城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化

摘　要: 對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的相關(guān)問(wèn)題, 如網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、規(guī)劃與城市發(fā)展的關(guān)系, 規(guī)劃與土地使用的相關(guān)性等, 提出了一些定性與定量分析方法. 結(jié)合我國(guó)已建成開(kāi)通的城市軌道交通系統(tǒng)的實(shí)際情況, 對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的充分必要性、建設(shè)的時(shí)機(jī)及建設(shè)的次序等優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了探討.
關(guān)鍵詞: 城市軌道交通; 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃; 優(yōu)化
　　目前, 世界各國(guó)大城市在發(fā)展城市交通的戰(zhàn)略問(wèn)題上基本達(dá)成一個(gè)共識(shí), 即發(fā)展城市軌道交通系統(tǒng), 形成運(yùn)量大、速度快、能耗低、污染少、安全可靠性強(qiáng)的現(xiàn)代化立體公共交通干線網(wǎng), 適應(yīng)城市發(fā)展的需要.
在我國(guó), 城市軌道交通的建設(shè)已成為方興未艾、漸成熱點(diǎn)的大趨勢(shì). 在經(jīng)歷了長(zhǎng)期的城市交通運(yùn)能不足、水平落后、方式單一、效果不佳的困擾, 體驗(yàn)了地下鐵道建成后帶來(lái)的種種直接效益和間接效益之后, 除北京、上海、廣州、天津已建成地下鐵道, 正在加快城市軌道交通發(fā)展成網(wǎng)的速度之外, 另有15 個(gè)城市正在規(guī)劃、立項(xiàng)、送審、籌建城市軌道交通系統(tǒng).
無(wú)論是已建成運(yùn)營(yíng)還是規(guī)劃籌建的城市軌道交通系統(tǒng), 囿于起步較晚、需求較急、資金較緊、起點(diǎn)較低、經(jīng)驗(yàn)較少、條件較差(包括體制、人才、管理等), 從而在城市軌道交通路線網(wǎng)的整體規(guī)劃與建設(shè)方面不可避免地存在一些值得注意、應(yīng)盡早研究解決的問(wèn)題: ① 重建設(shè)輕規(guī)劃; ② 重線路輕網(wǎng)絡(luò); ③ 重建設(shè)輕管理; ④ 重引進(jìn)輕國(guó)產(chǎn); ⑤ 重局部輕整體; ⑥ 重近期輕遠(yuǎn)期. 此外, 城市軌道交通系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)與經(jīng)營(yíng)管理的體制與機(jī)制也存在一定的缺陷.
1　軌道交通建設(shè)的必要性與充分性
1. 1　城市軌道交通建設(shè)的必要性
1. 1. 1　城市公共客運(yùn)交通運(yùn)量需求
(1) 滿足單一方向路線的極大運(yùn)量需求. 一般認(rèn)為某一客運(yùn)交通方向上, 單向高峰客流量大于0. 5 ～ 0. 8 萬(wàn)人次h, 就有必要建設(shè)城市軌道交通路線, 否則該方向地面常規(guī)公交線路服務(wù)水平必然下降, 表現(xiàn)為車內(nèi)擁擠不堪、車速低、延誤嚴(yán)重、道路上形成“ 列車”運(yùn)行等. 表1 是一條城市軌道交通路線與一條地面公共汽車路線的運(yùn)能比較.
表1　城市軌道交通路線與地面公共汽車路線的運(yùn)能比較

　　當(dāng)一條地面常規(guī)公共線路無(wú)法承擔(dān)超強(qiáng)的客流量時(shí), 或者以犧牲乘客利益(擁擠、延誤、耗時(shí)、不舒適、不安全) 來(lái)勉強(qiáng)應(yīng)付高峰小時(shí)客流需求時(shí), 則應(yīng)考慮修建城市軌道交通路線, 當(dāng)然必須超前預(yù)測(cè)、提前規(guī)劃、適時(shí)建設(shè).
(2) 滿足城市交通整體客運(yùn)量需求. 通過(guò)預(yù)測(cè), 可獲知城市遠(yuǎn)期客運(yùn)交通發(fā)展趨勢(shì), 尤其是在人口密度大、人口絕對(duì)量高的發(fā)展中國(guó)家大城市, 解決地面道路交通擁擠, 滿足高強(qiáng)度陣發(fā)性客流需求, 最佳辦法是擁有科學(xué)合理的軌道交通網(wǎng). 城市軌道交通在城市客運(yùn)交通總量中占有相當(dāng)高的比例, 例如發(fā)達(dá)國(guó)家的部分城市, 軌道交通完成的客運(yùn)量往往占公共客運(yùn)交通總量的50% 以上, 甚至可占總客運(yùn)交通量的1/2 左右.
1. 1. 2　城市客運(yùn)交通運(yùn)距需求　城市軌道交通系統(tǒng)因其速度快、運(yùn)量大, 可滿足較遠(yuǎn)運(yùn)距的客運(yùn)需求. 如果按乘客比較合理的在途時(shí)間為1h 考慮(一般較高的標(biāo)準(zhǔn)為40 m in), 軌道交通與地面常規(guī)公共交通的服務(wù)范圍差異較大(見(jiàn)表2).
表2　軌道交通與地面常規(guī)公共交通的服務(wù)范圍

　　因此, 軌道交通路線的建設(shè), 可使城市中心區(qū)人口密集的問(wèn)題得到疏解緩和, 也使城市邊緣區(qū)、郊區(qū)的發(fā)展得到交通的強(qiáng)有力支持, 是現(xiàn)代大都市布局科學(xué)合理調(diào)整與擴(kuò)展的有力保證.
1. 1. 3　城市現(xiàn)代化發(fā)展的技術(shù)需求　城市現(xiàn)代化發(fā)展是經(jīng)濟(jì)實(shí)力與科學(xué)技術(shù)水平的集中表現(xiàn), 而城市交通的現(xiàn)代化水平是主要標(biāo)志之一. 軌道交通既符合城市現(xiàn)代化發(fā)展的需求, 又是城市現(xiàn)代化發(fā)展的標(biāo)志之一.
1. 1. 4　城市可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)需求　城市發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)以環(huán)境保護(hù)與資源利用兩項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的時(shí)期, 城市軌道交通系統(tǒng)具有環(huán)境優(yōu)化保護(hù)與資源優(yōu)化使用兩大特征, 即: ① 人均能源消耗在所有交通方式中最低; ② 人均占有交通用地在所有交通方式中最低; ③ 市民出行的時(shí)間、費(fèi)用、舒適度等指標(biāo)最佳; ④ 市民交通行為產(chǎn)生的對(duì)環(huán)境的污染最低; ⑤ 交通事故率最低; ⑥ 交通對(duì)城市發(fā)展的科學(xué)合理發(fā)展的引導(dǎo)支撐作用最優(yōu).
1. 2　城市軌道交通建設(shè)的充分性
一個(gè)城市有否建設(shè)城市軌道交通的必要性, 可表現(xiàn)為單一方向客運(yùn)交通或遠(yuǎn)距離大運(yùn)量客運(yùn)交通的需求, 也可能表現(xiàn)為城市總體發(fā)展的需求. 但因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ńㄔO(shè)需要巨額投資, 較高的建筑施工技術(shù)要求, 較高的運(yùn)營(yíng)管理要求和設(shè)備制造要求, 又有較高的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn), 因此, 在強(qiáng)調(diào)建設(shè)必要性的同時(shí), 必須認(rèn)識(shí)建設(shè)的充分性.
(1) 具備城市軌道交通建設(shè)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ). 一般以城市整體發(fā)展水平(如人均GD P 、財(cái)政收入等), 或以城市融資還貸能力作為主要衡量依據(jù).
(2) 具備城市軌道交通建設(shè)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ). 城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)既有現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù), 又有學(xué)科的交叉綜合, 因此, 完全依賴引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù), 難以降低投資與運(yùn)營(yíng)成本, 難以持續(xù)發(fā)展.
(3) 具備城市軌道交通建設(shè)的觀念認(rèn)識(shí)水平. 城市軌道交通系統(tǒng)必須具有一定超前性的規(guī)劃指導(dǎo), 觀念認(rèn)識(shí)的落后將直接導(dǎo)致規(guī)劃的欠科學(xué)完善、建設(shè)的滯后、運(yùn)營(yíng)管理的不足.

2　城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的確定
2. 1　城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模指標(biāo)
(1) 城市軌道交通網(wǎng)的線路總長(zhǎng)度[2 ].
L = ∑Li　　i= 1, 2, 3, n
其中, Li 為城市軌道交通網(wǎng)第i 條線路的長(zhǎng)度( km ). L 反映了網(wǎng)的規(guī)模, 由此可以估算總投資量、總輸送能力、總設(shè)備需求量、總經(jīng)營(yíng)成本、總體效益等, 并可據(jù)此決定相應(yīng)的管理體制與運(yùn)作機(jī)制.
(2) 城市軌道交通網(wǎng)的密度[3 ]. = S 或= L/Q L/ΡΡ
其中: S 為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)面積(可以用相應(yīng)的城市區(qū)域面積來(lái)計(jì)算) (km 2); Q 為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)的總?cè)丝?可以用城市區(qū)域總?cè)丝趤?lái)表示) ( 萬(wàn)人). Ρ 只是一個(gè)總的城市軌道交通網(wǎng)密度[ (km /km 2) 或(km /萬(wàn)人) ], 為了反映網(wǎng)絡(luò)在不同區(qū)域的密度, 可以再求Ρ中心(城市中心區(qū)密度), Ρ邊緣(城市邊緣區(qū)), Ρ郊區(qū)(城市郊區(qū)) 等, 來(lái)評(píng)價(jià)城市軌道交通網(wǎng)的合理程度.
(3) 城市軌道交通網(wǎng)的總輸送能力.
N = ∑Ni　　i= 1, 2, 3, n
其中, Ni 為第i條軌道交通線路的輸送能力(萬(wàn)人次/單位時(shí)間段單位時(shí)間段可選用年、日、高峰小時(shí)等). N 表達(dá)了軌道交通在城市客運(yùn)交通中的地位與作用、占有的份額與滿足程度. 城市軌道交通網(wǎng)的規(guī)模還可用能源總消耗量、產(chǎn)業(yè)總需求量、人力總需求量等來(lái)表示, 可根據(jù)需要選擇使用.
在上述規(guī)模指標(biāo)中, 最主要的是運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度L, 關(guān)于L 的確定方法有定性分析與定量測(cè)算兩大類. 定性分析可依據(jù)城市發(fā)展規(guī)模、城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力、城市交通政策、城市發(fā)展戰(zhàn)略, 組織專家及有關(guān)部門(mén)人員分析研究, 得到一個(gè)比較可行的規(guī)模指標(biāo).
2. 2　L 的定量測(cè)算方法
(1) 由城市遠(yuǎn)期土地與人口規(guī)模確定L. 經(jīng)過(guò)對(duì)世界各國(guó)軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)情況的考察, 考慮城市軌道交通網(wǎng)規(guī)模(線路總長(zhǎng)度L) 與城市遠(yuǎn)期發(fā)展的人口期望值和土地面積值存在緊密相關(guān)的特征, 可建立數(shù)學(xué)模型:
a
2
L = a0 Pa1 S
其中: a0、a1、a2 均為待定系數(shù); P為城市人口發(fā)展的期望值(萬(wàn)人); S為城市遠(yuǎn)期發(fā)展的面積(km 2).
在對(duì)世界各國(guó)軌道交通路線網(wǎng)[4 ] 較為完整(剔除了單一線路或2、3 條線路構(gòu)成的簡(jiǎn)單路網(wǎng)) 的48 個(gè)城市軌道交通的資料進(jìn)行回歸運(yùn)算, 得到0. 640 13 S0. 099 66 L = 1. 839 P　　考慮各城市的具體情況差異較大, 可對(duì)a0 作適當(dāng)調(diào)整. 根據(jù)上述模型, 上海城市軌道交通網(wǎng)總長(zhǎng)度的測(cè)算結(jié)果為425 km. 該數(shù)據(jù)可作為上海城市軌道交通網(wǎng)規(guī)劃的線路總長(zhǎng)度指標(biāo)的參考值. 在具體線路規(guī)劃與建設(shè)能力預(yù)備時(shí)作為主要依據(jù)之一.
(2) 根據(jù)城市交通方式的優(yōu)化比例確定L.
T = n/ Q 其中: T為城市遠(yuǎn)期客運(yùn)交通總量(人次/單位時(shí)間段); n為遠(yuǎn)期人均預(yù)期出行率[ 人次(人· 單位時(shí)間段) ], 可由城市交通規(guī)劃預(yù)測(cè)獲取; Q為人口期望值(人).
確定全市軌道交通總量:TS= TP /r2 其中: TP 為全市公共客運(yùn)交通總量(人次/單位時(shí)間段), TP= T· r1; r1 為全市客運(yùn)交通量公共客運(yùn)交通所占比例; r2 為全市軌道交通客運(yùn)量占全市公共客運(yùn)交通總量中比例. r1, r2 可通過(guò)相關(guān)方法求得, 如采用專家法、比較分析法等.
確定了軌道交通線路數(shù)量、線路走向、線路長(zhǎng)度, 然后可確定軌道交通網(wǎng)的線路總長(zhǎng)度. 在此過(guò)程中, 可根據(jù)城市發(fā)展總體規(guī)劃對(duì)土地使用布局的調(diào)整, 優(yōu)化線路走向.
(3) 根據(jù)城市用地規(guī)劃與交通規(guī)劃確定L. 傳統(tǒng)的規(guī)劃偏重于交通規(guī)劃的需求. 隨著城市發(fā)展對(duì)土地開(kāi)發(fā)與布局優(yōu)化調(diào)整的新要求, 更應(yīng)注重軌道交通線路對(duì)城市土地開(kāi)發(fā)與布局調(diào)整的引導(dǎo)支持作用, 從而更重視土地開(kāi)發(fā)與布局優(yōu)化所需建設(shè)的軌道交通路線. 這方面的規(guī)劃在國(guó)內(nèi)尚未得到充分重視, 缺乏可信的實(shí)踐成果, 擬根據(jù)人口數(shù)、崗位數(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度等確定軌道交通線路. 由軌道交通路線來(lái)支持與引導(dǎo)城市新開(kāi)發(fā)地區(qū)(如副中心、衛(wèi)星城、新城鎮(zhèn)、大型功能區(qū)等) 的持續(xù)發(fā)展.
城市軌道交通網(wǎng)的規(guī)模在規(guī)劃實(shí)施期內(nèi), 往往要根據(jù)城市發(fā)展的需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整, 主要是線路走向、路網(wǎng)優(yōu)化、設(shè)備產(chǎn)業(yè)化、運(yùn)營(yíng)管理體制完善等. 相對(duì)而言, 總長(zhǎng)度的調(diào)整幅度不應(yīng)很大. 因此, 城市軌道交通網(wǎng)的總長(zhǎng)度是一個(gè)必須確定也是可以確定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).
3　軌道交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)時(shí)機(jī)與次序
　　建設(shè)時(shí)機(jī)有追隨型、滿足型、主導(dǎo)型的差異[5 ]. 比較理想的是主導(dǎo)型, 即對(duì)城市發(fā)展起到積極的良性的導(dǎo)向作用; 其次是滿足型, 即隨城市發(fā)展基本達(dá)到滿足的水平; 最差的是追隨型, 即始終落后于城市發(fā)展對(duì)軌道交通的需求. 當(dāng)然, 極差的還有饑渴型, 也就是到了迫不得已之時(shí), 才考慮建設(shè)軌道交通(在許多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的城市正是如此). 而這些城市恰恰又是十分需要、十分適合軌道交通系統(tǒng)為之服務(wù)的.
選擇建設(shè)時(shí)機(jī)的關(guān)鍵: 一是有良好的超前性規(guī)劃, 包括前述的規(guī)模依據(jù); 二是第一條線路的建設(shè)必須有一定的超前性, 由此形成觀念認(rèn)識(shí)的突破, 資金籌措與運(yùn)用的實(shí)踐, 工程技術(shù)難題的解決, 運(yùn)營(yíng)管理要素的完善, 對(duì)整個(gè)網(wǎng)的建設(shè)具有很強(qiáng)的導(dǎo)向作用.
建設(shè)的次序指線路排序, 一般的共識(shí)是先建設(shè)貫通市中心的直徑線, 如“十”字形的干線, 或根據(jù)城市地形與布局特點(diǎn)建設(shè)主要客流方向的干線, 如香港的港島線、港九線形成的“T ”字形干線. 隨后的優(yōu)先線路一般又定為環(huán)線, 使網(wǎng)的流通性、可達(dá)性、機(jī)動(dòng)性、覆蓋率等項(xiàng)指標(biāo)均有較好的改善.
在構(gòu)成“直徑+ 環(huán)”形網(wǎng)之后, 選擇的取向有兩種, 一是填補(bǔ)環(huán)內(nèi)的密度較低的缺陷, 也即優(yōu)化環(huán)內(nèi)服務(wù)水平, 是一種加強(qiáng)市中心的策略; 二是強(qiáng)化環(huán)外放射功能的取向, 即優(yōu)化環(huán)外客流發(fā)展的需要與導(dǎo)向, 是一種強(qiáng)化城市邊緣區(qū)及郊區(qū)開(kāi)發(fā)的策略.
相比之下, 強(qiáng)化市中心的策略所需投資代價(jià)高, 但對(duì)市中心區(qū)的地面交通、環(huán)境保護(hù)、凝聚力更有作用; 強(qiáng)化城市邊緣區(qū)的策略更有利于城市的合理布局, 單位投資的產(chǎn)出高. 兩方面又是互補(bǔ)性很強(qiáng)的狀態(tài). 因此, 在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)城市似乎適合選擇強(qiáng)化城市邊緣區(qū)的策略. 而在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的城市, 則應(yīng)兼顧兩方面的發(fā)展.
4 上海城市軌道交通網(wǎng)的建設(shè)次序選擇
　　上海已建成并投入運(yùn)營(yíng)的地鐵1 號(hào)線, 是一條貫通城市南北的直徑線, 北向已有延伸至彭浦地區(qū)的規(guī)劃, 南向已連通至外環(huán)線以外的莘莊, 并有延伸至閔行的規(guī)劃. 已基本建成. 正在觀光試運(yùn)營(yíng)的地鐵2 號(hào)線一期工程, 西到中山公園, 東至浦東龍陽(yáng)路, 是貫通城市內(nèi)環(huán)線內(nèi)的東西直徑線, 并有向西至虹橋機(jī)場(chǎng), 向東至浦東機(jī)場(chǎng)的2 期規(guī)劃.
已完成全線鋪軌的明珠線(按次序應(yīng)定為3 號(hào)線) 是一條高架方式的軌道交通路線, 基本按原鐵路滬杭內(nèi)環(huán)線和淞滬鐵路走向定線改建, 已納入上海城市軌道交通網(wǎng)的內(nèi)環(huán)西半環(huán), 一期工程由東北端的江灣鎮(zhèn)到西南端的漕河涇(鐵路第二主客站).
按“十”字形加環(huán)的規(guī)律(即“ 申”字形結(jié)構(gòu)), 上海軌道交通網(wǎng)建設(shè)的第四條線路應(yīng)是內(nèi)環(huán)東半環(huán), 即從寶山路經(jīng)提籃橋過(guò)江(地下隧道), 再?gòu)钠謻|新區(qū)浦建路一帶返回浦西, 在漕溪路與明珠線接軌, 從而構(gòu)成環(huán)線, 如圖1 所示. 　　在“ 十”字形加環(huán)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成之后, 首要選擇應(yīng)是加強(qiáng)城市邊緣地區(qū)的交通通達(dá)性水平, 支持城市布局調(diào)整優(yōu)化的要求. 例如, 對(duì)上海城市改造優(yōu)化布局相關(guān)的居民遷入?yún)^(qū)的軌道交通線(已成規(guī)模的中原小區(qū)、彭浦新村、吳淞寶山地區(qū), 正在發(fā)展的桃浦地區(qū), 急待軌道交通支持的浦東南北兩翼居民區(qū)), 這些路線有的已規(guī)劃待建, 有的尚無(wú)近期規(guī)劃, 需要調(diào)整抓緊優(yōu)先建成. 從環(huán)線伸向邊緣地區(qū)的線路, 可以選擇地面獨(dú)

圖1　上海城市軌道交通網(wǎng)發(fā)展示意圖　　
立路基或高架方式, 從而降低投資及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用. 建設(shè)主體可以采用地區(qū)為主或采用BO T 方式運(yùn)作. 至于經(jīng)營(yíng)與運(yùn)營(yíng)管理則可組建相關(guān)實(shí)體來(lái)實(shí)施. 在環(huán)內(nèi)增加密度的布線值得慎重考慮, 以交通為主要功能, 必須兼顧觀光、商務(wù)、生活出行的需要, 同時(shí)需要考慮城市發(fā)展的形態(tài)與布局優(yōu)化需求. 在上述強(qiáng)化環(huán)線外戰(zhàn)略實(shí)施過(guò)程中, 逐步優(yōu)化環(huán)線內(nèi)線路布置就有了較充裕的時(shí)間和空間. 當(dāng)然, 不論是環(huán)外放射干線還是環(huán)內(nèi)棋盤(pán)型干線的布局, 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)眾多線路的換乘問(wèn)題必須預(yù)先規(guī)劃, 在設(shè)計(jì)與建設(shè)中一步到位.
5　結(jié)　語(yǔ)
城市軌道交通網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)并非是一條一條線路的疊加, 在空間布局與時(shí)間選擇上均有一個(gè)優(yōu)化的問(wèn)題, 只有在規(guī)劃時(shí)充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn), 才能防止出現(xiàn)線路走向不理想, 換乘模式不科學(xué), 運(yùn)營(yíng)管理體制不合理, 總體效益差強(qiáng)人意的遺憾.

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