城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃研究

杲曉鋒，董偉力，胡 旭，任艷陽，王冬衛(wèi)

（中國北車集團(tuán)唐山軌道客車有限責(zé)任公司 產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，河北 唐山 064000）

1 概述

城市軌道交通以其大運(yùn)量、快捷、舒適、安全、環(huán)保等特點(diǎn)，已經(jīng)成為解決城市居民大規(guī)模出行的最重要交通方式之一，我國眾多城市相繼建立了以城市軌道交通為骨干的公共交通系統(tǒng)發(fā)展體系。近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通得以快速發(fā)展，以北京、上海、廣州等特大城市為代表的城市軌道交通系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入多線網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營時(shí)代。然而，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、客流需求多變等特征使軌道交通運(yùn)輸組織也更為復(fù)雜，對運(yùn)營安全、運(yùn)輸效益、運(yùn)營成本、運(yùn)輸協(xié)同等方面提出了更高的要求。

城市軌道交通是以電能為動力，采取輪軌運(yùn)輸方式的快速大運(yùn)量公共交通的總稱[1]。根據(jù)軌道鋪設(shè)方式、車輛結(jié)構(gòu)、通信信號和供電系統(tǒng)等不同，城市軌道交通包括地鐵、輕軌、有軌電車、單軌、磁懸浮等多種運(yùn)輸方式。在我國城市軌道交通發(fā)展體系中，地鐵運(yùn)營里程占城市軌道交通總里程的 80% 以上，是眾多軌道交通發(fā)達(dá)國家中惟一以地鐵為主導(dǎo)的國家。而這種運(yùn)輸體系結(jié)構(gòu)使我國軌道交通運(yùn)輸組織模式單一，國外城市軌道交通則體現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)層次化、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、線路走向和車站設(shè)計(jì)人性化等特點(diǎn)。因此，通過分析國外城市軌道交通線網(wǎng)建設(shè)的特點(diǎn)，結(jié)合我國城市軌道交通發(fā)展的背景，為我國城市軌道交通系統(tǒng)的規(guī)劃與建設(shè)、運(yùn)輸組織與運(yùn)營管理提供參考，促進(jìn)我國城市軌道交通事業(yè)平穩(wěn)可持續(xù)發(fā)展[2]。

2 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對城市綜合發(fā)展有重要意義，具有擴(kuò)展城市空間、提升城市功能、發(fā)揮土地效益、引導(dǎo)城市發(fā)展的作用，同時(shí)對緩解城市道路交通擁擠具有重要作用[3]。建立以人為本、高效、集約型的城市交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系是各城市發(fā)展規(guī)劃的重要目標(biāo)之一。

2.1 層次化體系結(jié)構(gòu)

從軌道交通發(fā)展體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我國城市軌道交通主要由地鐵組成，僅包含極少部分有軌電車、輕軌及磁浮線路。然而，國外城市軌道交通則包含地鐵、輕軌、有軌電車和市郊鐵路等多種軌道交通模式，根據(jù)不同軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)輸特點(diǎn)選擇適應(yīng)不同區(qū)域環(huán)境及客流條件下的軌道交通方式，從而構(gòu)建相對合理的軌道交通結(jié)構(gòu)體系。例如，市中心客運(yùn)需求量大而且密度高，一般采用中大運(yùn)量的地鐵模式；城市郊區(qū)由于客流需求遠(yuǎn)低于市中心區(qū)，人口及出行量一般是中心區(qū)的 1/2～1/4，并且乘客對旅行速度的要求相對市區(qū)要高，通常采用市郊鐵路模式。軌道交通系統(tǒng)發(fā)展過程中應(yīng)根據(jù)沿線客流需求特點(diǎn)、綜合線路的運(yùn)輸能力需求及建設(shè)成本，確定合理的軌道交通制式，形成層次化、合理的軌道交通體系結(jié)構(gòu)。不同制式的軌道交通運(yùn)能與技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)如表 1 所示。

軌道交通里程排名前 10 的國家中地鐵與輕軌( 有軌電車 ) 所占的比重如表 2 所示。由表 2 可知，我國地鐵線網(wǎng)所占比重最大，達(dá)到 84%。國外僅英國地鐵所占比重達(dá)到 50%，其他國家均未超過50%。因此，認(rèn)為我國是眾多軌道交通發(fā)達(dá)國家中惟一以地鐵為主導(dǎo)的國家。

城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)達(dá)的國外大城市均有更為發(fā)達(dá)的市郊鐵路作為支撐[4]。例如，日本東京有地鐵 327 km，市郊鐵路 2 000 km；紐約地鐵超過400 km，而市郊鐵路則超過 1 200 km；此外，倫敦、巴黎、莫斯科、波士頓、悉尼等也有發(fā)達(dá)的市郊鐵路與地鐵相接，如巴黎城市軌道交通線路有 15條為地鐵，4 條為輕軌/有軌電車線路，5條為地區(qū)快線 ( RER )，市郊鐵路總長 1 512 km[5]；美國波士頓城市軌道交通系統(tǒng)包括 4 條地鐵線路、1 條輕軌線路和 8 條市郊鐵路線路[6]。國外特大城市中心城區(qū)通常采用大運(yùn)量地鐵，郊區(qū)特別是遠(yuǎn)郊區(qū)采用中運(yùn)量輕軌和現(xiàn)代有軌電車，主城與衛(wèi)星城之間采用市郊鐵路；中型城市多采用輕軌和有軌電車。國外城市軌道交通多層次線網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)不僅滿足市區(qū)客流高密度、高頻率的出行需求，以及遠(yuǎn)郊客流高時(shí)效性、快速度的出行需求，同時(shí)能夠節(jié)約建設(shè)和運(yùn)營成本。而我國無論是大城市還是中型城市，均建設(shè)以地鐵為主導(dǎo)的軌道交通系統(tǒng)，在體系結(jié)構(gòu)方面略顯單一。

表1 不同軌道交通制式運(yùn)能與技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)

2.2 組合式線網(wǎng)結(jié)構(gòu)

城市軌道交通線網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)受自然地理環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)條件、城市建設(shè)及軌道交通建設(shè)歷史等因素影響，基本線網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式包括中心放射型、網(wǎng)格型、星型、菱形等 18 種類型[7]，總體上可以歸為由3 種最基本的線路形式 ( 放射線路、網(wǎng)格線路、環(huán)形線路 ) 組合而成的放射形線網(wǎng)、網(wǎng)格形線網(wǎng)、環(huán)形放射線網(wǎng)和環(huán)線放射網(wǎng)格線網(wǎng)等。

不同線網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有不同特點(diǎn)，例如，方格狀網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性均衡；純放射形網(wǎng)絡(luò)以市區(qū)中心換乘樞紐為中心向四周放射形延展，方便市區(qū)與郊區(qū)間居民的出行；環(huán)形放射線網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)格線網(wǎng)的郊區(qū)環(huán)線減輕了市區(qū)中心樞紐換乘壓力，提高了線網(wǎng)的便捷性。典型軌道交通線網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與代表性城市如表 3 所示。

軌道交通線網(wǎng)形態(tài)是隨著城市形態(tài)結(jié)構(gòu)而逐步演變發(fā)展，沒有一個(gè)城市的軌道交通系統(tǒng)是完全按照事先規(guī)劃好的形態(tài)結(jié)構(gòu)來發(fā)展，而是沿著自身的固有規(guī)律和經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)步及城市自組織性等多重作用發(fā)展?？傮w表現(xiàn)為：空間上中心網(wǎng)絡(luò)密集化、外圍軸向延展；結(jié)構(gòu)上分層次、多形式組合、因地制宜；功能上各取所長、逐步完善。

表2 主要國家城市軌道交通結(jié)構(gòu)制式情況

表3 代表性城市軌道交通線網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3 線路走向布局規(guī)劃建設(shè)特點(diǎn)

3.1 多支線輔助主干線建設(shè)

城市郊區(qū)客流相對于市區(qū)客流較為分散，為減少建設(shè)成本和運(yùn)力資源浪費(fèi)，國外城市軌道交通采用多支線輔助主干線的修建方式，以滿足不同區(qū)域客流出行需求。支線的修建可以為郊區(qū)乘客出行提供更便捷的服務(wù)，擴(kuò)大線網(wǎng)覆蓋范圍，充分發(fā)揮城市軌道交通服務(wù)功能。在支線建設(shè)方面較為典型的是美國波士頓軌道交通系統(tǒng)；法國巴黎的區(qū)域快線 ( RER ) 也采取多支線修建方式，使位于郊區(qū)的眾多支線延伸到市郊主要城鎮(zhèn)和重要活動場所，擴(kuò)大了 RER 線在市郊的輻射范圍。因此，線路設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)區(qū)域土地利用性質(zhì)，充分考慮運(yùn)營后沿線客流出行需求，合理設(shè)計(jì)干線和支線相互輔助的建設(shè)形式，同時(shí)開展多交路、可變編組、混合編組等多樣化運(yùn)輸組織模式，以盡可能方便不同區(qū)域乘客出行需求，擴(kuò)大客流吸引范圍，提高系統(tǒng)服務(wù)水平。目前，我國城市軌道交通對支線的建設(shè)較少，僅包含極少數(shù) Y 型線路，如上海 11 號線。

3.2 并行 ( 快 ) 線建設(shè)

城市中心區(qū)的客流量巨大而且在時(shí)間和空間上的分布集中，使單條軌道交通線路難以滿足客流運(yùn)輸需求。因此，國外大部分城市采用修建并行( 快 ) 線的方式來滿足城市中心通道內(nèi)的客流需求。其中，并行線路是指在同一客流通道區(qū)域內(nèi)并行修建的 2 條以上線路的總稱，并行線路不僅能夠顯著提高區(qū)段的旅客輸送能力，而且為開展快慢車運(yùn)輸組織模式創(chuàng)造了條件。目前，并行線路的修建模式主要有 2 種：共線設(shè)置和分線設(shè)置，共線設(shè)置是快慢車在同一線路上運(yùn)行，分線設(shè)置是快慢車在各自不同的線路上運(yùn)行。例如，紐約地鐵屬于典型的快慢線共線設(shè)置模式，在同一區(qū)間設(shè)置快慢車并行線路。快慢共線布設(shè)模式包含 2 種：4 軌式和 3 軌式，采用 4 軌式設(shè)計(jì)的并行線路一般位于早晚高峰期間線路上下行方向的客流比較均衡的城市中心區(qū)，2條軌道供快車行駛，其余 2 條軌道供慢車行駛，特點(diǎn)是運(yùn)送客流量大、乘客可以根據(jù)時(shí)間需求選擇不同速度列車，并可以實(shí)現(xiàn) 24 h 不間斷運(yùn)營；3 軌式模式主要服務(wù)于早晚高峰時(shí)段，這種快線主要在高峰時(shí)段服務(wù)于主要方向的客流，極大提高運(yùn)輸能力，更好地滿足主要方向的乘客出行需求。同時(shí)，這種快線與慢線分線并行修建不會造成區(qū)間通過能力的損失，快線較慢線而言速度相同，但?？空据^少，一般慢線站站停，而快線是只停靠較大的換乘站，或者采用分段停站方案。

除紐約之外，國外很多城市地鐵也采用建設(shè)并行線路，如澳大利亞悉尼城市軌道交通線網(wǎng)，在悉尼總站—史卓菲區(qū)段存在 4 線并行設(shè)置，而且存在其他較多區(qū)段的 2 線并行修建情況。國外城市軌道交通線路修建通常根據(jù)區(qū)域通道客流量實(shí)際需求進(jìn)行多線并行修建。目前，我國軌道交通線網(wǎng)中尚未出現(xiàn)并行 ( 快 ) 線路的設(shè)置，隨著客流需求的不斷增長，客流擁擠問題在軌道交通系統(tǒng)內(nèi)將逐步凸顯。目前，北京、上海等城市軌道交通為應(yīng)對高峰客流擁擠問題通常采取限流措施，常態(tài)限流站點(diǎn)逐步增多，如果客流需求進(jìn)一步增長，通過運(yùn)輸組織策略將難以協(xié)調(diào)運(yùn)輸能力與客流需求間的矛盾，修建并行 ( 快 ) 線將是緩解客流擁擠問題、提高旅客輸送能力的有效措施之一。

4 車站結(jié)構(gòu)與功能規(guī)劃建設(shè)特點(diǎn)

4.1 換乘站一體化綜合設(shè)計(jì)

換乘站是銜接城市軌道交通線路的紐帶與核心。作為城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，城市軌道交通系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同運(yùn)輸方式之間的互聯(lián)互通，以提供方便、快捷的客運(yùn)服務(wù)。國外換乘車站經(jīng)常銜接鐵路、公交、汽車等多種交通方式，設(shè)計(jì)成為具備一體化空間結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)的綜合樞紐。其特點(diǎn)表現(xiàn)在：合理的立體化空間結(jié)構(gòu)布局，為乘客提供了多種運(yùn)輸方式之間銜接順暢、換乘便捷的運(yùn)輸服務(wù)；集交通、購物、休閑娛樂等功能于一體，為居民生活和出行提供方便、舒適的服務(wù)。

一體化與人性化等設(shè)計(jì)特點(diǎn)能夠提高軌道交通系統(tǒng)的綜合服務(wù)水平，增加系統(tǒng)吸引力及運(yùn)營收入，促進(jìn)軌道交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。例如，日本東京新宿站銜接了多條鐵路、地鐵及汽車、公交等交通方式，其空間布局層次清晰，如圖 1 所示。地下一層是小田原線，地下二層是京王線，地下三層是丸之內(nèi)地鐵線，地下四層是新宿線，地下五層是新京王線、地鐵都營新宿線，地上一層是小田急快車線、山手線和中央線，二層以上是京王百貨店、小田急百貨店、食品店、飯店和書店等。不同線路、不同樓層之間的換乘通過合理的通道實(shí)現(xiàn)。類似的換乘樞紐還包括美國曼哈頓大中央車站、德國柏林中央車站、法國巴黎里昂火車站等。

圖1 日本東京新宿站立體圖

除針對換乘站進(jìn)行綜合一體化設(shè)計(jì)之外，國外軌道交通系統(tǒng)的中間站也具備良好的多交通方式銜接特性，如倫敦、波士頓地鐵等關(guān)鍵車站大部分實(shí)現(xiàn)了公交、通勤鐵路、地鐵，乃至自行車之間的無縫銜接，使乘客換乘便利，提高了地鐵系統(tǒng)整體運(yùn)輸效率。

4.2 多出入口通達(dá)化設(shè)計(jì)

車站出入口是軌道交通系統(tǒng)客流的集散點(diǎn)，具備交通出行、安全疏散、經(jīng)濟(jì)引導(dǎo)等功能。功能上不僅要求方便乘客進(jìn)出系統(tǒng)，而且保證在正常/突發(fā)事故條件下，客流快速安全疏散，還能夠帶動周邊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。國外多出入口通達(dá)化設(shè)計(jì)充分發(fā)揮了出入口的各項(xiàng)功能，如東京新宿站除東口、西口、南口、東南口、新南口外，還有多達(dá) 26 個(gè)地下通道出口，分別通往辦公樓、飯店、購物中心等繁華地段，新南口、西口設(shè)有高速巴士站，東口外設(shè)有社會車輛停車場；悉尼中央車站共設(shè) 8 個(gè)出入口，大多通往悉尼科技大學(xué)、達(dá)令港、唐人街等西北面的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，其中匹茲街和亞弟徑出入口銜接悉尼公交總站，輕鐵站出入口銜接悉尼輕軌線路車站。

4.3 人性化客運(yùn)服務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)

人性化客運(yùn)服務(wù)設(shè)施為乘客提供了更加舒適、便捷的客運(yùn)服務(wù)，一般包括清晰合理的引導(dǎo)標(biāo)識、人性化的傷殘人士設(shè)施、便捷自動檢票系統(tǒng)等。例如，東京有軌電車站臺屏蔽門前設(shè)有清晰的乘客候車標(biāo)識，其中采用紅色圓圈記號表示乘坐即將到達(dá)電車的等候區(qū)，藍(lán)色箭頭記號處表示乘坐后續(xù)列車的等候區(qū)，從而有效避免了因客流較多而導(dǎo)致的上下車沖突問題，加快旅客乘車速度；悉尼中央車站的 8 個(gè)出入口中有 5 個(gè)出入口提供了傷殘人士設(shè)施，乘客可以利用斜道或升降機(jī)前往上下層站臺，還可以利用升降機(jī)到達(dá) 24、25 號站臺；倫敦碼頭區(qū)輕便鐵路 ( Docklands Light Railway，DLR ) 系統(tǒng)在站臺上設(shè)置自動售檢票機(jī)；德國埃森 ( Essen ) 車站的檢票機(jī)位于通往站臺的樓梯通道前；比利時(shí)布魯塞爾有軌電車內(nèi)安裝了非接觸式的自動識別( RFID ) 車票檢票裝置 。

5 結(jié)論及建議

線網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)為后期運(yùn)輸組織及運(yùn)營管理創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件，在規(guī)劃建設(shè)階段設(shè)計(jì)部門應(yīng)充分結(jié)合客流需求、城市規(guī)劃及外部交通環(huán)境等因素，選擇恰當(dāng)?shù)能壍澜煌Ｊ郊熬€網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式，為后期運(yùn)營創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃建設(shè)與運(yùn)營管理一體化協(xié)調(diào)發(fā)展。在分析國外城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀，對我國城市軌道交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)提出以下建議。

（1）城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)加強(qiáng)多模式軌道交通的發(fā)展。 我國大城市的城市軌道交通以地鐵為主導(dǎo)，中型城市或郊區(qū)軌道交通線路在選擇城市軌道交通模式時(shí)應(yīng)綜合考慮客流需求與建設(shè)、運(yùn)營成本之間的平衡關(guān)系，從而建立由市區(qū)向外多模式多層級不同軌道交通方式的城市軌道交通綜合系統(tǒng)。

（2）關(guān)注支線、并行 ( 快 ) 線路的規(guī)劃建設(shè)。根據(jù)我國城市規(guī)劃特點(diǎn)，在市中心繁忙的區(qū)段上，應(yīng)考慮修建多條并行 ( 快 ) 線路，以提高區(qū)段通過能力和列車服務(wù)頻率，方便乘客無縫換乘；在郊區(qū)，應(yīng)考慮多支線修建模式，為分布分散的郊區(qū)旅客出行提供更便捷的服務(wù)，擴(kuò)大線網(wǎng)覆蓋范圍，充分發(fā)揮城市軌道交通系統(tǒng)的功能。

（3）加強(qiáng)換乘站一體化綜合建設(shè)。提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋密度、直達(dá)性和換乘便利性是發(fā)展以人為本、高效、集約型的城市交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系的核心，從而提高軌道交通分擔(dān)公共交通出行的比例。同時(shí)，換乘站除銜接城市軌道交通系統(tǒng)不同線路外，更應(yīng)注重與鐵路、公交、汽車等多種交通方式的無縫銜接，并向集交通、購物、休閑娛樂于一體的綜合型立體化交通樞紐發(fā)展。

（4）加強(qiáng)車站人性化的客運(yùn)服務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)。國外人性化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)落實(shí)人性關(guān)懷才能實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展。因此，城市軌道交通車站客運(yùn)服務(wù)設(shè)施人性化設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對其發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)與深遠(yuǎn)的意義。我國城市軌道交通車站站內(nèi)客運(yùn)服務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)應(yīng)以社會實(shí)踐及社會調(diào)研為依托，從整體到局部、從宏觀到細(xì)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化設(shè)計(jì)，以最大限度地給予乘客方便、快捷的服務(wù)。

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