（交通信息工程及控制专业论文）城市轨道交通站点布局设计与优化研究.pdf

摘要 捅晏 题名：城市轨道交通站点布局设计与优化研究 研究生：仲崇谨 导师：黄卫院士 学校：东南大学 发展城市轨道交通以缓解日益严峻的交通问题，已成为世界各大城市的 共识。通常情况下，轨道交通站点的布局不仅影响着系统服务水平和效益的 发挥，而且对城市空间结构、沿线土地开发等产生深远影响。由于我国对轨 道交通站点布局的相关研究尚存不足，已建成的某些轨道交通线路站点布局 存在不合理现象，抑制了轨道交通系统功能的充分发挥。因此，在我国城市 轨道交通蓬勃发展的环境下，对轨道交通站点布局进行系统的、科学的研究， 具有重要理论价值和现实意义。 本文首先对轨道交通站点从两个层次进行分类：利用聚类分析方法将站 点分为客流集散型和土地引导型两类；在此基础上，从定性角度进行第二层 次分类，将客流集散型轨道交通站点分为锚固点和一般点。在两层次分类的 基础上，分析了各类轨道交通站点布局的主要影响因素，并重点对一般点的 布局方法进行了研究：借鉴人口密度函数模型和费效理论获得一般点布设的 必要条件，借助广义出行函数讨论其布局方法；对其他类型轨道交通站点的 布局按特征、分性质给予相应建议。 最后，在协调轨道交通投资方、运营方、乘客利益的基础上，综合考虑 轨道交通与其他交通方式的衔接、站点客流集散、城市布局与规划等因素， 通过优化轨道交通站间距对轨道交通站点进行优化设计。最后，建立评价体 系，筛选规划方案。在充分分析轨道交通参与主体价值取向的基础上，应用 灰色关联度法，从交通效益、经济效益、社会效益和环境效益四个方面对方 案进行评价、筛选。 关键词：城市轨道交通站点分类布局优化广义出行函数 a b s t r a c t a b s t r a c t t i t l e ：s t u d yo nd i s t r i b u t i o na n do p t i m i z a t i o no fu r b a nr a i lt r a n s i ts t a t i o n g r a d u a t es t u d e n t ：z h o n gc h o n g j i n s u p e r v i s i n gt e a c h e r ：a c a d e m i c i a nh u a n g w e i u n i v e r s i t y ：s o u t h e a s tu n i v e r s i t y l a r g ec i t i e so ft h ew h o l ew o r l dr e a l i z et h a td e v e l o p i n gr a i l t r a n s i tc a n m i t i g a t et h ei n c r e a s i n g l y s e v e r et r a f f i cp r o b l e m a si so f t e ni nt h ec a s e ，t h e d i s t r i b u t i o no fr a i lt r a n s i ts t a t i o n sn o to n l ya f f e c tt h es y s t e mo fs e r v i c el e v e la n d t h eb e n e f i tb u ta l s os e r i o u s l ya f f e c tu r b a ns p a t i a ls t r u c t u r ea n dt h el i n eo fl a n d d e v e l o p m e n t a tp r e s e n t t h e r ei sn os u f f i c i e n ts t u d yo nt h ef i e l do ft h es t a t i o n d i s t r i b u t i o n i n e v i t a b l y ，s o m es t a t i o n sl o c a t e du n r e a s o n a b l ya n df u l le x e r t i o no f r a i lt r a n s i tf u n c t i o nw a ss u p p r e s s e d w i t ht h ev i g o r o u sd e v e l o p m e n to fr a i lt r a n s i t i no u rc o u n t r y , s t u d y i n go ns t a t i o nd i s t r i b u t i o no fu r b a nr a i lt r a n s i ts y s t e m a t i c a l l y a n ds c i e n t i f i c a l l ya r eo fg r e a ts i g n i f i c a n c ei nt h e o r ya n dp r a c t i c e a tf i r s t t h er a i lt r a n s i ts t a t i o ni sc l a s s i f i e dt ot w ol e v e l sb yc l u s t e ra n a l y s i s w h i c hi sp a s s e n g e r - s e r v i c ea n dl a n du s e s e r v i c e t h e nc l a s s i f i e df u r t h e r , t h e p a s s e n g e r - s e r v i c et y p ei sc l a s s i f i e dt oa n c h o r a g es t a t i o na n dg e n e r a ls t a t i o n a tt h e b a s eo fc l a s s i f i c a t i o n 1 e a d i n gi m p a c tf a c t o r so fa l lt h er a i lt r a n s i ts t a t i o n s d i s t r i b u t i o na r es t u d i e d n e x t t h ed i s t r i b u t i o no fg e n e r a ls t a t i o ni sp r i m a r i l y s t u d i e d i t sn e c e s s a r yc o n d i t i o ni so b t a i n e db yp o p u l a t i o nd e n s i t ym o d e la n d c o s t b e n e f i tt h e o r y i t sd i s t r i b u t i o nw a yi sg a i n e db yg e n e r a l i z e dt i pf u n c t i o n t h e ng i v es u g g e s t i o nt ot h ed i s t r i b u t i o no ft h eo t h e rs t a t i o n sa c c o r d i n gt ot h e c l a s s i f i c a t i o n a tl a s t ，c o n s i d e r i n gt h ep r o f i to fr a i li n v e s t o r , o p e r a t o ra n dp a s s e n g e r , b a s e d o nc h a n g i n gw i t ho t h e rt r a f f i cm o d e s ，p a s s e n g e rd i s t r i b u t i o n ，u r b a np l a n n i n g ，t h e o r i g i n a ld i s t r i b u t i o no fr a i l s t a t i o ni so p t i m i z e db ys t a t i o ns p a c i n g a tl a s t ， e v a l u a t i o ns y s t e mi sb u i l t b a s e do nt h ep r o f i to ft h er a i lp a r t i c i p a t o r , t h e e v a l u a t i o ni sb u i l tb yg r e ya s s o c i a t i o nd e g r e ea i m e da tt r a f f i cb e n e f i t ，e c o n o m i c b e n e f i t s o c i a lb e n e f i ta n de n v i r o n m e n tb e n e f i t k e yw o r d s ：u r b a nr a i lt r a n s i t s t a t i o nc l a s s i f ys t a t i o nd i s t r i b u t i o ns t a t i o n o p t i m i z a t i o n g e n e r a l i z e dt r i pf u n c t i o n n 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：勺_ 堑导师签名： 日 期： 第一章前言 弟一草刖吾 1 1 研究背景 1 1 1 城市轨道交通概述 在城市内，依托固定轨道运行，借助动力驱动快速行驶的大运量交通方式，称之为 城市轨道交通n 2 1 。城市轨道交通是一种路权基本隔离的公共交通方式，通过轨道来引 导列车的运行方向，大多为电力牵引，是大城市公共交通的重要组成部分。与其他公交 方式相比，轨道交通具有速度快、运量大、准时、安全、能耗低、服务水平高等明显优 点，同时具有建设费用昂贵、对土地利用性质及城市结构布局影响大等特点。城市轨道 交通系统包括线网、车站、车辆段、停车场及其他运营设备等n 1 。 城市轨道交通按其技术特性、运量、区域服务功能等一般分为地铁( r a p i dr a i l t r a n s i t ) 、轻轨( l i g h tr a i lt r a n s i t ) 及区域铁路( r e g i o n a lr a i lt r a n s i t ) 等旧1 ，三种方式 的一般技术及运营特征h 6 3 见表1 1 所示。 表1 1三种轨道交通方式技术及运营特征表 穸式 轻轨地铁 区域铁路 静z 列车编组数 2 - 44 1 04 1 0 生 辆 车辆长度( 米) 1 4 3 01 5 2 32 0 2 6 特 车辆座位数2 5 8 03 2 8 48 0 1 2 5 征 车辆载客数 1 1 0 2 5 01 4 0 2 8 01 4 0 2 l o 路权专用度( )4 0 1 0 01 0 09 0 1 0 0 车辆控制方式人工信号信号信号 设 施 售票方式车上车站车站车站车上 特 供电方式受电弓第三轨受电弓第三轨受电弓 征 站台高度低或高低或高低或高 是否封闭无全部全部全部 最大速速( k m h ) 6 0 - 1 2 08 0 - 1 0 08 0 1 3 0 运营速度( k m h )1 8 4 02 5 6 04 0 7 0 ，一 还 营 高峰小时发车数 4 0 9 02 0 4 0l o 3 0 特 平峰小时发车数 5 1 25 1 2 1 6 征 容量( 人d , 时) 6 0 0 0 2 0 0 0 010 0 0 0 - 6 0 0 0 08 0 0 0 3 5 0 0 0 可靠性高较高较高 网 网络及区域覆盖率 支线，c b d 覆盖良好 以射线为主。c b d 覆 放射状，c b d 有限 络 盖较好 系 站间距( 米) 3 5 0 - 8 0 05 0 0 - 2 0 0 01 2 0 0 4 5 0 0 统 平均出行长度中长中长长 随着科学技术的发展及人们认知的外延，轨道交通范围有所扩大，还包括胶轮的单 轨交通系统、线性电机牵引系统、磁悬浮系统等 1 。 如今，轨道交通已成为大城市的骨干交通运输工具。轨道交通带来的不仅是交通便 利，还带来了全新的生活方式。有了城市轨道交通，人们对出行距离的衡量标准随之发 东南大学硕士学位论文 生改变：出行距离由时间尺度取代空间距离。城市轨道交通使人们改变了“区位”的概 念，把地理距离变成了精确的时间距离。轨道交通准时、高效的特点，使人们无需再考 虑何时进办公室，而只需要考虑何时进轨道交通车站。轨道交通站点距出发地的距离是 影响出行者到达轨道站点方便程度的一个重要因素，为使轨道交通能提供更好的服务， 城市轨道交通站点的布局及选址应科学合理。 1 1 2 我国轨道交通发展状况 改革开放以来，随着国民经济的迅速发展，我国城市化进程明显加快。2 0 0 6 年我国 城镇人口已达5 6 l 亿人，城市化水平已达4 2 9 9 躔3 ，按目前城市发展速度计算蹭3 ，到 2 0 11 年我国城市人口将达到6 7 5 亿左右，城市化水平将达5 0 以上，百万以上的大城 市将达到5 0 个，大城市的城市半径也将由现在的1 0 - - 2 0 k m 扩大到2 0 - - - 3 0 k m 。随着城 市化水平的提高和城市规模的扩大，一方面由于城市人口数量和密度的增加，城市交通 出行数量迅速增加，出行速度越来越慢：另一方面，随着人们生活水平的提高，对出行 质量的要求越来越高。当城市现有交通设施与出行需求存在较大差距，道路交通因其自 身局限性而无法满足人们出行需求时，必然出现车速下降、出行时间增加、交通阻塞、 事故率上升等一系列城市交通问题。 城市交通问题一直是城市发展面临的主要问题，几十年来，也是许多国家普遍关注 的问题。世界各国纷纷采用各种方式与途径致力于城市交通问题的解决。回顾2 0 世纪 世界城市交通的发展历程可以看出，城市轨道交通己成为城市发展过程中不同阶段的代 表与分水岭。当我们用可持续发展的思想审视世界各大城市在解决城市交通问题时所走 过的不同道路以及产生的不同效果时，不难发现，发展公共交通，特别是轨道交通，是 解决城市交通问题的一条有效途径，并且适应可持续发展的科学发展观。目前，我国许 多城市借鉴国外大城市的交通发展经验，汲取教训，运用可持续发展观重新审视城市交 通问题，普遍认识到轨道交通作为城市交通的骨干，符合大城市交通可持续发展的战略 需求，有利于引导我国城市交通走上协调、健康、可持续的发展道路。 在这样的背景条件下，我国的轨道交通的发展经历了起步阶段、开始建设阶段、建 设高潮开始阶段、调整阶段、建设高潮阶段n 们等。 1 ) 起步阶段 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 1 9 7 6 年建设了北京地铁一期工程( 5 4 k i n ) 。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 ，现已拆除重建) 、哈尔滨人防隧道等工程。 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 m ) 、 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1 号线( 1 8 5 k m ) 等建 设项目为标志，我国内地真正以城市交通为目的的地铁项目开始建设。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。 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、青岛等开始规划建设轨道交通项目，并进 行了大量的前期工作。 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 第一章前言 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 5 k m ) 、上海轨道交通3 号线( 2 4 5 k 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 立项，从此城市轨道交通建设项目重新开始启动。 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，国家于1 9 9 9 年开始陆续批准一批 城市轨道交通项目开工建设。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开工建设，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，全国已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，建设速度大大超过前3 0 年。 历经四十余年的发展，我国已经拥有和正在建设轨道交通的城市有十几个，提出或 正在筹备建设的城市二十几个。具体建设情况n 如表1 2 所示。 表1 2 我国已建轨道交通线路及里程 城市项目名称 线路长度( k m )建成年份 地铁1 号线 3 1 4 4 1 9 6 9 1 9 9 9 地铁2 号线2 3 11 9 8 2 城市铁路( 1 3 号线) 4 0 9 52 0 0 3 北京 八通线1 8 9 52 0 0 3 地铁5 号线 2 7 62 0 0 7 小计1 4 2 0 4 轨道交通1 号线 3 3 71 9 9 5 1 9 9 7 2 0 0 4 轨道交通2 号线 2 5 3 2 0 0 0 2 0 0 6 轨道交通3 号线4 0 32 0 0 0 2 0 0 6 轨道交通4 号线 3 3 6 2 0 0 3 2 0 0 7 上海 轨道交通5 号线1 7 22 0 0 5 轨道交通6 号线 3 32 0 0 7 轨道交通8 号线一期 2 2 4 2 0 0 7 轨道交通9 号线一期 3 1 12 0 0 7 小计2 3 6 6 地铁1 号线18 - 51 9 9 9 地铁2 号线 1 8 2 2 0 0 3 广州地铁3 号线3 6 72 0 0 5 2 0 0 6 地铁4 号线 3 6 2 2 0 0 5 2 0 0 6 小计1 0 9 6 津滨轻轨一期 4 5 42 0 0 3 天津 地铁1 号线2 6 22 0 0 5 2 0 0 6 大连 快轨3 号线 4 9 1 52 0 0 4 长春轻轨环线一、二期3 1 9 62 0 0 2 2 0 0 6 南京地铁1 号线一期2 1 72 0 0 5 东南大学硕士学位论文 重庆轨道交通2 号线( 单轨) 1 9 1 52 0 0 5 武汉轨道交通1 号线一期1 0 2 32 0 0 4 深圳地铁期 2 1 92 0 0 4 合计 7 1 3 9 3 注：以城市轨道交通线路总里程长度为准( 未含上海浦东磁悬浮线) ，2 0 0 7 年底统 计( 不含香港、台湾) “十五”期间，中央政府已投资8 0 0 0 亿元用于城市交通，其中2 0 0 0 亿元用于地铁 项目；“十一五”发展规划中政府提出继续重视城市轨道交通的建设。由此可见，我国 的轨道交通建设迎来了高峰建设时期，随着综合国力的不断提高，我国大城市轨道交通 还将有更大规模的发展。 1 1 3 轨道交通网络规划中存在的问题 我国城市轨道交通正进入一个蓬勃发展的时期，并已取得一定的成绩，也有一定的 基础和水平。但从总体上看，目前还没有形成与城市轨道交通发展建设相配套的规划设 计、施工建设、科研开发和运营管理的一整套体系。还存在政策标准、网络规划、投资 融资、国产化、工程技术和运营管理等方面的诸多问题。在这诸多问题当中，城市轨道 交通网络规划和线路站点布局是城市建设决策部门应首先面对的问题。 城市轨道交通网络规划和线路站点布局是在城市交通总体规划指导下的专项规划， 是城市交通网络发展建设的宏观性、长远性控制规划，是城市轨道交通网络建设的指导 性实施规划，是城市轨道交通建设的根本纲领和主要依据。一方面，城市轨道交通网络 规划直接关系到城市交通网络布局的合理性、线路设施配置的科学性和网络的服务有效 性，对整个城市的发展、功能布局、土地利用及城市形态演变具有重要影响。另一方面， 与其他城市交通方式相比，城市轨道交通的建设投资巨大，造价昂贵，建设周期长，投 资回收慢，涉及行业领域部门多，关系协调复杂，技术难度大。轨道交通建设项目是一 个城市的百年大计，线路、车站一旦建成，很难更改，抑或更改所付出的代价非常重大。 要做好这样一个庞大的系统工程，就必须从全局的角度统筹规划、合理安排、科学合理 的进行轨道交通网络规划以及站点布局与设计，为后续工作奠定良好的基础和前提条 件。 近几年，随着轨道交通项目的进行，国内许多城市都编制了城市轨道交通网络规划， 但对城市轨道交通网络规划的重视程度和工作深度与国外相比尚有较大差距，对如何做 好轨道交通网络规划缺乏全面系统的研究，对某些规划理论尚存模糊认识，规划方法也 过于简单，对线网特别是轨道交通站点布局的修改，主观感觉替代了科学方法，致使规 划的线网无法稳定，难以执行，站点的布局及选址，犹存争议，违背了规划的初衷，失 去了规划的意义，对轨道交通网络发展留下了隐患。具体表现在以下几个方面： ( 1 ) 对轨道交通网络规划的重视不够、认识不足。有的城市是先做线路固化再做 线网规划，这样无法从系统的角度协调好轨道交通内部系统以及轨道交通与其他交通方 式的协调关系，同时也忽略了轨道交通与城市形态、城市土地利用的适配关系，在一定 程度上影响了城市轨道交通的健康发展。另外，有的城市仅为了上报国家有关审批部门 而编制轨道交通网络规划，有失可操作性。 ( 2 ) 对轨道交通网络规划体系、规划理论、规划方法缺乏系统研究。目前轨道交 通网络规划采用的主要方法是借鉴道路交通规划的“四阶段”法，尚未形成适合轨道交 通网络自身特点的规划理论与方法。规划过程中一些问题如城市轨道交通对城市发展的 支撑引导作用的定量分析，轨道交通在城市交通体系中合理分担比例的确定，轨道交通 对其他交通方式的影响等也缺乏系统的理论研究。 4 第一苹前百 ( 3 ) 对轨道交通网络规划中的一些具体问题的研究不够深入，规划中定性分析多 于定量论证，许多具体参数指标如吸引范围、站间距等的标定缺乏理论支持，主观影响 较大；从城市规模和线网服务覆盖面积匡算线网合理规模的方法过于粗糙和简单，线网 合理规模的概念也有待重新认识。 ( 4 ) 对规划中轨道交通网络布线设站的方法、站点覆盖影响范围的确定、换乘枢 纽的规划等问题研究，方法偏于简单，理论支撑力度不足，尚未建立一套基于综合城市 交通网络系统的轨道交通换乘节点布设理论方法：对线网评价、轨道交通网络运营评价 的宏观、微观指标层次不清，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，造成规划方案的比选困难，意见难以统一。 ( 5 ) 针对轨道交通站点的布局，大多形成于轨道交通线路交叉点、大型客流集散 点，对于普通站点的布局主要依赖轨道交通站间距理论，与线路周边乘客出行需要联系 不够紧密。从各城市轨道交通线网规划不难看出，许多轨道交通站点布局没有详细到具 体地点，只规划在某一区域。而且现阶段，站点的布局规划中，尚未形成系统的布局理 论与实践方法，主要依靠人为经验。 1 2 研究的目的及意义 当前，我国各大城市正处于城市轨道交通快速发展的初始阶段，许多城市都在进行 轨道交通线网的规划、设计、申报工作。而目前常用的交通规划方法对轨道交通网络规 划理论和站点布局的研究认识还不足，尤其是对轨道交通线路上站点的布局方面，还主 要依靠经验，缺乏系统有力的理论指导。现今，在初级线网形成后，对车站布设领域的 系统研究还比较缺乏，现有的布设方法过于简单，主要借鉴常规公交站点布设方法，这 就导致轨道交通线路上站点布设几乎与常规公交站点相重合，既影响轨道交通的运行效 率，又造成公共交通资源的浪费。对于已建成的车站，由于布局规划时人为主观意识过 强，大都依赖于经验或根据平均站距、客流集散点等简单理论布设，导致许多车站布局 不合理，难以系统的协调好轨道交通方式及其他交通方式的衔接，影响了轨道交通对城 市发展的引导作用，限制了轨道交通效能的充分发挥n 2 1 3 ，。 在此背景下，本文尝试对轨道交通站点布局进行研究，特别是中间站点( 一般型轨 道交通站点) 布局的主要影响因素进行系统分析，从理论上探讨轨道交通站点的布局及 优化的方法，完善轨道交通系统规划理论，减少资源浪费，更好的发挥城市轨道交通的 作用。 轨道交通对客流的服务功能首先是通过站点实施的，出行者是否选择轨道交通作为 出行方式在很大程度上取决于出行者到达站点的便利程度，轨道交通站点的布设直接影 响轨道交通线网对出行者的吸引力和系统服务水平，也直接影响到线网运行的效益。同 时，轨道交通的社会功能、防备功能也是从以站点为中心向外辐射的。 总之，轨道交通站点布设是否合理不仅会直接影响到系统运输功能、运营效率的发 挥，城市居民出行时间的节约和城市交通结构的合理化，而且会对城市用地布局形态以 及城市社会经济和环境的可持续发展产生较为深远的影响。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 1 9 8 7 年w i r a s i n g h e 等n 4 1 首次提出了轨道交通沿线和车站吸引范围的计算方法，该 方法对轨道交通站点的布局具有重要的指导作用，但没有对轨道交通站点布设及优化提 出计算方法。在此基础上，1 9 8 8 年加拿大卡而加里大学土木系n 副采用最小生成树的概念 优化分析方法建立了车站选址模型，并对车站数目进行了估算，使得地铁建设费用和列 车运营费用之和最小。该文主要是解决地铁选择放射性线路的特殊情况，且仅从土木工 东南大学硕士学位论文 程角度考虑对轨道交通站点布设及车站数目进行了计算，而没有从交通工程学的角度对 站点布设展开研究，因此实用性受到了很大限制。 1 9 9 1 年前苏联k o 亚历山大和h a 鲁德涅娃等口胡通过对前苏联国内、外快速轨道 交通的调查和分析，主要研究了快速轨道交通车站的合理步行区，快速轨道交通与非快 速轨道交通的有机协调和接运距离，以及快速轨道交通枢纽的规划布置等内容，但文章 重点主要对轨道交通车站内的行人步行区、轨道交通与其他方式的接驳展开了研究，并 没有对车站布局及优化展开详细论述。 1 9 9 5 年m g e n d r e a u 等n 刀将禁忌搜索算法应用到城市轨道交通线路的规划，建立了 站点网格系统，通过在初始线图式中移动网格单元来寻求相邻单元的最优答案，该方法 首次将最优化的数学方法运用到城市轨道交通规划中，但由于算法较复杂，并且忽略了 城市轨道交通与城市发展之间的关系，从而限制了该方法的推广应用。 2 0 0 0 年法国s y s t r a 索菲图公司n 踟在进行上海市城市轨道交通远景线网规划时，首 先根据城市用地开发的布局形态( 如中心区、副中心、高科技园区、新开发区、大型居 住区等的布局) 确定大型换乘枢纽的区位，进而锁定轨道交通线路经过的主要节点。该 规划方法对中间站点的布局方案仍主要依靠经验，并没有充足的理论根据，但对以后轨 道交通站点的规划方法提出了新的发展方向。 2 0 0 2 年英国学者v l a d i m i rm a r i a n o v ，d a n i e ls e r r a u 刨充分考虑了枢纽选址与时间 和乘车费用的关系，基于此建立了0 - 1 线性规划模型，并采用了t a b u 启发式算法求解。 此模型的优点在于第一减少了变量和约束的个数；第二，每个需求点能分到多个枢纽点 上，但在此模型中o - d 只能通过一个或两个枢纽点，该模型主要用于航空或货物运输枢 纽的确定，应用到城市轨道交通的规划方法中尚有很多需要改进的地方，且该模型没有 考虑到城市轨道运营方面的影响，也没有对城市人口密集区布点给出理论说明。 此后，a n t h o n y a ，s a k e 砼们建立了基于公交运营成本限制的平均站间距优化模型， 重点研究公交车运行时间，将公交车运行时间分为加减速时间、停靠时间、交叉口停车 等候时间、平稳运行时间及其他延误时间。该思路对轨道交通站间距优化具有可借鉴性， 但轨道交通一般在全封闭系统中依靠计算机控制运行。 c h i n e ，s t e v e n i 2 , 3 建立能够增加乘客可达性的以总成本最小为目标的最优站距模 型，并进行了时间价值、步行速度、出行密度的敏感性分析。 总的来说，国外对轨道交通站点的研究首先从轨道交通车站对周边地区客流吸引范 围开始，继而对轨道交通车站的选址模型、线路布设的车站数目展开研究。在布点时， 大都考虑单一因素或依据经验，亦或主要从土木施工、日常运营的角度考虑。没有对影 响站点布局的主要因素进行系统分析，缺乏从交通工程学和城市规划学角度对轨道交通 布点方法及优化方法的研究。 1 3 2 国内研究现状 2 0 0 2 年北方交通大学( 现名北京交通大学) 孙壮志博士瞳2 1 提出了在给定线路上布设 轨道交通站点的优化模型和算法。模型采用实际步行距离和三角形小区计算站点和路段 的覆盖量，并由此给出线路覆盖量的算法。但该研究仅是对已有的站点进行优化并在此 基础上给出轨道交通线路覆盖范围的算法，没有考虑到轨道交通站点与线网的互动作 用，也没有给出站点覆盖范围的算法。 2 0 0 2 年同济大学覃蟊博士瞳3 3 提出了基于交通区位理论和交通枢纽理论，通过锚固 轨道交通枢纽的位置来锁定轨道交通线路的线网规划方法，并在此基础上建立轨道 交通网与轨道枢纽布局同时优化的双层数学规划模型；论文从轨道交通线网的广义效益 最优为目标对轨道交通枢纽布局规划进行了研究，同时从单个枢纽优化设计角度出发， 对枢纽内各设施需求量、轨道交通自身的换乘形式以及轨道交通与其他交通方式衔接的 6 第一苹前言 优化布局进行了研究；最后建立轨道枢纽选址和轨道车站最优间距确定的数学优化模型 以及车站最优间距随平均时间乘行距离变化的曲线图。但文章仅限于对轨道交通枢纽的 研究，对中间站点的考虑较少，也没有考虑到轨道交通运营商的利益问题。 2 0 0 3 年东南大学交通学院胡刚博士雎4 3 在公交线网的基础上，围绕着居民出行时耗、 公交运行成本和公交出行阻抗进行公交站点的布设，与公交线路一起共同构成公交网 络。在分析居民出行时耗的基础上，就中间站点的规划进行了详细的论述，提出适合分 级公交线网的公交中间站点优化平均站距模型，并分析线路上不同客流强度对站距的影 响，给出客流强度和站距之间的相关关系。同时给出，基于公交系统总成本最小的线路 中间站点最优平均站距理论模型，但该文主要对常规公交的站点布设做了详细研究，对 轨道交通站点的布设仅有部分借鉴作用。 2 0 0 4 年同济大学道路与交通工程教育部重点实验室的李君、叶霞飞口别对城市轨道交 通车站的分布做了初步探讨，分析了车站分布对客流吸引、乘客出行时间、工程、运营 和沿线土地开发、城市轨道交通与其他交通方式衔接以及城市空间结构、城镇体系布局 的影响，提出了轨道交通车站分布的费用效益分析方法。他们指出，应尽量避免人为刻 意追求按预定大站间距进行车站分布现象。该方法考虑的因素较多，对国内大中城市的 轨道交通站点布设具有一定的指导作用，但模型过于复杂且简化了许多影响因素。 2 0 0 5 年同济大学运输管理工程系徐瑞华等6 3 在总结国内外城市铁路枢纽布局演变 规律的基础上，分析了城市铁路枢纽布局与城市发展的相互关系，主要提出了研究城市 铁路枢纽内客运、货运设施和线路的调整模式和方法。但文章偏于对城际铁路站点布设 以及车站内部客货的交通组织及分流问题，对城市轨道交通站点布设的借鉴意义不大。 2 0 0 7 年天津市市政工程设计研究院的李际胜、姜传治乜7 1 对有轨电车线站布置及交通 组织设计进行了研究。主要提出了应根据城市道路网规划，深入研究、合理确定有轨电 车的线路走向及其在道路断面中的位置，并结合沿线客流情况进行车站布设及优化的方 法。文章主要针对的是有轨电车，应用到整个城市轨道交通系统站点的布局及优化仍存 在较大问题。 总体来讲，国内对轨道交通站点布局方面的研究起步相对较晚，并主要沿用国外的 研究结论，对其进行优化和改进，主要集中在对站点的辐射范围阳副、站点布局和优化等 方面瞳钔们进行研究。在布局方法上主要有两种理论：一是依据居民出行距离最短及出行 总费用最小，另外一种理论则主要阐述站点布局与城市发展、城市布局之间的关系，但 前一种理论没有说明在城市人口聚集区该怎样布点以及布设几个站点；后一种理论则偏 于宏观、主要依靠经验，在布点上没有强有力的理论依据，无法做到对站点的微观优化。 1 4 研究内容、思路及方法 1 4 1 主要研究内容 文章的核心是研究城市轨道交通站点布局与优化，首先阐述了国内外研究现状，国 外对这方面研究起步较早，但不能将外国的发展理论和经验直接搬过来；国内展开的研 究相对较晚且研究不够透彻，依赖经验的成分较多。因此对轨道交通站点布局和优化展 开研究具有理论价值和现实意义。 对轨道交通站点分类是后续所有工作的基础，所以，文章在第二章对轨道交通站点 进行了层次分类；之后在分类的基础上，研究各类轨道交通站点布局的影响因素，从各 主要影响因素展开对各类轨道交通站点布局的研究，得出结论；然后对初始布局进行优 化，综合考虑城市发展、与其他交通方式换乘、对乘客出行、客流吸引等方面对轨道交 通站点进行优化。最后，将轨道交通站点看成整个“体系”，从轨道交通站点体系所带 来交通效益、经济效益、社会效益和环境效益等方面，建立轨道交通站点布局评价体系。 文章的研究每进行一项工作都是下一工作的基础。 7 查堕奎堂堡主堂垡丝奎 文章章节安排如下： 第一章前言( 引出话题，研究的必要性) 第二章城市轨道交通站点的分类( 奠定轨道交通站点功能、布局、优化分析与研 究的基础) 第三章城市轨道交通站点布局研究( 文章核心之一，探究各类轨道交通站点布局 方法) 第四章城市轨道交通站点优化研究( 文章核心之二，探讨轨道交通站点优化方法) 第五章轨道交通站点布局方案评价体系( 建立评价体系对轨道交通站点布局方案 进行评比) 第六章总结 1 4 2 研究思路和方法 纵观国内外轨道交通站点的功能，离不开集散客流、土地引导的功能。本文尝试从 理论上给出这两者的界定，利用模糊聚类的方法对轨道交通站点进行有目标分类并将其 归属于第一层次分类；紧接着定性的对其进行第二层次分类。在此基础上，分析各类轨 道交通站点的主要影响因素，根据各影响因素建立相关数学模型，对轨道交通站点进行 布局；然后对初始布局进行优化，主要通过优化站间距的形式实现；基于与其他交通方 式的衔接及城市规划、布局对站间距的影响进行优化调整，给出相关建议；为评价轨道 交通站点布局方案，给出轨道交通站点布局评价指标体系。具体研究思路如下： 第一层次分类 第二层次分类 第一层下的共性 影响因素 第二层下的个别 影响因素 各类站点分作 探讨 优化对相关因素 影响 优化原则和耳标 优化方法 评价主体 评价指标 评价方法 图1 - 1 论文研究思路框图 论文在对轨道交通站点分类时借用数据挖掘领域的聚类分析的方法，进行轨道交通 站点第层次分类；在探讨轨道交通布局方法时借鉴了人口密度模型和费效理论，并引 入身心消耗因素，深化了广义出行函数，用于轨道交通站点的布局。 第一章前言 参考文献 1 毛保华，姜帆，刘迁，等城市轨道交通 m 北京：科学出版社，2 0 0 1 7 - 8 2 陆锡明综合交通规划 m 上海：同济大学出版社，2 0 0 2 1 8 2 0 3 周干峙，等发展我国大城市交通的研究 m 北京：中国建筑工业出版社，1 9 9 7 3 0 4 0 4 中华人民共和国建设部g b 5 0 1 5 7 2 0 0 3 地铁设计规范 s 北京：中国标准出版社，2 0 0 3 5 m a r t n ，e n g l a n djw c h a r a c t e r i s t i c so fc i t ym e t r on e t w o r k sa n dt h e i re v a l u a t i o n j t r a n s p o r t a t i o n r e s e a r c hr e c o r d ，19 9 8 ( 4 ) ：3 4 - 38 6 v i v e rj m e t h o d sf o ra s s e s s i n gu r b a np u b l i ct r a n s p o r tp r o j e c t s 【j 】p u b l i ct r a n s p o r ti n t e r n a t i o n a l ， 19 9 8 ( 11 ：2 4 2 7 7 任福田，刘小明，荣建，等交通工程学 m 北京：人民交通出版社，2 0 0 3 3 3 4 3 3 8 8 李健民中国城市化水平大幅度提高 n 神州学人2 0 0 7 0 4 1 9 ( 6 ) 9 刑复俊我国城市化水平现实分析 j 东北财经大学学报，1 9 9 9 ( 2 ) ：5 6 5 9 1 0 佚名，我国城市轨道交通发展现状与对策建议 e b o l b 主主卫；! 翌哩：鱼呈巳：曼q 堡主! 璺旦曼卫q ! 主垒主i q 坠! 兰垒翌璺乜q 兰! ! 兰垒翌! i 主至q q 鱼q 旦墨璺! z ：垒主堡! ，2 0 0 6 - 9 - 2 3 1 1 孙宁我国城市轨道交通行业发展现状与对策 j 中国铁路，2 0 0 8 ( 4 ) ：5 1 5 5 1 2 j u l i ar o s s r a i l w a ys t a t i o n s p l a n n i n g ，d e s i g n ，a n dm a n a g e m e n t 【m 】o x f o r d , b o s t o n ，a r c h i t e c t u r a l p r e s s 2 0 0 0 ，5 6 5 9 1 3 沈景炎城市轨道交通线网总体规划的研究与评价 j 都市快轨交通，2 0 0 3 ( 5 ) ：! - 7 1 4 w i r a s i n g h e s c a n d v u c h i c c h a r a c t e r i s t i co fm e t r on e t w o r k sa n dm e t h o d o l o g yf o rt h e i r e v a l u a t i o n j 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 ，1 9 8 8 ( 5 ) ：3 2 - 3 9 i 5 阚书愚地铁运输系统的规划 j 加拿大卡尔加里大学学报，1 9 8 8 ( 3 ) ：7 9 8 3 1 6 k 0 亚历山大，h a 鲁德涅娃等，城市快速轨道交通 m 中国城市规划设计研究院交通所、中国 城市规划设计研究院情报所译，1 9 9 3 1 7 m g e n d r e a u e t c l o c a t i n gr a p i d t r a n s i tl i n e s 【j 】 j o u r n a lo fa d v a n c e d t r a n s p o r t a t i o n ，19 9 5 ，2 9 ( 2 ) ：14 5 16 2 1 8 ( 法) s y s t r a 索菲图公司，上海市规划设计研究院上海市城市轨道交通系统规划方案( 最终报 告) z 2 0 0 0 4 19 v l a d i m i rm a r i a n o v ，d a n i e ls e r r a l o c a t i o no fh u b si nac o m p e t i t i v ee n v i r o n m e n t e u r o p e a nj o u r n a l o fo p e r a t i o n a lr e s e a r c h 2 0 0 2 ( 5 ) ：10 3 - l ll 2 0 a n t h o n y a 。s a k e m o d e lf o rd e t e r m i n go p t i m u mb u s s t o ps p a c i n gi nu r b a na r e a s j o u r n a l o f t