城市轨道交通环境设计与运营

城市轨道交通环境设计与运营

2007年，根据新城市规划，武汉对市政公路网的规划进行了排名，并对不同的方案进行了比较和分析。其中,线网中是否设置环线和如何设置环线是着重考虑的问题。1选择合适的放射线设置环比一般认为,城市轨道交通环线具有两个主要作用:1)连通线网中各条放射线,提高线路之间的换乘便捷性,减少市中心换乘站的压力。纯放射形线网的换乘节点大部分位于城市中心,这使得出行和换乘集中在市中心,虽然提高了市中心的吸引力,但也增加了市中心车站的换乘压力。因此,当放射线较多从而导致出现多线换乘站的需求时,为了减少车站实施难度和换乘压力,可考虑在市中心边缘设置环线。由于环线的实施条件较好,换乘形式一般较佳,从而增加换乘的便利性。2)满足环线沿线区域周向联系的客流需求。对于城市规模不大的单核心城市,居民出行主要为向心方向,外围至市中心的出行距离不大,出行时间可控制在合理的范围内。此时,利用放射线可以很好地满足城市居民出行的需求,并始终维持市中心的强大客流,而设置环线则很难得到客流的支撑。但对于大城市和超大城市,单核心将不能满足需求,同时向心客流出行距离过长,市中心区交通压力过大,多中心和分散组团式发展成为必然要求。在这种格局下,市中心以外各区域之间的联系需求增加,城市副中心或外围组团之间就需要大容量快速的城市轨道交通连接,因而需要设置环线。2设置环形线的先决条件环线设置的可行性和形式一般取决于两个条件:客流条件和工程条件。2.1环线形态的特征环线客流一方面来自于与其相交的放射线的换乘客流,另外一方面来自于其通过的客流集散点的客流。1)当放射状线网规模足够大,放射线达到一定数量时,对环线能起到较好的客流支持作用,从而满足环线设置的客流条件。放射线与环线之间换乘客流的大小,取决于放射线的位置和性质、换乘站的换乘便捷性和环线车站周围岗位数量等因素:放射线客流量大且出行方向多样化将增加放射线与环线的客流交换;环线上的换乘站换乘便捷,将吸引乘客在环线上换乘;环线车站周围工作岗位数量多,环线车站将成为居民出行的目的地,吸引城市各个方向客流通过放射线换乘环线到达工作地点。因此,环线设置时应与尽可能多的放射线连接,并保证放射线本身具有较大的客流需求;同时环线上设计的换乘站要便捷,环线通过区域应有较多的工作岗位。2)环线通过的客流集散点越多,通达性越好,周向出行客流越多,越能满足环线设置的客流条件。环线越靠近市中心区域,通过的大型客流集散点越多,沿线区域内人口和工作岗位越密集,所吸引的客流量越大。环线通达性越好,通过城市重要活动区域,则环线本身的客流集散能力越强,在局部区域环线就可以承担更多的出行。通过区域和通达性的要求对环线设置的位置和长度有重要的意义:一方面要求环线设置在城市较为中心的区域或其边缘地带,沿线必须有足够的人口和工作岗位,通过较多的客流集散点或城市重要活动区域;另一方面也要求环线需要具备合适的长度,适应城市轨道交通中长距离出行的特点。2.2辅助设施设置困难城市轨道交通线路需要设置停车场、车辆段等,占地面积大,工程条件要求高。穿越市区的放射线两端位于城市外围区域,建设条件和用地条件都较好,可以较便利地设置车场;而环线为了保证足够的客流吸引能力,并对线网构架发挥相应的作用,往往设置在市中心内或边缘,通过区域的建设条件和用地条件紧张,辅助设施的设置困难。为了解决工程条件的制约,一般可以采用以下两种方式解决:1)增加环线的长度,使环线向城市外围扩大或局部线路通过城市较为外围的区域,以保证环线部分区段所通过的区域其建设条件和用地条件能够满足设置辅助设施的要求。2)在环线上增加支线或利用联络线与其他放射线联系。在支线或放射线上设置辅助设施,通过相应的运营管理措施,保证环线与支线或其他放射线共享辅助设施。3运营方法与施工时间环线有其特殊的作用,但也有其限制条件,会带来运营管理方面的问题,需从运营方式和建设时机的角度上进行分析,作相应的研究。3.1典型的运营方式尽管线网中的环线从物理形态上看是一个环形,但由于环线与其他线路联系的方式不同、车辆组织方式不同,会形成不同的运营方式。比较典型的运营方式有以下几种(见图1):独立环线运营,勺形环线运营,共线环线运营,组合环线运营和大小环线运营。其各自有不同的特点和适用范围。3.2不发达区域的网络形态城市轨道交通系统环线建设时机的选择对其功能的发挥起到非常重要的作用,也受到各种因素的影响,主要有两种倾向:1)较早建设环线,能够尽快地确立城市线网结构,形成“环线+放射线”的构架,增加城市外围区域之间的联系,促进环线沿线的发展,可以对后建放射线的建设进行引导,具备引导开发的功能。但较早建设环线,会降低单一市中心的吸引力,减少线网对单中心的支持。同时,在线网还不发达的初期,放射线较少,环线不能缓解向心交通压力,且本身客流在放射线较少的情况下也得不到有力的支持。这种模式以莫斯科地铁为代表。其环线在线网建成的初期(1954年)就形成,通过采用放射线分段建设、逐段延伸的方式,结合沿线的开发,形成了城市和城市轨道交通系统的良性循环发展。2)较迟建设环线。初期为放射状线网,对市中心的支持较强,可以增强市中心的吸引力,并可有效地缓解向心交通压力。而环线建设时,线网客流已较大,能够对环线起到很好的客流支撑作用,环线开通时的客流效果较好。但较迟建设环线,城市轨道交通对城市功能结构变化的引导作用较弱,环线通过区域的发展受到制约,如预留条件不好,环线的建设难度可能增大。这种模式以东京地铁大江户线为代表。大江户线于1986年开工建设,建设时间长达14年,由于与已有地铁线路交叉,大部分车站位于地下3～4层,甚至地下7层(新宿站),建设成本高昂。大江户线作为东京的第二条环线,对城市结构功能变化的引导作用不如早先开通的山手环线,但它作为客流追逐型线路,其开通之后客流效果良好,很好地发挥了其应有的功能。4武汉线网线圈的配置4.1本区域的城市发展规模和发展轴的确定武汉的“两江三镇,多轴多心”的空间形态和特大城市的性质决定了其线网规模较大,放射线数量较多,中央活动区换乘压力大,故有必要设置环线。根据新一轮城市总体规划,武汉城市结构分为都市发展区、主城区和中央活动区。其人口和用地规模都将达到超大城市的规模(2020年主城区人口502万人,都市发展区人口880万人)。主城区内部将形成四新、鲁巷、杨春湖等3个城市副中心;主城区以外还包括6个新城组群(见图2);长江、汉江等水系将各发展轴分离。为了适应城市的发展,规划的推荐线网根据城市的发展轴进行布设。线网中的放射线较多,包括了垂江和沿江线路形成的多条典型放射状线路。由于武汉市的水系繁茂,道路网中可供城市轨道交通利用的走廊有限,中央活动区内线网密度较大,设置大型换乘站的条件非常困难。因此,为了减少中央活动区内的换乘客流量,有必要在中央活动区边缘地带设置环线,利用环线上的换乘站减少进入中央活动区内的换乘客流。4.2线网的过江化武汉三镇之间的交通联系是城市轨道交通线必须解决的问题。根据过江通道的专题研究,2020年城市轨道交通的长江通道为3～4条,远景年为4～6条,且绝大部分集中在中央活动区。设置一条环线可以两次通过长江,而在非过江区域只需要占用一个通道,这极大地减少了线网的规模和建设难度。环线还可以跨越汉江,可与绝大部分城市轨道交通线路换乘,能很好地将武汉三镇紧密联系,最大程度地减少长江和汉江对武汉的分割作用。同时,巨大的过江交通需求也可以支持环线的运营。城市规模的扩大和用地密度的提高必然使中心区向外扩张。在以向心客流为主之外,中央活动区边缘会产生大量的横向交通需求,从而保证了环线的客流效果。4.3满足要求的线路结构承担城市主要功能的中央活动区其人口和工作岗位的分布最为密集,客流集散点也最密集,足以吸引大量的客流。因此,环线必须通过中央活动区或其边缘地带以满足设置环线的客流条件。而武汉的中央活动区内分布有长江、汉江、沙湖等水系,空间尺寸要大于同类型城市(见图3)。要串联覆盖中央活动区、通过尽可能多的客流集散点,就需要环线具有较长的长度。这一方面可沟通各区域之间的联系,增强环线在局部地区的区域联系功能,另一方面也恰好适应了城市轨道交通中长距离出行的特点。依据上述要求,从客流条件出发,满足要求的环线有两种主要形式(见图3):其中环线方案1(小环线)位于中央活动区内;环线方案2(大环线)的北段位于中央活动区边缘,南段通过四新副中心。环线方案1通过中央活动区,预测客流较大,但环线的沿线没有车辆段设置的条件,环线无法独立运营,只能通过在武昌和汉阳的两个顶角处设支线解决车场设置问题。随着未来城市的发展,核心区的范围不断扩大,环线方案1的位置局限性日益显著。环线方案2的北段位于中央活动区边缘,南段位于主城区内部,可以覆盖中央活动区部分区域,且穿越四新城市副中心,客流效果也较好。同时环线方案2的南端位于中央活动区外,设置车场的条件较优,在汉阳和武昌都有预留车场的条件,如再利用支线延伸到外围,可以很好地解决工程实施问题,具备了环线成立的必要工程条件,故作为推荐方案。4.4线路形态及运营方式采用大小环线运营方式,结合支线独立运营方式和共线环线运营方式,可以较好地应对环线客流问题。推荐的环线方案2,客流预测结果显示存在南北半环客流不均衡的现象,使独立环线运营效益会受到一定的影响;而组合环线运营又人为地将环线分割,削弱了环线的作用。因此,不建议采纳独立环线运营和组合环线运营方式。较为合适的运营方式应为大小环线运营方式、共线环线运营方式或勺形环线运营方式。如何选择,则取决于支线或相联系的放射线端头至环线客流量的大小和分布位置:·如支线或相联系的放射线端部至环线客流量不大,则可以将支线与环线分开。环线采用大小环线运营,除全环运营大交路列车外,在北段开行小交路运营的列车。·如支线或相联系的放射线端部至环线客流量较大,但主要分布在环线的某一区段,则建议将环线与支线或相联系的放射线共同组织运营,采用共线环线运营方式。·如支线或相联系的放射线端部有大量客流产生,并均匀地分布到环线的各个位置,则建议将环线与支线或相联系的放射线共同组织运营,采用勺形环线运营方式。为解决南北环客流不均衡问题,在环线南端设置了支线(见图4),支线与环线采用2处平行换乘站换乘,并预留了贯通运行条件。这一方面扩大了环线的吸引范围,使支线的客流可以通过环线进入整个轨道交通网络;另一方面可以将支线与环线的南段贯通运营,直达四新副中心,通过多种交路的组合可以减少客流不均衡造成的运力浪费。经仔细分析,支线客流呈现由环线接轨点向端头增大的情况,这主要与人口和岗位分布有关。客流主要由环线和支线换乘站附近的南湖居住组团,向西部的四新副中心和东南新城组群的工作岗位移动。可见,支线端部客流很少分布到环线的各个区段,但有部分客流需要运动到环线南段。因此,建议环线采取大小环线运营方式,结合支线独立运营和共线环线运营方式(见图4)。支线的设置还可以为环线预留车场的接入条件。即使未来由于某种不可预见因素,环线上预留的车场条件不足,仍可利用支线上的车场用地,保证环线方案的稳定性和抗风险能力。4.5线网有很强的客流效益在骨干线网建成后,尽快建设环线可以有效发挥环线作用,避免环线的局限性。环线的建设时机主要考虑以下两点:①过江需求对环线建设的时机提出的要求;②环线建设后需要尽快发挥相应的客流效益。因此,应在3～4条骨干线建设之后分段建设环线。一方面骨干线路形成了线网的骨架,全网的客流效益得到初步发挥,环线可以得到较好的客流