價比選過后，較客觀地評選出最佳的線網方案。
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，以檢驗這個線網是否符合所確定的相關原則。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、樞紐數目進行分析；對重點發展區域的覆蓋、對城市布局、經濟發展的支持程度等進行詳細的功能分析。按公認的經驗數據，市中心的線網覆蓋率應在90%左右，線網的密度1~1.2km/km2，車站密度為1座/ km2，即一個車站為市中心區1 km2的市民出行服務，服務半徑約為500m。
2． 對線路走向、鋪設形式及換乘車站的構成和組織形式進行詳細的技術分析。尤其要對線網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相結合等。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組織了大量的人力、物力進行了方案研究，為下一步的設計、施工的順利進行打下了堅實的基礎。
3． 檢測線網在今后運營上是否能達到快捷、準點、安全、舒適；線路設計是否簡便、靈活。科學的客流預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，可根據不同的線路特性和客流需求（各區段客流量不同）制定不同等級的服務（例如：常規服務、中間折返區間運營、支線運營、跨站運營等）；制定緊急事故處理方案；合理設置中間折返站和聯絡線；設置終點站折返區間和方案；設置運營規程、時刻表等問題。
在對最優方案進行詳細的分析后，可對其不完善處進行適當的調整和優化，使其滿足我們的設計原則和要求。
八、最優方案分期實施計劃的研究
在對最優方案進行詳細的分析和優化后，對此最優方案進行分期實施計劃的研究。分期實施計劃是使線網能夠分階段、有計劃、有步驟、連貫協調的實施。對不同階段制定不同的發展目標和實施計劃。
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、結束語
本文對快速軌道交通線網規劃設計工作中，規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展的軌道交通事業，具有一定的借鑒作用。值得強調的是，軌道交通建設中，首先要做好線網規劃工作，這是進行其他工作的基礎和先決條件，對于軌道交通的全局建設具有舉足輕重的作用。
參考文獻：
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