规划变化对地铁线路设计的影响分析

规划变化对地铁线路设计的影响分析

0地铁2号线线路设计的现状近年来，随着交通拥堵现象的加剧，越来越多的城市开始建设高标准、高运输的地铁运输系统。但是城市快速发展产生的规划滞后现象,导致地铁设计的过程中经常会因为外部规划条件的剧烈变化而产生较大的调整甚至是颠覆性的变动,而地铁作为百年工程,一旦开工,改建将十分困难。因此,地铁的线路规划设计能否适应当前新形势的发展,便成为影响城市全局和未来发展模式的关键因素。目前国内关于地铁线路设计适应城市规划发展方面的研究较多,但对于设计阶段外部发生的规划巨变所带来的影响及地铁设计的应对调整措施研究相对稍少。南昌作为快速发展的区域经济中心城市,其地铁2号线的线路设计具有一定的代表性。本文结合这一工程实例,通过对线路平面、纵断面设计与动态规划相协调适应过程的研究,重点提出在当前形势下,线路规划设计在确保百年使用功能的前提下,更应具有一定的前瞻性、灵活性和适应性。1昌南新城轨道交通现状根据线网规划,南昌地铁2号线的功能定位为:2号线是线网中最重要的一条西南—东南向骨干线路,覆盖“人形”客流主走廊,不仅连通了新旧两城的核心区域,还分别覆盖了昌南老城与昌北新城南北向走廊上最重要的地区,兼具满足交通需求和引导城市发展的功能。其中,南昌2号线一期工程的起点为站前南大道站,终点为辛家庵站。轨道交通2号线一期工程线路全长约23.78km,均为地下线,共设置车站21座,其中换乘站6座,平均站间距约1.14km。南昌地铁2号线一期工程线路平面见图1。2从桥反冲适用的方案南昌市轨道交通建设规划编制于2008年,其中规划的2号线已无法适应当前城市的发展需求。随着设计工作的进一步深入,根据最新的规划开发资料,对原规划线路进行了多个区段的优化调整,其中比较有代表性是过江段线路路由(丰和站—阳明公园站段)的变动。丰和站—阳明公园站段线路比较方案见图2。原规划方案线型明显较差,但在2008年,昌北主要规划的商业区位于桥北侧的凤凰洲附近,南侧的红谷滩片区尚未进行高强度的规划开发,同时考虑避让八一桥等重要构筑物,从而选择了从桥北侧过江的路由方案。但是经过几年的发展变化,红谷滩片区已打造成南昌的中央商务区,沿线建成了多个大型商贸中心、高档写字楼和住宅小区等大型客流集散点,产生了强烈的客流出行需求,八一桥每逢高峰时段(7:30—9:00、11:30—12:30、16:30—19:00)南侧车流都会堵至3个路口之外,而凤凰洲片区的发展则相对滞后。此外,原规划线路经过的绿地地块已经开始修建大量高层(见图3),经过与规划部门的协调,明确该地块不具备线路穿越条件,因此本段线路在规划变化的前提下,需要进行重大的调整。具体方案比较见表1。经过综合比较,虽然方案1和方案2对凤凰洲客流吸引稍差,但由于该区域已敷设1号线,基本能满足凤凰洲客流吸引的需求。此外,方案3相对于方案1和方案2具有线路长度较短、线路运营条件好、线路与规划配合好、工程投资较小、客流吸引效果较好等多方面优势。最终将过江段调整至方案3的路由。线路方案1,2,3如图2所示。3综合交通规划网络、城市综合交通规划系统内的联系地铁的所有服务功能均需通过车站来实现,因此车站应布设在主要客流集散点,同时与城市综合交通规划网络相协调,以有利于最大限度地吸引客流。南昌2号线滕王阁站的增设与取消,充分体现了规划及客流变化对车站设置产生的重大影响。滕王阁区域轨道交通规划线网见图4,滕王阁景区规划变化见图5。3.1方案二:河道二十五段，采用专物来建设的综合改造工程,确保了明确的客群量江南三大名楼之一的滕王阁位于沿江路赣江东岸,在线网规划及建设规划阶段,并未设置单独的滕王阁站,当时主要考虑通过1号线的万寿宫站(距景区695m)对滕王阁景区进行服务。在工程可行性编制阶段,由于滕王阁周边的规划产生了重大变化,该区域正在进行二期改造工程,同时阳明路北侧规划了下正街的综合改造工程。规划实现后的滕王阁景区年客流量将超过100万人次,下正街地块则会产生约6000个岗位,经预测,该区域远期的客流集散量将接近58000人次/日。鉴于滕王阁周边区域规划开发力度的加大,且景区二期规划的北门已位于2号线附近,因此经过专题研究论证,特在2号线塘子河区域增设了滕王阁站(距景区270m),并获得了正式批复。3.2满足景区客流出行需求在初步设计阶段,滕王阁周边区域的规划相比之前又发生了较大变化,景区2期改造的范围已经向南扩展至1号线,滨江大道站已经紧邻新规划的滕王阁景区南门;因此,1号线已能完全满足景区的客流出行需求。此外,下正街改造工程已经取消,塘子河区域将无新增客流产生。受规划变动的影响,塘子河区域远期的客流出行量将由工可阶段的58000人次/日降低到26000人次/日,且若取消该站,该区域出行客流的80%将会转移至600m外的阳明公园站。因此,2号线阳明公园站已能满足塘子河区域的客流出行需求。结合最新的规划情况并经过专题论证,2号线最终取消了滕王阁站的设置。4交通综合分析第5期2005年5月之后2号线一期工程开展至初步设计阶段时,起点站为站前南大道站,站后设出入段线接入西南侧的红角洲综合基地(全线网的大架修基地),二期工程将继续向西延伸至望城方向。现阶段,该区域的规划产生了重大变化,东南方向新规划的九龙湖片区成为了南昌市乃至江西省重点打造的区域,5年内将形成面积100m2、容纳50万人口的新城区,未来将建成南昌都市圈的城市副中心。由于区内多处地块、道路、管线和绿道等已经开工建设,且原红角洲综合基地的用地已无法保证,经过综合考虑,新一轮规划已将2号线二期南延线调整到九龙湖方向,并将综合基地移至该区域。九龙湖片区新旧规划变化见图6。该段线路起点为南路村站,终点为站前南大道站(不含该站),线路全长约7.9km,全部采用地下形式敷设,共设6座车站,平均站间距约1.37km。鉴于规划配套的迫切性,该段线路已提前至与一期工程同期实施运营。南延线及综合基地位置的变化导致2号线一期起点站前南大道站需重新进行设计,增设了1根联络线且配线形式重新进行了调整。同时,地铁作为系统工程,全线的线路、客流、行车、配线等专业均需重新进行贯通设计。2号线二期南延线线路见图7。5规划变化对纵断面设计的影响5.1周边规划调整2号线二期南延线原规划的是地面敷设方式,但由于规划的变化,线路由望城片区调整到了九龙湖片区,周边规划条件发生了较大变化。望城片区主要规划为工业、教育及部分居住用地,而九龙湖片区则规划为高档商业、金融、会展及高密度居住用地,且沿线道路红线的宽度为24~65m,基本无地面或高架敷设的条件,结合规划意见,敷设方式需调整为地下。望城片区与九龙湖片区规划对比见图8。5.2地面方面的问题结合规划、客流、施工条件等多方面考虑,2号线二期南延线考虑采用浅埋明挖的敷设方式。为节省造价,需在满足覆土的前提下,尽量将线路靠近地面敷设,但九龙湖片区的道路规划存在一定特点。规划地面与地铁纵向关系见图9。由于规划道路标高多呈反V型,地铁线路虽已尽量采用缓坡(区间3‰左右),但仍无法有效降低最深段的覆土(最深处10m左右),经与规划对接,道路坡度调整较困难。城市规划与地铁线路的不匹配将直接导致工程量的大幅度增加,较大的埋深与浅埋明挖的总原则相矛盾,且降低了乘客进出站时的舒适度。为缓解规划与线路设计的矛盾,在规划不能配合变化的前提下,本段线路考虑进行反V坡(即低站位、高区间)的技术经济综合比较。5.2.1用电增加量由表2牵引计算可得,本工程采用“反V坡”线路比采用“正V坡”线路的牵引能耗增加约9.46%。初期按日均开行156对计,本工程采用“反V坡”线路较“正V坡”线路全年增加用电139.184×104kW·h。近期按日均开行174对计,本工程采用“反V坡”线路较“正V坡”线路全年增加用电155.244×104kW·h。远期按日均开行224对计,本工程采用“反V坡”线路较“正V坡”线路全年增加用电199.854×104kW·h。根据以上结果,经初步估算,本工程采用“反V坡”线路方案运营100年的用电增加量约为19130.681×104kW·h。参考网上公布的南昌2012年电费标准,大工业用电的电价为0.6354元/(kW·h),考虑100年的运营情况,“正V坡”线路可以节省约1.224亿元。5.2.2施工成本线路选用反V坡相对于正V坡,区间隧道施工会减少一定的土方量,具体对比见表3。5.2.3废水泵房设计本段线路采用浅埋明挖法施工,且区间较短,采用“正V坡”方案时,需要在区间设一座废水泵房;采用“反V坡”方案时,需将区间废水排至车站。1)由于线路为浅埋明挖,区间设废水泵房时,土建造价增加50万元左右,5个区间共计250万元左右。2)区间排水与车站排水2种方式的设备造价差异较小,基本可以忽略。5.2.4地铁的能力分析1)“反V坡”比“正V坡”线路增加了1个变坡点,增大了线路坡度,增加了3处缓和曲线和竖曲线的重合段,从而增加了工程实施的难度并降低了乘客乘车的舒适度。2)当采用“反V坡”时,列车若发生紧急故障,丧失动力时,由于区间坡度较大,列车将会向车站方向溜车,增大了运营风险。地铁是一项系统性工程,当规划符合性与地铁功能合理性产生矛盾时,且规划无法按照地铁的功能进行变化调整时,需从百年工程的层面,进行多方面的综合比选,以便确定最适合的设计方案供相关部门进行最终决策。针对本段线路,采用“反V坡”时,前期土建投资虽然减少了0.408亿元,但是长期运营费用将增加1.224亿元,且大大增加了实施难度并降低了乘客乘车过程中的舒适度,并增大了运营的风险。因此,经过综合比选,本段线路以百年使用功能作为优先考虑的前提,仍然按照“正V坡”开展设计