城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的過程性評價方法

顧保南 高 飛

(同濟(jì)大學(xué)城市軌道與鐵道工程系,201804,上?！蔚谝蛔髡?教授)

近10多年來,我國有數(shù)十個城市在進(jìn)行城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃。但是,有些城市的線網(wǎng)規(guī)劃頻繁修編,甚至完成后不到5年就作大幅度的調(diào)整。導(dǎo)致線網(wǎng)規(guī)劃頻繁修編的一個重要原因是缺乏有效的線網(wǎng)規(guī)劃方案評價方法。關(guān)于城市軌道交通線網(wǎng)方案評價的文獻(xiàn)并不少見,文獻(xiàn)[1-8]是其中的代表。這些文獻(xiàn)對線網(wǎng)評價的一個共同出發(fā)點是:構(gòu)建一套綜合評價指標(biāo)體系,試圖讓它覆蓋線網(wǎng)規(guī)劃所涉及的所有影響因素;但由于各人對線網(wǎng)規(guī)劃的影響因素看法不同,因而形成了不同的評價指標(biāo)體系。實際應(yīng)用中,這些方法由于指標(biāo)計算誤差或指標(biāo)權(quán)重偏差影響了其有效性,有時選出來的線網(wǎng)方案帶有明顯的缺點,如換乘效果很差、工程缺乏可實施性等。筆者認(rèn)為:影響城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃方案質(zhì)量的不只是“綜合評價”,還有值得重視的方案形成過程中的“過程性評價”。綜合評價的作用只是從已有的備選方案中選取一個“較好”的方案,但是,如果所提供的線網(wǎng)備選方案的質(zhì)量都不高,那么即使“綜合評價”方法有效,所選出的方案也不是高質(zhì)量的方案。本文提出一套系統(tǒng)的城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃過程性評價方法,旨在促進(jìn)我國城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃方案設(shè)計工作的規(guī)范化。

1 過程性評價的目的、內(nèi)容與準(zhǔn)則

城市軌道交通線網(wǎng)過程性評價的目的是:通過各種可能的評價環(huán)節(jié)優(yōu)化線網(wǎng)規(guī)劃方案,從而提高供綜合評價的備選方案的質(zhì)量。

過程性評價涉及線網(wǎng)方案設(shè)計的主要環(huán)節(jié),因而其評價內(nèi)容包括線網(wǎng)規(guī)模評價、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)評價、線路評價、主要節(jié)點評價等方面。

過程性評價的流程如圖1所示。它是一個由節(jié)點評價、線路評價、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)評價到線網(wǎng)規(guī)模評價,再由線網(wǎng)規(guī)模評價、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)評價、線路評價到節(jié)點評價的循環(huán)過程。通過這個過程,評價者可以更加清晰地認(rèn)識到各方案存在的不足之處,發(fā)現(xiàn)更優(yōu)化的方案;通過多輪的循環(huán),可以在點、線、面的不同層面不斷地完善方案。

過程性評價的基本準(zhǔn)則是線網(wǎng)方案在規(guī)劃期內(nèi)的累計凈效益最大。在不同環(huán)節(jié)的評價中,該準(zhǔn)則有三種表現(xiàn)形式:

1)各方案的收益與費用均在變化,評價準(zhǔn)則表現(xiàn)為凈效益(總收益-總費用)最大;

2)各方案的收益一定時,評價準(zhǔn)則表現(xiàn)為總費用最小;

3)各方案的費用一定時,評價準(zhǔn)則表現(xiàn)為總收益最大。

其中,收益包括票價收入、開發(fā)效益增值等,費用包括工程費、運營費、居民出行時間(包括換乘時間)等。

圖1 城市軌道交通線網(wǎng)過程性評價流程

2 節(jié)點評價

節(jié)點評價的內(nèi)容主要是節(jié)點換乘方案,需要論證交叉線路之間是否設(shè)置換乘站、設(shè)置換乘站的工程費用及可行的換乘樞紐布局方式。

在節(jié)點評價時,除節(jié)點本身的換乘費用及工程費用外,方案變化對其他效益與費用的影響很小。因此,節(jié)點評價的指標(biāo)可以采用“效益一定、費用最小”的準(zhǔn)則,實際表現(xiàn)為“換乘費用與工程費用之和為最小”。

市中心區(qū)換乘樞紐布局方案的調(diào)整工作日益困難,不同的換乘布局方案對換乘時間費用影響很大。因此,在規(guī)劃階段論證三線及以上的換乘樞紐布局方案很有必要。

隨著城市的發(fā)展,市中心區(qū)建筑及深樁基等制約條件日益增多。鑒于軌道交通線路的曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)較高(運行速度為80 km/h的線路最小曲線半徑:A型車為350 m以上,B型車為300 m以上),未來改變換乘樞紐的布局形式日益困難。

現(xiàn)以上海軌道交通靜安寺?lián)Q乘樞紐進(jìn)行分析。該站有2號線、7號線、14號線經(jīng)過。圖2是上海軌道交通靜安寺?lián)Q乘樞紐的兩個換乘布局方案。

1)門字形方案:2號線在南京西路地下二層,7號線在常德路地下三層,14號線在常熟路地下三層;7號線與2號線的換乘水平距離為179 m,豎向換乘距離為8 m;7號線與14號線的水平換乘距離為347 m,豎向換乘距離為14 m。

2)豎向平行換乘方案:2號線在南京西路地下二層,7號線在常熟路地下三層,14號線在常熟路地下四層;7號線與2號線的水平換乘距離為247 m,豎向換乘距離為8 m;7號線與14號線的水平換乘距離為8 m,豎向換乘距離為14 m。

圖2 上海軌道交通靜安寺?lián)Q乘樞紐布局方案

據(jù)有關(guān)7號線工程可行性研究報告,2號線與7號線的換乘量為4.65萬人/d,7號線與14號線的換乘量為3.79萬人/d。取換乘人流步行速度為1 m/s,換乘時間價值為20元/h。通過計算25年的換乘時間費用,門字形方案為11.8億元,豎向平行換乘方案為6.7億元;兩者相差5.1億元。由此可見,具有數(shù)萬人日換乘量的換乘樞紐的換乘時間費用是巨大的,進(jìn)行換乘布局的研究具有重大的社會經(jīng)濟(jì)價值。換乘時間費用的差異可能遠(yuǎn)大于方案間的工程投資差異。

由圖2也可看出,不同換乘樞紐布局方案的站端引線走向是不同的,這些會影響到以后線路實施的可行性。因此,在規(guī)劃階段應(yīng)該對換乘樞紐的布局方案進(jìn)行深入的研究。

3 線路評價

對每條線的線路走向、大型站點(包括車輛段、停車場)布設(shè)等逐一進(jìn)行評價,以便發(fā)現(xiàn)問題,并取消不可行的方案,或局部修改后形成新的可行方案;有些調(diào)整有困難且采取非常規(guī)工程措施可以實施的方案,需要估算投資增額,然后基于上述評價準(zhǔn)則比選線路方案。線路評價的主要內(nèi)容如下。

3.1 線路走向可行性評價

由軌道交通線路及結(jié)構(gòu)設(shè)計專家考察每條線路走向及每個重要節(jié)點(換乘站、車輛段等)的工程建設(shè)(含動拆遷工作)是否具有可行性。其中,經(jīng)過特殊工程措施轉(zhuǎn)化為可行的方案需估算增額投資。

3.2 車輛段可行性評價

由城市規(guī)劃專家及軌道交通線路設(shè)計專家采用定性分析與定量分析相結(jié)合的方法評價。車輛段(停車場)的選址應(yīng)合理,且有足夠的規(guī)劃用地;車輛段規(guī)模應(yīng)符合遠(yuǎn)景運營需要,用地可獲得,且技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好。

3.3 換乘樞紐選址評價

1)由交通規(guī)劃及交通預(yù)測專家對線網(wǎng)的各交叉點,進(jìn)行有換乘站或無換乘站的客流需求預(yù)測結(jié)果的比較。

2)由城市規(guī)劃及軌道交通線路設(shè)計專家估算樞紐建設(shè)規(guī)模、成本及建設(shè)效果,權(quán)衡利弊,確定某處線路交叉點是否設(shè)置為換乘站。

4 線網(wǎng)結(jié)構(gòu)評價

線網(wǎng)結(jié)構(gòu)的評價涉及到線路的幾何形態(tài)、必連對象的線路連接方向、交叉線路的組合方式及換乘樞紐位置等方面。

4.1 線路連接方向評價

由城市規(guī)劃專家及軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃專家對軌道交通的“必連對象”進(jìn)行設(shè)定,并檢查各方案中線網(wǎng)與“必連對象”連接的線路數(shù)目是否夠,輻射方向是否合適。

4.2 線路組合方式評價

由軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃專家對交叉線路的不同組合方式(交叉不設(shè)換乘、十字換乘、平行換乘等)形成不同的線網(wǎng)方案;對所形成的各方案進(jìn)行客流預(yù)測,比較各方案的總換乘次數(shù)及換乘時間。

4.3 線網(wǎng)運營效果評價

反映線網(wǎng)運營效果的指標(biāo)有線網(wǎng)及分線的負(fù)荷強(qiáng)度、客流量、客流周轉(zhuǎn)量、單向斷面流量、斷面客流分布的不均勻性等?？土黝A(yù)測專家及軌道交通規(guī)劃專家可以通過對這些指標(biāo)的分析得到線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整的方向與方案。下面列舉一些要點:

1)當(dāng)相鄰兩條線路的單向最大斷面流量都小于門檻值(輕軌為1萬人/h、地鐵為3萬人/h)時,說明兩線相距太近;

2)當(dāng)另一條線取消后,這條線的單向最大斷面流量仍然小于門檻值,說明這條線的走向不合理,應(yīng)向容積率高、客流集散量大或客流集散點多的地帶移動。

5 線網(wǎng)規(guī)模評價

線網(wǎng)規(guī)模評價是目前我國線網(wǎng)規(guī)劃的薄弱環(huán)節(jié),也是一些城市的軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃頻繁修編的主要原因。線網(wǎng)規(guī)模的變化會引起線網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路走向、主要節(jié)點的變化,因而其評價包含節(jié)點評價、線路評價及線網(wǎng)結(jié)構(gòu)評價的內(nèi)容,此外還有一些其它評價內(nèi)容。下面簡述線網(wǎng)規(guī)模調(diào)整的一些要點。

1)如果高峰時段主城區(qū)道路網(wǎng)擁擠路段里程率超過10%,可考慮在擁擠地段集中的區(qū)域增加軌道交通線網(wǎng)密度。例如,在城市中央商務(wù)區(qū)或中心區(qū),某軌道交通線網(wǎng)方案下的道路網(wǎng)仍然普遍擁擠,可考慮加密這里的軌道交通線網(wǎng)密度,甚至可考慮在這些區(qū)域讓軌道交通線網(wǎng)直接服務(wù)范圍全覆蓋。某個車站的直接服務(wù)范圍為以車站中心為圓心、半徑為600 m的圓所覆蓋的區(qū)域。

2)如果某路段單向最高斷面流量大于門檻值的路段有數(shù)公里,而附近又沒有軌道交通線路,則可考慮在這些路段加設(shè)軌道交通線路。

3)如果高峰時段軌道交通線路的單向最高斷面流量小于門檻值,可考慮將這條(段)軌道交通線路取消,或降低等級,或移位。

4)如果規(guī)劃期內(nèi)早晚高峰時段全方式居民出行總時間節(jié)約效益能夠抵消線網(wǎng)規(guī)模調(diào)整引起的工程投資增額,則可以考慮擴(kuò)大線網(wǎng)規(guī)模。

6 結(jié)語

以上介紹了城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃方案設(shè)計過程中的評價環(huán)節(jié)與主要評價方法。這種評價方法有如下特點:

1)強(qiáng)化和規(guī)范備選方案的形成過程,有利于提高備選方案的質(zhì)量。通過節(jié)點評價、線路評價、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)評價、線網(wǎng)規(guī)模評價等多個評價環(huán)節(jié),可以從不同的側(cè)面發(fā)現(xiàn)擬定的線網(wǎng)方案在工程費用、功能、效益等方面的優(yōu)劣。

2)簡化了評價工作的難度。換乘樞紐的換乘時間多少是軌道交通使用者最關(guān)心的問題,不同方案的社會經(jīng)濟(jì)效益差異很大。這類評價只涉及到局部線網(wǎng),可以在一個很小的范圍內(nèi)評價,其評價工作難度明顯降低。同樣,局部線路走向的調(diào)整、部分線路組合的變化等也可這樣做。

3)清晰地反映了各方案的效益差異,給決策者以更詳細(xì)的方案優(yōu)劣信息,使得方案選擇過程具有更好的解釋性和更高的透明度。這是通過綜合打分之類的線網(wǎng)評價方法所不能辦到的。

4)強(qiáng)調(diào)評價對象與評價者之間關(guān)聯(lián)性,提倡專家僅對所熟悉的專業(yè)內(nèi)容作評價,從而可避免專家對不熟悉的內(nèi)容盲目打分引起的評價誤差。

5)可使綜合評價環(huán)節(jié)提前,使每個可選方案都以規(guī)劃評價指標(biāo)來進(jìn)行事前控制,從而大大提高規(guī)劃方案的總體水平。

6)本方法在線網(wǎng)規(guī)模評價方面還不夠深入,其評價方法尚待進(jìn)一步研究和完善。

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