城市地鐵路網(wǎng)規(guī)劃研究摘要:在研究城市交通規(guī)劃以及軌道交通規(guī)劃的文獻和研究成果的基礎(chǔ)上,論述了城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃的重要意義,介紹了地鐵路網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容,對地鐵路網(wǎng)規(guī)模進行了探討,提出了合理路網(wǎng)規(guī)模的概念,并指出了當前路網(wǎng)規(guī)劃中存在的問題。關(guān)鍵詞:地鐵路網(wǎng);規(guī)劃;路網(wǎng)規(guī)模;路網(wǎng)形態(tài) 現(xiàn)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(tǒng)。除傳統(tǒng)的地鐵系統(tǒng)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(fā)展戰(zhàn)略,這也成為大城市解決交通問題的重大基礎(chǔ)設(shè)施。如何在城市及其區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)、合理并科學地規(guī)劃遠期軌道交通線路和網(wǎng)絡(luò),使其適應具體的城市地理形態(tài)和城市總體規(guī)劃的土地利用格局,帶動城市的土地開發(fā);如何選擇合適的路網(wǎng)規(guī)模和合理的路網(wǎng)形態(tài),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(fā)展、規(guī)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(shè)和發(fā)展 隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程的加快,我國大城市的數(shù)量和規(guī)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(fā)展,大城市人口的增加和規(guī)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(guī)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(tǒng)。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(yōu)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(shè)和發(fā)展經(jīng)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(zhàn)后,隨著各國城市大運量公共客運需求的快速增長,地鐵發(fā)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(shù)為336條,總長為7000多公里,車站總數(shù)為5400余座。其中,英、法、美等發(fā)達國家在二次世界大戰(zhàn)之前就開始了地鐵建設(shè),到1999年末,總里程就已達到了2840ｋｍ左右。 在戰(zhàn)后的半個世紀里,地下鐵道建設(shè)突飛猛進。各個時代地鐵建設(shè)里程如表1所示:
我國地下鐵道的建設(shè)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(huán)線)的北半環(huán)、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(jīng)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(jīng)投入運營的地鐵線路已長達145ｋｍ。 1995年8月《日本經(jīng)濟新聞》對中國的地鐵建設(shè)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(shè)在起步上較其他國家相對較晚,但是目前我國已經(jīng)在修建和準備開工的地鐵就有20多條,近期規(guī)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(shè)的高潮。2地鐵路網(wǎng)規(guī)劃的意義 在戰(zhàn)后的幾十年時間里,地鐵建設(shè)的總里程占總地鐵里程數(shù)的80%。而且隨著城市交通問題的不斷惡化,地鐵建設(shè)已經(jīng)逐漸被提到日程上來了。地鐵建設(shè)是一個城市的基礎(chǔ)性設(shè)施,是一項投資大、工期長的系統(tǒng)工程。它的形成和建設(shè)關(guān)系到城市建設(shè)的方方面面。它對城市的形成和發(fā)展以及人們的生活方式都產(chǎn)生著深遠的影響。Ｍ.Ａｔｔｏｅ說:政治家和投資者應該相信生活質(zhì)量不是對今天而言的,而是20年后,規(guī)劃我們子孫的生活質(zhì)量。因此,對地鐵的建設(shè)應有很高的規(guī)劃要求,而作為地鐵建設(shè)的關(guān)鍵問題———網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃就有著戰(zhàn)略性的意義。 地下鐵道路網(wǎng)的布局是否合理,直接關(guān)系到地下鐵道能否在城市交通中發(fā)揮重要的作用;直接關(guān)系到基本建設(shè)費用能否降低造價、節(jié)約經(jīng)費;也關(guān)系到能否方便、有效地為居民生活服務。反之,如果地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃不夠合理,那么就會影響到城市的建設(shè)和長遠的發(fā)展。由于路網(wǎng)的規(guī)劃與城市用地規(guī)劃緊密相關(guān),因此在地鐵建設(shè)中必須針對路網(wǎng)規(guī)劃做到心中有數(shù)。地下鐵道路網(wǎng)布局合理與否,將導致能否有效地吸引運輸客流。而且,經(jīng)驗證明軌道交通的建設(shè)只有在形成一定的網(wǎng)絡(luò)時才可以吸引更大的客流需求。 早期建設(shè)的地下鐵道沒有統(tǒng)一的規(guī)劃,往往是根據(jù)某一時期某一地帶客流量的需要逐步地進行建設(shè)。這樣一條條疊加起來的線路,無法形成一定格局的路網(wǎng),如倫敦、巴黎、紐約等。在我國,由于路網(wǎng)規(guī)劃的不夠合理,使得路網(wǎng)規(guī)模相當龐大。僅北京、上海、成都、濟南、天津、廣州6座城市所規(guī)劃的路網(wǎng)總規(guī)模就是亞洲現(xiàn)有地鐵總規(guī)模的2～3倍。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)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(xiàn)象。以倫敦的地鐵建設(shè)和莫斯科的地鐵建設(shè)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(wǎng)密度卻低于倫敦的地鐵路網(wǎng)密度。究其原因就在于:倫敦地鐵缺乏較好的規(guī)劃,結(jié)果導致了它的路網(wǎng)布局極其不合理,產(chǎn)生了路網(wǎng)龐大、負荷不均勻等負面效果。 由此可見,路網(wǎng)規(guī)劃的好壞直接影響著后期的社會效益和經(jīng)濟效益。因此,作好地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃工作有著長遠的意義。3地鐵路網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容 地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃一般是在對城市結(jié)構(gòu)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(chǔ)上,形成多個備選方案。并在此基礎(chǔ)上,對備選方案進行必要的規(guī)劃。一般說來,規(guī)劃內(nèi)容包括以下8點內(nèi)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(jīng)由;(3)路網(wǎng)形態(tài)分析和規(guī)劃方案的評價;(4)主要換乘站(內(nèi)部)和與其他交通方式的換乘(內(nèi)部)的布局安排;(5)車輛檢修整備基地(車輛段)的設(shè)置方案;(6)發(fā)展序列和建設(shè)第一條軌道交通線的必要性論證;(7)規(guī)劃路網(wǎng)對城市各種發(fā)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(wǎng)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(wǎng)進行綜合評價。 在規(guī)劃范圍上,必須保持與城市的總體規(guī)劃相協(xié)調(diào),以城市的總體規(guī)劃為依據(jù)。由于規(guī)劃是隨著人們的認識和經(jīng)濟水平等因素在變化的,因此在路網(wǎng)規(guī)劃編制完成以后,應根據(jù)具體的實施情況進行不斷地修正。4地鐵路網(wǎng)規(guī)模確定 對于地鐵路網(wǎng)來說,其路網(wǎng)規(guī)模是由路網(wǎng)的線路數(shù)和線路總長度兩部分來組成。通常計算路網(wǎng)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(wǎng)總長度;二是以路網(wǎng)密度指標計算路網(wǎng)線路總長度。由于地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃是針對不同地區(qū)、不同的地理環(huán)境來具體進行的,而每個城市的形態(tài)都大不相同,沒有一個普遍適用的網(wǎng)絡(luò)布局。既然路網(wǎng)的規(guī)劃與城市規(guī)劃緊密相關(guān),而規(guī)劃又是面向未來的,因此確定的地鐵路網(wǎng)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(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計就顯得更加復雜,確定合理的規(guī)模就顯得非常有必要。5地鐵路網(wǎng)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀以及存在的問題 在國內(nèi)外,城市軌道交通的路網(wǎng)規(guī)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(lǐng)域中。從目前的國內(nèi)外資料來看,城市軌道交通規(guī)劃可以劃分為互相關(guān)聯(lián)的三類問題:第一類是研究軌道交通布線或者叫網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(guī)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(xiàn)狀以及所存在的不足。 Ｍ.Ｇｅｎｄｒｅａｕ等人于1995年把啟發(fā)式算法應用到城市軌道交通規(guī)劃中,從一初始線圖式,通過移動網(wǎng)格單元,建立網(wǎng)格系統(tǒng),尋求相鄰單元的較優(yōu)答案:目標函數(shù):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(shù)。 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(shù)目,采用最小生成樹的概念優(yōu)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(shù)上,沒有考慮全面的出行需求。僅僅考慮靜態(tài)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(tǒng)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(xiàn)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(jié)合起來規(guī)劃地鐵線網(wǎng)。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(wǎng)絡(luò)設(shè)計的影響因素十分復雜,而且到現(xiàn)在為止在設(shè)計上仍然是經(jīng)驗占主導。由于人的認識的局限性,光靠定性分析或少數(shù)的幾次定量分析都難以獲得滿意的路網(wǎng)方案,必須切實有效地把定性分析與定量分析有機地結(jié)合起來,構(gòu)成定性分析與定量分析的循環(huán),才能逐漸的改善我國的路網(wǎng)規(guī)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(wǎng)長度[Ｊ].地鐵與輕軌,2001,(54):52～54.[2] 周翊民.城市軌道交通的發(fā)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(shè)計與施工[Ｍ].西安:陜西科學技術(shù)出版社,1997.[4] 王保寧,等.城市快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)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(shè)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(huán)線)的北半環(huán)、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(jīng)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(jīng)投入運營的地鐵線路已長達145ｋｍ。 1995年8月《日本經(jīng)濟新聞》對中國的地鐵建設(shè)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(shè)在起步上較其他國家相對較晚,但是目前我國已經(jīng)在修建和準備開工的地鐵就有20多條,近期規(guī)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(shè)的高潮。2地鐵路網(wǎng)規(guī)劃的意義 在戰(zhàn)后的幾十年時間里,地鐵建設(shè)的總里程占總地鐵里程數(shù)的80%。而且隨著城市交通問題的不斷惡化,地鐵建設(shè)已經(jīng)逐漸被提到日程上來了。地鐵建設(shè)是一個城市的基礎(chǔ)性設(shè)施,是一項投資大、工期長的系統(tǒng)工程。它的形成和建設(shè)關(guān)系到城市建設(shè)的方方面面。它對城市的形成和發(fā)展以及人們的生活方式都產(chǎn)生著深遠的影響。Ｍ.Ａｔｔｏｅ說:政治家和投資者應該相信生活質(zhì)量不是對今天而言的,而是20年后,規(guī)劃我們子孫的生活質(zhì)量。因此,對地鐵的建設(shè)應有很高的規(guī)劃要求,而作為地鐵建設(shè)的關(guān)鍵問題———網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃就有著戰(zhàn)略性的意義。 地下鐵道路網(wǎng)的布局是否合理,直接關(guān)系到地下鐵道能否在城市交通中發(fā)揮重要的作用;直接關(guān)系到基本建設(shè)費用能否降低造價、節(jié)約經(jīng)費;也關(guān)系到能否方便、有效地為居民生活服務。反之,如果地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃不夠合理,那么就會影響到城市的建設(shè)和長遠的發(fā)展。由于路網(wǎng)的規(guī)劃與城市用地規(guī)劃緊密相關(guān),因此在地鐵建設(shè)中必須針對路網(wǎng)規(guī)劃做到心中有數(shù)。地下鐵道路網(wǎng)布局合理與否,將導致能否有效地吸引運輸客流。而且,經(jīng)驗證明軌道交通的建設(shè)只有在形成一定的網(wǎng)絡(luò)時才可以吸引更大的客流需求。 早期建設(shè)的地下鐵道沒有統(tǒng)一的規(guī)劃,往往是根據(jù)某一時期某一地帶客流量的需要逐步地進行建設(shè)。這樣一條條疊加起來的線路,無法形成一定格局的路網(wǎng),如倫敦、巴黎、紐約等。在我國,由于路網(wǎng)規(guī)劃的不夠合理,使得路網(wǎng)規(guī)模相當龐大。僅北京、上海、成都、濟南、天津、廣州6座城市所規(guī)劃的路網(wǎng)總規(guī)模就是亞洲現(xiàn)有地鐵總規(guī)模的2～3倍。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)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(xiàn)象。以倫敦的地鐵建設(shè)和莫斯科的地鐵建設(shè)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(wǎng)密度卻低于倫敦的地鐵路網(wǎng)密度。究其原因就在于:倫敦地鐵缺乏較好的規(guī)劃,結(jié)果導致了它的路網(wǎng)布局極其不合理,產(chǎn)生了路網(wǎng)龐大、負荷不均勻等負面效果。 由此可見,路網(wǎng)規(guī)劃的好壞直接影響著后期的社會效益和經(jīng)濟效益。因此,作好地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃工作有著長遠的意義。3地鐵路網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容 地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃一般是在對城市結(jié)構(gòu)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(chǔ)上,形成多個備選方案。并在此基礎(chǔ)上,對備選方案進行必要的規(guī)劃。一般說來,規(guī)劃內(nèi)容包括以下8點內(nèi)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(jīng)由;(3)路網(wǎng)形態(tài)分析和規(guī)劃方案的評價;(4)主要換乘站(內(nèi)部)和與其他交通方式的換乘(內(nèi)部)的布局安排;(5)車輛檢修整備基地(車輛段)的設(shè)置方案;(6)發(fā)展序列和建設(shè)第一條軌道交通線的必要性論證;(7)規(guī)劃路網(wǎng)對城市各種發(fā)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(wǎng)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(wǎng)進行綜合評價。 在規(guī)劃范圍上,必須保持與城市的總體規(guī)劃相協(xié)調(diào),以城市的總體規(guī)劃為依據(jù)。由于規(guī)劃是隨著人們的認識和經(jīng)濟水平等因素在變化的,因此在路網(wǎng)規(guī)劃編制完成以后,應根據(jù)具體的實施情況進行不斷地修正。4地鐵路網(wǎng)規(guī)模確定 對于地鐵路網(wǎng)來說,其路網(wǎng)規(guī)模是由路網(wǎng)的線路數(shù)和線路總長度兩部分來組成。通常計算路網(wǎng)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(wǎng)總長度;二是以路網(wǎng)密度指標計算路網(wǎng)線路總長度。由于地鐵路網(wǎng)的規(guī)劃是針對不同地區(qū)、不同的地理環(huán)境來具體進行的,而每個城市的形態(tài)都大不相同,沒有一個普遍適用的網(wǎng)絡(luò)布局。既然路網(wǎng)的規(guī)劃與城市規(guī)劃緊密相關(guān),而規(guī)劃又是面向未來的,因此確定的地鐵路網(wǎng)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(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計就顯得更加復雜,確定合理的規(guī)模就顯得非常有必要。5地鐵路網(wǎng)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀以及存在的問題 在國內(nèi)外,城市軌道交通的路網(wǎng)規(guī)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(lǐng)域中。從目前的國內(nèi)外資料來看,城市軌道交通規(guī)劃可以劃分為互相關(guān)聯(lián)的三類問題:第一類是研究軌道交通布線或者叫網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(guī)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(xiàn)狀以及所存在的不足。 Ｍ.Ｇｅｎｄｒｅａｕ等人于1995年把啟發(fā)式算法應用到城市軌道交通規(guī)劃中,從一初始線圖式,通過移動網(wǎng)格單元,建立網(wǎng)格系統(tǒng),尋求相鄰單元的較優(yōu)答案:目標函數(shù):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(shù)。 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(shù)目,采用最小生成樹的概念優(yōu)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(shù)上,沒有考慮全面的出行需求。僅僅考慮靜態(tài)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(tǒng)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(xiàn)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(jié)合起來規(guī)劃地鐵線網(wǎng)。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(wǎng)絡(luò)設(shè)計的影響因素十分復雜,而且到現(xiàn)在為止在設(shè)計上仍然是經(jīng)驗占主導。由于人的認識的局限性,光靠定性分析或少數(shù)的幾次定量分析都難以獲得滿意的路網(wǎng)方案,必須切實有效地把定性分析與定量分析有機地結(jié)合起來,構(gòu)成定性分析與定量分析的循環(huán),才能逐漸的改善我國的路網(wǎng)規(guī)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(wǎng)長度[Ｊ].地鐵與輕軌,2001,(54):52～54.[2] 周翊民.城市軌道交通的發(fā)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(shè)計與施工[Ｍ].西安:陜西科學技術(shù)出版社,1997.[4] 王保寧,等.城市快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃研究[Ｊ].城市軌道交通研究,1999,(2):10～12.