城市轨道交通路网规划ppt课件

1、地铁与轻轨,山东建筑大学,2015-2016学年第1学期,王军路网规划设计原则,路网基本结构,轨道交通客流量预测,路网方案设计的基本方法,4,1,2,3,第二章 城市轨道交通路网的规划,路网方案设计步骤,5,1 路网规划设计原则,路网规划包括规模、走向、类型等方面，是城市轨道交通规划的重要组成部分和具体体现。 基本原则 全局性、客流预测、线路走向、车站布置、交通组织、其他要求,全局性原则 路网规划必须符合城市总体规划。交通通引导城市发展，轨道交通发展改变了大城市发展模式，城市沿轨道交通走廊轴向伸展，城市快速干道及高速公路的发展带来了城市蔓延和副中心出现。 客流预测原则

2、 路网规划要与城市客流预测相适应。定量确定路线单向高峰小时客流量，以此确定线路规模和容量。 线路走向原则 规划路线应当尽量沿城市主干道布置，线路要贯穿客流集散数量大的场所。如：交通中心商业中心文化娱乐中心生活区等,车站布置原则 线路布置要均匀，线路密度要适量。 一般两平行线间的距离在市区以1400m左右为宜，最好不少于800m，且不大于1600m。 交通组织原则 发展以快速轨道交通为骨干，常规的公共交通为主体，辅之以其他交通方式，构成多方位多层次交通体系,基本原则之外还要满足一下要求： （1）客运负荷均匀 路网中各条规划线路上的客运负荷量要尽量均匀，要避免个别线路负荷过大或过小的现象。 （2）

3、地层和环境选线合理 在考虑线路走向时，应当考虑地面建筑情况，要注意保护重点历史文物古迹和保护环境。避开不良地质段和地下管线等构筑物。 （3）利用既有线路 尽可能利用城市原有的铁路设施,4）设置车辆停放和检修基地 要同时规划好车辆段（场）的位置和用地范围。 （5）设置环行线 一个城市轨道环线的布设，要在客流预测基础上，经过分析比较，优化组合确定，做到因地制宜。 （6）优化路网修建程序 在确定线路规划中的各条线路修建程序时，要与城市建设规划和旧城改造计划相结合,2 路网基本结构,定义： 根据城市规划现状与规划情况编制的路网中各条线路所组成的几何图形。 要求： 一般与城市道路网的结构形式相适应； 在

4、确定时应首先考虑客流主方向； 需要考虑结构形式的合理性。 从几何形状区分，城市轨道交通路网的结构形式主要归纳如下图,路网结构的基本类型,1、放射形(星形) 定义： 指路网所有线路只有一个交点的结构，如图2-1（a）。其唯一换乘站通常位于市中心的客流集散中心。 如目前的布拉格地铁网络系统图。 俄罗斯圣彼得堡地铁网络图,布拉格地铁网,圣彼得堡地铁网,优点： 所有线路均可直接换乘； 郊区与市中心联系方便； 一次换乘即可到达目的地。 缺点： 换乘站客流量大，客流干扰严重； 换乘站设计施工难度大，建设费用高； 各副都中心之间联系不便，需到市中心换乘,2、放射网状 定义： 指线路（至少3条）多为径向线且线

5、路交叉所成的网络多为三角形的路网结构，如图2-1(b)。 优点： 市中心区路线和换乘站密集而均匀，网络连通性好，乘客换乘方便。 郊区到市中心的出行方便，市中心区对市郊经济辐射距离较远。 缺点： 市郊区之间发生联系时，必须到中心区换乘站换乘，导致乘客走弯路,3、放射形环状结构 定义： 是在放射网状的基础上增加环行线而成的路网结构，其环线一般与所有的径线交叉，如图2-1(c)所示。 优点： 整个路网连通性好； 有效的缩短市郊间乘客利用轨道交通出行的里程和时间； 起到疏散市中心客流的作用,莫斯科地铁网,成都地铁网,4、棋盘式(栅格网状结构) 定义： 指由若干条线路（至少四条）大多呈平行四边形交叉，所

6、构成的网络多为四边形路网结构，其形状如图2-1(d)。 优点： 在内城区分布比较均匀； 存在回路，结构连通性好，乘客换乘选择多； 能提供很大的运输能力，客流分布比较均匀。 缺点：二次换乘多；无到市中心的径向路线，市郊到市中心出行不便,墨西哥地铁网,5、棋盘加环线形式 如图2-1(e)所示。 提高环线上乘客的直达性和减少换乘次数； 改善环外平行线间乘客的换乘条件，缩短了出行时间； 减轻了市中心的线路负荷，起到疏散客流作用,北京地铁50年代规划网络图,北京地铁1995年规划网络图,北京地铁2015年轨道网络图,广州地铁规划网络图,6、对角线形 定义： 在棋盘加环线的基础上，增加对角线走向线路。 优

7、点： 这种形式可弥补棋盘形非直线系数大的缺点。 适用： 只有对角线方向的客流确实较大，并且有布置线路的适宜条件时，才能采用这种形式的路网,7、条带形(树状)结构 定义： 指几条线路有n-1个交点（换乘站），且在网络中没有网格结构，形如树枝状，如图2-1(l)。 适用： 沿江或沿山谷条带状发展的城市地域。 缺点： 结构连通性差，换乘不方便； 客流分布不均，给行车组织带来困难,8、其他形状 国内外许多规模不大的城市，或城市地理位置特殊等原因，客流流向较为集中单一，也就形成了如图21（g）（l）的几何图形。 9、混合形 结合城市的具体情况，将上述几何图形的两种或多种有机地结合在一起，成为一个完整的路

8、网结构形式,3 城市轨道交通线路客流预测,3.1 客流量发展的主要决定因素 1、城市的扩张和发展 城市化进程加速-城市面积扩大-出现新中心：高新区、副中心-人口聚集-客流量时空分布规律大变化 2、对高质量城市公共交通的需求 经济发展-生活水平提高-出行增加-乘车质量要求提高 3、城市经济辐射吸引的流动人口规模 经济发展-辐射作用加大-吸引的流动人口增加-加重交通负荷 4、城市公共交通建设的自身发展需求 交通基础建设滞后加大建设（还债,3.2 客流量预测的思路和方法 客流预测的意义和目的 城市轨道交通建设的目的是为了满足城市居民出行的需求。这种需求数量的变化随着交通状况、路网建设、不同交通方式的

9、竞争而呈动态性变化。城市轨道交通建设的模式和规模要适应近期城市交通发展的需求，又要适应远期城市交通发展的要求，因此，在研究城市当前客流特点和规模的基础上，进行城市客流预测是十分必要的。 其目的是： （1）客流预测是进行轨道交通项目宏、微观投资决策的依据。 （2）客流预测是轨道交通项目可行性研究和项目评估的基础,3 城市轨道交通线路客流预测,3 城市轨道交通线路客流预测,3.2 客流量预测的思路和方法 客流预测的思路 先根据居民出行调查（ODorigin&destinnation）分布图和道路网等基础资料-初拟路网规划图-预测客流量验证路网初设合理性-发现问题调整路网规划-重新预测-循环反复-直

10、到合理。 思路中调查基础资料和预测客流量是重点难点,3 城市轨道交通线路客流预测,1、交通调查基础资料 调查包括：居民出行调查、道路交通状况调查、公交线路随车调查、社会经济调查 调查目的：确定客流量预测的有关参数 包括-居民平均出行次数 不同交通方式的平均出行时间 高峰小数系数 不同出行目的出行次数的构成比例 不同职业的平均出行次数及不同交通方式出行量的构成比 不同交通方式换乘系数 客流量预测需要的基础资料主要有：居民出行规划人口交通分布现状及发展趋势：项目多复杂,基础资料调查不容易 客流量预测呢有难度,客流预测的难度 (1)城市发展带来的不确定因素 客流预测必须以城市发展规划为依据。 (2)

11、预测技术尚需改进完善 时间跨度大：30年 由于这项技术尚处于不断发展研究之中，积累资料不足，数学模型和预测技术尚未定型，还需不断改进完善，对预测数据的把握以及评价标准上，都有很大的难度。 (3)票价的竞争性和敏感性对客流量的波动性 票价对客流具有较大的敏感性，同时也说明票价对客流具有可调节性和可控性 (4)线网规划不完整，线路总体规模不明 一般来说，城市中心区建设的形态和规模应该是比较稳定的，对于城市远景发展规模也是相对稳定的，这为城市轨道交通线网规划提供了基本条件,客流量预测的一些基本概念,1)线路客流量：单位时间内乘坐某条轨道交通线路的乘客数量，为该线路进站量与线路换乘量之和；一般包括全日

12、客流量（万人/d）和各小时段的客流量（万人/h）。 (2)线网客流量：单位时间内，城市轨道交通线网中各线路客流量之和（万人/d）。 (3)客流强度：客流量与长度的比值，可分为线网客流强度及线路客流强度（万人/km/d,4)全线客流高峰小时系数：全线高峰小时内的客流量占全日客流量的比例。 (5)高断面高峰小时系数：高峰小时单向最大断面客流量与对应断面全日单向断面客流量的比值。 (6)车站进站量：在单位时间内，付费进入轨道交通系统并在车站上车乘坐轨道交通的乘客人数（万人/d或万人/h）。 (7)车站出站量：在单位时间内，在车站下车离开轨道交通系统的乘客数量人数（万人/d或万人/h,8)线路平均运距

13、：单位时间内，某一轨道交通线路上所有乘客一次乘车的平均距离。 (9)线网平均乘距：单位时间内，轨道交通线网所有乘客利用轨道交通完成一次出行的平均距离。 (10)客运周转量：设计线在单位时间内所完成的客运工作量，它是一项综合指标，用客流量与其相应运距的乘积表示,3 城市轨道交通线路客流预测,2、常用客流量预测方法 指数平滑法、比例增长法和多元回归法 数学法基础资料模拟客流增长曲线预测规划年全县客流量提出路网站点客流量 吸引范围法、吸引系数法 以站点设定吸引范围，一次吸引600700m步行，二次吸引轨道站点进出口公交延伸。进站上车人数公式 三次吸引系数法公式：一次步行，二次骑自行车，三次公交吸引系

14、数0.47、0.08、0.45。不同乘客吸引系数通用公式与实际值公式见P22。 本法常用在“未调查交通情况时的客流量预测”。计算简单，曾用在武汉、西安轨道交通可行性分析中,3 城市轨道交通线路客流预测,2、常用客流量预测方法 转移曲线法 主要采用“四阶段法”，即城市客流生成、分布、交通方式划分及交通量分配。 这种方法常用在“已调查过交通情况时的客流量预测”，根据四个阶段建立交通发生模型、分布模型、吸引模型、分配模型进行客流量预测,城市轨道交通客流预测 程序,1根据规划目的来确定预测的范围 2收集并分析项目相关的基础数据 3选择需求预测的方法，建立需求预测模型 4预测 5. 对预测结果进行灵敏度

15、分析，评价不同方案 预测结果的可信度。 6. 确定推荐方案，整理数据结果并撰写相关的 技术报告,轨道交通客流量预测流程图,传统的四阶段法,1,2,3,4,交通 形成 预测,交通分部预测,交通方式划分预测,交通分配,交通生成预测,方法：采用单位系数法按不同的出行目的预测各交通小区出行的生成量和吸引量，先要对城市轨道交通路网规划范围内进行交通小区的划分。 预测区域内每一个交通小区的 交通出行产生量 交通出行吸引量 目的：获得城市在未来社会经济发展规模、人口规模和土地利用特征下，未来城市各交通小区可能产生和吸引到的总交通量,式中：Pi 第i个交通小区出行生成量（人次/ 日）； Xpi第i个交通小区的

16、总人口数、成人数、学生数或就业岗位数； Cpi相应的出行生成系数,1）交通的生成 出行生成预测模型,式中：Aj 第j个交通小区出行吸引量（人次/日）； Xaj交通小区的总人口数，就业岗位及用地面积； Caj相应的出行吸引系数,出行吸引量预测模型,交通分布预测,解决的问题： 每一交通区所产生的出行量到哪个分区去了? 它所吸引的出行量又来自哪里？ 目的： 获得未来城市交通出行在空间上的分布,式中：iji交通小区至j 交通小区居民出行量； F(lij )两交通小区i至j之间的出行阻抗函数； Kij两交通小区i至j之间的布局调整系数,2)出行分布预测模型 采用重力模型，并引入修正系数，即复合重力模型为

17、,式中：k为出行方式划分参数,以下式迭代消除j交通小区出行吸引总量的误差,交通方式选择预测,就是预测乘客对交通方式的选择问题 （除轨道外，还有步行、自行车和摩托车、公共汽车、小汽车,1.根据调查数据，划分现状居民出行方式,2.分析目标年在没有轨道交通方式存在时各种出行方式的OD矩阵,3.预测目标年存在轨道交通时现状各种交通方式向轨道交通转移的比例，从而得到目标年轨道交通的OD矩阵,式中：Pijki交通小区至j交通小区第k种出行方式的分配率(%)； uki交通小区至j交通小区第k种出行方式广义运输费用,3)交通方式选择模型 采用非集计分析法，以概率形式预测方式划分,式中：tki交通小区至j交通小

18、区，以k种出行方式的出行时间（min）； Li交通小区至j交通小区第k种出行距(km)； 、Ck、dk均参数,交通客流分配,目的：预测客流出行方式和交通网络上的流量,将前一步交通方式划分得到的各个交通小区之间的轨道交通量分配到未来的待选轨道交通路网方案上去，以求路网中各轨道交通线路所承担的客流量,从而得到特定轨道交通路网规划方案的各站点乘降量、断面客流量、站间OD等指标，为确定轨道交通路网规划方案依据,式中：Pk 居民出行选择路线K的概率； tij 线路k的出行广义费用，一般采用出行时间； 系数,4)路网客流分配模型 模型形式,四阶段法根据发展时期、工作要求的不同，可以分为三种模式,模式1:现

19、状公交虚拟现状快速轨道远期快速轨道 特点：简便、精度较低 该模式首先假设规划轨道线网已经存在，把虚拟现状快速作为公交系统的组成部分。构造简单数学模型，以现状公交流量推算虚拟现状快速轨道的站点OD，把虚拟现状快速轨道作为公交系统的一部分，再用增长率法得到预测年的增长，分配得到线路的客流量。该方法以现状公交为预测基础，无法考虑城市用地、交通设施、出行结构的变化，因此精度较低,四阶段法根据发展时期、工作要求的不同，可以分为三种模式,模式2:现状OD虚拟现状快速轨道远期快速轨道 特点：较简便、精度较模式1高、对城市结构变化不敏感 该模式以现状OD调查为基础，将现状出行OD经方式划分，虚拟出现状快速轨道

20、客流，计算出站间的OD。再根据轨道客流增长趋势，计算预测年客流OD.由于对客流出行的现状特征的反映比较全面，因此预测精度有所提高。由于该方法以现状OD为基础，只适用于城市发展较为稳定的城市,四阶段法根据发展时期、工作要求的不同，可以分为三种模式,模式3:现状OD出行需求预测远期快速轨道 特点：全面、准确、费时 该模式以OD调查为基础，进行各规划年份全方式出行预测，然后通过方式划分、交通分配，得到规划快速轨道客流量。该模式遵循完整的四阶段法的步骤，预测精度较高,基础数据,建模,预测结果,变量,参数,客流预测是复杂的问题，不能简单用一种类型的模型解决，不同的预测目的对于预测结果提出了不同的精度要求

21、，应采用不同的客流预测方法，重要的是要有量身订做的预测模型,基础数据方面 调查内容（项目）的选择 规划数据的获取 模型与参数设定方面 预测前提（广义费用涉及的相关参数的选择） 竞争环境的分析 结果处理技术 预测区域的应用 重要参数的判断,城市轨道交通客流预测关键技术,一些重要的参数,高峰小时系数,9-18,旅客平均出行距离,全线长度的三分之一左右,单向高峰小时断面,决定系统模式及线路标准,站间OD矩阵，尤其是换乘站间的换乘量预测,决定运营规划,国外部分城市轨道系统预测结果,4 路网方案设计的基本方法,4.1 轨道交通路网设计的基本参数 1、客运量 2、客流 3、居民流动度 4、运程 5、客流密

22、度,P31,4 路网方案设计的基本方法,4.1 轨道交通路网设计的基本参数 6、车辆容量 7、列车编组 8、列车容量 9、列车行车间隔 10、通过能力 11、输送能力,4 路网方案设计的基本方法,4.1 轨道交通路网设计的基本参数 12、分离式路网 13、联合式路网 14、线路交叉次数 15、换乘站,线网规划的年限,可以分为近期规划与远景规划。 近期规划：主要研究线网重点部分的修建顺序以及对城市发展的影响，因此年限应与城市总体规划的年限一致。 远景规划：是研究城市理想发展状态下轨道交通系统合理的规划，因此没有具体的年限,4 路网方案设计的基本方法,网络规划的基础,4 路网方案设计的基本方法,网

23、络规划虽是一项专业规划，但最终将回归于城市总体规划，所以它必须依托城市内诸多因素的支持，因此研究基础应建立在以下4个方面： 1 城市总体规划。 2 城市社会经济发展目标和战略。 3 城市综合交通规划。 4 城市轨道交通建设现状,4 路网方案设计的基本方法,4.2 路网规划的基本思路和主要研究内容 基本思路： 以交通分析为主导，同时考虑定性和定量分析相结合、近期规划与远景规划相结合，且技术分析与经济分析并重。 路网规划的主要内容： 1、城市背景研究 2、路网构架研究 3、实施规划研究,1）城市背景研究 主要是对城市的人文背景和自然背景进行研究，从中总结指导轨道交通线网规划的技术政策和规划原则。主

24、要研究依据是城市总体规划和综合交通规划等。具体的研究内容包括城市现状与发展规划、城市交通现状和规划、城市工程地质分析、既有铁路利用分析和建设必要性论证等,城市现状与发展规划城市性质、城市地理环境、地形地质概况、城市区域与人口、城市布局、国民经济和社会发展规划。 城市交通现状与规划城市道路交通现状分析、道路网结构和布局、城市客运交通的发展和现状、城市交通发展总体战略、城市轨道交通现状,2）线网构架研究 线网构架研究是线网规划的核心，通过多规模控制-方案构思-评价-优化的研究过程，规划较优的方案。这部分研究的内容主要包括：合理规模研究、线网方案的构思、线网方案客流测试、线网方案的综合评价,3）实施

25、规划研究 实施规划是轨道交通规划可操作性的关键，集中体现了轨道交通的专业性，主要研究内容是工程条件、建设顺序、附属设施规划。具体内容包括车辆段及其他基地的选址与规模研究、线路敷设方式及主要换乘节点方案研究、修建顺序规划研究、轨道交通线网的运营规划、联络线分布研究、轨道交通线网与城市的协调发展及环境要求、轨道交通和地面交通的衔接等,案例：天津市城市轨道交通线网规划研究框架,4 路网方案设计的基本方法,4.3 城市轨道交通路网规划的基本方法 基本方法简介 五种常用基本方法 点线面要素法 （1）规划层次 （2）节点的选择与分级 （3）路网规模与密度 （4）连通需求度法确定交通走廊 （5）生成初步网络

26、 （6）路网的检验与优化,P34,点线面要素层次分析法 这种方法以城市结构形态和客流需求的特征为基本，对基本的客流集散点，主要的客流分布，重要的对外辐射的方向及线网结构形态，进行分层研究，充分注意定性分析和定量分析相结合，快速轨道工程学与交通测试相结合，静态与动态相结合，近期与远景相结合，经多方案比较而成。 城市轨道交通线网规划是一个庞大而复杂的工程，因此线网构架研究必须分类、分层进行。“点”、“线”、“面”既是三个不同的类别，又是三个不同层次的研究要素。“点”代表局部、个体性的问题，即客流集散点、换乘节点和起终点的分布；“线”代表方向性问题，即轨道交通走廊的布局；“面”代表整体性、全局性的问

27、题，即线网的结构和对外出口的分布形态,1、规划层次 (1)“点”的分析。客流集散点，即客流发生、吸引点和客流换乘点，是轨道交通设站服务、吸引客流的发生点。 (2)“线”的分析。“线”的分析是研究道路交通网络，即城市客流流经的路线，尤其是主要交通走廊，是分析和选择线路走向的基本因素。 (3)“面”的分析。在进行线网构架方案研究时，“面”上的因素是控制构架模型和形态的决定性因素，这些因素包括城市地位、规模、形态、对外衔接及线网作用和地位、交通需求、线网规模等特征,2、节点的选择与分级 3、路网规模及密度 以城市公共交通客流总量计算路网总长度Lz,式中：Lz路网规划线路总长度(km)； Q远期公共交

28、通预测客流每年总量(万人次) ； 快速轨道交通远期在公共交通总客流量中分担客流的比 重，该值根据各城市情况不同而异，一般为0.30.6； q 线路负荷强度(万人次/kmY,线网负荷强度是指快速轨道线每年每公里平均承担的客运量，它是反映快速轨道线网运营效率和经济效益的一个重要指标。 从统计资料上看，香港的地铁有较好的经济效益，例如香港1990年每人公里车费收入为0.5元，每人公里经营开支（含折旧）为0.34元，盈利0.16元 从国外轨道交通日平均线路负荷强度的指标看，大部分在2.54.0万人次/公里日之间，建议我国城市轨道交通线路负荷强度取2.54.0万人次/公里日,以路网密度指标计算路网线路总

29、长度 以城市的用地面积计算 式中： A城市市区用地面积（km2）； 1路网密度指标（km/km2），一般取0.250.35,以人口总数计算 式中： M市区人口数(百万人)； 2路网密度(km/百万人,用以上各式分别计算出应有的路网线路总长度，然后，可取其平均值或最大值，作为控制路网规划线路总长度的参考值,a.密度指标可参考国外20世纪80年代末路网密度指标，见下页表。 b.公共汽车较合理的路网密度是23km/km2，无轨电车为1.52.5km/km2 ，有轨电车为1.01.5km/km2。 c.城市道路交通规划设计规范中规定城市公共交通网的规划密度，在市区为3.04.0km/km2，在城市的边

30、缘地区为2.02.5km/km2；大城市快速道路交通路网的规划密度为0.30.5km/km2，主干道的路网密度为0.81.2km/km2,世界几大城市地铁现状概况,d.地铁路网的密度主要取决于居民出行步行到车站的距离，并以此为半径，以车站为圆心，画一吸引环。 e.一般市区采用600700m作为吸引半径，也就是两平行线间的距离以12001400m为比较合适，特殊情况最好不小于800m，不大于1600m，市郊距离可以放大些,例： 纽约城市规模：人口为6.71百万，面积为1580km2，计算其线路总长度。 15800.250.35)=395553km =6.71(2530)=167.75201.3km 而纽约地铁已经建设的线路总长度为：423km,6、网络结构的优化 相同的人口和工作岗位分布下，相同里程不同的网络结构其运输效率是不同的。 网络结构的运输效率，可以用网络服务城市中市民出行的总时间和总里程的比来反映。总时间越小，总里程越短，网络结构运输效率就越高,出行总时间可以表示为,式中：Tt出行总时间(h)； Nij从第i个交通分区到第j个交通分区的出行人数； tij从第i个交通分区到第j个交通分区的出行时间，单位为h； n为交通分区数,式中：LL表示出行总里程(km)； Lij交通分区数i到交通分区j的出行里程(km)； 其它符号同上式,假定两种典型分