城市軌道交通線路設計發(fā)展方向的思考

陶志祥

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 線路站場設計研究處，湖北 武漢 430063）

城市軌道交通線路設計發(fā)展方向的思考

陶志祥

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 線路站場設計研究處，湖北 武漢 430063）

線路是整個軌道交通系統(tǒng)設計的基礎，線路設計的優(yōu)劣對軌道交通系統(tǒng)后續(xù)的建設、管理、運營起著決定性的作用。通過分析城市軌道交通線路與土地利用、軌道交通線網(wǎng)、施工、運營、環(huán)境保護等因素的關系，提出城市軌道交通線路設計應從融入城市發(fā)展規(guī)劃、與城市空間綜合開發(fā)利用相協(xié)調(diào)、強化三維設計理念和加強“網(wǎng)”的概念等多個方向發(fā)展，并且軌道交通線路設計者應具備相關的技能和素質。

城市軌道交通；線路；設計；發(fā)展方向

自從 1863年 1月 10日世界上第一條地鐵在倫敦開通運營以來，城市軌道交通已有近 150年的發(fā)展歷史，城市軌道交通系統(tǒng)也衍生出多達二三十門專業(yè)。無論是與建筑、土建等結構專業(yè)相比，還是與通信、信號等系統(tǒng)專業(yè)相比，線路專業(yè)看似簡單，即根據(jù)相關專業(yè)需要，在滿足一定規(guī)范標準的基礎上，設計出圖即可。實際上，線路是整個軌道交通系統(tǒng)設計的基礎，線路設計的優(yōu)劣對軌道交通系統(tǒng)后續(xù)的建設、管理、運營起著決定性的作用。因此，應充分認識線路專業(yè)在軌道交通系統(tǒng)中的重要作用，掌握各種相關技能，為軌道交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎。

1 軌道交通線路與相關因素的關系

1.1 軌道交通線路與土地利用的關系

城市規(guī)劃是對一定時期內(nèi)城市的經(jīng)濟和社會發(fā)展、土地利用、空間布局和各項建設的綜合部署、具體安排和實施管理[1]。從宏觀上，城市軌道交通線路在與城市規(guī)劃的關系中，最重要的是處理好與土地利用的關系。

關于軌道交通線路與土地利用的關系，一方面，無論是采用

SOD模式

(客流追隨型)還是

TOD模式(規(guī)劃引導型)，發(fā)展軌道交通均可帶動沿線土地開發(fā)、提升土地利用價值，無非是2

種模式在城市發(fā)展過程中如何抉擇的問題；另一方面，作為城市重要的基礎設施之一，軌道交通本身屬于建筑工程，需要占用城市土地資源，尤其是停車場、車輛段等設施，占地面積較大，對城市土地利用有比較大的影響。因此，均衡城市軌道交通與土地利用之間的關系，達到既可以充分發(fā)揮軌道交通的骨干作用，又可以盡量減少對城市土地利用影響的目的，是在線網(wǎng)規(guī)劃階段、建設規(guī)劃階段和工程可行性研究階段均需重點考慮的問題。

1.2 單條線路與軌道交通線網(wǎng)的關系

在宏觀上，單條軌道交通線路是線網(wǎng)的組成部分，但每條軌道交通線路在線網(wǎng)中所處的地位或功能定位并不相同，有主有輔，這從某種意義上決定了線路的主要技術標準、建設時序等重要問題[2]。主干線一般大多位于城市的主要交通干道，客流量較大，所采用的技術標準甚至一些輔助設施標準較高；輔助線一般位于城市次要交通走廊，客流量相對較小，所采用的技術標準可以適當降低，以減少建設、運營成本。所有主輔線路在不斷地增加與延伸中，構筑了整個城市軌道交通線網(wǎng)，并在其中發(fā)揮著各自的作用。

在微觀上，單條軌道交通線路不可避免地與城市線網(wǎng)中的其他軌道交通線路交叉換乘，這些換乘節(jié)點的穩(wěn)固狀況能夠決定整個線網(wǎng)的運營效果。因此，線路走向、換乘方式、建設模式、遠期接口預留和工程投資等，均是在建設前期需要重點考慮的問題。

在對軌道交通線路進行設計時，應對城市網(wǎng)和城際網(wǎng)的銜接有一個清晰的認識，把握單條軌道交通線路在城市線網(wǎng)中的功能定位，并對換乘節(jié)點進行定量和定性分析。

1.3 軌道交通線路與施工的關系

軌道交通線路與施工并無直接關系，主要是通過車站、橋梁、隧道、路基等項目的施工來反饋線路設計狀況，其最根本的3 個指標是工程可實施性、工程投資和工程風險。

（1）車站。車站應具有相對合理的、合適的站位，位于某一區(qū)域的主要客流集散點，綜合考慮交通疏解、管線遷改、人行過街、施工條件，以及與周邊商業(yè)、人防設施的銜接等因素。

（2）橋梁。橋梁應具有合適的線位，通過深入研究軌道交通線路與道路的關系，盡量少占用城市道路資源，減小對既有道路交通的影響，同時考慮沿線建筑物對環(huán)境的要求，應與其保留適當?shù)木嚯x。

（3）隧道。線路埋深影響盾構管片的配筋量和不同土層帶來的施工條件差異，區(qū)間最低點的選擇還要考慮聯(lián)絡通道和泵房設置、施工工法、施工場地等因素。

（4）路基。沿線地質條件和線路標高決定線路的橫斷面設計，包括填挖方、地基處理、排水等方面，在地質條件一定的情況下，線路標高合適與否，決定了土石方工程量。

1.4 軌道交通線路與運營的關系

在城市軌道交通的旅客、車輛、線路、信息4 個基本要素中，旅客是運載對象，車輛是運載工具，線路是載體，信息是運載調(diào)度。線路與運營的關系密不可分，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）線路走向及車站設置對運營效益產(chǎn)生直接影響。

（2）線路平面條件影響旅客乘車的舒適性。

（3）平面小半徑曲線地段，R≤600m，對軌道磨耗影響較大，甚至影響運營安全。

（4）合理的線路縱斷面設計可降低運營成本。

1.5 軌道交通線路與環(huán)境保護的關系

隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，環(huán)境保護越來越受到人們重視。1996年，紐約在第三次城市規(guī)劃中提出了“3 E”的概念，即經(jīng)濟(Economy)、環(huán)境(Environment)、公平(Equity)。對我國城市軌道交通來說，項目前期有規(guī)劃環(huán)評，項目實施前有項目環(huán)評，環(huán)境保護也已經(jīng)提到比較重要的地位。軌道交通線路的走向、車站設置、敷設方式對環(huán)境均有比較大的影響。

（1）線路走向對環(huán)境的影響。線路走向對環(huán)境的影響集中體現(xiàn)在線路距離環(huán)境敏感區(qū)的遠近。環(huán)境敏感區(qū)包含內(nèi)容較廣，常見的有水源保護區(qū)、風景名勝區(qū)、自然保護區(qū)、國家重點保護文物、歷史文化保護區(qū)、基本農(nóng)田保護區(qū)、人口密集區(qū)、文教區(qū)、醫(yī)院等。此外，一些具有特殊功能的環(huán)境敏感點也應特別注意，如無線電發(fā)射塔、移動通訊基地等。

對于上述環(huán)境敏感區(qū)或敏感點，首先應明確其保護范圍和保護要求，選線時盡量予以避讓。如果實在無法避讓，則應采取相關措施，盡量減少對其的影響。

（2）車站設置對環(huán)境的影響。車站設置對環(huán)境的影響主要包括兩個方面：車站對區(qū)域整體環(huán)境的影響，如高架站建筑風格是否與周邊建筑協(xié)調(diào)統(tǒng)一；車站風亭、冷卻塔設置對鄰近建筑的噪聲和大氣污染。

（3）敷設方式對環(huán)境的影響。城市軌道交通線路的敷設方式分為高架線、地面線和地下線 3種。目前，國內(nèi)軌道交通項目中3

種敷設方式均有應用，以地下線居多，少數(shù)線路采用全程高架，如武漢 1 號線、南京 1 號線等，地面線僅在局部地段采用。不同的敷設方式對環(huán)境有不同的影響。

高架線主要是對聲環(huán)境、水環(huán)境、環(huán)境空氣、電磁輻射方面的影響，占地、拆遷較大但能耗低；地下線主要是對環(huán)境振動的影響較大，并且能耗高；地面線和高架線類似，占地、拆遷更大，環(huán)境振動的影響介于高架線和地下線之間。

2 城市軌道交通線路設計的發(fā)展方向

2.1 線路設計融入城市發(fā)展規(guī)劃

在理論上，單條軌道交通線路的設計應遵循線網(wǎng)規(guī)劃，而線網(wǎng)規(guī)劃又是城市總體規(guī)劃的一部分，不存在線路設計與城市發(fā)展不一致的問題，但目前我國各大城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的編制、審批需要經(jīng)歷一個比較長的周期。在這期間，城市又處于一種動態(tài)的發(fā)展過程中，線路設計包括線路走向、起終點等均應和城市發(fā)展方向一致，而不能拘泥于線網(wǎng)規(guī)劃。同時，軌道交通線路與城市土地利用的互饋關系要求在進行軌道交通規(guī)劃時應與城市規(guī)劃及土地利用規(guī)劃相結合[3]。

例如，鄭州市城市軌道交通1號線(見圖1)，原線網(wǎng)規(guī)劃的線路終點在穆莊，是城市的邊緣，但在軌道交通1號線設計、審批過程中，城市規(guī)劃提出了近期重點建設龍子湖大學城，因此線路終點在穆莊前兩站向北延伸至龍子湖大學城，以支持城市發(fā)展方向。

2.2 線路設計與城市空間綜合開發(fā)利用相協(xié)調(diào)

可持續(xù)發(fā)展的理念，使人們對城市交通的認識進一步擴大到資源、生態(tài)、社會、經(jīng)濟等領域，同樣也促使人們?nèi)パ芯砍鞘熊壍澜煌ê偷缆方煌ㄔ诳臻g上的相互作用，以及空間資源分配和利用的原則[4]。軌道交通線路應在與其他功能的城市空間相協(xié)調(diào)的前提下，確定線路的空間位置。為此，是否可以在軌道交通軸與城市發(fā)展軸相符的大原則下，調(diào)整常見的線路規(guī)劃思路，走軌道交通與地塊開發(fā)相結合的路線；必要時將軌道交通線路與車站規(guī)劃于道路紅線外緣的地塊內(nèi)(如較寬道路的綠化帶內(nèi))，或者直接進入地塊，并與地塊開發(fā)相結合。這種設想主要是基于軌道交通自身的特點，更重要的是，考慮城市地上、地下空間綜合開發(fā)的現(xiàn)在和未來的需求。例如，鄭州市城市軌道交通1號線的燕莊站光大廣場地下空間的綜合開發(fā)，把線路和地鐵車站設在道路綠化帶內(nèi)并與地下空間開發(fā)完全結合起來，以滿足城市未來發(fā)展需要。

圖1 鄭州市城市軌道交通 1 號線

2.3 強化三維設計理念

狹隘的城市軌道交通線路就是二條線加一些線路標志，通過與建筑、橋梁、隧道等其他專業(yè)的多次配合與反復溝通，最終分部分呈現(xiàn)在人們眼前。如果能夠在線路設計的過程中，考慮到這些因素，在工程師的頭腦里建立一種三維立體設計模型，甚至通過科技的手段反映在圖紙上，包括地質條件、控制因素等，則可以大大減少設計的返工率，同時可以及時發(fā)現(xiàn)存在的一些問題。

2.4 加強“網(wǎng)”的概念

單條軌道交通線路絕不是脫離整個線網(wǎng)而存在的，任何一條線路的調(diào)整，都會引起網(wǎng)內(nèi)其他線路的變化，這是一種動態(tài)的、“拖泥帶水”似的模式。作為線路設計者，應該認識到這種變化，并在設計中充分考慮這種變化。

對于換乘站，強調(diào)換乘線路的三站二區(qū)間設計，強調(diào)新增線路對正在運營線路客流的影響，這是一種體現(xiàn)；對二條線路并行段，強調(diào)客流的分流，也是一種體現(xiàn)；在城市軌道交通線路起終點，若有城際線或市域線與之換乘，強調(diào)行車密度的對稱性，又是一種體現(xiàn)。加強“網(wǎng)”的概念，有助于設計人員更深刻地看到這種變化，從而指導線路設計工作。

除了城市軌道交通線網(wǎng)，還有城際網(wǎng)、市域網(wǎng)和城市BRT網(wǎng)等，如果能對網(wǎng)與網(wǎng)之間的關系有深刻的認識，則有助于對所研究線路的總體性把握，有利于對某些重要方案的決策。

3 線路設計者應具備的技能與素質

3.1 總體性思維的培養(yǎng)

線路作為軌道交通所有專業(yè)中的總體性專業(yè)，無論是規(guī)劃設計，還是建設、運營都與之有關。軌道交通的各個部門、專業(yè)分開來看，可以說各自為政，如建筑追求功能，結構追求可實施性，而項目業(yè)主追求投資最小化、效益最大化。如何在功能、投資、風險控制、環(huán)境影響、效益中間找到一個平衡點，培養(yǎng)總體性思維顯得尤為重要。

3.2 基本技能的掌握

軌道交通線路設計者對基本技能的掌握應包括以下幾個方面。

（1）具備扎實的線路專業(yè)知識。

（2）熟悉每個階段的工作內(nèi)容和工作重點。

（3）了解相關接口專業(yè)的工作內(nèi)容及要點，如客流、行車、軌道、限界、建筑等。

（4）具備一定的測量基礎知識。

3.3 規(guī)范、標準的把握

我國軌道交通行業(yè)已有 40 多年的發(fā)展歷史，逐漸形成了一套適合中國國情的操作體系，制定了一系列保障軌道交通更快更好發(fā)展的行業(yè)規(guī)范和標準。在軌道交通的設計工作中，一方面應嚴格遵循這些規(guī)范和標準；另一方面應本著可持續(xù)發(fā)展的思想，為將來的線路運營、工程改造、系統(tǒng)擴展創(chuàng)造比較好的條件。

以最小區(qū)間半徑為例，對于普通鋼輪鋼軌，《地鐵設計規(guī)范》規(guī)定，當線路設計時速≤80km時，B 型車最小曲線半徑一般情況下不小于 300m，困難情況下不小于250

m。但在實際操作過程中，曲線半徑小于400

m的地段鋼軌磨耗嚴重，某些線路甚至在運營后不久便產(chǎn)生嚴重的軌道波磨，不能保證正常的行車安全。當然，將來科技的進步或許可以解決小半徑曲線軌道磨耗問題，但是如果能在線路設計中通過靈活地提高有關標準來解決，則可以避免問題的產(chǎn)生。

3.4 行業(yè)發(fā)展趨勢的認識

目前，我國軌道交通行業(yè)的發(fā)展已積累了一定的規(guī)劃、建設、運營、管理經(jīng)驗，但某些方面尚不完善，特別是近些年各大城市爭相恐后地掀起軌道交通建設的浪潮后，問題逐漸暴露出來，如線網(wǎng)規(guī)劃功能層次不清晰、線網(wǎng)規(guī)劃反復修編導致可操作性差、客流預測結果可信度低等[5]。

充分借鑒國外發(fā)達城市軌道交通的發(fā)展經(jīng)驗，不斷總結我國軌道交通發(fā)展中的各種問題，加強對行業(yè)發(fā)展趨勢的認識和判斷，有利于設計人員站在一個比較高的位置，指導規(guī)劃設計工作。

：

[1] 中華人民共和國建設部. GB/T50280—1998 城市規(guī)劃基本術語標準[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2] 沈景炎. 城市軌道交通線網(wǎng)總體規(guī)劃的研究與評價[J]. 地鐵與輕軌，2003(5)：1-7.

[3] 王曉軍，高月娥，張 偉. 城際軌道交通與沿線土地利用互饋關系研究[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟，2012，34(9)：78-81.

[4] 秦 云，董丕靈，俞明健. 城市軌道交通線路規(guī)劃與城市空間綜合開發(fā)利用的思考[J]. 城市軌道交通研究，2006(3)：9-12.

[5] 宋 健. 城市軌道交通的線路、網(wǎng)絡、體系[J]. 城市軌道交通研究，2008(11)：1-3.

Thoughts on Development Trend of Track Design for Urban Rail Transit

TAO Zhi-xiang

(Track and Yard Design Research Institute,China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,
Wuhan 430063,Hubei,China)

Track is the foundation of whole rail transit system design,the advantages and disadvantages of track design play the crucial role on continuous construction,management and operation of rail transit system. Through analyzing the relationship between urban rail transit line with land use,rail transit network,construction,operation and environmental protection,this paper puts forward the track design of urban rail transit should be developed from the aspects of combining with city development plan,corresponding with city space comprehensive development and use,as well as strengthening three-dimensional design idea and strengthened network concept,and the track designer of rail transit should be provided with relative skill and performance.

Urban Rail Transit; Track; Design; Development Trend

1003-1421(2012)12-0070-05

U12；U212.3

B

2012-10-16

2012-11-06

林 欣