上海城市轨道交通网络化建设中若干问题的探讨

上海城市轨道交通网络化建设中若干问题的探讨

摘要网络化建设对城市轨道交通工程的规划、设计、施工和管理提出了新的要求。从上海市的城市总体规划和轨道交通网络规划的实施出发,结合近期轨道交通建设计划,对完成上海市近期轨道交通建设任务所采取的措施进行了讨论。以网络整体最优为基础,以实现资源共享为手段,以为乘客服务为出发点,才能解决好轨道交通网络化建设中遇到的各种问题。同时从网络角度,对建设过程中所面临的换乘和机电设备的资源共享等问题进行了探讨。

关键词上海,城市轨道交通,网络建设

上海市轨道交通已经进入网络化建设时期。网络建设不同于以往的单线建设,必须解决涉及网络系统的一系列问题。如:网络建成后票务的清分问题,网络运营的统一指挥协调问题,网络系统中各专业系统的统一和资源共享问题,以及网络系统如何进行高效的运营组织问题等等。这些问题都需要立足上海市轨道交通规划以及全线网的高度,从各系统专业的特点出发,结合网络建设的总体安排来综合考虑。因此,在当前系统地对轨道交通网络化建设中所面临的若干问题进行研讨是十分必要和紧迫的。

1上海城市轨道交通网络规划和建设计划

上海已经建成的轨道交通线路

为了构筑国际化大都市现代化交通体系,上海从上世纪90年代开始大力发展轨道交通,以促进经济社会发展,改善投资环境,提高市民生活质量,缓解交通拥挤。经过10年左右的建设,上海已经建成并投入运营的轨道交通1、2、3、5号线,形成了总长82ｋｍ左右、“十字加环”的“申”字形初始线路,日均承担客运量120万乘次左右,约占公交客运总量的11%,初步显示了轨道交通快速和大运量的优势。

上海轨道交通网络规划和建设计划

上海市根据城市性质、规模、布局,以及城市交通现状和交通发展战略,借鉴国际大城市的经验,通过国际招标,完成了上海市轨道交通网络规划。该规划已纳入国务院批准的上海市城市总体规划。

上海市轨道交通网络规划制订的总体目标是:建设与国际化大都市框架相适应的网络化轨道交通系统,支持城市发展战略,增强上海国际竞争力;引导城市空间布局的优化,促进郊区重点地区的建设和规划城镇体系的形成;显着改善城市交通,构筑以轨道交通为骨干的公共交通体系,确立公共交通主体地位;增强上海辐射、服务功能,推动长江三角洲联动发展。轨道交通网络建成后,要形成中心城“45分钟交通圈”,充分发挥轨道交通准点、快速的特点,大幅度提高公共交通服务水准,避免小汽车过度使用引起的道路拥挤、空气污染及能源浪费,实现城市可持续发展。

上海市轨道交通规划网络由17条线路组成,总长约810ｋｍ(其中外环线内的中心城内长度约480ｋｍ),包括市域快速线4条、市区地铁线8条、市区轻轨线5条:

4条市域快速线(Ｒ线),总长428ｋｍ。市域快速线主要在全市范围提供快速的交通服务,连接郊区新城、中心镇等重要地区,连接重要的对外交通枢纽(空港、海港、铁路客站等),构成全市范围的快速交通骨架。

8条市区地铁线(Ｍ线),总长264ｋｍ。市区地铁线主要承担中心城的公共交通,疏解地面交通压力,采用高密度、大运量地铁系统为主,作为中心城公共交通的骨干。

5条市区轻轨线(Ｌ线),总长118ｋｍ。市区轻轨线作为辅助线路,主要连接市域快速线和市区地铁线,为局部区域提供交通服务,是前两级网络的补充。

上海市城市轨道交通经过10年多的初始发展期,“十五”期间进入了轨道交通建设的集中发展期。鉴于目前的建设速度超过世界各国曾经达到的水平,所以为了在发展中协调近期与远期、局部与整体之间的各方面关系,上海提出了以2010年末为基点的城市轨道交通基本网络规划。

基本网络是以远景网络确定的17条线路为依据,以“十五”期间计划建成的线路骨架网络为基础,经过集中发展以后,由13条线路形成总长达510ｋｍ、功能较完善、能够支撑国际化大都市发展目标的轨道交通网络。其中在中心城范围内的总里程约为310ｋｍ。

基本网络建成之后,将构筑起中心城“45分钟交通圈”,即乘客从出发处到车站和从车站到目的地各需10ｍｉｎ时间,乘客在轨道系统中平均耗时为25ｍｉｎ(包括候车、换乘和车内时间),从而确立中心城公共交通的主体地位,并能够明显缓解交通压力。

2轨道交通网络化建设的特点和建设原则

轨道交通网络化建设不同于单线建设,它必须站在全线网角度同时解决网络建设和单线建设所面临的问题,而且必须考虑网络优先原则。

因此,轨道交通网络化建设有其固有特点和建设原则。网络化建设必须考虑网络规模效益和整体效益。网络建设时不能只考虑某一条轨道交通线路的最优化,而应该考虑单线建设和网络的整体最优。在进行某单条线路建设方案比选时,应站在网络的高度来判断方案的优点和缺点。

网络化建设时必须考虑网络资源共享问题。这里的共享既包括ＯＣＣ(运营控制中心)、车场和主变电站等在布置上的整合,更重要的是其设备和系统的资源整合,比如车场内大架修和各种运营检修设备的共享等。这种共享不仅可以节省有限的城市土地资源,而且系统设备的资源共享有利于设备维修向程序化和社会化推进。同时,网络中换乘车站的设备和系统也同样存在共享问题。解决换乘车站的资源共享必须和运营管理有机结合起来。

网络化建设的原则:网络化建设既要考虑城市交通和环境的承受能力,又要尽快形成骨干网络系统以尽早发挥网络最大效益;既要加快中心城区的建设以缓解交通压力,同时又要考虑郊区线路的建设,以免造成新的交通问题。因此,网络建设要采取内外并举的原则进行。

3网络化建设所面临的若干问题探讨

上海市城市轨道交通的近期建设计划,决定了它已经由单线建设转入网络化建设阶段。这也是国内从未面临的新问题:一方面,我们必须先行超前规划,统筹兼顾,确保整个系统的先进性、前瞻性和科学性;另一方面,前所未有的每年40ｋｍ左右的建设速度对我们的施工技术、施工设备、施工管理等也是一个新的挑战。

网络化建设阶段轨道交通建设力量的分析

(1)上海的轨道交通建设已经积累了5条线路的建设经验和教训,有了一支设计、施工和建设管理的基本力量。

(2)设计、施工、监理单位打出“中华牌”。上海轨道交通的建设力量已经不仅仅局限在上海的建工集团公司和城建集团公司下属的设计单位、施工单位和监理单位,而是全面引进市场机制;除上海本地企业外,通过规范的市场化操作,上海引进了铁道部、冶金系统及其他部委以及京、津等外省市中有实力的设计单位、施工单位,既充实了上海的力量,也带动了全国的建设市场。

(3)施工机具设备方面,对于控制施工进度的盾构机,已完全可以满足上海市轨道交通近期建设计划的要求。

轨道交通网络化建设给城市交通带来的问题

根据上海轨道交通近期建设计划,至2010年左右,上海轨道交通总里程将达到400ｋｍ左右;除去已经建成的1号线、2号线、3号线、5号线和正在建设的4号线(共计104ｋｍ),上海共需再新建轨道交通线路长度为300多ｋｍ,对交通影响较大的中心城区范围(外环线内)将建设车站206个。其中二线换乘车站38个、三线换乘车站12个将同步实施。所以中心城区将有144个点进行车站施工。市中心区(内环线内)将建设73个车站。上海中心城区(外环线内)每年在建车站数平均为30个左右,其中对于交通影响最大的市中心区而言,每年就有15～20个车站进行施工。这样的施工强度会对上海本来就相对紧张的交通需求带来问题,必须采取有效措施加以解决。

根据上海轨道交通近期建设规划及市内交通的发展情况,在充分研究建设规模的基础上对交通问题进行深入专题研究,按照“减少影响、保证交通服务水平”的原则,提出以下主要对策:

(1)优化工程筹划。轨道交通建设部门在安排项目实施计划时,加强与其他部门的协调,做到轨道交通、市政管线、市政道路、绿化、旧区改造等项目能够相互结合、共同实施。如8号线计划与西藏路拓宽、10号线计划与河南路改造同步实施,以减少重复建设对交通的影响。

(2)建设总量平衡。根据到2010年的轨道交通建设总量,每年在市中心区开工建设的车站总数控制在20个以内。

(3)优化设计方案。设计单位和规划部门在项目的设计阶段就考虑交通问题,使车站设计方案在布局上、地理位置上尽量减少对交通的影响。如车站位置尽量避开十字交叉口等。

(4)优化施工工艺。如大力推广管线非开挖技术和逆作法、盖挖法等施工方法,压缩施工作业面以及缩短施工周期,减少对道路的占用,从而降低对交通的影响。根据以往经验,我们可以做到明挖车站施工占用道路控制在2年以内,盖挖或逆作法影响交通控制在1年以内。

(5)坚持“借一还一”和“公交优先”的交通组织原则。增加施工便道分流交通,或对周边部分相关道路提前拓宽,以减少对交通特别是主干道交通的影响。

(6)加强施工期间的交通管理措施。与交通管理和研究部门制定交通疏解的相关对策和实施方案,如调整局部道路网络布局、地区交通渠化、加大交通管制力度等,以分流交通、疏解交通,减少施工区域交通矛盾。

(7)强化文明施工,加快施工进度。加强宣传力度,取得市民对轨道交通建设的理解和支持。

网络化建设对换乘枢纽的规划和建设提出的挑战

上海已建的换乘站缺乏网络总体筹划

总体来看,上海已经建成通车的轨道交通1号线、2号线、3号线和5号线主要有4个换乘节点车站,由于当时注重单线建设,没有重视从网络化角度看待换乘问题,因此也留下些许遗憾。如中山公园站2号线和3号线之间的换乘就是一个教训:2号线中山公园站与3号线的换乘是非付费区通道换乘方式,两条线路的换乘车站总体呈Ｔ型布局,两站在平面上相距17ｍ,2号线为地下二层车站,3号线为高架二层车站,在2号线的站厅层端部分别有左右两条长度110ｍ的换乘通道与3号线相接(如图1所示);两线换乘客流必须自站台层到站厅层检票出站,然后经过110ｍ长的换乘通道进入换乘车站的站厅层检票进站,再进入站台层上车,换乘走行距离达到200ｍ以上。显然,这样的换乘节点处理方式很不理想。这样的换乘距离,对轨道交通吸引客流和乘客的可达性都产生不利影响。上海已经建成的其它换乘节点的处理也不同程度存在同样的问题。因此,在网络化建设时期,必须深入研究和讨论轨道交通换乘站特别是大型换乘枢纽的规划、设计和施工问题。这在轨道交通网络化建设中不仅具有现实的社会意义,更有显着的经济效益。

近期建设换乘枢纽的综合分析

在总结已经建成的换乘站的经验教训基础上,上海在轨道交通网络化建设过程中高度重视换乘站的规划和建设,做到了从全网络考虑,超前规划;施工中以锚固换乘枢纽节点作为稳定规划的前提和目标,并建立了科学的换乘枢纽方案评价体系;提出了评价轨道交通换乘枢纽方案的定性指标和定量指标。在换乘枢纽的具体评价过程中,往往采用定性指标和定量指标相结合的方法。主要评价指标包括:①保证轨道交通线路之间的最佳换乘连接;②保证乘客换乘行走的距离最短;③与其它交通方式(公共汽车、出租车)之间的良好衔接;④与周围设施(商场、停车场等)之间的良好联系;⑤最佳的线路敷设方式;⑥实施的难易程度;⑦设备资源的有效利用和共享;⑧综合造价指标等。现以人民广场换乘枢纽和世纪大道换乘枢纽为例,说明上海在建的大型换乘枢纽的规划、设计和施工情况。

人民广场换乘枢纽

人民广场是上海市的中心,也是最大的客流集散地。轨道交通1号线、2号线和8号线在此形成换乘枢纽,3条线通过站厅和换乘通道实现付费区直接换乘,并在南京路西藏路口设置了大型下沉式集散广场,以方便客流的集散以及与地面公交的衔接(如图2所示)。在1号线和2号线实施时没有很好地解决换乘问题。在8号线建设时,对此换乘枢纽进行了专题研究,使8号线车站与1号线车站平行并列布置。两车站均为地下二层车站,可实现在站厅层付费区平行换乘。2号线和8号线采用站厅到站厅通道换乘,换乘高度为一层。该换乘枢纽的设计方案综合考虑了线路敷设方式和综合造价指标,实施难度不大,使后建的8号线与1号线的换乘距离最短。由于8号线车站相对独立,因此无法与1号线和2号线实现设备资源的共享。该换乘枢纽目前正在实施,由于对已经运营的1号线和2号线的改造项目较少,因此实施性较好。

世纪大道换乘枢纽

世纪大道换乘枢纽位于浦东新区陆家嘴地区的世纪大道、张杨路和东方路交叉口,是上海市近期轨道交通网络中最大的换乘枢纽;有4条轨道交通线在此相交换乘,分别为2号线、4号线、6号线和9号线。四线车站呈“卅”形布置:2号线、4号线、9号线的3个车站平行与世纪大道并列布置,6号线车站垂直于以上3个车站,横跨世纪大道(如图3所示)。

世纪大道换乘枢纽目前只有2号线运营通车,4号线土建工程基本完成,6号线和9号线两车站将同步实施。2号线和9号线为标准地下二层车站。4号线为地下三层车站。6号线为地下一层车站,车站主要利用其它3条线的站厅层作为其站台层。该换乘枢纽使4条线的换乘距离最短,4线的部分空间和设备实现了资源共享:2号线、4号线和9号线可以实现站厅层平行换乘;6号线与其他3条线的换乘将非常便捷,与2号线和9号线的换乘距离只有一层。目前该枢纽正在与6号线工程同步实施中。由于要改造已经运营的2号线,因此实施时会对运营线路产生影响,施工时甚至要采取短时期的封站措施。由于横跨在3条线上的6号线为地下一层车站,受车站高程控制,该站为零覆土车站,因此6号线实施时在穿越2号线的结构设计以及对周边管线的处理方面都比较复杂,给工程的实施增添了困难,工程造价也相对比较高。

轨道交通网络化建设要充分考虑系统和设备的资源共享

针对轨道交通进入网络化建设时期的特点,在总结和回顾以往建设的经验教训基础上,结合2010年前的轨道交通建设计划,网络化建设必须高度重视网络资源和设备的资源共享。因此,在轨道交通建设过程中要立足“建设要体现为运营服务的宗旨、网络运营的整体效率和效益最大化、单线局部最优和网络整体最优的有机结合”,以系统和设备专业的资源共享为出发点和目标,高效、综合、系统地解决轨道交通网络化建设中所面临的具体问题。

必须建立统一的清分中心,实现全网的一票换乘

目前由于1号线和3号线还不能实现一票换乘,给乘客的出行带来极大不便。随着上海轨道交通网络的逐步形成,各条线路之间还会形成相当数量的换乘节点。为更好地服务乘客、方便乘客,发挥轨道交通网络的效率,实现轨道交通网络的一票换乘是十分必要和紧迫的。因此,必须建立一个完善的、稳定的、具有法律保障的轨道交通票务清分中心。这个清分中心必须以统一的接口标准、资费标准和安全标准为前提,且是一个必须以公开、公平、公正和服务为原则的服务性和非盈利性机构。在建立了统一的清分中心后,再对上海已经通车的几条轨道交通线路进行相应的系统升级和改造,上海的轨道交通网络就可以真正实现一票换乘。这是提高整个网络效率和效益以及ＡＦＣ(自动售检票)系统资源共享的必然要求。

必须建立统一的运营指挥协调和监控中心

上海轨道交通在单线建设时期,每条线路都单独建设一个控制中心。当轨道交通网络形成后,必须对整个网络的控制中心进行统一规划,同时要考虑多条线路控制中心的资源共享。根据上海市轨道交通控制中心的统一规划,轨道交通网络形成后,将形成多个控制中心。但是对于整个网络系统,这些控制中心之间无法实现信息的互通,在紧急状况下无法实现整个轨道交通网络的安全运营。如在某一换乘枢纽站,若一条线路的列车发生故障或火灾等状况,另一条线的列车无法及时采取措施,仍然将大批乘客运送到车站,将会使情况进一步恶化。因此,必须建立一个在所有控制中心之上的统一的运营指挥协调和监控中心。该中心对整个轨道交通网络进行总体监控,在发生任何紧急情况时可以实现整个网络信息的共享和进行统一的指挥调度。

必须建立统一的传输网络并实现系统的兼容和互通互联

轨道交通只有形成网络后才会发挥最大的效率。在单线建设时,各个系统专业都建立单独的传输体系,如广播系统、调度指挥通信系统、电视监视系统、公务通信系统、售检票系统、信号系统、ＦＡＳ(防灾报警系统)、ＢＡＳ(环境监控系统)等一般都设立各自的传输通道。这样不仅造成传输系统复杂,资源浪费,而且网络形成之后还容易产生难于管理等问题。当前信息技术突飞猛进,大容量的传输媒介可以满足轨道交通建立统一的传输网络的需要,而且统一的传输网络有利于实现系统专业的资源共享。

轨道交通网络形成之后,各条线路系统之间的互联互通问题就变得十分重要和必要。如无线通信系统、信号系统,就是实现网络互联互通的必要条件,否则就会给整个网络的无线行车调度带来问题;信号系统不能兼容就会造成不同线路的车辆无法实现紧急状况下的调配,使网络的调度灵活性下降。为此,上海市在网络化建设时对此进行了系统考虑,对无线通信系