城市地鐵路網規劃研究摘要:在研究城市交通規劃以及軌道交通規劃的文獻和研究成果的基礎上,論述了城市軌道交通路網規劃的重要意義,介紹了地鐵路網規劃的主要內容,對地鐵路網規模進行了探討,提出了合理路網規模的概念,并指出了當前路網規劃中存在的問題。關鍵詞:地鐵路網;規劃;路網規模;路網形態 現代的城市快速軌道交通,美國稱為ＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔ,我國臺灣省稱為大眾捷運系統。除傳統的地鐵系統外,在實踐中還使用替代的解決方法,有地面的快速軌道交通、輕軌和單軌電車。目前世界上主要有四種城市快速軌道交通形式:地鐵、輕軌、通勤鐵路、高架單軌電車。 在21世紀,快速軌道交通成為我國城市交通的一項發展戰略,這也成為大城市解決交通問題的重大基礎設施。如何在城市及其區域內系統、合理并科學地規劃遠期軌道交通線路和網絡,使其適應具體的城市地理形態和城市總體規劃的土地利用格局,帶動城市的土地開發;如何選擇合適的路網規模和合理的路網形態,以提高交通的可達性,最大限度地吸引客流,成為我國選擇發展、規劃快速軌道交通的大城市所面臨的共同問題。1地下鐵道的建設和發展 隨著我國的經濟發展和城市化進程的加快,我國大城市的數量和規模增長很快,目前我國百萬人口以上的城市有34個,其中超過300萬人口的城市有8個。隨著社會的發展,大城市人口的增加和規模的不斷擴大,使城市交通需求迅速增長,近年來城市道路及車輛擁有量都大幅度的提高,交通問題已變得非常突出。按照運輸規劃學者ＷａｂｅｒＳｍｉｔｈ的建議標準,人口超過150萬人的都市就應該有捷運系統。地鐵是城市快速軌道交通的一部分,因其運量大、速度快、污染小、能耗低以及準時等優點,被稱為“綠色交通”。 自1863年1月10日,在倫敦采用明挖法施工的第一條地鐵通車開始,城市交通就進入了軌道交通的新時代。總體上,地下鐵道的建設和發展經歷了以下三個階段: 第一階段:1863～1899年,世界上有7個城市修建了地下鐵道; 第二階段:1900～1949年,世界上有13個城市修建了地鐵; 第三階段:二戰后,隨著各國城市大運量公共客運需求的快速增長,地鐵發展非常迅速。到1999年為止,世界上有44個國家、115座城市開通了地下鐵道。線路總數為336條,總長為7000多公里,車站總數為5400余座。其中,英、法、美等發達國家在二次世界大戰之前就開始了地鐵建設,到1999年末,總里程就已達到了2840ｋｍ左右。 在戰后的半個世紀里,地下鐵道建設突飛猛進。各個時代地鐵建設里程如表1所示:
我國地下鐵道的建設起步較晚。1969年建成的第一條地下鐵道線是北京地鐵(北京站至蘋果園)1#線,全長為24.17ｋｍ。隨后又修建了北京地鐵2#線(環線)的北半環、復八線。繼北京地鐵之后,1984年又修建了7.4ｋｍ長的天津地鐵,1989年建成了上海地鐵1#線,1998年又建成了上海地鐵2#線,1998年建成了廣州地鐵1#線,2008年廣州地鐵5#線將渴望建成,沈陽地鐵2005年10月已經開始啟動,成都、杭州等城市也在積極籌備地鐵工作。目前,我國已經投入運營的地鐵線路已長達145ｋｍ。 1995年8月《日本經濟新聞》對中國的地鐵建設進行了評價和報道“中國的城市開始了交通革命”,“建國以來最大的地鐵熱”。盡管我國的地鐵建設在起步上較其他國家相對較晚,但是目前我國已經在修建和準備開工的地鐵就有20多條,近期規劃的就有50多條。可以肯定地講,21世紀的中國將進入地鐵建設的高潮。2地鐵路網規劃的意義 在戰后的幾十年時間里,地鐵建設的總里程占總地鐵里程數的80%。而且隨著城市交通問題的不斷惡化,地鐵建設已經逐漸被提到日程上來了。地鐵建設是一個城市的基礎性設施,是一項投資大、工期長的系統工程。它的形成和建設關系到城市建設的方方面面。它對城市的形成和發展以及人們的生活方式都產生著深遠的影響。Ｍ.Ａｔｔｏｅ說:政治家和投資者應該相信生活質量不是對今天而言的,而是20年后,規劃我們子孫的生活質量。因此,對地鐵的建設應有很高的規劃要求,而作為地鐵建設的關鍵問題———網絡規劃就有著戰略性的意義。 地下鐵道路網的布局是否合理,直接關系到地下鐵道能否在城市交通中發揮重要的作用;直接關系到基本建設費用能否降低造價、節約經費;也關系到能否方便、有效地為居民生活服務。反之,如果地鐵路網的規劃不夠合理,那么就會影響到城市的建設和長遠的發展。由于路網的規劃與城市用地規劃緊密相關,因此在地鐵建設中必須針對路網規劃做到心中有數。地下鐵道路網布局合理與否,將導致能否有效地吸引運輸客流。而且,經驗證明軌道交通的建設只有在形成一定的網絡時才可以吸引更大的客流需求。 早期建設的地下鐵道沒有統一的規劃,往往是根據某一時期某一地帶客流量的需要逐步地進行建設。這樣一條條疊加起來的線路,無法形成一定格局的路網,如倫敦、巴黎、紐約等。在我國,由于路網規劃的不夠合理,使得路網規模相當龐大。僅北京、上海、成都、濟南、天津、廣州6座城市所規劃的路網總規模就是亞洲現有地鐵總規模的2～3倍。 網絡規劃的不合理,會帶來很多的負面效應。比如像客流負荷不均勻、換乘不便等現象。以倫敦的地鐵建設和莫斯科的地鐵建設相比較。莫斯科的地鐵負荷強度大于倫敦地鐵的負荷強度,但是其路網密度卻低于倫敦的地鐵路網密度。究其原因就在于:倫敦地鐵缺乏較好的規劃,結果導致了它的路網布局極其不合理,產生了路網龐大、負荷不均勻等負面效果。 由此可見,路網規劃的好壞直接影響著后期的社會效益和經濟效益。因此,作好地鐵路網的規劃工作有著長遠的意義。3地鐵路網規劃內容 地鐵路網的規劃一般是在對城市結構與土地利用、城市客流需求的空間分布特點以及線路工程實施可行性進行定性與定量分析的基礎上,形成多個備選方案。并在此基礎上,對備選方案進行必要的規劃。一般說來,規劃內容包括以下8點內容:(1)估算各條線路的客流量,進行初步的客流分析;(2)各條線路的大致走向和主要經由;(3)路網形態分析和規劃方案的評價;(4)主要換乘站(內部)和與其他交通方式的換乘(內部)的布局安排;(5)車輛檢修整備基地(車輛段)的設置方案;(6)發展序列和建設第一條軌道交通線的必要性論證;(7)規劃路網對城市各種發展可能情況的適應性分析;(8)投資估算和宏觀效益分析。 推薦的路網確定以后,可重新進行推薦方案的客流預測,進一步對地鐵路網進行綜合評價。 在規劃范圍上,必須保持與城市的總體規劃相協調,以城市的總體規劃為依據。由于規劃是隨著人們的認識和經濟水平等因素在變化的,因此在路網規劃編制完成以后,應根據具體的實施情況進行不斷地修正。4地鐵路網規模確定 對于地鐵路網來說,其路網規模是由路網的線路數和線路總長度兩部分來組成。通常計算路網線路總長度的方法有兩種:一是以城市公共交通客流總量來計算路網總長度;二是以路網密度指標計算路網線路總長度。由于地鐵路網的規劃是針對不同地區、不同的地理環境來具體進行的,而每個城市的形態都大不相同,沒有一個普遍適用的網絡布局。既然路網的規劃與城市規劃緊密相關,而規劃又是面向未來的,因此確定的地鐵路網往往是一個具有多個甚至是相互沖突的目標和相互限制且不能定量的指標的多準則的決策問題。比如,要想覆蓋較大的范圍,吸引更多的乘客,這就必然與降低造價相抵觸。因此,地鐵路網的規劃設計就顯得更加復雜,確定合理的規模就顯得非常有必要。5地鐵路網規劃的研究現狀以及存在的問題 在國內外,城市軌道交通的路網規劃方面的專門著作仍舊少見,而且這方面的文獻也多分散在各個領域中。從目前的國內外資料來看,城市軌道交通規劃可以劃分為互相關聯的三類問題:第一類是研究軌道交通布線或者叫網絡設計問題,第二類是軌道交通需求分析預測,第三類是城市交通規劃方案的評價和決策問題。這里,主要就第一類問題論述目前研究工作的現狀以及所存在的不足。 Ｍ.Ｇｅｎｄｒｅａｕ等人于1995年把啟發式算法應用到城市軌道交通規劃中,從一初始線圖式,通過移動網格單元,建立網格系統,尋求相鄰單元的較優答案:目標函數:ｍｉｎ{ａ·Ｃ+ｂ·Ｐ+ｃ·ＯＤ}式中:Ｃ———造價和成本; Ｐ———線路覆蓋的人口; ＯＤ———線路覆蓋的交通分布量;ａ,ｂ,ｃ———系數。 加拿大卡爾加里大學土木系使用分析方法建立車站選址模型和估算車站數目,采用最小生成樹的概念優化,使得地鐵的建筑費用和列車運營費用之和為最小,解決了地鐵選擇放射形線路的這一特殊情況。 這些方法本身存在的缺陷就在于僅僅考慮集中在線路覆蓋的人口數上,沒有考慮全面的出行需求。僅僅考慮靜態的指標,如人口和ＯＤ點流量,而沒有考慮出行的方向和出行距離,也沒有考慮存在的其他的交通方式以及客運系統的競爭作用。 天津綜合交通研究所在20世紀80年代末期,在現代道路客運交通流量密度圖上,將客流較大的路段與人為判斷的合理走向結合起來規劃地鐵線網。這種做法的一個缺點是沒有考慮其它客運方式及各方式之間的競爭作用。 軌道交通網絡設計的影響因素十分復雜,而且到現在為止在設計上仍然是經驗占主導。由于人的認識的局限性,光靠定性分析或少數的幾次定量分析都難以獲得滿意的路網方案,必須切實有效地把定性分析與定量分析有機地結合起來,構成定性分析與定量分析的循環,才能逐漸的改善我國的路網規劃中所存在的一些問題。參考文獻:[1] 范文田.世界各國城市地鐵的路網長度[Ｊ].地鐵與輕軌,2001,(54):52～54.[2] 周翊民.城市軌道交通的發展趨勢及其動因分析[Ｊ].城市軌道交通研究,2001,(2):1～4.[3] 施仲衡,等.地下鐵道設計與施工[Ｍ].西安:陜西科學技術出版社,1997.[4] 王保寧,等.城市快速軌道交通線網規劃研究[Ｊ].城市軌道交通研究,1999,(2):10～12.
我國地下鐵道的建設起步較晚。1969年建成的第一條地下鐵道線是北京地鐵(北京站至蘋果園)1#線,全長為24.17ｋｍ。隨后又修建了北京地鐵2#線(環線)的北半環、復八線。繼北京地鐵之后,1984年又修建了7.4ｋｍ長的天津地鐵,1989年建成了上海地鐵1#線,1998年又建成了上海地鐵2#線,1998年建成了廣州地鐵1#線,2008年廣州地鐵5#線將渴望建成,沈陽地鐵2005年10月已經開始啟動,成都、杭州等城市也在積極籌備地鐵工作。目前,我國已經投入運營的地鐵線路已長達145ｋｍ。 1995年8月《日本經濟新聞》對中國的地鐵建設進行了評價和報道“中國的城市開始了交通革命”,“建國以來最大的地鐵熱”。盡管我國的地鐵建設在起步上較其他國家相對較晚,但是目前我國已經在修建和準備開工的地鐵就有20多條,近期規劃的就有50多條。可以肯定地講,21世紀的中國將進入地鐵建設的高潮。2地鐵路網規劃的意義 在戰后的幾十年時間里,地鐵建設的總里程占總地鐵里程數的80%。而且隨著城市交通問題的不斷惡化,地鐵建設已經逐漸被提到日程上來了。地鐵建設是一個城市的基礎性設施,是一項投資大、工期長的系統工程。它的形成和建設關系到城市建設的方方面面。它對城市的形成和發展以及人們的生活方式都產生著深遠的影響。Ｍ.Ａｔｔｏｅ說:政治家和投資者應該相信生活質量不是對今天而言的,而是20年后,規劃我們子孫的生活質量。因此,對地鐵的建設應有很高的規劃要求,而作為地鐵建設的關鍵問題———網絡規劃就有著戰略性的意義。 地下鐵道路網的布局是否合理,直接關系到地下鐵道能否在城市交通中發揮重要的作用;直接關系到基本建設費用能否降低造價、節約經費;也關系到能否方便、有效地為居民生活服務。反之,如果地鐵路網的規劃不夠合理,那么就會影響到城市的建設和長遠的發展。由于路網的規劃與城市用地規劃緊密相關,因此在地鐵建設中必須針對路網規劃做到心中有數。地下鐵道路網布局合理與否,將導致能否有效地吸引運輸客流。而且,經驗證明軌道交通的建設只有在形成一定的網絡時才可以吸引更大的客流需求。 早期建設的地下鐵道沒有統一的規劃,往往是根據某一時期某一地帶客流量的需要逐步地進行建設。這樣一條條疊加起來的線路,無法形成一定格局的路網,如倫敦、巴黎、紐約等。在我國,由于路網規劃的不夠合理,使得路網規模相當龐大。僅北京、上海、成都、濟南、天津、廣州6座城市所規劃的路網總規模就是亞洲現有地鐵總規模的2～3倍。 網絡規劃的不合理,會帶來很多的負面效應。比如像客流負荷不均勻、換乘不便等現象。以倫敦的地鐵建設和莫斯科的地鐵建設相比較。莫斯科的地鐵負荷強度大于倫敦地鐵的負荷強度,但是其路網密度卻低于倫敦的地鐵路網密度。究其原因就在于:倫敦地鐵缺乏較好的規劃,結果導致了它的路網布局極其不合理,產生了路網龐大、負荷不均勻等負面效果。 由此可見,路網規劃的好壞直接影響著后期的社會效益和經濟效益。因此,作好地鐵路網的規劃工作有著長遠的意義。3地鐵路網規劃內容 地鐵路網的規劃一般是在對城市結構與土地利用、城市客流需求的空間分布特點以及線路工程實施可行性進行定性與定量分析的基礎上,形成多個備選方案。并在此基礎上,對備選方案進行必要的規劃。一般說來,規劃內容包括以下8點內容:(1)估算各條線路的客流量,進行初步的客流分析;(2)各條線路的大致走向和主要經由;(3)路網形態分析和規劃方案的評價;(4)主要換乘站(內部)和與其他交通方式的換乘(內部)的布局安排;(5)車輛檢修整備基地(車輛段)的設置方案;(6)發展序列和建設第一條軌道交通線的必要性論證;(7)規劃路網對城市各種發展可能情況的適應性分析;(8)投資估算和宏觀效益分析。 推薦的路網確定以后,可重新進行推薦方案的客流預測,進一步對地鐵路網進行綜合評價。 在規劃范圍上,必須保持與城市的總體規劃相協調,以城市的總體規劃為依據。由于規劃是隨著人們的認識和經濟水平等因素在變化的,因此在路網規劃編制完成以后,應根據具體的實施情況進行不斷地修正。4地鐵路網規模確定 對于地鐵路網來說,其路網規模是由路網的線路數和線路總長度兩部分來組成。通常計算路網線路總長度的方法有兩種:一是以城市公共交通客流總量來計算路網總長度;二是以路網密度指標計算路網線路總長度。由于地鐵路網的規劃是針對不同地區、不同的地理環境來具體進行的,而每個城市的形態都大不相同,沒有一個普遍適用的網絡布局。既然路網的規劃與城市規劃緊密相關,而規劃又是面向未來的,因此確定的地鐵路網往往是一個具有多個甚至是相互沖突的目標和相互限制且不能定量的指標的多準則的決策問題。比如,要想覆蓋較大的范圍,吸引更多的乘客,這就必然與降低造價相抵觸。因此,地鐵路網的規劃設計就顯得更加復雜,確定合理的規模就顯得非常有必要。5地鐵路網規劃的研究現狀以及存在的問題 在國內外,城市軌道交通的路網規劃方面的專門著作仍舊少見,而且這方面的文獻也多分散在各個領域中。從目前的國內外資料來看,城市軌道交通規劃可以劃分為互相關聯的三類問題:第一類是研究軌道交通布線或者叫網絡設計問題,第二類是軌道交通需求分析預測,第三類是城市交通規劃方案的評價和決策問題。這里,主要就第一類問題論述目前研究工作的現狀以及所存在的不足。 Ｍ.Ｇｅｎｄｒｅａｕ等人于1995年把啟發式算法應用到城市軌道交通規劃中,從一初始線圖式,通過移動網格單元,建立網格系統,尋求相鄰單元的較優答案:目標函數:ｍｉｎ{ａ·Ｃ+ｂ·Ｐ+ｃ·ＯＤ}式中:Ｃ———造價和成本; Ｐ———線路覆蓋的人口; ＯＤ———線路覆蓋的交通分布量;ａ,ｂ,ｃ———系數。 加拿大卡爾加里大學土木系使用分析方法建立車站選址模型和估算車站數目,采用最小生成樹的概念優化,使得地鐵的建筑費用和列車運營費用之和為最小,解決了地鐵選擇放射形線路的這一特殊情況。 這些方法本身存在的缺陷就在于僅僅考慮集中在線路覆蓋的人口數上,沒有考慮全面的出行需求。僅僅考慮靜態的指標,如人口和ＯＤ點流量,而沒有考慮出行的方向和出行距離,也沒有考慮存在的其他的交通方式以及客運系統的競爭作用。 天津綜合交通研究所在20世紀80年代末期,在現代道路客運交通流量密度圖上,將客流較大的路段與人為判斷的合理走向結合起來規劃地鐵線網。這種做法的一個缺點是沒有考慮其它客運方式及各方式之間的競爭作用。 軌道交通網絡設計的影響因素十分復雜,而且到現在為止在設計上仍然是經驗占主導。由于人的認識的局限性,光靠定性分析或少數的幾次定量分析都難以獲得滿意的路網方案,必須切實有效地把定性分析與定量分析有機地結合起來,構成定性分析與定量分析的循環,才能逐漸的改善我國的路網規劃中所存在的一些問題。參考文獻:[1] 范文田.世界各國城市地鐵的路網長度[Ｊ].地鐵與輕軌,2001,(54):52～54.[2] 周翊民.城市軌道交通的發展趨勢及其動因分析[Ｊ].城市軌道交通研究,2001,(2):1～4.[3] 施仲衡,等.地下鐵道設計與施工[Ｍ].西安:陜西科學技術出版社,1997.[4] 王保寧,等.城市快速軌道交通線網規劃研究[Ｊ].城市軌道交通研究,1999,(2):10～12.
