扭環(huán)線型地鐵

田 耕

(北京科技大學(xué),100083,北京∥工程師)

扭環(huán)線型地鐵

田 耕

(北京科技大學(xué),100083,北京∥工程師)

扭環(huán)線型地鐵,為解決正在規(guī)劃擬建的城軌線路在主城區(qū)的線網(wǎng)密度太低,而在總體城軌規(guī)劃中線路的長度太長、投資太大的問題提供了一種新的線型方案。在一條有上下行雙線的地鐵運(yùn)營線路上至少有一個(gè)通過線路自身的扭轉(zhuǎn)形成的環(huán)型,在這個(gè)環(huán)型上至少有一個(gè)線路自身的、上下分離立體交叉的換乘車站。用主城區(qū)的扭環(huán)線型地鐵與郊區(qū)的并聯(lián)高架路相配合組成大城市的骨干公共交通網(wǎng)。

地鐵;線型;線網(wǎng);并聯(lián)高架快速路

Author's addressBeijing University of Science and Technology,100083,Beijing,China

與地面道路交通比較,城市軌道交通(以下簡為“城軌”)采取地下方式的優(yōu)點(diǎn)是:在建成區(qū),地下施工過程可行,施工量小;電力驅(qū)動(dòng)無排放,節(jié)能;載客量大,運(yùn)行過程不受干擾;可靠性高,相對(duì)安全;有利于保持地面宜人的城市風(fēng)貌,有利于在大城市主城區(qū)形成地鐵與步行相結(jié)合的出行。這種效率高、人性化的交通方式,需要主城區(qū)的地鐵具有高線網(wǎng)密度、小站間距離、低負(fù)荷強(qiáng)度作為保證。

現(xiàn)正在規(guī)劃擬建的城軌有一個(gè)比較大的問題是:范圍太大,線路太長。為了節(jié)約資金,提高進(jìn)度,郊區(qū)的城軌多采用高架的方式。大量采用高架方式擴(kuò)大城軌范圍,會(huì)將軌道交通的一些不利因素放大。如:①不便越站行駛,旅行速度低;②站間距離大;③發(fā)車間隔時(shí)間長;④需要配建列車地面停車場、列車段、城軌車站汽車停車場等,總的占地面積大;⑤高架城軌的振動(dòng)、噪聲較大;⑥安全隱患大;⑦客流無保證。郊區(qū)的客流有明顯的潮汐現(xiàn)象,這使得城軌的總體利用率不高。因此,不能簡單地認(rèn)定城軌的高架方式比地下方式便宜得多。

可以采用一種站間距離小、便于越站行駛、旅行速度高、占地面積小、造價(jià)低、運(yùn)輸能力大、更靈活的“并聯(lián)高架快速路”解決大城市郊區(qū)的交通問題。而在大城市主城區(qū),應(yīng)將有限的資金主要用于提高地鐵線網(wǎng)的密度。為此,本文提出了扭環(huán)線型地鐵的設(shè)想。

1 扭環(huán)線型地鐵的基本思路

現(xiàn)有地鐵路網(wǎng),最基本、最常見的形態(tài)結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格式、無環(huán)放射式和有環(huán)放射式三種。本設(shè)想為解決正在規(guī)劃擬建的城軌線路在主城區(qū)的線網(wǎng)密度太低,而在總體城軌規(guī)劃中線路的長度太長、投資太大的問題提供一種新的線型方案。這個(gè)方案是在一條有上下行雙線的地鐵運(yùn)營線路上,至少有一個(gè)通過線路自身的扭轉(zhuǎn)形成的環(huán)型;在這個(gè)環(huán)型線上,至少有一個(gè)線路自身的、上下分離立體交叉的、可以供乘客垂直換乘的換乘車站。用主城區(qū)的扭環(huán)線型地鐵與郊區(qū)的并聯(lián)高架快速路相配合,組成大城市的骨干公共交通網(wǎng)。

2 扭環(huán)線型地鐵的效果

2.1 在主城區(qū)有限的范圍內(nèi)增長了地鐵運(yùn)營線路的長度

在圖1中,3-1-11與12-1-9可以看作是2條起止于城市主城區(qū)邊沿、在城市中心區(qū)域交叉、較短的直線型地鐵線路。在現(xiàn)有的城軌交通線網(wǎng)規(guī)劃中,短直線型線路因串聯(lián)區(qū)域小、不便與其它線路交叉換乘,以及在主城區(qū)的邊沿不便于征地建設(shè)占地面積大的列車停車場、車輛段而很少被采用。圖1中的11需要延伸到10以便建設(shè)列車停車場、車輛段。用扭環(huán)線型,通過連接 3、4 、5、6、7 、8、9,就形成了一條最簡單的扭環(huán)線型的地鐵線路。原來2條較短的直線型線路有3、11及 12、9等 4個(gè)折返點(diǎn),連接成為一條較長的扭環(huán)線型線路之后僅有2個(gè)折返點(diǎn)11、12。這樣,就減少了折返作業(yè)在列車正常運(yùn)營行駛中所占的比例,線路串連的運(yùn)營區(qū)域也到了很大的增加,具體實(shí)施也比較方便。

2.2 可以進(jìn)行如獨(dú)立運(yùn)營環(huán)線式的運(yùn)營

在圖2所示的扭環(huán)線型線路22中,列車能夠沿著21-23-25-21-28-26-21的順序循環(huán)運(yùn)營,也可以沿著21-25-23-21-26-28-21的順序循環(huán)運(yùn)營。這種獨(dú)立運(yùn)營扭環(huán)線雙方向列車在扭環(huán)線路上獨(dú)立循環(huán)行駛,無列車折返作業(yè),運(yùn)營組織簡單;其各區(qū)段通過能力一致,可靠性高,可以使不同出行方向的乘客聚集在同一條線路上,大大提高了地鐵列車的利用率。

圖1 最簡單的扭環(huán)線型地鐵示意圖

圖2 8字形扭環(huán)線型地鐵示意圖

2.3 整合了不同線型線路的功能

圖1中的3-1-11與12-1-3可以看作是2條不同方向的線路,3-4-5-6-7-8-9就相當(dāng)于在主城區(qū)邊沿的局部的環(huán)線型線路。扭環(huán)線型線路2整合了這些不同功能,既有放射線型線路到達(dá)、穿越主城區(qū)中心區(qū)域的功能,也有局部的環(huán)線型線路的周向聯(lián)絡(luò)、截流換乘的功能。

2.4 減少了乘客的換乘

在圖1中,從5,可以經(jīng) 4、3、1,不需要換乘到達(dá)11;從 5,也可以經(jīng) 6、7、8、9、1,不需要換乘到達(dá) 12。

2.5 有利于讓乘客選擇不同的路線

在圖2中,從23,可以經(jīng)21、26到達(dá) 28;從23,也可以經(jīng)25、21到達(dá)28。乘客選擇不同的路線有利于地鐵線路上客流的均衡,有利于提高地鐵的服務(wù)水平。

2.6 有利于地鐵與城市對(duì)外交通的換乘

在圖1中,11處于城市主城區(qū)的邊沿,是多條對(duì)外交通線路11a、11b、11c的起終點(diǎn)站。在11有多條對(duì)外交通線路11a、11b、11c以及市內(nèi)道路公交線路匯集交叉,人、車混行,占地面積很大。為了解決這個(gè)問題,一個(gè)方法是利用地鐵的延長線11,或進(jìn)一步建設(shè)地鐵的延長線路,將城市對(duì)外交通換乘站分步驟外移。另一個(gè)方法是建設(shè)大型交通樞紐。例如:圖1中的大型交通樞紐12,分成多層;多條城市對(duì)外交通線路12a、12b、12c在大型交通樞紐12處匯集,地鐵、國鐵、城際鐵路、長途公交、市內(nèi)道路公交、出租汽車、社會(huì)車輛等不同交通形式整合在同一個(gè)樞紐中。大型交通樞紐解決了交叉問題,但是又造成了更大程度的聚集。乘客須通過電動(dòng)扶梯在大型交通樞紐12中垂直上下,長距離步行,尋找自己需要的換乘站點(diǎn)。面對(duì)規(guī)模巨大、復(fù)雜的換乘,乘客往往無所適從;而多數(shù)乘客只需要在兩種不同的交通工具之間進(jìn)行換乘,規(guī)模巨大的交通樞紐12使乘客的換乘過程變得復(fù)雜。同時(shí),大型交通樞紐12增加了道路公交等車輛輔助繞行的距離。

扭環(huán)線型地鐵的對(duì)外交通換乘是沿著主城區(qū)的邊沿呈帶狀分布的。例如:在圖1中,6、7、8與 6a、7a、8a組成了城市對(duì)外交通換乘關(guān)系的換乘帶。6、7、8既是串聯(lián)關(guān)系又與主城區(qū)密切相連;6a、7a、8a對(duì)應(yīng)著城市的對(duì)外放射性道路,6a、7a、8a之間是無交叉的并聯(lián)關(guān)系。乘客在6a、7a、8a之間的往來可以借助地鐵,也可以借助短距離循環(huán)行駛的道路公交車輛。這樣的設(shè)計(jì)避免了市內(nèi)道路公交、對(duì)外交通車輛的交叉,拉近了乘客與地鐵以及城市對(duì)外交通車輛的距離,也保證了地鐵擁有充足、穩(wěn)定的客流。

2.7 有利于大城市郊區(qū)的公共交通以及大城市主城區(qū)與郊區(qū)公共交通之間的換乘

在城市化的進(jìn)程中,人們向大城市的郊區(qū)集聚。方便、快速、高效率的大城市郊區(qū)公共交通可以減少人們對(duì)小汽車的依賴?？紤]到高架長距離的城軌交通的弱點(diǎn),在新方案中是用并聯(lián)高架路來解決大城市郊區(qū)的公共交通問題。

并聯(lián)高架路的上下行主路之間建有島式公交車站、上下步梯、匝道、應(yīng)急停車區(qū),高架道路上的車輛雙向行駛,高架道路主要為公共交通服務(wù)。并聯(lián)高架路的主要特點(diǎn)是:便于越站行駛、可以形成連續(xù)的公交車流、平均車速高、運(yùn)輸能力大、公交服務(wù)覆蓋面大、靈活性大、節(jié)約土地、行人車輛過路方便、造價(jià)及運(yùn)營成本低,主要適用于大城市的郊區(qū)。

采用扭環(huán)線型的地鐵便于與并聯(lián)高架路進(jìn)行換乘。在圖2中,主城區(qū)的扭環(huán)線型的地鐵22與郊區(qū)的環(huán)形并聯(lián)高架路24、27之間有換乘車站23與23a,25與25a,26與26a,28與28a。這4組換乘車站的基本結(jié)構(gòu)是相同的。使用環(huán)型的好處是:車輛循環(huán)行駛,避免了車輛、乘客的聚集,避免了車輛、乘客的交叉。而聚集和交叉是造成城市交通擁堵的根本原因。

圖2中的23與23a可以用圖3表示。在圖3中:上邊的高架部分是并聯(lián)高架路的島式車站23a;中部是便于行人、車輛過路,便于公交車輛停車的地面30;下邊是地鐵車站23;乘客通過步梯37垂直上下?lián)Q乘。在圖3中:公交車輛可以沿上、下行快速行車道31、35雙向快速行駛,也可沿停車道32、34雙向加減速、停車;地鐵車站23與通常的地鐵車站區(qū)別不大,有站臺(tái)層36、站廳層38;因?yàn)橛胁⒙?lián)高架車站23a下面的地面30可以供乘客集散,所以,站廳層38也可以省略。

在現(xiàn)有的大城市拓展過程中,郊區(qū)一般是沿著城市對(duì)外交通線拓展延伸。這相當(dāng)于圖2中的23a-24a-24b,以及25a-24e-24d段。24b-24c-24d段一般不是拓展段。用并聯(lián)高架路24拓展24b-24c-24d段,將并聯(lián)高架連接成為環(huán)型,一方面利于并聯(lián)高架上公交車輛的連續(xù)快速行駛;另一方面因?yàn)?24b-24c-24d段離主城區(qū)的直線距離較近,地面非公交車運(yùn)輸成本低,利于24b-24c-24d段的迅速發(fā)展。

圖3 扭環(huán)線型地鐵與并聯(lián)高架路的換乘示意圖

在實(shí)際運(yùn)營中,因?yàn)樵诓⒙?lián)高架路上的道路公交車輛可以越站行駛,平均車速高,行程短,所以可以縮短乘客借助公共交通出行的時(shí)間。例如:乘客從圖2中的24c到27a,雖然要經(jīng)過2次換乘,但與長距離城軌比較,總的乘車時(shí)間會(huì)縮短,舒適性會(huì)提高。

2.8 有利于節(jié)約主城區(qū)邊沿的土地

在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中,當(dāng)?shù)罔F從主城區(qū)的地下區(qū)間轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒苄问綍r(shí)需要有一個(gè)很長的坡道。坡道需要占用大面積的土地,在建成后,坡道會(huì)對(duì)地面交通造成較大的影響。如圖3所示:扭環(huán)線型地鐵的換乘車站23與環(huán)線型并聯(lián)高架路的換乘車站23a是垂直疊加關(guān)系。這樣的設(shè)計(jì)占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便,減少了換乘車站對(duì)地面行人、車輛的阻礙,拉近了乘客與并聯(lián)高架車站、地鐵車站的距離,方便乘客換乘,節(jié)約土地。

2.9 有利于采用不同的扭環(huán)線型形式

在圖4中,在主城區(qū)的扭環(huán)線型地鐵42有3個(gè)線路自身的換乘車站41、47、48;在郊區(qū)的并聯(lián)高架路44也是扭環(huán)線型,有一個(gè)上下分離立體交叉的、線路自身的換乘車站45。地鐵42與并聯(lián)高架路44之間通過換乘車站43、46分別與43a、46a換乘。

圖4中的扭環(huán)線型的地鐵42及扭環(huán)線型的并聯(lián)高架路44都是用連續(xù)的、有上下分離立體交叉的、封閉可循環(huán)的一維曲線覆蓋二維平面。不同的是根據(jù)大城市主城區(qū)及郊區(qū)的不同特點(diǎn),在成片連綿的主城區(qū)使用地鐵的形式從下面進(jìn)行覆蓋,在呈帶狀的郊區(qū)使用并聯(lián)高架路從上面進(jìn)行覆蓋。

圖4 三葉形扭環(huán)線型地鐵示意圖

2.10 有利于將地鐵線路主要限定在城市的主城區(qū)

圖5是兩條扭環(huán)線型的地鐵線路52、54相疊加的示意圖。在圖5中,突出了地鐵在大城市主城區(qū)對(duì)角線方向的直通聯(lián)系,以便彌補(bǔ)地面交通在這方面的不足。用圖5與圖1進(jìn)行比較,可以看出地鐵的密度明顯的提高了。通過扭環(huán)上的平行換乘車站56與56a以及 58與 58a,由 60至 53、53至 56a、56至58a、58至60這4個(gè)區(qū)間段形成了組合運(yùn)營環(huán)線。組合運(yùn)營環(huán)線有利于明確主城區(qū)的范圍,避免主城區(qū)的無序蔓延。

圖5 兩條扭環(huán)線型地鐵疊加的示意圖

[1]鄭猛,陳華,佘世英.城市軌道交通環(huán)線及其應(yīng)用[J].城市軌道交通研究,2008(3):1.

[2]沈景炎.城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的結(jié)構(gòu)形態(tài)基本線形和交點(diǎn)計(jì)算[J].城市軌道交通研究,2008(6):5.

[3]田耕.關(guān)于并聯(lián)高架快速路的設(shè)想[J].城市道橋與防洪,2008(9):114.

[4]田耕.扭環(huán)線型的城市軌道交通線路[P].200910000364.9[P].公開日2009.5.20.公開號(hào) CN 101435178A.

[5]田耕.并聯(lián)高架快速路[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2009,(2/3)上半月刊:118.

On the Torsion-ring Alignment Subway

Tian Geng

The torsion-ring subway can provide a new alignment scheme,it will solve the problems such as the low network density of the proposed urban rail line in the main city area,the excess length and large investment in the overall planning of urban rail transit.In the scheme,there is at least one ring formed by line torsion on a double-line subway operation line,and at least one transfer station with separated up line and down line on this ring.The cooperation of the torsion-ring subway in the main city area and the parallel elevated road in the suburban areas will form the main public traffic network for big cities.

subway;alignment;line network;parallel elevated road

U 231+.2

2009-08-25)