城市轨道交通客流预测及运营组织优化硕士论文

北京交通大学 硕士学位论文 城市轨道交通客流预测及运营组织优化 姓名：叶海行 申请学位级别：硕士 专业：交通运输规划与管理 指导教师：杨浩 20040301 V5 8 6 3 4 8 摘要 随着国民经济的发展，城市交通堵塞问题日 益严重。目前轨道交通是 城市里最快捷的交通方式。基于此，许多城市纷纷修建或计划修建轨道交 通线路，未来的2 0 年将是我国城市轨道交通飞速发展的 2 o年。轨道交通 客流预测，是进行城市轨道交通系统规划的一项基础性工作，科学的客流 预测是前期研究中非常重要的环节。运营组织以客流预测为基础，它的合 理与否关系到城市轨道交通运营的高效性和经济性，因此应给予足够的重 视。我国在铁路运输组织方面已经积累了丰富的经验，但是城市轨道交通 的运营组织与铁路运输有明显的不同，有其自身的特点。一个最大不同之 处就是地铁的服务对象是旅客，而铁路的服务对象有货物和旅客，这决定 了地铁的运输组织不同于铁路。虽然我国的地铁运营已有了三十多年的历 史，但是对于轨道交通的运营组织缺乏深入性的研究，与国外比我们更有 许多值得改进的地方。 本文将对上海轨道交通 R 4 线的客流预测和运营组织 进行详细的探讨。 第一章叙述城市轨道交通发展概况、分类及技术特征。第二章介绍上 海市城市轨道交通发展状况以及R 4 线的基本情况。 第三章叙述上海R 4 线客流预测过程， 仍然采用四阶段法， 不过不同于 传统预测方法的是在方式划分和交通分配阶段引入联合分配模型，可以取 得较好的预测结果 在客流预测的基础上， 第四章对上海R 4 线的运营组织几个主要方面如 车辆选型、车辆编组辆数、行车间隔时间、开行直达列车等展开探讨，与 R 4 线可研报告中的方案相比较，得到优化方案，以利于提高社会效益和经 济效益:同时也可以作为其他城市轨道交通线路的有用参考。 关键词:R 4 线、城市轨道交通、客流预测、运营组织 ABS T R ACT C i t y t r a f f i c j a m i s b e c o m i n g m o r e a n d m o r e s e v e r e a l o n g w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f n a t i o n a l e c o n o m y . N o w i n t h e c i t y r a i l t r a n s i t i s t h e m o s t r a p i d tr a f f i c f a s h i o n . B a s e d o n t h i s p o i n t , m a n y c i t i e s a r e b u i ld i n g o r p l a n t o b u i ld u r b a n r a i l t r a n s i t . W e c a n s a y t h a t i n t h e n e x t 2 0 y e a r s o u r u r b a n r a i l t r a n s i t w i l l g e t a r a p i d d e v e l o p m e n t . T h e p a s s e n g e r t r a f f i c v o l u m e f o r e c a s t i s a b a s i c w o r k i n t h e u r b a n r a i l t r a n s i t l a y o u t a n d s c i e n t i f i c f o r e c a s t i s a v e ry i m p o rt a n t p r o c e s s i n t h e i n i t i a t o ry s t u d y . O p e r a t io n o r g a n iz a t i o n b a s e d o n t h e p a s s e n g e r t r a f f i c v o l u m e f o r e c a s t , w h e t h e r r e a s o n a b l e o f i t i s i n v o lv e d w i t h e f f i c i e n c y a n d e c o n o m y o f u r b a n r a i l t r a n s i t o p e r a t i o n o r g a n i z a t i o n , s o w e s h o u l d p a y m u c h a t t e n t i o n t o i t - N o w t h e r e i s m u c h e x p e r ie n c e i n o u r r a i lw a y o p e r a t i o n o r g a n i z a t i o n , b u t u r b a n r a i l t r a n s i t h a s it s e l f c h a r a c t e r i s t i c d i ff e r e n t t o r a i l w a y . T h e m o s t d i ff e r e n c e i s t h a t t h e s e r v i c e o b j e c t o f u r b a n r a i l tr a n s i t i s p e o p l e , b u t r a i l w a y i s p e o p l e a n d c a r g o . T h i s le a d s t o d i ff e r e n c e o f o p e r a t i o n o r g a n i z a t i o n b e t w e e n u r b a n r a i l t r a n s i t a n d r a i l w a y . T h o u g h t h e r e i s m o r e t h a n t h i r ty y e a r s s i n c e t h e f i r s t s u b w a y b e g i n s tu n , t h e s t u d y o f u r b a n r a i l t r a n s i t i s s c a n t y . C o m p a r e t o f o r e i g n e x p e r i e n c e m u c h i m p r o v e m e n t s h o u l d b e d o n e . T h i s p a p e r w i l l d i s c u s s t h e p a s s e n g e r t r a f f i c v o lu m e f o r e c a s t a n d o p e r a t i o n o r g a n i z a t i o n o f S h a n g h a i R 4 o r b i t r a i l w a y . T h e f i r s t c h a p t e r r e c o u n t s g e n e r a l s i t u a t i o n 、c l a s s a n d t e c h n o l o g y c h a r a c t e r i s t i c o f u r b a n r a i l t r a n s i t . T h e s e c o n d c h a p t e r r e c o u n t s g e n e r a l c i r c u m s t a n c e o f S h a n g h a i u r b a n r a i l t r a n s i t a n d R 4 r a i lw a y . T h e t h i r d c h a p t e r r e c o u n t s t h e p a s s e n g e r tr a f f i c v o l u m e f o r e c a s t o f S h a n g h a i R 4 r a i l w a y . F o u r - p r o c e s s m e a n s i s a d o p t e d t h e s a m e a s p r e v i o u s w a y . H o w e v e r , i n c l a s s p a r t i t i o n a n d t r a f f i c d i s t r ib u t i o n p r o c e s s e s u n i t e d d i s t r ib u t i o n m o d e l i s i n t r o d u c e d d i ff e r e n t t o t h e t r a d i t i o n a l m e a n s . I t c a n g e t b e t t e r r e s u l t . B a s e d o n t h e f o r e c a s t th e f o u rt h c h a p t e r w i l l r e c o u n t s e v e r a l m a i n a s p e c t s o f R 4 o p e r a t i o n o r g a n i z a t i o n , f o r e x a m p l e t h e c h o i c e o f v e h i c l e t y p e , t h e n u m b e r o f o r g a n iz i n g i n t o g r o u p s , t h e s p a c e t i m e o f r u n ; t h e t h r o u g h t r a i n a n d s o o n . I n t h i s p a rt o p t i m i z e d p r o j e c t w i l l c o m e in t o b e i n g c o m p a r e d t o t h e R 4 r e s e a r c h r e p o rt , w h i c h c a n i m p r o v e e c o n o m y b e n e f it a n d s o c i e t y b e n e f i t . I t a l s o c a n b e c o n s u l t e d v a l u a b ly b y o t h e r u r b a n r a i l t r a n s i t s . K e y w o r d s : R 4 f o r e c a s t , o p e r a t r a i l w a y 、u r b a n r a i l t r a n s i t , p a s s e n g e r t r a f f i c v o l u m e I Ono r g a n i z a t i o n 第 ，八r 早 第一节 城市轨道交通概述 城市轨道交通发展概况 1 . 城市轨道交通发展历程 城市轨道交通的诞生和发展已经有 1 0 0多年的历史了，但重视和大规 模修建城市轨道交通系统则是在二战之后。2 0世纪下半叶以来，伴随着世 界范围内城市化发展进程，世界各国的城市区域逐渐扩大，城市人口也逐 渐上升。随着流动人口和道路车辆的增加，城市客运交通量呈急剧增长态 势，而城市道路及客运交通工具的运能不足则带来交通堵塞、车速下降、 事故频繁等一系列问题。以地下铁路和轻轨为代表的城市轨道交通系统由 于具有运量大、快速、安全、准时、节能和环保等优势，是解决大中城市 交通问题的最佳方案。特别是随着世界人口的迅速增长，原有的常规公共 交通系统，早己无法满足现代人快捷生活的需要，各国政府在规划经济发 展的同时，首先考虑的是交通的现代化，而轨道交通是实现城市交通现代 化的必然选择。目 前世界上兴起了修建轨道交通的浪潮，逐步形成了以地 下铁道和轻轨铁路为主体，多种轨道交通类型并存的现代城市轨道交通发 展格局和趋势. 1 9 9 9 年底世界上已有约4 0 个国家和地区的1 3 2 个城市建成 了超过 5 0 0 0 k m的地下铁路和约3 0 0 0 k m的轻轨铁路， 年运送旅客达 2 6 0 亿 人次之多。 在发达国家每年城市的高速轨道交通系统承担了客运量的6 8 ( 1 ) 市郊铁路的发展 城市市郊铁路最早出现在1 9 世纪末， 但真正得到发展是在2 0 世纪3 0 年代初通常是在市郊列车专用的电气化线路上运行，除承担市中心到郊 区的旅客运输任务外，还承担市中心短距离运输。日本、德国、前苏联以 及东欧国家从2 0世纪5 0年代起就开始建设市郊铁路。目 前德国、日本等 国家都有发达的市郊铁路系统。东京市郊铁路日平均客运量为4 0 0 0 多万人 次，占城市交通总客运量的将近5 0 % o 在我国，严格的说只有少数的通勤铁路，并不能称为现代意义上的市 郊铁路.但即使是这些通勤铁路发展也是不容乐观 勤铁路客运量占全国铁路总客运量一直在2 0 %以卜 1 9 6 6 1 9 8 0年我国通 2 0世纪 8 0 年代之后 1 开始逐步萎缩，2 0 0 0年只有 4 .6 %以北京为例，通勤铁路客运量由 1 9 8 0 年的2 .4 万人次/ 天下降到 1 9 9 9 年的5 0 0 0 人次/ 天左右， 1 9 9 9 年只有6 对通 勤列车。随着我国城市规模的日益庞大，市中心己越来越不能承载更多的 人口。这些人口势必要向市郊的卫星城疏散，卫星城人口的大量增加，导 致侮天来往于市郊和城区的旅客急剧增加。 市郊铁路山于具有运送速度快、 运量大、能源消耗少、对环境污染小等优点，不久的将来在我国的城市交 通体系中会占据越来越重要的位置 ( 2 )地铁的发展 1 8 6 3 年世界上第一条用蒸汽机车牵引的 地下铁道线在英国 伦敦建成通 车，至今己有 1 4 0 的历史了。 在 1 8 6 3- 1 8 9 9 年间世界上只有7 个城市修建 了地铁，在进入2 0 世纪的最初2 4 年里 ( 1 9 0 0 -1 9 2 4 ) ，在欧洲和美洲又有 9 座大城市相继修建了地铁。1 9 2 5 年至 1 9 4 9 年， 其间经历了第二次世界大 战，各国都着眼于自 身的安危，地铁建设处于低潮，但仍有日本的东京、 大阪，苏联的莫斯科等少数城市在此期间修建了地铁。二战后地铁发展极 为迅速， 到2 0 世纪9 0 年代初期， 全世界己有8 0 多个城市建成了地下铁道。 过去一般认为人口 超过 1 0 0万的大城市刁 需要修建地铁，但现在一些几十 万人口的中型城市也在修建地铁。当前世界地铁有两个发展趋势:一是从 早期的单一地下隧道线路发展成地下隧道、高架线和地面线路相结合的线 路系统，新建的地铁绝大多数是这种情况。地铁在市中心采用地下隧道， 在城市边缘、近郊区或特殊地形的地段采用高架或地面线路，这样可以有 效的降低工程造价和缩短施工时间;二是地铁建设出现多元化趋势，它已 经成为包括重型地铁、轻型地铁、微型地铁的家族。 ( 3 )轻轨的发展 轻轨是从旧式有轨电车系统发展演变而来的。过去，国外许多城市发 展快速轨道交通系统以地铁为主，但是地铁昂贵的造价又使许多城市对修 建地铁望而生畏。因此，从2 0世纪7 0 年代开始，欧洲和北美的一些国家 又对已经拆除的城市旧式有轨电车系统产生了浓厚的兴趣，他们通过对旧 式有轨电车系统的技术改造，建成了一种全新的轻轨系统由于它的造价 比地铁要低很多，所以很多城市开始采用修建轻轨的建议如同地铁的发 展 一 徉轻轨的建设H样也朝着多元化方向发展在多元化的轻轨技术标 准系列中，处于高、低两端技术标准位置的分别是准地下铁道和新型有轨 电车系统。 ( 4 )独轨铁路的发展 早在1 8 2 4 年伦敦码头就修建了畜力 牵引的独轨铁路， 现存最早修建的 是德国乌帕塔尔市于1 9 0 3 年修建完成的一条1 3 k m的悬挂式独轨铁路，电 力驱动，并且目前还在运营。初期由于技术不够成熟所以没有像轻轨那样 得到实际应用， 直到2 0 世纪后半叶才从娱乐场所转变到实际应用上来。目 前日本是L界上修建独轨最多的国家，德国、美国、意大利、乌克兰等国 也有修建。 ( 5 )新交通系统的发展 新交通系统的研究起源于 1 9 6 8 年， 此后从事这方面研究开发的国家很 多，迄今为止已经提出的各种新交通系统的设想有 6 0 0多种，但大多数处 于研究试验阶段， 实际达到应用阶段的较少。 2 0 世纪 7 0 年代自 动导向交通 系统投入运营，8 0年代日本、法国、德国等国家纷纷建成自 动导向交通系 统，其中尤以日本发展最快，在神户、大阪等城市先后建成 7个自动导向 交通系统，线路总长度达到4 8 k m o 磁浮交通系统的造价相当昂贵，目前世界上仅有少数几个国家开展试 运行2 0 0 3 年 I 月I 日世界第一条商业化运营的高速磁浮交通系统上 海磁浮示范运营线开通，该 线路全长3 0 k m ，列车运行可以达到最高速度每 小时 4 3 0 k m. 2 . 我国城市轨道交通发展概况 在我国，2 0 0 3 年人口己突破 1 3 亿，城市人口已达 4亿。从 1 9 6 9 年北 京开通我国第一条地铁至2 0 0 3 年底， 有地铁运营的只有北京、 上海、 天津、 广州四个城市 ( 不包括香港和台湾) ，合计运营里程 1 7 4 . 6 k m，加上北京的 城铁 1 3号 线4 0 . 8 5 k m，长春轻轨 1 4 k m，大连轻轨试验线路 1 2 .6 k m，全部 轨道交通里程也只有 2 4 2 k m ( 此外东北和北京等少数城市还有通勤列车， 由于客流量太少，不计在内) 。大城市轨道交通建设严重滞后的状况，很本 无法适应城市经济和社会发展的需要，随着国民经济的发展，今后我国的 城市规模和数量还要不断扩大，城市轨道交通也会有一个较大的发展。目 前， 我国大约有 2 。 个城市正在编制发展城市轨道交通规划。 据不完全统计， 全国已经规划的轨道交通线路有 9 0余条，2 2 0 0 k m长，约需投资 1 万亿元 人民币以 匕 国家发展与改革委员会资料显示， “ 卜 五” 期间，国家计划投资8 0 0 0 亿 元用于城市交通建设，其中用于地铁建设的投资2 0 0 0 亿元， 建成总里程将 达到4 5 0 k m。 北京的地铁里程将从目前的5 5 .5 k m延伸到4 0 8 k m， 上海将从 现在的6 5 k m延伸到 7 8 0 k m，天津将从2 6 .6 9 k m延伸到 7 2 . 1 9 5 k m，广州将 从1 8 . 5 k m延伸到 1 2 9 .4 k m。 我国目前己 批准深圳、南京、武汉、重庆、长 春、成都、青岛、大连以及哈尔滨等城市，启动各自的地铁与轻轨工程项 目。届时这些城市将自北京、上海等城市之后，拥有自己的地铁与轻轨 线路。2 1 世纪，我国城市轨道交通系统将会有一个较快的发展。 第二节城市轨道交通分类及技术特征 城市轨道交通系统是指服务于城市客运交通，通常以电力为动力，轮 轨运行方式为特征的车辆或列车与轨道等各种相关设施的总和。它具有运 能大、速度快、安全准时、成本低、节约能源以及能缓解地面交通拥挤和 有利于环境保护等优点。轨道交通的名称有的沿用习惯名称或简称，往往 不能确切的表达其性质和功能。例如有轨电车并不代表所有在轨道上运行 的电气交通，地下铁道并不一定完全都建在地下，轻轨并不是指所使用的 钢轨是轻质的。目 前各国对轨道交通系统的分类有一些概念上的差异，这 些差异是因为人们对轨道交通系统技术经济参数的认识不同引起的。轨道 交通的分类应当按照其作为公共交通的服务水平和运行方式来确定，最主 要的是运送能力和运送速度两项指标。 轨道交通基本类型包括:市郊铁路、 地铁、轻轨、有轨电车、独轨以及的新交通系统六种，可以依据不同的标 准对城市轨道交通基本类型进行分类。如按运送能力可分为大、中、小容 量三种系统:按敷设方式可分为隧道、高架和地面三种形式;按导向方式 可分为轮轨导向和导向轮导向。 ( 1 、市郊铁路 市郊铁路主要是为通勤者服务的，所以有时候又称为通勤铁路或地区 铁路。它是连接市区与郊区，以及连接城市周围几十公里甚至更大范围的 卫星城镇或城市圈的铁路。在郊区一般行驶于地面，进入市区以后就像地 铁一样转入地下; 与地铁，轻轨等交通形式相比，市郊铁路具有大站高速的特点，市区 内站I i , 1 .5 -; k n i , 郊区5 _l O k m， 运营速度可达到 S O k m ,h ， 最高速度能 够达到 t O O k m l h以上。可以大大缩短途中出行时间，世界上的诸多大城市 无不把市郊铁路作为解决大城市交通问题的重要手段之一。 市郊运输的特点是装备重型化、最高速度较大、加减速较低，比较接 近原来的干线铁路。 线路长度一般在4 0 k m-S O k m, 虽然市郊铁路的终点站 可引入市中心区，但是大多数车站仍然设在郊区。 市郊铁路编组高峰时期可按 1 0. 1 2 辆编组， 单向每小时最大运送能力 可达6 -8 万人，属于城市轨道交通的大容量交通系统。市郊铁路的投资额 大约只相当于地铁的 1 1 1 0 - - 1 1 5 ，是一种经济可行的交通方式。 ( 2 )地下铁路 在地铁刚出现的时代地下铁路就是指修建在地下隧道中的铁路，但是 目 前定义一个系统为地下铁路，并不要求该系统的所有线路都必须修建在 地下隧道内。严格的讲，地铁已经是一个历史名词，如今其内涵和外延均 已有相当大的扩展，并不局限于运行线在地下隧道中这一种形式，而是泛 指高峰小时单向运输能力在3 6 万人之间的大容量轨道交通系统。 地铁运 行线路呈现多样化，地下、地面、高架三者有机结合。目前新建的地铁通 常在市中心为隧道线，市区以外为地面线或架空线。 地铁通常与其他交通方式完全隔离，站间距在。 . 5 -1 k m 市中心) 之 间，郊区可达 2 k m左右。列车编组一 般4 -8 节，最多 1 1 节平均运行速 度 4 0 5 0 k m l h a 地铁的造价非常昂贵，7 p 上世纪 9 0 年代，广州、上海、北京建成的 3 条地铁线，综合平均造价达到了每公里 6至 8亿元人民币，高出了世界上 许多国家和地区的平均水准; 在最近几年造价降到了4 - - 5 亿元，但整体造 价依然偏高。所以地铁的建设需要有足够大的运量来证明修建地下铁道的 可行性。 一般来说 5 0 万人以下的城市很少修建地铁，原苏联就曾硬性规定 1 0 0 万人口以 上的城市才能修建地铁。 ( 3 )轻轨 轻轨是从旧式有轨电车系统发展演变而来，可以说它是有轨电车的现 代版。轻轨的机车重量和载客量都较小，早期的轻轨系统一般是直接对旧 式有轨电车系统改建而成， ? 0 世纪7 0 年代后期一些国家开始修建全新的现 代轻轨系统。轻轨要求至少育 4 0 %的轨道与道路完全隔离，动力来自于车 顶部而不是地铁的第三轨，祈以无须防护栏。它的最大特点是因地制宜， 可以在隧道中、高架线上行被,也可以在街道上行驶。平均运行速度约为 2 0 - 4 0 k m l h ，每列车编组辆数2 -4节，单向高峰小时运量在 1 -3万人之 间，属于中等运量的轨道交通系统。 实际上轻轨交通是个比较广泛的概念，现代轻轨系统有好几种类型: 第一 种是德国的轻轨系统，多是从有轨电车改造而成，如斯图加特， 有大量的地面线和专用道，与地面道路交叉处设平交道口，路口信号保证 轻轨车辆优先通过; 在地面交通繁忙地段也有地下隧道路线，这是典型的 轻轨概念。 第二种是新建的轻轨系统，这是全封闭的轻轨系统。 第三种是利用原有旧铁路线路，如曼彻斯特的梅雀林克线路。 新建的轻轨中，越来越多的是用部分或全部隔离的地面线路穿过市中 心，在交通路口，它们有行驶优先权。它的造价比地铁要便宜好多，适合 于人口在 1 0 -1 0 0万之间的中等城市采用。在当前我国城市化进程加速， 交通拥挤问题越来越严重，选择轻轨这种经济可行的交通方式将会是很多 大中城市的最佳选择。 ( 4 )有轨电车 有轨电车实际上是轻轨的最早形式。国外从2 0世纪 5 0年代以来，一 直在拆除有轨电车。 我国东北的哈尔滨、沈阳等城市到8 0 年代后期也终于 拆除了有轨电车。目前只有大连还存在这种交通运输方式。美国有 7个城 市有有轨电车。有轨电车在欧洲发展相对来说算是比较好的，在这期间还 修建了一些新线。目前大约有 2 5 0个城市还留有有轨电车，大部分在前苏 联和东欧国家。 有轨电车是最便宜的轨道交通运输工具，它在混行车道上行驶，速度 较低，载客量也较少，每节车载客量在1 0 0 - - 2 0 0 人。有轨电车投资不大， 主要是轨道和电力系统，造价大约在每公里 4 0 0万美元，车辆的价格一般 为每辆 3 0 万美元。 ( 5 )独轨 独轨是与轻轨共同发展起来的另一种轨道交通方式，虽然它们的起步 相同，发展史相同，但是独轨远远没有轻轨那样受到人们的青睐，只是在 日本的一部分城市进入实用阶段。 独轨交通是一种中等容量的轨道交通，采用像胶轮胎.车辆在一根轨 道梁上运行，可以适应复杂地形的要求，适宜在狭窄街道的上空穿行，可 减少拆迁，降低造价。独轨通常利用城市道路中央隔离带设置结构墩柱， 与其他交通方式完全隔离开，因此车辆可以高速行驶。通常分为跨座式和 悬挂式两种，跨座式是车辆跨坐在轨道梁上行驶，悬挂式是车辆悬挂在轨 道梁下方行驶。 最高速度可达到8 0 k m / h ， 运送速度在3 0 k m / h 以上。 一般由 4 -6 辆编成一列车，其每小时单向运送能力可以达到 5 0 0 0 2 0 0 0 0 人次。 尽管独轨交通已经经历了一个多世纪的发展历程，但是因为独轨交通 的导向、稳定以及转辙装置等关键技术问题尚未完全解决，而且独轨交通 的运输能力又与有轨电车不相上下，技术要求却要高很多，因此在世界范 围内并没有得到广泛的应用。 C 6 )新交通系统 “ 新交通系统”是一个模糊概念，不同国家和城市对此都有不同的理 解。目 前世界上比较公认的新交通系统取 自于日本的分类标准，特指全自 动控制的中等运量的轨道快速客运系统，包括导轨交通、磁浮交通等，以 导轨交通为主要类型。 导轨交通的发展与应用以日 本最具有代表性，自7 0 年代发展至今己有 3 0多年的历史。这种新型交通系统是在铁路和公路两大交通系统的基础上 发展起来的，电动车辆在专用的轨道线路上运行， 而且车轮均为橡胶轮胎， 沿着特制的混凝土轨道交通线路运行，车站无人管理，完全由中央调度室 的电子计算机集中控制。 磁浮列车是一种采用无接触的电磁浮、导向和驱动系统的磁浮高速列 车系统。它的时速可达到5 0 0 k m以上，是当今世界最快的地面客运交通工 具，有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油， 污染少等优点。并且它采用采用高架方式，占地很少。磁浮列车利用磁的 基本原理，利用电磁力将整个列车车厢托起，消除了传统轮轨列车产生的 摩擦力和噪音，实现与地面无接触、无燃料的快速 “ 飞行” 应当指出，以上根据轨道交通系统的基本技术特征进行的分类并不是 绝对的， 事实上， 在一些不同类型的城市轨道交通系统之间并没有明确的、 清晰的界限。例如有轨电车和轻轨之间的界限就不是绝对的，高标准的有 轨电车已经接近于轻轨。国外对同一种轨道交通系统也有轻型地铁和轻轨 等不同的称呼。 第三节 发展我国城市轨道交通必要性 1 . 我国城市交通现状 随着国民经济的快速发展，我国的城市规模越来越大。城市人口高度 集中，居民出行频繁，致使流动人口大大增加，城市交通日趋紧张。城市 客运量急剧增加，这期间虽然交通能力有所加强，但在一些城市，特别是 某些主要干道，高峰期客运量远远超过了大型公共汽车所能担负的运量， 道路阻塞已司空见惯交通拥挤堵塞给城市居民出行带未了不便。以北京 为例， 机动车平均车速逐年下降， 客车车速己下降到1 9 9 9 年的2 1 .5 k m / h o 同时，交通阻塞造成车辆慢速行驶，也加大了能耗和废气排放量。 我国人口众多， 2 0 0 2 年底 1 0 0 万人口以上的大城市已发展到3 4 个， 而 5 01 0 。 万人口 之间的大城市也达到4 3 个。 这些城市每天都有大量的居民 外 出活动，加上数以百万计的流动人口，高峰期一条公交线承担 1 3 万人次的 己 经屡见不鲜，车上乘客密度最高时达到 1 0 - 1 2 人/ m 。公交车辆行驶速度 己 经降到 1 0 -1 3 k m / h ，个别城市甚至只有 5 k i n / h ，交通系统已处于瘫痪的 边缘。 从目前我国大城市的客运结构来看，轨道交通所占比例很低，城市交 通工具基本上是自行车和公共汽车。以自 行车为主的非机动车与机动车交 叉混行，大大降低了机动车的行车效率和对道路的使用率。而公共汽车不 但数量有限，运量有限，同时又受道路容量的限制。低运量的交通工具已 不能满足现代城市居民快速、频繁出行的要求。要真正缓解大城市的交通 拥挤状况，满足居民出行的需要，就必须大力发展大容量的快速公共交通。 2 . 城市轨道交通的优越性及制约因素 城市轨道交通与其他交通方式相比，无论在运送能力、运送速度、占 地面积等方面都具有不可比拟的优势。 在运送能力上， 地铁每小时单向运送能力为3 - 6 万人次， 轻轨为 ! 一3 万人次，公共电汽车为2 0 0 0 至5 0 0 0 人，小轿车为 1 0 0 0 至 2 0 0 0 人。北京 市 1 9 9 8 年有地铁线路4 2 k m、只占全市公共电汽车运营线路的 1 .5 %, 却承 担了全市客运量的1 5 0. 0 0 2 0 0 1 年， 北京平均每天乘坐地铁的人数达 1 3 0 万， 地铁全年客流量近5 亿人次，占 城市公共交通系统 ( 不含出租车) 运送乘 客总量的1 0 . 5 % . 世 界上的 大都市都拥有成熟与完整的轨道交通系统，巴 黎 1 0 0 0 多万人C 7 ， 轨道交通承担 7 0 %的公交运量， 这一比例在东京是8 0 %, 在莫斯科和香港是5 5 %。 上海市地铁一号线长度不到公交通车里程的0 . 5 %, 客运量却占公交总运量的5 % 左右，日均客运量达3 5万人次，可见轨道交 通的运能之大。 在运行速度上，由于轨道交通沿固定轨道，全部封闭或部分封闭运行 ( 主要指地铁和轻轨) ，受其他交通工具和行人干扰小，运行速度快。地铁 的运行速度可达4 0 -5 0 k m / h ， 轻轨可达2 0 -4 0 k m / h ， 公共电汽车的时速目 前仅为1 0 - - 2 0 k m / h 。 城市轨道交通速度快的优势是任何其他公交车辆无法相 比的。 在占地面积上，城市各种交通工具中最节约用地、土地使用效率最高 的是轨道交通。修建同等长 度的一条 4车道、最大单向小时客运能力为 1 万至 2万人次的城市快速路和一条最大单向小时客运能力为4万至 6 万人 次的地面铁路，城市快速路占地面积约为地面铁路的 4倍。每运送一名乘 客所占的土地面积 ( 即道路面积) ，轨道交通的优势更为明显，城市铁路每 运送一名乘客所占土地仅为城市快速路的5 %。 地铁节约用地的优势更加明 显，在城区，除了地铁出口外，线路全部修建在地下，占地极少。 在对环境影响上， 城市交通系统对环境的影响可粗略地用市容、 污染、 噪声 3个指标来衡量。轨道交通系统地下线路对城市原有的风貌和地面建 筑没有影响，亦不会增加地面交通的拥挤和噪声、废气等污染，地面线路 部分对城市的市容风貌也几乎没有不利影响，甚至还可给城市增加部分景 观。 质量良 好的轨道车辆运行时噪声一般可控制在7 5 d B A以下( 距轨道1 5 m 处测量值) ，在高架线路上运行的轻轨车辆采取适当的消噪措施后，也可将 噪声控制在8 0 d B A以下，均比公共汽车的噪声 ( 8 5 d B A) 低。我国大城市 的环境污染十分严重，而大气污染的主要污染源之一便是汽车尾气。汽车 不但消耗了大量燃料油，而且对环境造成的污染是相当严重的。而以电传 动的轨道交通车辆不会产生任何燃烧废气，与以内燃机驱动的汽车相比具 有绝对的环保优势。总而言之，从对城市环境的影响程度来看，轻轨、地 铁远优于汽车 制约城市轨道交通发展的主要原因就是造价昂贵、建设周期长。武汉 轻轨的造价在 1 .6 亿元/ k m左右，造价最低的长春轻轨也要7 0 0 0 万元/ k m. 而地铁由于其地下工程费用较高，成本更高，平均相当于轻轨的 3倍多。 如广州一号线和上海二号线达7 .8 亿元J勺11 ， 北京的复八线约为5 亿元/ k m, 青岛地质条件较好，但也需2 .4 3 亿元/ k m。如何有效的降低轨道交通的造 价目前已 成为我国急需研究的课题。 由以上分析可知:目前只有轨道运输系统才能有效的解决我国的城市 交通问题，它不但能解决人们大批量流动的需求问题，而且还改善了地面 环境，为其他机动车的运行腾出了更大的空间。世界上解决城市交通问题 比较好的有莫斯科、东京、巴黎、伦敦和纽约等城市，这些城市的特点就 是城市轨道交通网络非常的成熟与完整。 3 . 建设城市轨道交通应具备的条件 我国很多城市对修建轨道交通项目的积极性很高，但往往缺乏考虑周 到的、科学合理的轨道交通网络规划;对现代化轨道交通的类型和特点认 识也很不足，因而在选择轨道交通类型时主观片面。其结果是使有的项目 脱离本地区具体情况，选定建设标准过高，造成投资经费不断增加，以至 资金筹集极为困难:有的虽然外资贷款都已落实，但由于配套资金巨大而 难以到位，造成项目建设很难启动。这种现象如果长此下去将严重影响我 国城市轨道交通的健康发展。因此，科学地认识现代轨道交通的类型、特 点及规律，是首先要认真对待的大问题。 概括地说，建设城市轨道交通，应具备的主要条件有如下四方面: ( 1 )具有法定的轨道交通网络规划 任何城市在没有认真做好轨道交通网络规划之前，就提出一条线路方 案的项目建议书，将被认为是没有根据和不合法的。因此，轨道交通项目 申报立项前，必须做好综合交通规划和轨道交通专业交通规划，并被纳入 城市总体规划后得到确认，刁 一 具备了法定的基本条件。 ( 2 ) 应有一定的客运量需求 建设部有关文件规定，轨道交通线路近期高峰小时单向客流量达到 1 万人次时，可建设轻轨交通当近期高峰小时单间客流量达到4 万人次时， 刁可建设地铁系统当然这只是一般的控制条件有的特大城市，不仅需 要修建地铁，而巨 还要修建轻轨交通加以辅助联网。而有的大城市修建了 轻轨交通就己经能满足当地客运的需求， 也就没有必要非得修建地铁不可。 因此， 根据我国城市情况分析， 通常认为人口在 1 0 0 万- 2 0 0 万人的大城市， 高峰小时形成 2万一 3 万人次的客流现象较普遍，配备中等客运量的轻轨交 通系统已能满足公交客运的要求。而人口在 2 0 0万人以上的特大城市，高 峰小时常形成 4万人次以上的高强度客流现象，这就需要采用大运量的地 铁系统来承担。 另一方面还要看到，虽然在选择轨道交通方式时客运量的大小是主要 条件之一，但若伴随而来的其他条件还不成熟，如一个城市的经济能力不 足够修建一条轨道交通线路的时候，则也不宜片面强调客运量需要而追求 早建轨道交通项目，否则也将面临种种意想不到的问题，造成难以挽回的 损失 ( 3 )应具备一定的经济实力 衡量一个城市的经济实力主要指标是国民 生产总值( G D P ) 。 为了 给目 前 的轨道交通热降温， 一 种普遍的观点认为当城市每年的 G D P 达到 5 0 0 亿元 以上时，才有条件建设地铁: 而每年的G D P达到3 0 0 亿元以上时，则认为 有条件建设轻轨交通。 ( 4 )建设标准及国产化问题 城市轨道交通项目 一旦立项， 建设标准选择是否适当， 将对后期造价有 很大影5 rol 。有的项目 工程概算时是一个数额，等到工程决算时造价成倍增 长，这其中不乏盲目 追求高标准的因素。 建设标准是一项严肃而举足轻重的关键问题，涉及的因素很复杂。就 单纯从技术角度来考虑，只要达到安全、实用、经久耐用和造价低廉的要 求，就是建设控制的基本标准。而那些追求过分的装饰，处处设标志性工 程，以及脱离现实的舒适度要求和贪大求全的布局，在我国经济条件还不 富裕的情况下是不宜考虑的。我国城市轨道交通的发展趋势说明，在进入 2 1 世纪初叶时期，将需要大量技术先进的地铁和轻轨技术装备。但随着国 外机电六品应用高新技术的发展，轨道交通的技术装备投资在整体工程造 价中的比例已越来越大，现在有的项目多达 6 0 Yo，超过了以往土建工程费 用占大头的比例出现这种现象的主要原因是，我国的一些地铁或轻轨项 目在阴朋发展阶段还需要利用国外贷款，采用了外贷，附加条件就是要购 买贷款国的技术装备，造价也就随之而上升。为了改变这种状况，只有努 力开拓轨道交通技术装备国产化工作，不断扩大产品国产化率，使外贷影 响降到最低限度。技术装备及产品的国产化，是发展我国轨道交通的长远 之计。技术装备的供应必须立足于国内是必然的趋势。从当前我国城市发 展轨道交通的现状来看，迫切需要技术设备国产化的呼声己很高。但轨道 交通设备国产化工作涉及面很广，技术工种繁多，尤其是设备国产化技术 路线以及生产体制更需要尽快制定相关的方针政策。我国的城市现代轨道 交通从工程建设到技术装备以 及管理运营都应视作一个完整的系统工程， 全面加以协调的研究，制订出科学合理的远近期相结合的发展战略，把我 国的现代轨道交通建设水平推上一个新的台阶。 第二章 第一节 上海市轨道交通发展状况 上海市轨道交通总体发展情况 . 上海市城市发展情况 上海市位于长江三角洲东部前沿， 地处黄金海岸和黄金水道的交汇处， 既处沿海、又有广大腹地，是对内对外两个辐射中心，区位条件和地理位 置十分优越。上海市是我国最大经济中心和航运中心， 其未来2 0 年之内的 战略发展目 标是逐步建成国际经济、金融和航运中心之一。具体做法是体 现大都市城市圈发展思想，进行城市总体布局规划，城乡并进，积极建设 郊区城镇，形成现代国际大都市城乡一体化发展格局，控制中心区人口 和 用地规模，有序引导中心城市人口 和产业向郊区疏解。 但传统的城市格局， 使城市空间发展受到极大制约， 城市中心区住房、 交通、环境、土地开发都存在很大问题。 ( 1 )中心区人口过于密集 以6个老市区组成的中心区，当量半径约 5 k m，占 地面积为城市总面 积的1 .2 7 %， 人口占全市的2 2 .2 3 %， 人口密度高达4 .3 7 万人/ k m 。 中心区 和近郊区共 1 3 区，面积占总面积的2 5 . 2 1 %，人口却占总人口的7 0 . 8 6 %. 此外还有3 0 0 万外来人口。 这样密集的人口在世界同类城市中也是少见的。 ( 2 )中心区工业功能过于突出，金融贸易发展不足 据统计 ( 1 9 9 7 )上海中心城区工业用地占城市用地的2 4 .3 5 ， 产值占 全市总产值的2 0 %以上。工业企业、各种加工业、仓库、码头等多集中在 黄浦江、苏州河两岸的中心区。 ( 3 )城镇建设水平低 多数城镇由于规划滞后或投入较低.城镇建设处于无序状态，布局零 乱。过于分散的工业布局，使得生态环境保护较差。不少城镇沿公路成线 状发展.给城镇基础设施建设和管理带来极大的困难。有些城镇缺乏必要 的基础设施和大容量快速交通系统。因此，对中心区人口和功能疏解缺乏 足够的吸引力。 仁 海的郊区城镇体系建设 与城市中心区建设脱节， 郊区城镇缺歹咨金， 人日和工业过于分散，正因为这些原因，为了加快郊区城市化和城乡一体 化进程，上海应建设与现代化国际大都市相适应的综合交通体系。要大力 发展公交，公交中应以城市轨道交通为主。市域快速轨道交通就是为中心 城区提供到新城镇的快速服务，促进城市向多中心结构发展，是线网的骨 干线路，是维系各组团的纽带 z . 上海市轨道交通发展现状 2 0 0 3 年底，上海已有五条长 度约为1 1 2 k m的轨道交通线路投入运营。 这五条线路分别为: 上海地铁 1 号线，总长 2 1 . 5 1 k m，全设置 1 6 个车站， 1 9 9 5年 4月建 成通车。地铁列车车厢为铝合金厢体，车厢长 2 3 .5 4 m ,宽 3 m ，定员 3 1 0 人，超员时可容纳4 1 0 人，最高时速为8 0 k m， 全程行驶约2 5 m in 。列车运 行采用自 动控制系统，通过中央控制室的电子计算机信息调度和指挥列车 运行。 上海地铁2号线为东西向行驶， 全长 2 7 . 3 k m，目前已有部分建成通车。 它从虹桥国际机场出发，途经北新径工业和生活区、中山公园，在静安寺 附近转入南京西路，沿南京路到外滩，穿越黄浦江，过浦东陆家嘴、东昌 路，最终到达张江高科站。 明珠线一期工程从上海南站至江湾镇，全长 2 4 . 9 7 k m，其中地面线 3 .6 k m, 高架线2 1 .3 7 k ma 沿线设1 9 个车站， 于2 0 0 0 年 1 2 月建成通车。以 后再延伸至宝钢，全线共设2 6 个车站，全长3 9 k mo 上海磁悬浮线2 0 0 2 年 1 2 月3 1 日开通运行， 这是我国也是世界上第一 条投入商业运行的磁悬浮线路，该线路连接龙阳路站与浦东国际机场，全 长3 0 k m。列车在2 0 秒内就提速到 1 0 0 k m / h ，以最高4 3 0 k m的时速在8 m i n 内就能抵达浦东机场站 轨道交通五号线 ( 萃阂轻轨) 2 0 0 3 年 8 月 1 日开通试运营，这是上海 首条轻轨线。轨道交通五号线北起萃庄站，由东川路直至阂行开发区天星 路止，全长 1 7 .2 k m， 共1 1 座车站。该线除了在起点段有4 1 0 m的地面段以 外，其余均为高架。 轨道交通的出现，一定程度上改变了市民传统的出行习惯， “ 公交车十 轨道交通”或 “ 轨道交通+出租车， 成为不少市民日常出行惯用的方式。 3 . 上海市轨道交通线网规划 上海市城市轨道交通规划始于 1 9 5 6年，到 1 9 5 8年完成了以人民广场 为枢纽由3条直径线加3条外环线构成的网络方案0 1 9 6 4 , 1 9 6 5 , 1 9 7 3 年进行了局部调整。1 9 8 6年结合居民出行调查，编制了由 4条直径线、1 条半径线、1 条环线、I 条半环线、1 条浦东线组成的