（交通运输规划与管理专业论文）城市轨道交通线网方案比选指标研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 轨道交通线网的总体布局规划是线路建设的依据，很大程度上决定着 轨道交通系统的运行效能及其在城市交通系统中作用的发挥，对线网布局 方案的筛选是工程设计实践中必须面临的问题。本文主要针对线网方案比 选基础线网方案优选指标与线网规模进行系统研究，期望能对城市轨道交 通系统的规划理论有所综合和发展。 线网方案评价的宏微观指标的标定受人为因素影响较大，缺乏能够方 便有效准确计量系统性能的客观指标，在线网综合评价权重确定上，一般 是由领域专家给出的权值，具有较强的主观色彩，线网方案优选指标的确 定以及指标重要性程度需要给予研究讨论，已有的线网规模确定方法类比 其它城市线网，结合数学模型予以确定，其中规划人员定性分析占主导作 用，因此改进和提供更多的理论依据显得必要。 本文在已有研究成果的基础上，对初级线网的布设原则、思路进行阐 述，对线网方案比选指标的影响因素予以归纳总结，并结合国内外城市轨 道交通线网方案比选指标，提出初选指标集，利用粗糙集的理论和方法， 通过客观的数据对线网初选指标集进行约简筛选，基于数据驱动梳理线网 方案优选指标，利用粗糙集，对指标重要性予以标定，为指标权重的标定 提供依据，并提出一种基于属性重要性的指标权重确定方法。提出一套适 合我国城市轨道交通线网规划方案优选指标集。 同样作为线网多方案比选基础的合理线网规模，在线网方案构架之前， 为了约束线网规模发散及构建多方案比选共同的基础，有必要对其着重研 究和讨论。轨道交通作为城市中最大规模的基础设施建设项目，从宏观上 控制轨道交通线网的合理规模也是经济上的考虑。本文结合线网规模影响 因素，建立线性加权模型，利用粗糙集和模糊聚类分析数据样本，结合城 市布局、城市总体规划、城市城镇体系规划等对轨道交通线网规模进行匡 算，提出一种改进的轨道交通线网规模的确定方法。 关键词：轨道交通、指标、粗糙集、模糊聚类、合理线网规模 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h eo v e r a l ll a y o u to fr a i lt r a n s i tn e t w o r kp l a n n i n gi sn o to n l yb a s i so ft h e b u i l d i n go fl i n e ，b u ta l s oi sb a s i st oe n s u r et h er u ne f f e c t i v e n e s so ft h er a i lt r a n s i t s y s t e m ；t oal a r g ee x t e n td e t e r m i n e si t sa p p l i c a t i o ni nu r b a nt r a n s p o r t a t i o n s y s t e m t h ef i l t r a t i o no fr o u t en e t w o r kp r o g r a mm u s tb et h ep r o b l e m sf a c e di n t h ep r a c t i c eo fe n g i n e e r i n gd e s i g n b a s e do nt h es e l e c t i v ec o m p a r i s o no ft h e r o u t en e t w o r kp l a n n i n g ，t h i sp a p e rl a y sb a r er e s e a r c ho ni n d i c a t o r so fp r o g r a m o p t i m i z a t i o na n dn e t w o r ks c a l e n e t w o r ke v a l u a t i o no fm a c r o - a n dm i c r o - i n d e x e sw e r ec a l i b r a t e d b y s u b je c t i v ef a c t o r s ，t h es e a r c hf o r t h em e a s u r e m e n to fs y s t e mp e r f o r m a n c e o b je c t i v ei n d e x e sa r ew o r t h yo fs t u d yv i ae f f e c t i v ea n da c c u r a t ea p p r o a c h o n a c q u i s i t i o nc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e xw e i g h ti sg e n e r a l l yg i v e nb ye x p e r t s i nt h ec o r r e l a t i v ef i e l d ，h a sas t r o n g l ys u b je c t i v ec o l o r ，w h i l et h ei m p o r t a n c eo f t h ee x t e n to fi n d e x ，t h ec o m p r e h e n s i v ei n d e xs y s t e md e m a n dm o r es c i e n t i f i c a n dr e a s o n a b l et od i s c u s s t h ee x i s t i n gm e t h o d st od e t e r m i n et h es i z eo fw i r e a n a l o gl i n en e t w o r kt oo t h e rc i t i e s ，c o m b i n e dw i t hm a t h e m a t i c a lm o d e l sa r e e s t a b l i s h e d ，w h i c hp l a n n e r sd o m i n a n tq u a l i t a t i v ea n a l y s i sr o l et oi m p r o v ea n d p r o v i d em o r et h e o r e t i c a lb a s i sf o ri ti sn e c e s s a r y b a s e do nt h ep r i n c i p l e s ，t h r e a do ft h ep r i m a r yn e t w o r kp l a n ，c o m b i n e dw i t h t h ei n d e xs y s t e mo fu r b a nr a i lt r a n s i tn e t w o r kp r o g r a ma th o m ea n da b r o a d ，t h i s p a p e rp u tf o r w a r d st h ep r i m a r yi n d e xs y s t e m b a s e do nr o u g hs e t st h e o r ya n d m e t h o d s ，t or e d u c ea n ds o r to u tt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fn e t w o r kp l a n n i n g a c c o r d i n gt od a t a d r i v e n ，p u tf o r w a r dd o m i n a n tf a c t o ro fi n d e xs y s t e mo ft h er a i l t r a n s i tn e t w o r kp l a n n i n g an e wm e t h o di sp r e s e n t e dt od e t e r m i n et h ew e i g h t so f i n d e x e s a f t e rs u m m i n gu pa n da n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dd e f e c t so ft h e e v a l u a t i o ni n d e x e se x i s t e do fu r b a nr a i lt r a n s i tn e t w o r kp l a n n i n g as e to f e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mi sp r o p o s e dw h i c hi sf i tt ot h ee v a l u a t i o no fu r b a nr a i l t r a n s i tn e t w o r kp l a ni nc h i n a e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n dar e a s o n a b l es c a l eo fn e t w o r ka st h eb a s i so f 西南交通大学硕士研究生学位论文第| | i 页 s e l e c t i o no p t i m a ln e t w o r kp l a n ，i ti sn e c e s s a r yt os t u d ya n dd i s c u s s b e f o r et h e p r o g r a mf r a m e w o r k ，i no r d e rt or e s t r i c tt h es i z eo fn e td i v e r g e n c ea n db u i l d c o l l e c t i v eb a s i s ，h o wt oc o n t r o lar e a s o n a b l es c a l eo fr a i lt r a n s i tn e t w o r kf r o m m a c r oi sw o r t he x p l o r i n g t h ee x i s t e dn e t w o r ks c a l ea c c o r d i n gt oa n a l o g yo t h e r c i t i e s ，c o m b i n e dw i t hm a t h e m a t i c a lm o d e l s ，a r ea s c e r t a i n e d ，i nw h i c hp l a n n e r s 、 q u a l i t a t i v ea n a l y s i sd o m i n a t e t h i sp a p e r , c o m b i n e dw i t h n e t w o r ks c a l e a f f e c t i n gf a c t o r s ，u s e sr o u g hs e ta n df u z z yc l u s t e r i n ga n a l y s i st h es e l e c t i o no f s c i e n t i f i cd a t as a m p l e s ，s e tu pt h el i n e a rw e i g h t e dm o d e l ，a n dp u tf o r w a r da r e a s o n a b l ed e t e r m i n em e t h o do fr a i lt r a n s i tn e t w o r ks c a l ei nc o n j u n c t i o nw i t h u r b a nl a y o u t 、u r b a nm a s t e rp l a n n i n g 、u r b a ns y s t e mp l a n n i n g k e yw o r d s ：r a i lt r a n s i t ，i n d e x ，r o u g hs e t ，f u z z yc l u s t e r i n g ，r e a s o n a b l en e t w o r k s c a l e 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书： 2 不保密囱，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“ ) 学位论文作者签 日 0 5 、p 指导老师签名： 日期： 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作 了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 系统分析了评价指标体系影响因素，对初选线网方案综合评价思路予以改进， 利用粗糙集理论对线网评价指标体系进行研究，对指标体系进行优化，对指标选 取给出客观理论支撑，提出新的指标权重确定方法，提出一套适用于我国城市轨 道交通线网规划的指导性指标。结合粗糙集和模糊聚类分析对线网规模数据进行 分析，建立线网规模匡算模型，为实际的线网规模匡算提供参考。同时探讨性提 出粗糙集作为基于数据驱动的理论在交通领域其它方面的应用。 学位论文作者签名： 日期：。、) 、一 i 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 随着我国经济的发展，城市化进程加快，城市人口的增长，城市建成 区面积不断扩大，大量新的出行需求在城市中出现导致交通运输系统服务 的范围将进一步扩大。现代城市需要有一个与其现代化生活相适应的交通 体系，要形成一个与城市发展布局高度协调的综合交通格局。所以，当特 大城市发展到一定规模时，建设速度快、容量大的轨道交通系统是历史发 展的必然选择。为了缓和与改善城市交通紧张的局面，仅靠道路已不能完 全解决问题做好与城市规模相适应的道路网络系统，逐步改善常规公共交 通的服务管理质量，重点发展以轨道交通为骨干的公共交通网络，积极引 入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式，是大城市交通发展的必然趋 势。因此，我国城市轨道交通建设出现了一个新的勃发之机。特大城市发 展到一定阶段，建设快速、大容量的轨道交通系统，已是历史发展的客观 要求。 近年来，不仅北京、上海、深圳等特大城市加速轨道交通建设，一些 百万以上人口规模的大城市已经做了规划准备兴建轨道交通，可以预期“十 二五 将是城市轨道交通建设的高峰无疑，杭# 1 - 号线、武汉二号线等已 经通过方案竞标，厦门的b r t 已经运营，这是我国城市交通加速现代化进 程的一个好兆头。 正因为国内很多城市对轨道交通建设的热情和需求，科学合理的线网 规划方案显得尤其重要，轨道交通项目不仅仅是满足交通需求，对城市布 局和城市发展也有着深远影响。为保证城市可持续发展，轨道交通线网的 规划建设，要与城市功能布局、城市用开发及城市形态和结构、城市生态 环境等方面有机结合起来。 线网方案比较性评价是轨道交通线网规划中核心问题，是决策的基础， 是后续工作开展的依据，而线网方案优选指标和线网规模的确定是线网比 较性评价的依据和前提。在早些年广州和上海的轨道交通线网规划线网方 案优选指标中，线网规模是列在指标体系中予以讨论的，而在以后的线网 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 规划中没被列入其中，本文针对这两个方面予以讨论，对线网规模利用独 立的章节予以研究。 城市轨道交通规划评价决策的基本要素是构建合理的指标集，优选指 标集是线网比较性评价的基础，好的线网方案不仅仅是为了更好的满足出 行需求，更是引导城市土地开发和城市发展的风向标，同时是其它基础性 设施统筹安排的依据，也是换乘站、联络线、车辆段、停车场的布设依据。 确定合理的城市轨道交通线网规模是城市规划部门、政府部门及轨道 交通运营公司共同关心的问题，合理的轨道交通规模不仅是线网规划的宏 观控制量，而且是一项至关重要的投资依据，是向决策者提供决策的辅助 依据，为后续的线路布局、网络结构及优化、估算总投资、总设备需求等 的开展提供依据。同时也是线网方案比选的前提和基础，因此有必要寻求 科学的线网确定方法。经济而有效的线网规模是值得研究和讨论的。 1 1 2 研究意义 城市轨道交通线网规划的总体目标是：协调好交通需求与供给之间的 关系，实现城市土地规划发展目标、实现交通战略目标。轨道交通线网规 划应在社会济和城市道路网现状及自然条件的基础上，充分体现国家政策， 与社会经济发展规划相适应。 线网规划的目的： 1 )保证轨道交通建设对土地发展的刺激和诱导按总体规划意图发 展； 2 ) 保证轨道交通系统与城市交通发展的整体协调； 3 )为城市大型基础设施建设项目统一安排创造条件： 4 ) 科学合理安排城市财政支出； 5 ) 保证轨道交通自身的可持续发展。 人们的交通行为，是交通需求和交通供给这一对矛盾因素下的平衡状 态。轨道交通作为城市交通的一种方式，同样是需求和供给平衡的选择。 规划工作的意义，就是要科学回答“轨道交通需求 和“轨道交通供给” 这两个方面的问题，以及二者间动态影响关系和科学平衡关系，从而阐明 轨道交通作为大城市客运骨干系统的发展方向，同时协调与城市其它要素 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 之间的关系。 从需求方面讲，轨道交通网络规划主要满足以下要求：城市新城建设、 旧城改造等土地开发要求；人口、就业变化时的出行要求；交通发展目标 要求；城市重要建设项目的交通疏解。 从供给方面讲，轨道交通规划主要考虑：网络合理的规模；网络合理 的构架；各条线合理的运能规模；正线、联络线、车站、车辆段( 停车场) 的位置等。 线网规划的具体意义主要包括以下方面： ( 1 ) 支持城市总体规划的实施与发展 轨道交通作为城市客运的骨干系统，其建设将影响城市土地开发的空 间方向和功能水平，因此轨道交通系统对城市土地的开发有强大的刺激与 引导作用。为此，城市总体规划中的发展目标，需要轨道交通系统的规划 支持。 ( 2 ) 有利于城市科学地制定经济发展计划 城市轨道交通耗资巨大，往往成为城市中最大规模的基础设施建设项 目，一旦建成，系统结构和路线将难以更改。并且轨道交通网络建设一般 都是持续数十年甚至上百年的浩大工程，因此无论在强度和时间方面都会 对城市经济发展产生巨大的影响。如果没有一个相对稳定、合理的网络规 划和修建计划，城市就无法科学地制定经济发展计划，合理安排财政支出。 ( 3 ) 有利于城市统筹安排各项基础设施建设 轨道交通是城市最大规模的基础设施建设项目。凡在轨道交通沿线兴 建城市建筑、道路立交及大型地下管线，只有与轨道交通工程在规划设计 方面进行协调配合，才能做到统一规划、综合设计、分步建设，起到事半 功倍的作用。有了网络规划，城市建设与轨道交通建设就可以统筹安排、 有机配合、协调发展。 ( 4 ) 为控制轨道交通建设用地提供依据 有了网络规划，才能知道对哪些路段及地块进行控制，因此网络研究 的又一个目的，就是为城市规划部门控制轨道交通工程建设用地提供依据。 ( 5 ) 为轨道工程立项建设提供依据 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 一条轨道交通线路的合理性和必要性，总是要从整个网络中的作用及 地位来叙述。各线之间关系如何，换乘站分布、联络线分布、车辆段共享 关系、线路走向是否合理，线路大概是何种规模等级，如何建设，都必须 以网络为依据。 轨道交通线网评价是城市轨道交通线网规划过程的关键环节，它贯穿 于轨道线网方案构架设计及评优决策的始终。线网的好坏直接影响城市交 通结构的合理性、工程项目的经济效益和社会效益，线网规划的评价需要 科学的线网方案优选指标，一套科学的线网方案优选指标有助于规划方案 拟订的合理化，为规划人员提供可依据的尺度，有利于选择出技术上先进、 经济上合理、实施上可行的最优或满意的方案。优选的轨道交通线网是后 续客流预测、车组配置等的基础，由此可以看出，城市轨道交通规划线网 评价体系决定着轨道交通线网规划的优劣，进而深刻地影响着整个轨道交 通系统的成败。那么，构建一套科学合理的指标，是摆在规划决策者面前 的重要议题。 在城市轨道交通线网规划中，如何从宏观上控制轨道交通线网的合理 规模是我们要研究的问题。在轨道交通线网规划中对其合理规模进行框定 有着重要的作用和意义，一方面通过寻求经济而有效的规模，可以防止规 划与建设的盲目性；另一方面，确定轨道交通线网的合理规模是构建一个 高效线网的前提，是进行多方案比选的基础。 粗糙集理论是建立在分类机制的基础上的，它将分类理解为在特定 空间上的等价关系，而等价关系构成了对该空间的划分。它将知识理 解为对数据的划分，每一被划分的集合称为概念。粗糙集理论对数据进 行分析和推理，从中发现隐含的知识，揭示潜在的规律。粗糙集的理论 在对知识的分类、信息系统和决策表的约简、属性相关性分析以及决策规 则的生成等方面应用到诸多领域。 1 2 国内外研究现状 目前，国内在轨道交通路网规划线网方案优选指标研究方面已有不少 成果邓1 ，文献卜2 中指标是在结合具体的城市轨道交通建设中研究和总结 出来的，文献3 6 分析已有的线网方案指标，提出其中不足，力求指标选 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 取原则和准则层确立依据，基于轨道交通线网合理化定性分析指标的确立。 很多学位论文和文献都对指标权重确定及方案评价方法上做出研究，侧重 指标权重方法研究的有基于层次分析法盯，的指标权重确定、基于熵峭，的指标 权重确定等等，侧重于方案评价方法的有基于模糊综合评价阻1 、基于灰色加 权关联度的评价n0 j 、基于逼近理想解晒一13 的评价等等，其中都对指标的确立 给予说明，线网方案优选指标的确立多以定性分析为主，缺乏客观理论的 支撑，没有从指标自身蕴含的客观信息上去考虑指标的选取，缺乏指标冗 余性问题的研究。好的评价方法需要好的指标作为载体。同时文献突出提 出现有指标体系存在的不足指标客观性较差指标具有相关性指标数 量过多，指标权重的确定缺乏依据指标赋值的客观性差指标兼顾性差， 对某些方面考虑有缺失，如：与城市土地利用的协调性、工程实施难易程 度等。现有文献强调指标需兼顾规划者、运营者、出行者、施工方四方的 利益进行指标的选择，指标首要确立指标的准则层。在轨道线网方案评价 方面，2 0 世纪初，因受当时交通规划水平及认识程度的限制，国外网络规 划所考虑的时限较短，主要从具体某条或几条线路的角度进行局部性效益 评价n 别，6 0 年代后随着交通需求分析理论的发展，涉及到交通网络对城市 土地利用的动态作用及其社会效益，开始重视线网方案评价。1 9 8 8 年m u s s o a 和v r v u c h i c 在美国t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hr e c o r d 报告中，对静 态评价轨道网络作了较深入的归纳综述，提出改善目前经验方法规划评价， 定义一系列几何特性的度量指标，但指标基本集中在网络几何形状上和城 市静态指标上3 1 。2 0 0 0 年g il b e r tl a p o r t e 和m e s aj u a na 基于层次分析 法，建立一套指标h 制。国外轨道交通理论研究较多n 5 1 7 1 ，研究范围涉及规 划与设计、调度管理、安全与评价技术等内容，这些成功实践可为我国轨 道交通建设提供依据。 已有的线网规模确定方法中，交通需求法n8 | 、线网服务水平法9 i ；基 于城市规模、城市用地面积、国民生产总值等指标的回归分析法心0 2 1 1 ； 基于城市发展战略、城市人口、城市面积、城市国民生产总值、已有轨道 线网里程规模的数学模型法瞳别等都是类比国内外其它城市的数据予以确 定，其中规划设计人员的主观定性分析判断起了重要作用。从财政实力“可 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 能的角度分析线网建设规模一般仅用于对近期建设规模的估算，基于客 运交通系统供需均衡理论的轨道交通线网规模推算，以及基于溢出交通 需求的城市轨道交通线网规模测算模型控制，两遍文献都以交通供给满足交 通需求建立模型予以推算轨道线网规模。其中轨道交通对出行者交通方式 选择的影响未给予合理考虑。国外文献讨论轨道交通线网规模主要集中于 从估计城市轨道交通企业成本函数出发，判断轨道交通系统的规模经济性 2 5 2 8 1 3 本文的主要研究内容和方法 1 3 1 研究内容 本文以城市轨道交通线网规划方案比选为背景，主要研究以下问题： 分析初选线网方案设计原则和思路及可持续发展战略对指标体系 的影响，将研究结论反馈到指标体系的确定中去。 对城市轨道交通线网方案优选指标予以研究，分析已有线网指标体 系，归纳指标选取原则，分析现有指标体系不足并加以优化处理， 完善和补充线网方案优选指标理论。 提出一种基于属性重要性的指标权重确定方法。 对合理线网规模的匡算予以研究，为合理线网规模的确定提供依 据。 1 3 2 研究方法和技术路线 利用系统分析的方法，定性分析线网设计的原则和思路。 利用粗糙集理论对线网方案优选指标进行研究，基于数据驱动对指 标集进行优化，识别线网方案比选关键因素，结合线网方案优选指 标影响因素，提出一套适用于线网优选的指标体系。 基于粗糙集理论对指标重要性予以描述，并提出一种基于属性重要 性的指标权重确定方法。 综合粗糙集和模糊聚类分析对线网规模类比数据进行分析，为合理 线网规模匡算提供依据。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章轨道交通线网方案优选指标分析 建设部城市交通工程技术中心在科研与生产实践相结合的基础上，广 泛开展专家咨询，拟订了一套城市轨道交通线网方案综合线网方案优选指 标并应用于实践，整个综合评价过程如图2 1 所示，本文沿着下面的综合 评价思路图展开下面的讨论，参见文献 5 。 图2 一l 综合评价思路图 上表的技术路线列入中华人民共和国建设部组织制定的城市快速轨 道交通工程项目建设标准，在实际工程设计基本上是按上述标准执行的。 本章沿着图2 一l 的思路展开下面的讨论。基于此，在建立初步线网方案优 选指标时，需考虑城市轨道交通线网规划思路及线网设计原则，要对初选 线网方案设计思路、原则、方法进行分析。即指标的建立应与轨道交通线 网规划方法、线网功能定位密切联系起来，同时也与线网方案构架过程的 主导因素相对应。同时基于可持续发展战略，要在城市轨道交通规划中予 以体现，另需对国内外指标予以分析和归纳总结。 2 1 线网设计思路与原则对指标体系的影响 2 1 1 线网设计思路对指标体系的影响 在研究备选方案时，有必要考虑以下事项： 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 分阶段建设的重要性 早期建设的轨道线路，对城市的基本形态和城市骨架的形成有 着极其重大的影响。因此，从城市建设和城市轴建设出发，早 期轨道线路的建设是十分重要的。实践已经证明，世界各大城 市轨道交通线网的早期线路都是位于城市的骨架或城市轴上。 规划时期的长远性增加了规划的不确定性。因此，分阶段规划 ( 2 0 1 0 年、2 0 2 0 年) 的不确定性较低，而远景规划( 2 0 5 0 年) 的不确定性较高。由此可见，仅仅追求远景规划的最佳方案有 其欠妥之处。 远景规划的重要性 由于中短期规划是远景规划的一部分，所以对远景规划有很大 的影响。因此，有必要在顾及远景规划的前提下进行中短期规 划。就这点而言，以远景规划为对象研究线路布局有其重要的 研究意义。 换言之，既不可保证由远景规划的最佳线网，进行阶段性分隔后得出 最佳的分阶段建设线网。也不可能在分阶段规划的基础上，进行线路延伸 得到远景规划的最佳线网。 在研究轨道交通线网时，既要面向远景规划，又要着眼于分阶段建设 规划。因此在形成初选方案的过程中必须遵循这个思路，即要在构建的比 较线网方案优选指标中体现线网的研究思路。工程可实施性规划是城市轨 道交通规划的重要组成部分，而其中线网线路分期建设顺序规划是工程可 实施规划的核心部分，所以在指标中纳入分阶段建设规划的合理性这个指 标，是为了考察各方案分期建设的线路，线网与城市分期发展重点、目标 的吻合性及参考分期能达到的城市轨道交通客运量和周转量来评判连续建 设的合理性及线网的稳定性和灵活性。 2 1 2 线网设计原则对指标体系的影响 首先对轨道交通线网设计的原则予以阐述，结合其具体内容说明其对 线网线网方案优选指标的影响。 轨道交通线网的设计原则如下： 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 促进和引导城市发展的轨道交通线网 根据城市结构的发展方向给出轨道交通线网的基本模式 体现城市发展和轨道交通线网之间的关系 根据结合城市结构的发展方向，及由现状向将来的发展中，在重视开发 周围城市重点地区的要求下确定线网基本模式。 考虑对外交通中城际轨道功能的定位 由于城际铁路要求有较高的运行速度，应以大铁路为主力线路。但是 由于城市的扩大，考虑到将来的交通需求量势必超过大铁路的运输能 力，因此形成具有帮助国铁分流功能的轨道线网。 考虑轨道交通线网的层次性 根据城市建设轨道交通线网的必要性和建设方针，轨道交通线网可以分 为2 个层次的交通功能。其中第一层次和第二层次的线网形成城市的骨 架，是不可缺少的基本要素，在任何一个备选方案中均需要具备同等程 度的交通功能。 第一层次，即对外交通线路。 第二层次，即对应城市轴的线路：形成城市结构的骨架，对应以 城市中心地区为中心城市轴的线路。 第三层次，即促进和引导城市重点地区开发的线路。 与交通流动相适应 交通流动是以中心城和城中区为中心，以该地区为中心形成了主要交 通轴。因此，在编制轨道交通线网时，应考虑主要的交通轴。 与道路系统相适应 轨道交通以干线道路的形状为依托，形成轨道交通线网。在干线道路配 置轨道交通，是由于合适于配置与地面交通联络的必要的交通设施。 研究全部有候选可能的线路 为了验证各线路的重要性和必要性，在备选方案中应配置尽量多的、 有候选可能的线路。 指标的建立必须对线网设计原则予以体现，如：构建促进和引导城市 发展的轨道交通线网，在指标中要有促进和引导城市发展的指标促进 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 新城市重要地区建设。所以在构建初选指标集的时候，必须对城市轨道交 通规划设计原则给予考虑。 2 2 可持续发展战略对指标体系的影响 可持续发展作为我国明确提出的发展理念，切实贯彻是各行业必须遵 同的原则，资源与环境是可持续发展的核心，可持续发展的理念在轨道交 通建设具体体现为轨道交通建设与城市发展建设的协调，即充分考虑与土 地利用、环境的协调是轨道交通规划必须考虑的问题，即在轨道交通线网 方案评价比选的指标中必须予以体现。 轨道交通规划作为轨道交通发展的首要环节，按照可持续发展的要求， 探索实现社会经济、资源环境与交通三者之间协调发展的规划方案，是轨 道交通规划需要侧重考虑的。 我国的国情和轨道运输的自身优势决定了轨道交通在可持续发展交通 运输中具有重要地位。随着我国城市轨道交通的迅速发展心9 | ，实现轨道交 通基础设施与城市建设、环境保护相互协调，走可持续发展道路是未来轨 道交通建设的正确发展方向。在我国把环境保护和经济发展一起列为基本 国策的前提下，把可持续发展思想纳入轨道交通中具有重大的现实意义和 巨大的经济效益、社会效益、环境效益和学术价值。 城市交通可持续发展口0 3 妇是指在可持续发展思想的基础上建立起来的 一种优化合理的交通模式。这种交通模式既能提供快速、舒适的交通条件， 满足城市经济发展的需要和出行者的交通需求：同时对城市环境产生的负 面和消极作用达到最小化，为居民提供良好的生活质量；而且最小化地消 耗城市资源，达到城市交通、资源、环境相互协调发展的良性循环。 城市交通可持续发展的目标应包括：充分满足城市交通基本需求；降 低土地资源的消耗；消除环境污染，保持良好的生态环境。在轨道交通规 划中需要考虑与土地利用和环境的协调，下面的小节具体讨论线网规划方 案与这两方面相协调的意义。 2 2 1 轨道交通线网与城市土地利用的协调 线网规划是对轨道交通网络发展的宏观层次规划，落实到城市土地管 理体系，必须进行轨道交通的土地控制规划。土地控制规划不但要解决轨 西南交通大学硕士研究生学位论文第l l 页 道交通自身设施的建设用地预留问题，还要解决沿线土地利用性质如何针 对轨道交通建设进行调整、配合的诸多问题。 ( 1 ) 轨道用地控制的意义 1 ) 为轨道交通提供建设条件 轨道交通的建设需要空间来设置线路的区间、车站及车站出入口、风 亭、车场，设置建设期的施工便道和施工场地，布置轨道交通配套工程项 目的用地如公交站场，变配电房，污水处理站等。因此对土地利用和城市 空间长远控制是轨道建设的前提条件，并且具有重要的现实意义。 2 ) 综合考虑城市建设、减少浪费 轨道交通是大型的城市基础设施工程，由于功能要求，通常需要穿越 城市居民聚集区，必定带来一定的拆迁工程。好的线网规划，可以减少不 必要的浪费，节省投资，其经济效益将十分明显。 3 ) 支持和促进城市有序发展 轨道交通是城市公共交通的骨干，根据国内外经验，轨道交通线必将 带动沿线土地以车站为核心的高密度开发，使土地大幅增值。轨道沿线将 是含金量最高的地带，是政府不可多得的财富。轨道用地规划和控制，可 避免对土地资源的浪费，保证城市建设健康有序发展。 4 ) 沿城市发展主轴建设轨道交通线，建立“t o d 土地利用发展模式。弛 3 3 1 ，以良好基础设施带动沿线土地利用开发。 5 ) 通过轨道交通主动引导城市发展，适当处理“轨道交通规划”、 “城市空间发展与“土地利用开发 三者之间的关系，利用轨道交通改 善走廊地区间的交通可达性，进而引导城市结构的优化与发展。 ( 2 ) 土地协调发展的原则 1 ) 整体规划原则 a轨道交通线网规划是在已经完成的城市总体规划的交通规划基础 上进行的，符合城市总体空间发展的需要。 b 城市主体的协调发展需要有效的综合交通网络。轨道线网规划重视 区域之间协调，可以保护中心城区的地位，加强与周边城市的联系，以达 到整体发展的目的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 2 ) 可持续发展原则 a 合理安排城市地上、地下空间，充分利用有限的城市空间。 b 城市土地资源不可再生，应节约有限的土地资源，减少土地的浪费。 c 最大限度地降低交通设施与城市环境景观之间的冲突，保持并改善 城市良好的生态环境质量。 d 规划应有一定弹性，为未来各种潜在发展留有余地。 e 轨道交通刺激下的土地利用，应特别强调不同使用性质的土地合理 布局，避免土地高密度使用下城市生活质量的降低。 3 ) 不同的土地控制层次 土地规划控制特别强调实际效果，而且特别强调协调进行土地控制带 来的正面和负面效益。土地是一种不断创造财富的宝贵资源，不进行土地 控制会影响轨道交通建设的可行性，也无法协调城市土地总体发展关系； 但过早控制或在具备灵活发展条件的区域进行过于严格的控制，会影响土 地效益的充分发挥。因此应针对不同位置和不同建设期限的线网，制定不 同层次的土地控制策略。 ( 3 ) 土地控制规划目标 1 ) 对中心区线网和近期线网进行详细控制；对外围线网和远景线网进 行宏观控制。 2 ) 轨道交通线网规划是以城市总体布局为前提，使城市土地利用达到 均衡、合理及有效的发展，以创造良好、舒适的城市生活空间。 3 ) 轨道交通线网规划针对整个城市系统全局综合考虑，可能与规划中 局部土地利用功能不适应，也可能在车站周边地区的土地使用强度偏低， 从而浪费了土地资源，影响轨道交通效益，为了协调发展，可以在轨道交 通线网规划批准后，尽快进行沿线土地利用控制研究和系列细化工作，以 实现城市建设科学、高效、可持续发展。 4 ) 轨道交通工程属于城市大型基础工程，必须与其它城市基础工程一 起统筹考虑，要求规划要有系统性，建设要有统筹性。 5 ) 由于轨道交通系统建设专业要求很高，在进行土地控制规划之前， 应从工程角度对线网各线路的详细位置进行详细的专项研究，以提高土地 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 控制的准确性和稳定性。 6 ) 按照线网推荐方案，在轨道交通线路沿线及车辆检修基地控制建设 用地。其中线路用地应满足区间、车站、附属设施以及线路位置可能局部 变动需要的用地；车辆检修基地用地结合城市规划选址。 基于以上分析，轨道交通的线网方案的确定需要与土地利用的协调。 2 2 2 轨道交通线网与城市环境的协调 随着社会经济的发展，人们对生活环境的保护也愈加重视，对各项环 境标准要求更加严格，伴随着国铁和城市轨道的大量兴建和改扩建，环境 评价成为了大型交通基础设施建设必不可少的一环。 轨道交通工程的施工、运营期将产生一定程度和范围的噪声、电磁、 振动、水、大气污染，对周围环境造成一定程度的影响。所以在线网方案 的选择上要充分考虑与环境的协调。 轨道交通车站出入口和风亭的设置或建筑结构处理不当，可能造成与 周围环境景观的失调，有碍局部景观。高架桥容易给人产生视觉障碍，产 生心理压抑感。但是经过独具匠心的处理，轨道交通系统可以其不同的空 间位置，创造出适应生态环境要求的各种景观，为丰富的生活增添色彩， 为城市居民创造美好的居住环境，这需要在规划设计阶段充分考虑与环境、 景观的协调。 轨道交通建设规划的实施，对优化城市布局结构、节约资源和减少污 染物排放、改善城市人居环境以及推动城市“公交优先战略实施等方面 具有积极的促进作用，轨道交通运输所产生噪声、振动和污废水应该得到 有效控制，轨道交通的建设有利于可持续发展和谐与公平核心价值的实现， 最终实现城市的可持续发展。寻求与环境相协调的线网方案是设计人员必 须予以考虑的。 当然在形成初选方案集的时候，即在线网设计阶段应该考虑线网与风 景名胜、水源保护地等等之间的协调，线网初选方案集中选取的优选方案 理应要考虑与环境、景观相协调的线网方案，这是可持续发展的思想在轨 道交通建设规划中的实质体现。 基于以上讨论，提出改进线网评价思路图。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 轨道交通线网的建设方针： 在备选方案中为了霞视城市结构与轨道交通线网的关系，编制线网时 遵循以下的建设方针： 1 力图建设对城市发展有贡献的轨道交通线网。 2 力图与城市建设相协调。 3 确立以提高市民出行方便为第的公共交通的一体化和连续性。 轨道交通线网的设计原则 在远景城市规划的基础 上，比较评价由线网基本型构 成的各选方案。 备选方案的比较评价和思路2 的考虑事项： 选择最件线网的基本型 验证候选线路的熏要性和 必要性 线网的发展形态。 根据远景( 2 0 2 0 年) 霞要线路 布局的不同，形成不同的备 选方案。 匝堕蟹i i 三三 1建立备选方案比选指标体系 备选方案的比较评价 最佳线网的选择 图2 - - 2 改进的线网评价思路图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 2 3 现有指标分析 美国许多大城市日4 3 在7 0 年代末已制定了发展城市轨道交通的庞大规 划，它们的目标是：改善密集区的居民出行可达性，提高城市中心区的活力； 节省能源，改善环境；促进城区改建工程；实现社会平等目标等等，而国 外后续指标的研究基本集中在网络几何形状和城市静态指标上，由于美国 及欧洲等国的情况与我国有很大差别，这些国家人口少，道路交通十分发 达，同时城市化历程等与我国现状及未来发展特征有很大差别，因而其轨 道交通的线网方案优选指标对我们的参考作用不大，而国内开展线网指标 的研究是从广州市轨道交通线网规划开始的，后续的研究基本上是在此基 础上开展的，但是多偏重于定性分析。 目前我国上海、广州、南京、深圳等城市在轨道交通线网规划的工作中， 根据自身城市特点对线网综合评价有过相应研究。但是，在已有的指标研 究中，指标多是主观定性分析来获取，缺乏系统的客观理论予以支撑没有 从指标蕴含的数据信息中去考虑指标的选取，而在工程设计的实际应用中， 指标的确定也都是规划设计人员通过比选其它城市的指标来获得，带有较 强的主观随意性，另外，各城市所确立的指标指标层不一，从而对决定轨 道交通线网方案主导因素的反映有所不同，也就是说目前国内轨道交通线 网规划线网方案优选指标还没有形成比较科学规范的确定标准。 科学的线网评价指标体系有助于规划方案拟订的合理化，为规划人员 提供可依据的尺度，有利于选择出技术上先进、经济上合理、实施上可行 的最优或满意的方案。优选的轨道交通线网是后续客流预测、车组配置等 的基础，由此可以看出，城市轨道交通规划线网评价体系决定着轨道交通 线网规划的优劣，进而深刻地影响着整个轨道交通系统的成败。那么，构 建一套科学合理的指标体系，是摆在规划决策者面前的重要议题。 本文主要参考国内的线网综合评价指标体系及日本国土交通省公共事 业评价体系研究会的提案作为归纳讨论的样本，参见表2 - i 。 本文的重点不是苛求规范化线网规划综合评价指标体系，而是寻求找到 一套有指导意义的指标，为即将开始的城市轨道交通线网规划的方案比选 评价提供指导。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 表2 - 1 部分城市轨道交通线网规划综合评价指标体系 线m 规划城r f j评价项目 3 实施 基本线网的可实施性 公交平均出行时间 4 社会效益 公交出行比例 平均机动午速 与十地利用