北京軌道交通網(wǎng)絡實施效果的思考

王 波 鄭曉薇 李世民

（中國地鐵工程咨詢有限責任公司，100037，北京∥第一作者，高級工程師）

北京軌道交通網(wǎng)絡實施效果的思考

王 波 鄭曉薇 李世民

（中國地鐵工程咨詢有限責任公司，100037，北京∥第一作者，高級工程師）

結合北京軌道交通網(wǎng)絡建設效果分析，對軌道交通發(fā)展模式、系統(tǒng)規(guī)模、建設時序、換乘站布局等幾個關鍵問題進行了探討，并提出相關建議。即：在發(fā)展模式上應兼顧服務水平要求和經(jīng)濟合理性，其中軌道交通的功能層次是交通發(fā)展模式的核心問題；改善軌道交通線網(wǎng)供需匹配關系需結合線網(wǎng)優(yōu)化、運營組織方案優(yōu)化、協(xié)調用地開發(fā)等手段綜合治理以均衡客流分布；換乘站要始終以“交通功能”最優(yōu)作為換乘站設計的根本出發(fā)點；建設時序的變化不應改變線路功能定位及服務水平，等等。旨在為國內(nèi)城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

城市軌道交通；發(fā)展模式；系統(tǒng)規(guī)模；換乘站規(guī)劃；建設時序

First-author'saddressChina Metro Engineering Consulting Corporation，100037，Beijing，China

截止2013年底，北京軌道交通運營線路17條，總里程465 km（不含S2線），客運量已達到1 000萬人次/日，軌道交通占公共交通分擔率達到40%。就地鐵規(guī)模而言，北京已經(jīng)超越東京、巴黎、紐約、倫敦等國際化城市。北京軌道交通在國內(nèi)發(fā)展歷史最長，經(jīng)過典型的4個階段：1969—2003年，網(wǎng)絡雛形階段，運營規(guī)模114 km；2004—2009年，基本網(wǎng)形成階段，運營規(guī)模228 km；2010年底，新城線路建設階段，建成外圍5條新城線路，運營規(guī)模336 km；2013年底，全面網(wǎng)絡化運營，達到465 km（見圖1）。以北京為典型代表的國內(nèi)城市，城市軌道交通從雛形到全面網(wǎng)絡化僅用10年左右時間，而國外城市這一過程大多經(jīng)歷了幾十年甚至上百年時間。因此，及時對軌道交通規(guī)劃和建設進行總結反思，不僅有利于自身的軌道交通可持續(xù)發(fā)展，對國內(nèi)其他城市也具有借鑒價值。

圖1 2013年底北京軌道交通運營線網(wǎng)示意圖

軌道交通與城市、綜合交通的發(fā)展緊密相關，從軌道交通網(wǎng)絡的建設效果中可以對很多問題進行反思，并需要進行系統(tǒng)性研究。鑒于篇幅有限，筆者主要從軌道交通規(guī)劃和建設的角度，選取幾個行業(yè)普遍關注的熱點問題進行初步探討。

1 關于軌道交通發(fā)展模式

對軌道交通發(fā)展模式有多種理解，筆者認為，軌道交通發(fā)展模式是基于城市規(guī)模、空間布局和交通需求等分析，為實現(xiàn)城市綜合交通發(fā)展目標、滿足軌道交通功能要求，而采用的軌道交通發(fā)展策略和解決方案。合理的軌道交通發(fā)展模式應兼顧服務水平要求和經(jīng)濟合理性。其中，軌道交通的功能層次是交通發(fā)展模式所要確定的核心問題，包括運能等級和速度層次。

目前北京市域常住人口2 100萬。市域范圍是由中心城（半徑15～20 km）、近郊新城（半徑30～40 km）以及遠郊新城（半徑65～80 km）組成的多層次空間體系，且隨著北京人口規(guī)模的繼續(xù)增長，空間布局將進一步完善。不同空間層次的交通需求在量級和距離上存在明顯差異，對軌道交通的服務水平要求也不同。從北京軌道交通的功能層次評價看，層次單一、缺少市域快軌和區(qū)域加密線是目前存在的典型問題。2010年北京地鐵平均出行距離18 km，平均出行時耗77.3 min，顯然超過了適宜的出行時間要求，這其中最主要原因是缺乏市域快軌系統(tǒng)。北京長距離出行主要分布在近郊新城與中心城之間，5條外圍新城線路均采用80～100 km/h最高速度的車，站間距為2～3 km，旅行速度除了房山線較高達到52 km/h，其他線路均是40～45 km/h，較常規(guī)地鐵沒有明顯的速度差異。而且這些外圍新城線路大多斷在中心區(qū)外圍，形成多處“半徑線”式（線路末端終止于中心區(qū)外圍）換乘節(jié)點（見圖2），無疑增加了換乘時間。此外，都市圈內(nèi)尚無穩(wěn)定的市郊鐵路規(guī)劃方案。而從國外城市發(fā)展經(jīng)驗看，以市郊鐵路（也叫通勤鐵路）為主的市域快軌系統(tǒng)是都市圈軌道交通網(wǎng)絡必不可少且最主要的組成部分，其規(guī)模通常遠大于城區(qū)軌道交通系統(tǒng)規(guī)模。因此，北京應及早構建大都市區(qū)完善的多層次軌道交通網(wǎng)絡，并在新一輪建設中啟動市域快軌建設。

圖2 北京市外圍新城與軌道交通網(wǎng)絡的關系圖

從運量等級上看，已運營的城區(qū)線路中除了機場線外，其他線路均是B型6輛編組為主的大運量地鐵線路，而在外圍新城和中心城重點功能區(qū)內(nèi)部缺乏次一等級的區(qū)域加密線。如，有的外圍新城已達到百萬量級的大城市標準，內(nèi)部加密線無論對提高區(qū)域的公共交通服務還是方便新城與中心城之間大運量軌道線路的客流接駁都具有重要作用。

通過上述分析，筆者對軌道交通發(fā)展模式有以下3點建議：

1）特大城市應及早構建包含市域快速軌道交通在內(nèi)的不同運量等級、快慢結合的軌道交通網(wǎng)絡，選擇合理市域快速軌道交通模式并適時啟動建設。超過500萬人口的特大城市，普速軌道交通一般難以滿足出行時耗要求，需要構建服務中心城快速出行或連接新城與中心城之間的市域快軌系統(tǒng)，可以是新建的市域快線也可以是市郊鐵路。通過分析國內(nèi)外市域快軌的發(fā)展模式，認為以巴黎為典型代表的“穿中心式”功能最優(yōu)，但因后期打補丁式的修建也造成工程費用很高。北京中心城快線網(wǎng)從最早的“米”字型到“井”字型，一直較難穩(wěn)定就是由于中心區(qū)區(qū)段的工程實施難度大。因此，超前規(guī)劃市域快軌網(wǎng)，及早預留控制尤其是中心區(qū)內(nèi)的軌道交通走廊非常必要。

2）軌道交通發(fā)展模式是由城市發(fā)展模式和交通發(fā)展模式共同決定的，不同規(guī)模、形態(tài)的城市以及城市的不同區(qū)域其發(fā)展模式不同。在市域范圍內(nèi)，不是所有城市都像北京一樣需要并能支撐市域快軌系統(tǒng)的構建；而在中心城范圍，地鐵、輕軌、有軌電車等系統(tǒng)型式也可以有不同組合以及不同的覆蓋密度。關鍵是要分析不同城市在不同區(qū)域的交通需求特性，進而確定與城市規(guī)模、用地布局相匹配的城市軌道交通功能定位和發(fā)展模式。

3）正確處理發(fā)展模式和車輛制式的關系。應從功能角度先確定軌道交通發(fā)展模式，再從技術方案角度因地制宜地選擇車輛制式。隨著軌道交通車輛技術的發(fā)展，車輛制式呈現(xiàn)多樣化，包括中低速磁懸浮、單軌、直線電機、自動導軌（AGT）等。北京在車輛制式選擇上也經(jīng)過了很多嘗試，但主流仍然是傳統(tǒng)鋼輪鋼軌車輛。筆者認為，就某個城市而言，車輛制式選擇應首先滿足功能要求，確保經(jīng)濟實用，有利于資源共享和網(wǎng)絡化運營管理，而非過于追求多樣化和某一技術的先進性。

2 關于軌道交通線路系統(tǒng)規(guī)模

線路系統(tǒng)規(guī)模是軌道交通網(wǎng)絡規(guī)劃和建設規(guī)劃階段的重點決策內(nèi)容之一，直接影響軌道服務水平和投資。系統(tǒng)規(guī)模根本上取決于客流需求和服務標準。針對北京軌道交通車站、車內(nèi)高峰期的擁擠狀況，最直接反應就是應擴大線路系統(tǒng)規(guī)模。北京軌道交通的擁擠主要體現(xiàn)在3個方面：一是進站擁擠。長時間排隊進站，目前早高峰限流車站達到44座車站，主要集中在1號線通州區(qū)和5、13號線回龍觀、天通苑一帶，根本原因在于外圍單一、高強度居住開發(fā)模式導致的大客流與系統(tǒng)運能不匹配。二是換乘站擁擠。換乘客流主要分布在環(huán)線和“半徑線”末端的換乘站，后者擁擠較為突出，其原因在于“半徑線”形成的大換乘客流與車站容量不匹配，也給相交線路運力帶來沖擊，典型的如昌平線與13號線相交的西二旗換乘站。三是車內(nèi)擁擠。表現(xiàn)為高峰期線路滿載率高，目前有11條線路高峰斷面滿載率超過1，意味著處于超載狀態(tài)，原因在于線路運能與斷面需求不匹配。由此可見，供需不匹配是根本原因，也意味著應雙向調節(jié)，不能單純依靠擴大系統(tǒng)規(guī)模來解決。上述提到的擁擠是發(fā)生在高峰小時或高峰小時的最高斷面，有必要從更全面的角度進行客觀分析。

實際上，北京軌道交通運力使用表現(xiàn)出極大的不均衡性，包括時間、空間和方向，具體如下。

1）時間不均衡性：線路全日滿載率與高峰差異很大。以5號線為例，高峰最高區(qū)段滿載率1.3，而全日最高區(qū)段滿載率0.57，若考慮全部區(qū)段，平均滿載率更低，即客觀上軌道交通每天有很大的運輸資源未被利用。而且即使在高峰時段，系統(tǒng)運力通過靈活的運營組織尚有較大潛力可挖掘，如地鐵4號線B型車6輛編組，高峰期通過在最大客流方向采用增加空車的措施，使最小發(fā)車間隔縮短到1 min 50 s，運輸能力達到了4.9萬人次/h（超過設計運能4.38萬人次/h），有效降低了高峰滿載率，并減少了全日資源浪費。當然，要實現(xiàn)靈活的運營組織，要求在線路規(guī)劃和設計階段留有相應條件（如增設折返站，換乘站規(guī)劃存車線等）。

2）區(qū)段不均衡性：不同區(qū)段擁堵情況差異較大。即使在高峰時段，擁堵主要集中在少數(shù)區(qū)段，以民眾反映很擁堵的地鐵10號線為例，高峰滿載率超過80%的區(qū)間占全線區(qū)段比例，內(nèi)環(huán)方向和外環(huán)方向分別占7%、30%（見圖3）。這說明需要強化線路運能的均衡利用，在網(wǎng)絡規(guī)劃中線路路由選擇要充分考慮客流分布的均衡性，在擁堵區(qū)段增加平行線路以起到分流作用。

圖3 北京軌道交通10號線高峰斷面客流量分布

3）方向不均衡性：不同方向運能利用率差異明顯。尤其在外圍新城線路上，如地鐵八通線早高峰進城方向與出城方向斷面的不均衡系數(shù)達到7∶1（見圖4）。方向不均衡性加大了高峰運營組織的難度。

通過上述三方面的不均衡性分析，說明對待軌道交通擁擠應有全面認識，需要深入研究不均衡性對系統(tǒng)規(guī)模選擇帶來的影響，并尋求更合理、更經(jīng)濟的解決方式。由此，對系統(tǒng)規(guī)模選擇，筆者有以下幾點建議：

（1）深入研究城市人口規(guī)模發(fā)展?jié)摿?。特大型、區(qū)域首位度極高的大城市，軌道交通系統(tǒng)規(guī)模應結合線路功能定位和客流需求風險留有余量；大、中城市應在合理覆蓋密度下選擇適宜的系統(tǒng)規(guī)模，不可千篇一律追求系統(tǒng)規(guī)模做大。

（2）改善軌道交通線網(wǎng)供需匹配關系應結合線網(wǎng)優(yōu)化、運營組織方案優(yōu)化、用地開發(fā)協(xié)調規(guī)劃等手段進行綜合治理，以均衡客流分布，提高軌道交通資源利用率。

（3）增大系統(tǒng)規(guī)模不一定就選擇A型車（部分城市為提高系統(tǒng)規(guī)模盲目選擇A型車），A型車的優(yōu)點是車寬舒適性高，便于安排座椅，但同時車長轉彎半徑大，建設條件苛刻。故對A型車的選擇一定要綜合考慮建設條件、經(jīng)濟性、資源共享等因素綜合而定。

圖4 八通線高峰斷面客流量分布

3 關于軌道交通換乘站

換乘客流是網(wǎng)絡化運營的顯著特征。北京每日1 000萬客運量中，換乘客流占到45%，換乘系數(shù)達到1.82。分析北京、上海、廣州軌道交通換乘系數(shù)，基本可以得出，200 km以上的軌道交通網(wǎng)絡換乘系數(shù)一般在1.5～1.8，可見換乘效率直接影響網(wǎng)絡運轉效率。另外，換乘站客流高度集中，是網(wǎng)絡運營組織的瓶頸點。因此，如何做好換乘站規(guī)劃與設計是提高軌道交通網(wǎng)絡運營安全和效率的關鍵。

北京軌道交通換乘站表現(xiàn)的問題主要為：一是換乘距離遠，不便捷；二是換乘站擁堵，舒適性差。通過原因分析，對如何規(guī)劃設計好換乘站，提出以下幾點建議。

1）重視遠景線網(wǎng)方案構建，穩(wěn)定換乘節(jié)點布局。建設時序相差較大的線路應做好工程預留，同期建設線路應同步設計、同步實施，才能最大可能實現(xiàn)良好的換乘條件。目前換乘不便的換乘站大多位于既有老線上，主要原因在于規(guī)劃線網(wǎng)的不斷調整導致前期建設線路未預留換乘站，而后期不得不采取長距離的通道換乘，如崇文門站（見圖5）。而穩(wěn)定換乘節(jié)點布局，需要重視線網(wǎng)規(guī)劃研究，并體現(xiàn)規(guī)劃的科學性和前瞻性。

2）線網(wǎng)規(guī)劃時應合理進行線路布局，減少“半徑線”；建設時應合理選擇線路起終點，外圍新線或分段實施線路應確保與既有線路至少形成2個換乘點。北京軌道交通網(wǎng)絡換乘系數(shù)高有其客觀原因，受道路網(wǎng)格局而形成的棋盤網(wǎng)（中心地區(qū)）換乘系數(shù)必然較高，然而建設中出現(xiàn)的“半徑線”，也人為增加了換乘比例。因此，規(guī)劃中應盡量避免 “半徑線”，不得不采用時應為將來預留貫通運營的條件；建設中合理安排線路起終點，通過多點換乘避免換乘客流過于集中。

圖5 崇文門站長換乘通道

3）應始終以“交通功能”最優(yōu)作為換乘站設計的根本出發(fā)點，換乘站規(guī)模應留有余地，并結合客流特征采用合理換乘型式。包括換乘站在內(nèi)的軌道交通車站設計，應始終把交通使用功能放在第一位，而建筑風格、商業(yè)布置、裝修等應擺在從屬地位，不能本末倒置。換乘站由于客流高度集中，設施規(guī)模較普通車站應留有余量。此外，換乘型式和客流組織應有利于分散客流，避免多線路、多方向、多性質客流集中在同一點而形成瓶頸；且考慮平衡換乘便捷性和短時沖擊的關系，減少過于擁堵帶來的安全隱患。

4）強化換乘站布局與城市功能中心分布的緊密結合，將軌道交通換乘站打造為多功能中心。北京的軌道交通換乘站布局與城市功能中心布局關聯(lián)性不強，對重點功能區(qū)缺乏大型換乘樞紐（多線）的支撐。換乘站不應局限在單一的交通功能，應發(fā)揮人流集聚效應支撐和帶動城市用地開發(fā)，將換乘站打造集交通換乘中心、商業(yè)購物中心、文化娛樂中心和信息傳遞中心等多功能為一體的中心樞紐。

4 關于軌道交通建設時序

軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃完成后，如何合理確定線路的建設時序，是軌道交通建設規(guī)劃要回答的重點問題。軌道交通的作用主要體現(xiàn)在解決交通出行問題和引導城市空間發(fā)展?？土髯分鹦途€路（SOD）多數(shù)位于城區(qū)內(nèi)部，其優(yōu)勢是軌道客流效益好、改善交通出行效果明顯，但同時刺激了內(nèi)部高強度開發(fā)、出行更向內(nèi)集聚，從而帶來更大的客流需求；用地導向型線路（TOD）多數(shù)位于城區(qū)外圍，其優(yōu)勢是建設成本低、速度快，能夠發(fā)揮引導城市空間拓展和人口疏散作用，但同時存在客流不足的風險。

北京在2010年開通了5條外圍新城線路，明顯促進了外圍新城發(fā)展，加快了人口向外疏散。從新城線路客流效果上分析，新城線路具有培育期長、負荷強度較低的特性（平均負荷強度0.8，遠低于全網(wǎng)2.2的平均水平），但高峰斷面客流普遍較高，不到運營初期，至少達到1萬人次/h以上（見表1），這說明新城線解決了高峰通勤出行問題，充分發(fā)揮了進出城客運骨干交通的作用。從國外成熟都市區(qū)發(fā)展歷程看，城市規(guī)模擴大后必然要向外圍疏散人口，北京新城線建設以較少投資、較快速度實現(xiàn)了人口疏散，并支持新城發(fā)展，說明建設時機是合適的。但新城線仍存在一些問題值得反思。其一，技術標準未體現(xiàn)快線的服務水平，包括列車速度、站間距等；其二，與城區(qū)軌道交通銜接模式不盡合理，除大興線（與4號線貫通運營），其他線路在城區(qū)線路末端形成的單點換乘，增加了換乘時間。

表1 外圍新城線路負荷強度和高峰斷面

通過上述分析，筆者對軌道交通線路建設時序安排有以下2點建議：

1）軌道交通建設時序安排應因地制宜。外圍線路建設應結合空間發(fā)展模式、新城建設規(guī)模和速度、軌道客流效益等綜合考慮。通常在外圍線路的建設時機選擇上更為慎重，應通過分析城市空間發(fā)展趨勢，判斷城市是否有向外拓展的必要和發(fā)展動力，進一步分析外圍區(qū)域或新城的建設規(guī)模和建設速度，判斷是否與軌道交通系統(tǒng)能力和建設時序相匹配，以確保能夠取得良好的客流效益。

2）建設時序的變化不應改變線路功能定位和服務水平。線網(wǎng)規(guī)劃方案穩(wěn)定后，各線路的功能定位和服務水平應相對穩(wěn)定，不宜因建設時序的變化而變化。如在某些城市，出現(xiàn)了因市域快線先于普通地鐵進入外圍區(qū)域，應當?shù)貐^(qū)政府、沿線開發(fā)商或居民要求而過多加密車站，導致快線系統(tǒng)速度降低、服務水平發(fā)生改變的問題。

5 結語

我國正處于城市軌道交通大發(fā)展時期，城市類型多樣、規(guī)模差異較大，城市軌道交通規(guī)劃者和決策者既要從其他城市已運營的軌道交通建設中吸取經(jīng)驗和教訓，更要結合城市自身特點和交通需求特征，尋求適宜的軌道交通規(guī)劃和建設策略，并不斷總結反思。本文結合北京軌道交通網(wǎng)絡建設效果，僅對軌道交通發(fā)展模式、系統(tǒng)規(guī)模、換乘站布局、建設時序等幾個關鍵問題提出筆者的觀點，僅作拋磚引玉，與各位同仁交流，共同探索我國城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展方向和手段。

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On the Implementation Effect of Beijing Urban Rail Transit Network Planning

Wang Bo，Zheng Xiaowei，Li Shimin

According to an analysis of the construction effect of Beijing rail transit network，some key problems like the development model，system scale，construction sequence and transfer station layout are discussed，corresponding suggestions are proposed.Firstly，the requirements for service level and economic rationality shall be taken into account，in which the core of rail transit development mode is the classification of functional layers；then optimum network and operational organization shall be stressed in the improvement of supply and demand relationship；finally，any changes in the construction sequence should not reduce the service level fixed in the line's functional localization，in order to promote sustainable development of urban rail transit in China.

urban rail transit；development model；system scale；transfer station layout；construction sequence

U 231

2014-04-01）