（交通运输规划与管理专业论文）城市轨道交通客流预测及运输组织方案的研究.pdf

塑奎适厶竺亟：竺位迨奎虫塞擅墨 中文摘要 摘要：当前国内许多大城市正在积极地兴建或筹建陕速轨道交通设旋，快速轨道 交通线的建设规模依据客流预测结论确定。客流预测结果是项目立项和可行性分 析的重要依据，客流预测的可靠程度是各级政府部门、投资者、建设者晟关心的 问题之一。因此，作好城市轨道交通规划特别是轨道交通客流预测对保证轨道交 通建设的科学性、合理性和可行性具有十分重要的意义。 本文首先阐述了城市轨道交通的发展的现状，接着对城市轨道交通进行了分 类，介绍了轨道交通的优点，并对客流的形成机理进行了分析。 针对原有四阶段预测法的不足，提出了改进的四阶段预侧模型，发展了四阶段 轨道交通预测模型。对按出行目的进行交通生成，区内出行和区间出行建立不同 的模型，较好的拟合的实际o d 出行表，说明了轨道交通在整个城市交通客运系统 中与其他交通方式的关系，分析了传统的l o g i t 模型的不足，提出了引入门槛分 析的l o g i t 模型，并且对轨道交通客流的敏感性进行了分折。 通过对轨道交通客流时间、空间分布特性的分析，提出了不均衡客流条件下 的运输组织方案。 关键词：城市轨道交通：客流预测；运输组织：l o g i t 模型 分类号： j e 夏銮迪厶兰：竺：主 立迨旦塾& 堑z a b s t r a c t a b s t r a c t ：c u r r e n t l y f a c i l i t i e so f r a p i dr a i lt r a n s i ta f eb e i n gb u i l to rt ob eb u i l ti n m a n yc i t i e sa l lo v e ro u rc o u n t r y t h es c a l eo f t h er a p i dr a i l w a yt r a f f i cl i n e si sd e c i d e d b yt h ef o r e c a s to f t h ep a s s e n g e rf l o w t h ef o r e c a s to f t h ep a s s e n g e rf l o wi st h eb a s e m e n t o f t h ep r 巧e c tf e a s i b i l i t y ，t h ef o r e c a s to f t h e p a s s e n g e rf l o wc r e d i b i l i t yi so n eo f t h e q u e s t i o n sp a i da t t e n t i o nt ob yt h eg o v e m m e n t a sar e s u l t ，u r b a nr a i lt r a n s i tp l a n ， e s p e c i a lt h ef o r e c a s to f t h er a i l w a yt r a f f i cp a s s e n g e rf l o wi sv e r yi m p o r t a n tt og u a r a n t e e t h es c i e n c e 、r a t i o n a l i t y 、f e a s i b i l i t yo f t h er a i l w a yt r a f f i cc o n s t r u c t i o n t h ep a p e rs t a t e st h ed e v e l o p m e n ta c t u a l i t yo f t h eu r b a n r a i l w a yt r a f f i c ，t h e n c l a s s i f i e st h eu r b a nr a i l w a yt r a f f i c ，i n t r o d u c e st h ea d v a n t a g eo f t h eu r b a n r a i l w a yt r a f f i c ， a n a l y s e st h ef o r mm e c h a n i s mo f t h ep a s s e n g e rf l o w t h ep a p e rb r i n g sf o r w a r dt h ef o u r - - s t a g ef o r e c a s tm o d e lt h a ti si m p r o v e da i m i n g a tt h ef o r m e rf o u r - - s t a g ef o r e c a s tm o d e la n dd e v e l o p st h ef o r m e rf o u r - - s t a g ef o r e c a s t m o d e l ，c a r r y i n go nt h et r a n s p o r t a t i o np r o d u c t i o na c c o r d i n gt ot h ej o u r n e yg o a l ， e s t a b l i s h i n gt h ed i f f e r e n tm o d e lo ft h ei n n e ra r e aa n da r e a - t o a r e aj o u m e y , e x p l a i n i n g t h er e l a t i o no f t h er a i lt r a n s i tw i t ho t h e rt a f f i cm e a n si nt h ew h o l e p a s s e n g e rs y s t e m a n d i ta n a l y s e st h es h o r t a g eo ft h et r a d i t i o n a ll o g i tm o d e l ，b r i n g i n gf o r w a r dt h et h r e s h o i d a n a l y s i s a l s oi ta n a l y s e st h es e n s i t i v i t yo ft h ep a s s e n g e rf l o wf r o mt h eu r b a nr a i l t r a n s i t t h e p a p e rb r i n g sf o r w a r dt h es c h e m eo f t h et r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o na i m i n ga t t h ei m b a l a n c eo f t h ep a s s e n g e rf l o wa f t e rt h ea n a l y s i so f t h er a i l w a yt r a f f i cp a s s e n g e r f l o wi nt h ec h a r a c t e r i s t i co f t h et i m e 、s p a c ed i s t r i b u t i o n k e y w o r d s ：u r b a nr a i l t r a n s i t ；t h e f o r e c a s to ft h ep a s s e n g e rf l o wv o l u m e ； t r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o n ；l o g i tm o d e l c 1 a s s n 0 ： 致谢 在我的毕业论文完成之际，我要向所有在本论文撰写过程中给与我支持和鼓 励的人们表示最衷心的感谢。 首先衷心感谢我的导师韩宝明教授三年来对我的悉心指导，从本论文的选题 到论文成型的过程中都给予了我悉心的指导。在读研究生期间，韩老师不仅在学 习上和科研上给与了我很多的指导，还在生活上给了我无微不至的关怀和照顾， 而且从他身上我还学到了许多为人处世的道理，使我受益匪浅。韩老师渊博的知 识、严谨的治学、平易近人的待人态度、精益求精的敬业精神都给我留下了深刻 的印象。韩老师的优秀品质将影响我以后工作和生活的态度。 感谢交通运输学院的杨浩老师、赵鹏老师对我的论文提出了宝贵的修改意见， 他们的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样。 感谢北京城建设计研究总院的毛励良老师，在完成论文期间，给与了我悉心 的指导，在此表示我深深的谢意! 我的博士师兄李得伟，对我的论文的初稿进行了认真的审阅，提出了一些宝 贵的意见，使得论文的结构进一步完善，内容更加充实。他的这种治学严谨的作 风、对科学真理孜孜不倦的追求，将是我在以后的工作和学习的时时要求自己要 做到的。 感谢在论文写作过程中给予我帮助的同学，在学习与生活中的交流和讨论中， 使我增长了见识、开阔了视野。 感谢我的父母，是你们在背后支持我走到今天，谢谢你们从小到大对我教导 与关怀，以及对我学业上的大力支持和帮助，是你们让我时时感受到了家的温暖。 我人生的每一步都凝结着你们的心血! e 豆窒迫塞翌亟：f ：翌位迨塞l 经迨 1 1 选题背景 1 绪论 据2 0 0 7 年中国城市轨道交通行业投资分析( 2 0 0 6 年1 2 月版) 显示， 2 0 1 0 - 2 0 1 5 年间，中国规划建设的城市快速轨道交通项目总长度达1 7 0 0 公里，6 0 0 0 多亿元投资将聚集在这一领域。 在近日召歼的北京市第十次党代会上，刘淇同志特别提出，“要着力解决城 市交通问题”。并用具体的数字描绘了北京轨道交通规划：加快城市轨道交通的 规划建设，确保轨道交通建设总里程2 0 1 2 年达到4 2 0 公里，争取2 0 1 5 年达到5 6 1 公里，实现地铁运输比重占公交运输总量5 0 以上的目标。 截至2 0 0 6 年9 月，中国内地有1 0 个城市拥有城市快速轨道交通运营，总运 营里程近5 0 0 公里。从2 0 0 3 年年底开始，北京、上海、深圳等有关城市开始编制 和申报轨道交通建设规划，目前己有1 5 个城市上报了建设规划报告。深圳、杭州、 哈尔滨、广州、上海、成都等城市的规划已通过国家审批。根据统计，1 5 个城市 在近期规划建设6 j 条线路，线路里程达到1 7 0 0 公里，投资规模约6 0 0 0 亿元。“。 1 2 选题意义 当前国内许多大城市正在积极地兴建或筹建快速轨道交通设施，快速轨道交 通线的建设规模依据客流预测结论确定。客流预测结果是项目立项和可行性分析 的重要依据，客流预测的可靠程度是各级政府部门、投资者、建设者最关心的问 题之一。从工程的全局角度看，客流预测结果不仅将决定全线是采用轻轨还是地 铁模式，也是影响线网的规模、行车交路、线路的走向、发车间隔、车辆编组、 车辆段规模、购车数量、全线造价等工程要素的主要因素。从站点工程角度看， 客流预测结果是决定站台宽度、出入口宽度、自动售检票机数量、空调和通风设 备能力的主要因素。 经过半个多世纪的探索和实践，人们逐渐形成了共识：即解决城市交通问题的 根本出路在于建立一个以轨道交通为骨干，以公共交通为主体，多种交通方式相 互协调的综合交通系统。由于轨道交通建设投资巨大、建设工期长、影响深远。 因此，作好城市轨道交通规划特别是轨道交通客流预测对保证轨道交通建设的科 学性、合理性和可行性具有十分重要的意义。轨道交通线路客流预测不仅在城市 轨道交通规划中具有极为重要的意义，它也是轨道交通建设规模决策的主要依据， 并在项目设计中起着重要作用。 e 塞銮垣厶坐亟望位迨l 蟹迨 居民出行形成的交通流是城市交通客流的e 体。城市轨道交通的客流是动态 变化的，但这种变化归根结底是通过该地区的社会经济活动、生活方式以及轨道 交通系统本身的特点来反映。客流的基本特征在于它沿时间和空间分布的不均匀 性，即客流的动态性。线网上的客流动态一般来说是由中心区的集散点逐渐向外 围延伸。客流的动态分布与城市的总体布局有很大关系，并受到路网格局的限制。 城市轨道交通的行车组织计划必须以线路网上的客流动态变化情况为前提进行设 计。行车组织计划是根据日客流分布时段的客流量，计算开行相应的列车对数， 全线按照日单位小时最大客流量配属运营车辆。 1 3 主要研究内容 本文首先阐述了我国轨道交通和国外轨道交通的发展现状，接着对城市轨道 交通进行了分类。在整个城市客运系统当中，讲述了城市轨道交通较其他客运交 通方式的优点，并对客流的形成机理进行了分析，并介绍了城市轨道交通客流的 时间、空间的分布特性。 针对原有传统的四阶段预测法的不足，提出了改进的四阶段预测模型，发展了 四阶段轨道交通预测模型。 按出行目的和小区土地利用性质进行交通生成的思想在不同目的出行之间， 其分布的规律有较大的不同。为了能够建立分出行目的的出行分布模型，作为模 型第一阶段的交通生成也应按出行目的分开计算。如果按出行目的进行交通生成 和分布的计算，就可以建立更精确的预测模型。 对按出行目的进行交通生成，重力模型结构简单，适用范围广泛，在没有完 整的现状o d 表的情况下也能进行分布预测。但由于重力模型在预测中对短距离出 行的分布预测会偏大，尤其在小区划分较细的城市轨道交通规划中，小区内出行 被高估，从而导致分布预测失效。为此，有必要对区内出行和区间出行建立不同 的模型。文中通过具体的数据，对区内出行和区间出行分别建立不同的模型，较好 的拟合了实际0 d 出行表。 传统的交通方式划分只是说明了城市客运交通系统由步行、自行车、小汽车、 摩托车、出租车、公交车等多种运输方式组成，将某个o d 对问的运量与各种交通 方式对应起来，即为方式划分。文中具体讲述了轨道交通和其他交通方式的关系， 比如非竞争、完全竞争、合作竞争关系等。 分析了传统的l o g i t 模型的不足，提出了引入门槛分析的l o g i t 模型，为了 体现在选择交通方式的合理性。采用改进后的l o g i t 模型，首先进行非补偿性原 则，对各种交通方式的各个属性进行全面的考察，分别设定各个交通属性( 出行 时间、安全、实际运价、速度、舒适、服务、环境影响) 的门槛值，然后再对剩 e 巫窑适厶堂亟士位迨羔! 堑迨 下的交通方式以可补偿的原则，分别计算各个交通方式的效用值然后根掘各种 交通方式的效用值的大小，选出效用值最大的交通方式。 通过对轨道交通客流时间、空间分布特性的分析，公共交通的基本客流主要 是由工作性客流而构成，在一天的运营时间内出现早、晚两个客运高峰。对于轨 道交通的客流时间特性，采取增大高峰时段的列车对数的措施。城市轨道交通客 流的空间分布特性，对于穿越城市中心区的轨道交通直径线，在列车运行方向的 起始段，一般各车站的上车人数大于下车人数，因此各区间的断面客流量逐渐加 大，在中心区达到最大，在列车运行方向的末尾段，各车站上车人数小于下车人 数，各区问断面客流量逐渐减小。因此一般直径线各区间的断面客流量，在全线 上呈中间大、两端小的“擞榄形”分布。对于轨道交通的空问特性，采取实施在 长短交路混跑的原则。 文中最后并对客流的形成机理进行了分析，说明了轨道交通客流随时间、空 i 日j 波动的特性，并针对客流的特性，通过地铁一号线的具体实际例子，采用增大 高峰时段的列车对数和设置长短交路的运输组织方案，并制定了列车全目计划表 和停站时间表。 1 4 论文创新点 对四阶段的轨道交通的客流预测提出了一些自己的见解：对按出行目的进行 交通生成、重力模型在预测中对短距离出行的分布预测会偏大，对区内出行和区间 出行建立不同的模型，较好的拟合了实际o d 出行表，采用非补偿性和补偿性原则 改进了l o g i t 模型，说明了轨道交通在整个城市交通客运系统中与其他交通方式 的关系。 针对轨道交通客流在时间和空间的波动性，通过增大高峰时段的列车对数和 长短交路的运输组织方案，制定了列车全日计划表和停站时间表。 e 塞銮迫厶主堕：羔i ! 迨2 越直扭堕塞：墨丝丛照 2 城市轨道交通系统综述 从英国伦敦建成第一条地下铁道以来，地下铁道已有一百多年的历史。地下 铁道由于具有运量大、速度快、安全、准时等一系列优点，现在世界上已有4 3 个 国家和地区，1 2 0 个城市修建了地下铁道，共有2 3 0 条线路，总营运线路长达 6 6 0 0 k m “”。地下铁道不但成为犬城市重要的交通工具，解决了大城市交通堵塞和拥 挤等问题，而且由于它的发展，促进了城市向多中心结构发展，促进了城市功能 的完善，为城市的迸一步发展创造了条件。 但地下铁道由于缺乏统一的标准，有许多不同的名称。英国的第一条地铁由 于完全修建在地下，所以叫做地下铁道u n d e r g r o u n dr a i l w a y ，后来又叫做 m e t r o p o l i t a n r a il w a y ，译为都市铁道。德国则称为u n d e r g r o u n db a h n ，简称u b a h n ，翻译过来也叫做地下铁道。日本叫地下铁道，简称地下铁，使用的汉字， 也称为都市高速铁道。本世纪初，纽约开始修建地铁，叫做s u b w a y ，后又称为r a p i d t r a n s i t ，是指快速交通r a p i dr a i lt r a n s i t ，简称r r t ，是指快速轨道交通也有 的文献称为h e a v yr a i lt r a n s i t ，应译为重型轨道交通。地下铁道由于建设费用 庞大，建设周期长，资金筹措比较困难，使许多城市望而生畏，为了降低工程造 价，许多城市增加了地铁的高架部分，甚至有的城市地铁以高架为主，出现了 e l e v a t e dr a i l w a y ，译为高架铁道。地下铁道之所以出现不同称呼，还和各国地 铁发展的情况有直接的关系，有些城市地铁是由城市铁路和高架铁路延伸改造而 来，因此有的叫做城市铁路、高架铁路，也有的叫做地下铁道。 从本世纪初开始世界上许多大城市是以有轨电车作为主要交通工具的，英国 到1 9 2 0 年全国拥有5 0 0 0 k m 有轨电车线路，l4 万辆有轨电车。美国则拥有2 5 万公 里线路，苏联的莫斯科9 5 以上的客运任务是由有轨电车来承担的。日本勇 1 9 5 5 年 有轨电车线路达到1 4 3 6 k m ，有轨电车在欧洲及世界各地区普遍发展起来。我国的 北京、天津，沈阳、哈尔滨，香港等地也建成了有轨电车。 后来，由于汽车工业的发展及普及。由于汽车具有使用灵活、方便，不需专 用道路等优点，使汽车作为交通工具迅速在工业发达国家发展起来，逐步取代有 轨电车。在汽车发展阶段，公共汽车和私人小汽车都发展较快。为了配合汽车的 发展，还修建大量高速公路，快速道路和停车设施等。但是，由于汽车的过度使 用，使城市交通日益恶化，尽管城市道路在不断增加，很快被汽车所充满，道路 为之阻塞，车辆速度下降，汽车数越多，道路阻塞越严重。另外，汽车消耗大量 能源。据统计世界汽车消耗的能源仅次于工业耗能，约接近全部石油产量的1 5 。 另外，汽车的过度发展，使得交通事故大量增加。在全世界范围内，每年因交通 事故而死亡人数达数十万人之多，其经济损失约是各国家国民生产总值的l 。正 是由于这些原因，驱使人们重新认识和评价无污染、能耗经济可靠的有轨电车。 e 基至堕厶主堕主焦丝塞2 璧也垫垣坌适丞丝堡述 在欧洲，由于地下铁道非常昂贵，资金筹措比较困难，德曰首先改造城市有 轨电车，部分线路移植到地下，被称为s t a d t b a h n ，简称s b a h n ，后来召：文献 中陆续出现s e m i m e t r o 、i n t e r i m e t r o 、p r e m e t r o ，可分别译为半地铁、过渡地铁 和准地铁。加拿大称为1i g h tr a p i dt r a n s i ts y s t e m ，应译为轻型快速轨道交通 系统。而在f | 本，这一系统被称为轻快电车。在德国出现的这一轨道交通，由于 其运量介于有轨电车和地下铁道之间，具有较强的适应性，后来在世界范围内， 逐渐得到了发展。1 9 7 8 年国际公共交通联盟正式命名为l i g h tr a i lt r a n s i t ，国 内译为轻轨交通。 单轨交通至今已有1 7 0 多年的历史，但正式作为城市交通工具，则是1 9 0 3 年在 联邦德国的伍柏特尔市建成的悬垂式单轨系统，但此后很长一段时间单轨交通在 城市公共交通中发展不大。1 9 6 4 年，日本建设了一条羽田机场至城市中心的荦轨 交通，以后又陆续修建了湘南线、小仓线、大阪机场线，其它各国也建设了一些 单轨交通作为城市公共交通工具。 6 0 年代仞足美国经济繁荣时期，在宇宙空间开发和电子计算机等科学技术领 域取得一系列成果。即使在经济繁荣时期，城市问题，特别是城市交通问题仍然 是美国最头痛的社会问题。根据“明天的运输一城市未来的新系统”研究报告， 美国人口从1 9 4 0 年1 9 6 0 年的2 0 年问，由1 3 亿增加到1 8 亿，增加3 6 ，城市人口 从7 8 0 0 万人增至l2 5 亿人，增加6 0 9 6 。受汽车发展的影响，城市公共交通持续衰退， 具有经济实力的人移居郊外，城市向市郊化发展，市中一5 , n 出现低收入的平民区。 因此，在早晚高峰期间，市中心和郊区间出现长距离大客流量，单纯依靠汽车已 不能胜任这一任务。正是在这种情况下，人们对在城市中发展新型交通系统有了 新的认识，美国首先提出发展新交通系统的意见。之后，英、德、法、日等国也 根据本国城市交通需要开始新交通系统的研制。到9 0 年代，新交通系统在工业发 达国家取得较大进步。日本称为新交通系统( 汉字) ，英文为f l e wt r a n s p o r t a t i o n s y s t e m ：法国出现l i g h ta u t o m a t e dt r a n s i ts y s t e m ，简称为v a l 系统，是自动 驾驶的轻型交通系统：美国称为p e o p l em o v e r ，是指大众运输系统。从运输需求、 提高地铁运营效率和降低建设费用的角度出发，国外开始研究小断面地铁、快速 地铁，大深度地铁和城市内的磁浮系统，可以说城市轨道交通有向多样化发展的 趋势。 2 1 我国轨道交通的发展 从已建和规划建设项目的情况看，根据轨道交通技术发展趋势和不同的运能 需求，我国将形成类型众多的轨道交通系统来满足城市交通需求：并引入现代控 制、现代通信和现代网络等技术，使轨道交通在城市交通中发挥更大的作用，安 e 丞奎迤厶望亟堂芷i 塞：越! 直垫遵窑迪盘丝练堡 全更有保证，服务水平不断提高。我国轨道交通己拥有大延量的地铁系统、城市 高架轨道交通系统、高架跨座式单轨系统和中低运量的地面轻轨系统，另外还有 高速磁浮系统、快速市郊铁路系统等。现有6 个城市( 北京、上海、广州、天津、 深圳、南京) 拥有和正在建设地铁，4 个城市( 北京、上海、武汉、重庆) 已建设高 架轨道交通系统，天津、大连两城市建设了市郊铁路，长春市建设了地面轻轨， 上海市建成了高速磁浮系统“。 我国的域市轨道交通，经历了j o 多年的发展历程。总结发展过程，大致经历 以下几个阶段： 2 1 1 起步阶段 从2 0 世纪5 0 年代，我国开始筹备地铁建设，规划了北京地铁网络。1 9 6 5 一1 9 7 6 年建设了北京地铁一期工程( 5 4 k m ) 。当时地铁建设的指导思想更注重人防功能。 随后建设了天津地铁( 7 1 k m ，现己拆除重建) 、哈尔滨人防隧道等工程。 2 1 2 开始建设阶段 2 0 世纪8 0 年代末至9 0 年代初，由于城市规模限制及道路等基础设施比较薄弱， 北京、上海、广州等特大城市的交通问题非常突出。以上海轨道交通l 号线( 2 1 k i n ) 、 北京地铁复八线( 1 3 6 k m ) 和地铁一期工程改造、广州地铁l 号线( 1 8 5 k m ) 等建设项 目为标志，我国真正以城市交通为目的的地铁项目开始建设。 2 1 3 建设高潮开始阶段 进入2 0 世纪9 0 年代，随着上海、广州地铁项目的建设，一批城市包括沈阳、 天津、南京、重庆、武汉、深圳、成都、青岛等开始计划建设轨道交通项目，并 进行了大量的前期工作。台湾省台北市也于1 9 9 7 年3 月开通了第一条地铁线路。 2 1 4 调整阶段 由于各大城市要求建设的地铁项目较多，且在建地铁项目的工程造价较高， 1 9 9 5 年1 2 月国务院发布国办6 0 号文，暂停了地铁项目的审批，并要求做好发展规 划和国产化工作。同时，国家计委开始研究制定城市轨道交通设备国产化政策。 至1 9 9 7 年底，提出以深圳地铁1 号线( 1 9 5k m ) 、上海轨道交通3 号线( 2 4 5k m ) 和 广州地铁2 号线( 2 3 k m ) 作为国产化依托项目，并于1 9 9 8 年批复了上述三个项目的立 e i i g 塑厶茔亟堂位迨z2 魃! 扭遵塞迫丕丝筮堡 项，从此城市轨道交通建设项目重新丌始启动。 2 1 5 建设高潮阶段 随着实施积极的财政政策以进一步扩大内需，田家于1 9 9 9 年丌始陆续批准一 批城市轨道交通项目丌工建设。1 9 9 9 年以后，国家先后审批了深圳、上海、广州、 重庆、武汉等1 0 个城市的轨道交通项目歼工建设，并投入4 0 亿元国债资金予以支 持，目前包括北京、上海、广州在内，全国己建和在建轨道交通项目的城市有1 0 个，新申请立项准备建设的城市有8 个，建设速度大大超过f i i j 3 0 年。从2 0 0 3 年年底 刀二始，北京、上海、深圳等有关城市歼始编制和申报轨道交通建设规划，目静已 有1 5 个城市上报了建设规划报告。深圳、杭州、哈尔滨、广州、上海、成都等城 市的规划已通过国家审批。根据统计，1 5 个城市在近期规划建设6 j 条线路，线路 里程达到1 7 0 0 k m ，投资规模约6 0 0 0 亿元1 。 2 2 世界轨道交通的发展 城市化是世界各国共同的发展趋势，世界上许多发达国家在小汽车逆入家庭 后，仍然实施的是“公交优先”的交通管理模式。以东京和伦敦为例，轨道交通 分别承担了8 6 和7 1 的客运量，是居民出行的主要方式。 除了发达国家，一些新兴的工业化国家和地区也在大力发展城市轨道交通。 墨西哥城地铁于1 9 6 6 年动工兴建，目前已有1 0 条线路，总长为1 7 8k m ，居世 界第6 位，日均客运量为4 5 0 万人次，总运量仅次于莫斯科和东京，居世界第3 位。 到目前为止，全世界已有4 3 个国家1 2 0 多个城市修建了城市轨道系统。总营业 里程有6 6 0 0 多公里。其中地铁线路长度超过1 0 0 公里的城市有伦敦、纽约、莫斯科、 巴黎、东京、芝加哥、华盛顿、旧金山、墨西哥城等”。 以下是几个世界著名城市的轨道交通系统的发展概况： 纽约轨道交通系统 自1 9 0 4 年开通地铁，纽约地铁系统已有1 0 0 多年的运营历史，连接着曼哈顿 ( m a n h a t t a n ) 、布朗克斯区( b r o n x ) 、布鲁克林区( b r o o k l y n ) 及皇后区( q u e e n s ) 。 曼哈顿是主要的商业中心，其他三区以居住为主。纽约的轨道交通系统由三层系 统构成：地铁、通勤铁路和城际铁路。其中，地铁系统又分为快线和慢线，主要 服务于市内。 巴黎的轨道交通系统 巴黎的轨道交通系统包含四个层次：普通地铁( 、_ i e t r o ) 、区域快线( r e g i o n a l e x p r e s sr a i l w a y ，r e r ) 、市郊铁路和轻轨( t r a m v c a y ) 。在2 0 0 0 年巴黎大区公共交 e 盛銮迫厶：主亟芏位迨塞 2 撼! 直垫堕窑遁丕丝益适 通的总客运周转量中，r e r 矛 j 铁路郊线承担t 5 7 6 ，地铁为2 5 3 ，轻轨为0 j ， 其余1 6 j 由常规公交承担。 东京轨道交通系统 东京的轨道交通种类繁多，有地铁、城市铁路、直线电机等，目前东京都的 轨道交通公司有2 7 家，经营着总长度为2 2 9 2 jk m 的轨道交通线路。在整个轨道网 络中，城市铁路线占整个网络长度的8 2 ，地铁占整个网络长度的1 4 ，主要集中 在山手线以内的城市中心，服务于城市中，l , 1 b k m 的范围。 2 3 城市轨道交通系统的分类 2 3 1 城市轨道交通分类的意义 交通运输是城市基本职能和物质基础的重要组成部分，是城市赖以生存、维 持正常发展的条件之一。城市发展与城市交通运输具有相辅相成、互相制约的密 切关系。研究表明交通运输决定了城市的形成和发展，在城市形成之后，则要求 交通技术水平与城市发展适应。因此可以说，随着城市规模扩大、产业集中，城 市职能加强，完善的交通运输网才得以形成，而交通运输设施和网络是否完善， 又影响和制约着城市的进一步发展。交通工具从马车、有轨电车、汽车，到现代 化电气铁道，每一次变革都使城市范围扩大，使人们的出行距离增加。 任何一种交通工具的出现都有一定的社会背景，是城市社会经济发展的结果， 并将随着科学技术的发展而不断提高。从地下铁道首先在英国伦敦诞生以来的一 百多年间，伴随城市的发展和扩大，城市轨道交通在世界范围内有了广泛的发展， 出现了许多不同类型的轨道交通方式。城市轨道交通的形式越来越多。而且，每 一种轨道交通方式都有着不同的特点，有些特点是难以用数量来表达的，各种轨 道交通系统相互之间有着复杂的关系。由于缺乏系统的基础理论研究，缺乏统 的标准。因此，对各种轨道交通存在很多模糊的认识。不但概念不清楚，而且叫 法也不统一，统计数据混乱，给城市轨道交通的规划，给选择合理的轨道交通方 式带来严重的障碍，造成决策的失误。因此，开展城市轨道交通系统研究，开展 城市轨道交通的分类和定义研究具有重要的意义和作用，可以清晰地阐明各种轨 道交通的特点，使我们得到启迪，有助于深化对各种轨道交通的了解，澄清对各 种轨道交通的模糊认识，为确定城市轨道交通的发展模式，为城市轨道交通的选 型提供理论依据。 2 3 2 国外城市轨道交通的分类 d 壅塞垣厶尘亟堂生迨塞2 缝j 亘塾遵窒遁丕丝盆鲨 国外城市轨道交通分类研究比较少，日本东京大学曾根悟教授曾经将轻轨交 通分为有轨电车型、市郊有轨电车型、地下铁道型、铁路电车型和新交通系统型 等五种形式。这种分类方法由于缺乏明显的界定范围，未能反映各种城市轨道交 通的实质和特性，把有轨电车改造和各种新形交通方式都包括在轻轨交通范围内， 分类不够确切，过于笼统。德国基本是按照有轨电车改造的不同阶段将轻轨交通 分作4 个等级，线路的专用程度。系统的运输能力作为主要特性，是分类中的主要 界定条件，这种分类反映了轻轨交通的实际情况。与德国的分类方法相似，国内 将轻轨交通划分为初级、中级和高级三个等级，德国的分类研究只限于轻轨交通， 而不能反映城市轨道交通的全貌。美国宾夕法尼亚大学v l k a nr v n c h i c 对各种公 共交通方式按线路专用程度，系统技术和运营方式三个特点来进行分类和定义， 其结果如附表所示。这种分类方法不足之处在于没有考虑城市轨道交通的牵引方 式和系统的运输能力。城市轨道交通的牵引方式是轨道交通的重大技术装备，在 很大程度上决定了轨道交通的运输成本、行车安全和现代化程度。作为城市公共 交通骨干的轨道交通主要承担城市通勤、通学等大量短时问集中的客流，因此轨 道交通系统规划和选型主要是根据轨道交通的运输能力来确定的。 表i 关国宾夕法尼亚大学v u k a nr v n c t t l c 对各种公共交通方式的分类 t a b l e1t h ek i n d so f c o m m o nt r a f f i cd e f i n e db yv u k a nr v n c h i cf r o mp e n n s y l v a n i a nu n i v e r s i t y 线路专用类型具有外部导向系统人工导向 轮轨导向其他导向 a 快速地铁系统轻型快速系统有专用线路的公兵汽车 胶轮快速地铁系统单轨系统导轨系统 地区铁道系统 b 轻轨系统双重方式部分区段的专用线 行驶的公共汽车 c 城市有轨电车无轨电乍普通公共汽车 2 3 3 国内城市轨道交通的分类 目前我国对于城市轨道交通形式的分类方法和标准繁多，叫法不统一，统计 数据也相对混乱，对城市轨道交通的规划、选型及其合理发展产生了一定的影响。 因此，有必要对城市轨道交通的分类与特点进行阐述，以便对城市轨道交通系统 有一个清晰认识，并为城市轨道交通的选型等提供理论基础。 城市轨道交通基本类型通常包括地铁、轻轨、单轨、有轨电车、城市铁路、 线性电机车系统、磁浮系统和新交通系统等8 类，为了能够在不同的目标下合理地 选择轨道交通形式，可以依据不同的标准对城市轨道交通基本类型进行分类。 峦至丝厶堂堑：至i ! 迨2 越直垫道奎适丕丝垒；姿 1 按交通容量分类 交通容量即运送能力指单方向每小时的断面乘客通过量。按照不同的交通 容量范围，轨道交 通可分为特大、大、中、小容量等4 种系统，如表2 所示。其 中，特大容量系统一般指市郊铁路，其单向小时断面流量可达至, j 6 - 8 万人；大容 量轨道交通通常指常规地铁；中容量轨道交通包括轻轨、单轨、线性电机车系统、 新交通系统和磁浮系统：小容量轨道交通则多指有轨电车系统。 表2 按照交通容苷划分的轨道交通类型 t a b l e2t h ek i n d so f t h er a i l w a yt r a f f i cd e f i n e di nt e r mo f t h et r a f f i cc a p a c l t y l 交通容量( 万人小时) 52 jo j 2 o 5 类别特大大中小 2 按敷设方式分类 根据不同的敷设方式，轨道交通系统可分为隧道( 包括地下，水下) 、高架和 地面3 种形式。特大、大容量轨道交通在交通较为繁忙的地区多采用隧道和高架形 式，在市郊则可采用全封闭的地面形式：中容量也可兼有3 种敷设形式，且通常不 与机动车混行；小容量轨道交通系统一般采用地面形式，可与机动车混行，运输 效率较低，相对于普通公交优势并不明显。 3 按路权分类 路权是指轨道交通系统运行线路与其他交通的隔离程度，即运行线路的专用 程度。以此为依据，轨道交通系统可分为“a 、b 、c ”3 种基本类型。c 类即开放 式系统，代表地面混合交通，不具有实体分隔，轨道交通或与其他交通混合出行， 在路口按照信号规定驶停；也可享有一定的优先权，诸如用道路标线或特殊信号 等保留车道；b 类即半封闭系统，沿行车方向采用缘石、隔离栅、高差等措施与其 他交通实体隔离，但在交叉路口仍与横向的人车平交混行，受信号系统控制；a 类 即全封闭系统，与其他交通完全隔离，不受平交道和人车的干扰，因此这种系统 的车辆具有较高的运行速度，可以保持较高的准时性和安全性。 4 按导向方式分类 导向方式是轨道交通重要的特性之一，影响着系统的结构、运行和建设费用。 根据不同的导向方式，轨道交通系统可分为轮轨导向及导向轮导向。市郊快速铁 道、地铁、轻轨、线性电机车系统和有轨电车等均属于轮轨导向方式，单轨及新 交通系统等采用胶轮车辆属后一类型。 5 按轮轨支撑形式分类 轮轨支撑形式，即车辆与转移车重的行驶表面之间的垂直接触与运行方式。 从这一标准出发，轨道交通系统可分为钢轮钢轨系统、胶轮混凝土轨系统以及特 殊系统。钢轮钢轨系统包括市郊铁路、地铁、轻轨、有轨电车等，胶轮混凝土轨 系统主要指单轨及新交通系统，而特殊系统则包括支撑面置于车辆之上的悬挂式 e 立至塑厶主亟主位迨塞2 越! 叵丛堕奎丝丕丝益造 单轨系统、磁浮式轨道系统等。 6 按牵引方式分类 牵引动力是城市轨道交通完成运输的罄本原动力，其技术水平的高低、能耗 和运价的大小，一直在轨道交通的发展中占主导地位，影响着轨道交通运输成本、 运行安全和其发展。最早的地铁采用的是蒸汽机车牵引。随着科技的发展，大功 率电力电子器件和电子计算机的出现，很快出现了电气牵引的地铁。当前地铁和 其他城市轨道交通普遍采用直流牵引的馈电方式，只在客流较少的非电气化市郊 铁道线路上为节省投资费用而采用内燃动车组，目前又出现了利用磁浮原理驱动 的新型轨道交通车辆。 7 按车辆的编组形式分类 车辆编组形式影响到轨道交通系统的规模、设备容量、车辆检修用地面积及 建设费用，是轨道交通系统的重要特性之一。车辆编组形式通常有全动车编组、 动拖车混合编组和单元车组3 种方式。全动车编组形式要求每节车厢都有独立的牵 引控制系统，可灵活调整车辆编组辆数，轴重分布均匀。动拖车混合编组由动车 和拖车组成，可以根据具体情况，适当地增加动车和拖车，但由于车辆种类增加， 全列车重量分配不均匀。单元车组是将几辆动车和拖车通过半永久式车钩固定连 接成为一个车组，根据客流量确定列车单元个数的多少。 8 按城市轨道交通系统类型的定义 在纵览世界各国现有的城市轨道交通形式的基础上，基于其各自不同的特点， 可将现有的城市轨道交通形式分为以下8 类。一些特殊型式的城市轨道交通( 例如 缆车和索道等) ，由于使用范围不广，故此处没有涉及。 地铁 地铁( 英语用m e t r o ，u n d e r g r o u n dr a i l w a y ，s u b w a y 等表示) 是由电气牵引、 轮轨导向、车辆编组运行在全封闭的地下隧道内，或根据城市具体条件，运行在 地面或高架线路上的大容量快速轨道交通系统。 通常根据城市环境条件的情况，地铁列车主要在城市地下空间修筑的隧道中 运行，当条件允许的时候，也可以穿出地面，在地面或者高架桥上铺轨运行。为 了降低工程费用，目前地铁系统中地面和高架线路所占的比重越来越大。 轻轨 公共交通国际联会( u i t p ) 关于轻轨运输系统( l i g h tr a i lt r a n s i t ，简称l r t ) 的解释文件中提到：轻轨是一种使用电力牵引，介于标准有轨电车和快运交通系 统( 包括地铁和城市铁路) ，用于城市旅客运输的轨道交通系统。 轻轨是从新式有轨电车逐步发展到路权专用、自动化程度较高及车辆在地下 或高架轨道上运行的城市轨道交通形式。轻轨发展的某一阶段也许是最终阶段， 但也许可以进一步发展到更高阶段。因此，轻轨是一种技术标准涵盖范围较宽的 1 7 e 盛銮丝厶= ；兰亟：翌芷迨塞 2 撼直垫道塞丝丕丝笠述 城市轨道交通形式，低技术标准的轻轨接近于现代有轨电车，而高技术标准的轻 轨则接近于轻型地铁。 单轨 单轨系统( h o n o r a i l ) 是指通过单一轨道梁支撑车厢并提供导引作用而运行的 轨道交通系统，其最大特点是车体宽度比承载轨道宽。以支撑方式的不同，单轨 一般包括跨座式和悬挂式两种类型。由于单轨系统的单方向小时运量为5 0 0 0 2 0 0 0 0 人次，故单轨常常被认为是轻轨系统的一种。但实际上，单轨车辆的轮筑支撑 形式以及走行方式与轻轨列车有很大的不同。从严格意义上来说，单轨应该独立 列为一种城市轨道交通形式。单轨系统大多数情况下采用高架方式，其景观性较 好。根据需要，单轨列车也可在地面或地下运行。 有轨电车 有轨电车( t r a m 或s t r e e tc a r ) 是使用电力牵引、轮轨导向、单辆或两辆编组 运行在城市路面线路上的低运量轨道交通系统。有轨电车的历史比较久远，其前 身是1 9 世纪仞期的有轨马车。由于科技的不断进步，到了1 9 世纪末又逐渐由蒸汽 驱动过渡到电力驱动，形成了近代有轨电车的雏形。有轨电车运量小，且在街道 路面上与其他交通混合行驶，其安全性和准时性较差。 城市铁路 城市铁路( u r b a nr a i l w a y ) 是由电气或内燃牵引，轮轨导向，车辆编组运行在 市区、市郊以及卫星城之间，以地面号用线路为主的大运量快速轨道交通系统。 城市铁路实际是从干线铁路发展而来，只是城市铁路更多地具有通勤和公交性质 的运营特征。按照城市铁路运行区域的不同，可以分为市区铁路、市郊铁路和机 场联络铁路等。 磁浮系统 磁浮系统( m a g l e vs y s t e m ) 是一种运用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理， 依靠电磁力来使列车悬浮并走行的轨道运输方式。它是一种新型的没有车轮、采 用无接触行进的轨道交通系统。磁浮交通系统是2 0 世纪一项伟大的技术发明，相 对于其他形式的轨道交通来说，它投入实际使用的历史并不长。上海磁浮试运营 线是目前唯一投入商业运营的线路。目前世界上许多国家都在对磁浮技术进行积 极的研究，其中主要以德国和日本的技术较为成熟。 线性电机车系统 线性电机车系统( l i n e a rm o t o rc a rs y s t e m ) 是由线性电机牵引，轮轨导向， 车辆编组运行在小断面隧道、地面和高架专用线路上的中运量轨道交通系统。 将线性电机牵引的轨道交通系统列为独立的系统，是因为该系统与地下铁道、城 市铁路、轻轨等有明显的区别。它是利用线性电机在磁场相互作用下，直接产生 牵引力，属于非粘着驱动，车轮只起到支承和导向作用。其使用在地铁中可称为 噩奎堡厶翌亟生缱丝塞2 越! 业丛堕奎适丕丝苴丝 小断面地铁，也可用在高架线路上。目前投入运营的线性电机车系统主要集中侄 加拿大、日本和美国等国家。 新交通系统 对于新交通系统( a u t o m a t e dg u i d ew a yt r a n s it ，简称a g t ) ，目自口还没有统 一和严格的定义，从广义上来讲，是那些与现有运输模式不同的各种短距离新交 通方式的总称。狭义的新交通系统则定义为：由电气牵引，具有特殊导向、操纵 和转折方式的胶轮车辆，单车或数辆编组运行在专用轨道梁上的中小运量轨道运 输系统。新交通系统从系统运行特征上来分析也可以称为导轨式交通系统。各 国对其有不同的称呼：日本称为新交通系统，英文为n e wt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ； 法国称为l i g h