城市轨道交通线网规模

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(1)未来居民出行总量分析

由于轨道线网规划的远景年限往往超越城市综合交通规划远景年限，因此线网规划往往无法得到所需远景年限的出行总量，但却能从远景人口和出行强度的关系去推算，即Q=mτ式中：m———城市远景人口规模(含常住人口和流动人口；τ———人口出行强度[次／(人·日)]。①城市人口规模根据我国的人口政策和人口发展现状，城市人口规模是政策控制影响下的规模，各城市往往都有城市远景人口的控制目标。如果缺乏这一数据，也可由当地权威部门根据城市特点和人口发展规律进行统计及预测。②出行强度的分析预测

居民出行强度的影响因素主要是城市的结构、经济发展水平、交通设施的完善程度等方面。一般情况，居民出行强度相对比较稳定。例如东京1968年的人均出行强度为2.48次／(人·日)，1978年为2.53次／(人·日)，10年内增加0.05次／(人·日)，增长不大。根据1984年广州市居民出行调查，居民人均出行次数为2.09次／(人·日)；1996年广州进行了一次小规模的家访调查，调查结果表明该年的人均出行次数为2.3次／(人·日)，略有增长。所以从长远看，大部分城市的出行强度不会有很大增长。我国部分城市居民出行强度及其变化情况分别如表1和表2所示。从表中可以看出，各大城市出行强度基本上在2.5次／(人·日)左右。表1我国部分城市居民出行强度表2我国部分城市居民出行强度变化(2)公交方式出行量占全方式出行量的比例从国外的情况看，在世界上大城市客运交通中，因为公共交通客运效率比私人交通高得多，致使公共交通在城市综合交通运输中占有明显的优势。如纽约公共交通年客运量占全市总客运量的86.0%，东京公共交通年客运量占城市总客运量的70.6%，莫斯科公共交通年客运量占城市总客运量的91.6%。城市远景公交方式出行比例应根据城市未来出行的需求与供给平衡关系，通过适合城市特点的数学模型进行预测得来。但合理规模研究的目的是大致推算轨道的规模，因此无法事先给出一个公交的供给能力，科学预测就失去了基础。所以比较可行的办法是从分析城市居民出行特征入手，结合类比其他城市的情况，根据城市未来交通发展政策，以定性分析的手段进行估计。目前我国多数城市交通结构不尽合理，最主要的反映就是公交出行比例过低。我国大城市与国外城市相比，道路面积率低、人口密度大，因此必须鼓励高效的交通结构，即鼓励公交。类比国外情况，公文优先的要求就是大力发展以轨道交通为骨干、常规公交为主体的公共交通系统。远景公共交通的出行比例应在50%以上。(3)轨道交通方式出行量占城市公交方式出行量的比例轨道交通客运量占城市公交客运量的比重，与城市道路网状况、常规公交网密度、常规公交服务水平、轨道交通线网密度、运送速度及车站分布有关。表3列举了国外几个城市的轨道交通客运量占公共交通客运量的比例。表3国外城市规划的轨道交通客运量占公共交通客运量的比例巴黎的轨道交通线网密度大，服务水平非常高，吸引了大量的客流，其中也包括许多短途的乘客，平均运距只有5.3km，线路平均负荷强度较低，约为1.64万人次／(km·日)。莫斯科轨道交通的运量基本上已经饱和，近几年随着其他地面交通客运方式的积极发展，轨道交通所承担的客运量占城市公交总客运量的比例呈下降趋势，说明莫斯科的线网能力已不能满足城市日益增长的客运需求。表4列举了国内几个城市规划的轨道交通方式占公共交通方式的比例。不难看出，远景年轨道交通所承担的客运量占全市公交总客运量的比例在50%～55%范围内。假设轨道交通的换乘系数和公共交通的换乘系数没有明显差别，那么远景年轨道交通方式出行量占公共交通方式出行量的比例同样在50%～55%的范围内。近期因线网不能全部完成，所占公交客运量的比例可根据实际情况调整。表4国内几个城市规划的轨道交通客运量占公共交通客运量的比例

注：除北京外，其他城市的取值为规划值。(4)线网负荷强度

线网负荷强度是指快速轨道线每日每千米平均承担的客运量，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。线网负载强度的影响因素有社会的经济发展水平、城市结构和线路布局等。世界各大城市的线网负荷强度的指标如表5所示。有资料表明，国外轨道交通建设有两种模式，一种是采用高运量、低密度的线网，负荷强度高；另一种是采用低运量、高密度的线网，负荷强度低。像巴黎和伦敦这样的发达城市着重于提高轨道交通的舒适和方便程度，以吸引私人交通，减少私人交通工具泛滥带来的城市交通阻塞，所以采用的是低运量、高密度的线网，轨道交通的服务水平很高，效率相对较低；而莫斯科、墨西哥、香港采用的是高运量、低密度的线网，它注重的是提高轨道交通的运输能力和运输效率，以缓解客运需求与公共交通运力严重不足的矛盾。表5线网负荷强度经验表明，只有建设高运量、低密度的线网，提高负荷强度，轨道交通才能取得较好的经济效益。从统计资料上看，香港、莫斯科的地铁有较好的经济效益。例如香港1990年每人千米车费收入为0.5元，每人千米经营开支(含折旧)为0.34元，盈利0.16元，而当年的线路日平均负荷强度为4.56万人次／(km·日)，经济效益可见一斑。英国道克兰轻轨系统每车千米运营成本最初为3.22英镑，或每车小时81英镑，其中工资占55%，能源占9%，其他占36%。我国各大城市刚刚开始建设轨道交通，轨道交通的建设投资还很有限。在这种情况下，要求用最少的投资来最有效地解决城市交通的问题，同时要求轨道交通能取得较好的经济效益，使得运营和建设能达到一个良性的循环，所以轨道交通适宜选择高运量、低密度的模式。国外轨道交通日平均线路负荷强度大部分在2.5～4.0万人次／(km·日)之间，我国城市轨道交通线路负荷强度可稍高一些，建议在3.5～4.0万人次／km·日)之间。4.2以人口总数推算线网规模城市的人口总数反映了城市的人口规模，以人口总数为基础的人口线网密度指标实质上反映了人口规模对轨道线网规模的影响程度，其公式为L＝Mδ1式中：L———线网长度(km)；M———城市市区总人口数(百万人)；δ1———人口线网密度指标(km／百万人)。我国城市地少人多，轨道交通的发展刚刚起步，人口密度指标取值不能过高，各城市可根据具体情况酌情考虑。4.3按线网服务覆盖面推算线网规模线网规模分析中估计的成分很多，因此从多方面、多角度进行估算是很有必要的。这里再介绍一种按线网服务覆盖面计算线网规模的方法。再介绍一种按线网服务覆盖面计算线网规模的方法。轨道交通线网作为一种公交网络应该具备一定的线网密度，对于呈片状集中发展的城市，人口就业密度比较平均，这时候就要求城市建成区都应处于轨道交通的吸引范围之内。根据这一特点，可以利用城市建成区面积和线网密度的关系推导线网规模，即L＝Sδ2

式中：L———线网长度(km)；S———城市建成区面积(km2)；δ2———线网密度(km／km2)。4.4以面积线网密度推算线网规模快速轨道的面积线网密度实质上表示了轨道线网的覆盖面。市中心区和市边缘区的线网密度有所不同，轨道网密度由市中心向外应逐渐降低。居民利用快速轨道交通的出行时间由三部分构成，即起点到车站的时间、乘坐轨道交通的时间和由车站到目的地的时间。在市中心，乘客到车站的距离一般在15min以内，一般在车站停留时间为3～5min。若步行速度为4km／h，因此可以得出轨道车站的吸引范围为650～800m。在城市外围区，步行去车站的距离为800～1000m，加上考虑利用自行车、公交换乘等，外围地区车站的吸引范围能达到2km。在城市中心区，客流的需求是多方向的；而在边缘区，利用轨道网的客流主要考虑向心方向。在市中心，考虑到能覆盖并能满足各方向的客流需求，可以把轨道网简化成一个棋盘形格局，线网间距为1.5km；在外围区，可以把轨道网简化成相距4km的平行线(分别如图1和图2所示)。从简图可以看出，市中心区的轨道面积线网密度为(2×1.5)／(1.5×1.5)＝1.33(km／km2)外围区的轨道面积线网密度为1×44×4＝0.25(km／km2)这些指标是根据我国城市居民的出行特点总结得出的，可在进行我国城市的轨道交通线网规划时使用。图1市中心轨道简图图2市郊区轨道简图目前国内外大城市轨道交通面积线网密度如表6所示。表6国内外大城市轨道交通线网密度表各城市可根据其规划的城市中心区用地面积和城市外围区用地面积，利用以上分析出的指标推算由轨道线网面积密度确定的轨道线网规模，这也反映出城市用地规模对轨道线网规模的影响作用。具体计算公式为式中：L总———路网中规划线路总长度(km)；δ中———城市中心区面积线网密度指标(km／km2)，通常取1.33km／km2；A中———城市中心区用地面积(km2)；δ外———城市外围区面积线网密度指标(km／km2)，通常取0.25km／km2；A外———城市外围区用地面积(km2)。4.5以城市面积及估算轨道年客运量推算线网规模城市面积界定了区域内交通的分布范围，即轨道交通覆盖范围的上限。设城市形状、城市人口密度及其分布情况、人口结构、社会经济发展水平均保持不变，则城市面积的增加显而易见将引起轨道交通覆盖范围的增加，从而使轨道规划线网规模扩大。而考虑极端情况：若城市面积小于一定限值，处于居民步行可达范围之内，则无论城市人口密度及其分布等其他因素如何改变，设置轨道线网都将是不必要的。城市的人口总数反映了城市的人口规模，但若由这一指标来确定线网规模显然是存在缺陷的，因为最终决定轨道规模的应该是城市规划年度的轨道客运量，它不仅与城市人口总数有关，还决定于整个社会经济发展水平、居民出行习惯以及轨道线网方案等因素。出于上述考虑，采用如下计算公式：L＝λ·Sα·Pτ式中：L———轨道线网长度(km)；S———城市面积(km2)；P———城市规划年度轨道年客运量估算值(百万人次)；λ，α，τ———无量纲参数。由于轨道客运量在很大程度上依赖于轨道线网方案，而轨道规模又是确定轨道线网方案的先决因素，因此本公式不但可采用规划年度轨道客运量的估算值以确定线网规模，还可以在整个方案计算完成后采用客流预测得到的轨道客运量验证所选线网规模的正确性。根据世界上地铁发育较为完善的几座城市的有关数据，λ、α和τ的一般取值分别为2.401、0.298、0.322。以上方法分别体现了城市交通需求、城市人口规模和城市用地规模等主要因素对轨道线网规模的影响作用，应用时可用以上各式分别计算出应有的线网总长度，然后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。定量分析的计算结果只能反映出问题的局部，应用时也不可忽略一些不能量化的因素如城市的组团结构、城市的经济条件等对轨道线网规模的影响作用，应力求做到全面分析，综合考虑。5结语城市轨道交通线网规模是指线网的总长度及其线路的数目。不同的线网规模对线网结构、线路走向及其作用、功能等方面有很大影响。规模是总量平衡的问题，它涉及其他交通方式，涉及网络层次。由于城际铁路、市郊铁路服务的对象并不是每天都到城区内活动，所以它不应以人均出行量参与城区内客流平衡，而应以换乘量参与平衡。所谓城市轨道交通线网的规模，实际上就是城区轨道交通的规模，另外加上市郊铁路和城际铁路的市域内线路里程共同构成全网的轨道交通规模。城区轨道交通线网规模的确定方法，习惯上有几何分析法、运输强度分析法、类比法等。城区由内向外的其他交通圈，站点覆盖率的水平逐步放低，网络密度也逐渐变疏，因此，要根据各区域不同的需求确定不同的服务权重，反复测算确定其规模。最终，每条线将增加一个端点站的覆盖面积，这不会影响网络密度的推算。运用几何分析法测算的规模，往往是从可能的角度出发，但有没有足够的客源，即需求如何，则应通过客流预测、运输强度分析法来核算。运输强度分析法的核心是居民目平均出行次数和线路负荷强度的确定。通过对以往的居民日出行次数的测算，各城市大都偏高，增长速率过快。应在人均国民生产总值相近的城市间寻找平均值，即用类比法，由专家咨询形成推荐值。线路负荷强度也应用此方法确定。由线路负荷强度确认的规模与几何密度确认的规模往往是相悖的：从方便乘客角度出发，网络密度愈大愈好，线网规模势必偏大；从投资效益角度出发，线路负荷强度愈大愈好，线网规模势必偏低。因此，在确定规模时应兼顾二者，既不能取密度最大值，也不能仅凭负荷强度来