城市轨道交通线路走向及敷设方式的选择研究

摘要建立优秀的城市轨道交通需要进行十分详细的前期规划，好的规划，既可充分发挥线路功能，最大限度服务客流，减少重复建设，也为后期项目建设留有良好的灵活性，但如何做好前期项目研究，给政府决策提供较好的依据是规划选线人员应该非常重视的问题.所以本文在文章中分析了城市轨道交通线路走向的选择方法和线路敷设方式，以及分析线路走向的各个影响因素，为城市轨道交通线路的合理选择提供一定参考。并且针对北京地铁M16号线由三环路转入三里河路方案的比选，运用层次分析法对北京地铁M16号线进行分析定线。关键词：城市轨道交通；线路；敷设；层次分析AbstractUrbanrailtransportneedsverydetailedpre-planning,goodplanning,cangivefullplaytothelinefunction,tomaximizeservicepassenger,reduceduplicationandallowgoodflexibility,butalsoforpost-projectconstruction,buthowdopre-projectstudies,provideabetterbasisforplanningrouteselectionshouldbeveryimportanttothegovernmentdecision-makinginthearticleanalysisofurbanrailtransitlinestotheselectionmethodandlinelayingmethods,andtoanalyzetheimpactofvariousalignmentsfactors,areasonablechoiceforurbanrailtransitlinesprovideareference.TransferredbytheThirdRingRoadandtheM16lineofBeijingmetroSanliheRoadschemecomparison,usingtheanalytichierarchyprocesstoanalyzethealignmentoftheM16lineofBeijingmetro.Keywords：Urbanrailtransit;lines;laying;AnalyticHierarchyProcess目录1绪论.11.1城市轨道交通线路走向研究背景与意义.11.2城市轨道交通线路敷设方式的选择研究背景与意义.11.3研究现状及设计目标.12城市轨道交通线路走向的选择研究.22.1城市轨道交通选线的内容.22.2城市轨道交通选线的特点研究.22.3城市轨道交通选线的基本原则分析.22.3.1符合城市总体规划.22.3.2节约土地资源.22.3.3减少城市拆迁工程.32.3.4合理衔接其他交通方式.32.3.5注重保护文物与环境.33线路敷设方式研究.33.1地下线.33.2高架线.43.3地面线.44城市轨道交通影响线路走向的主要因素分析.44.1吸引客流程度.44.2线路条件.44.3施工条件.44.4施工干扰.54.5与城市规划配合度.54.6工程造价.54.7运营效益.54.8环境影响.65北京M16轨道线路选择分析.65.1北京M16号线背景介绍.65.1.1M16功能定位.65.1.2建设必要性.65.2M16号线线路规划原则.65.2.1符合北京市总体规划和北京轨道交通线网规划.65.2.2解决地面交通和地下交通的接驳原则.7I5.2.3轨道建设与土地开发，两者统一规划、相互协调.75.2.4线路规划需结合方案可实施性.75.3三环路至三里河线路方案分析.85.3.1西苑至三里河路口北沿线现状及规划.85.3.2线路走向分析研究.85.3.3线网关系分析.95.3.4工程实施难度分析.116基于层次分析法的M16线由三环路转入三里河路线路方案的比选.126.1层次分析法介绍.126.2层次分析法的基本步骤.136.3层次分析法的应用.137结论.21参考文献.22致谢.2301绪论1.1城市轨道交通线路走向研究背景与意义轨道交通是一项具有多学科、综合性、接口复杂的工程项目.作为大城市公共客运交通的骨干,其规划在城市总体规划中占有十分重要的地位,对城市建设与发展具有明显的导向作用,并且对城市规划格局产生相当程度的影响。所以科学规划、统筹利用、合理分配城市空间资源,处理、协调好轨道交通同现在和未来地下空间各类设施的关系,合理、有序地利用城市地下空间对城市的发展起到至关重要的作用。轨道交通的线路选线工作是地铁设计的“龙头”,具有牵涉面广、复杂性强、劳动强度大、责任重大等特点，许多城市在编制总体规划时都将地铁路网规划列入“城市建设总体规划”,使地铁建设与城市规划关系更加明确，更加密切，确切地讲地铁线路选择对于城市建设规划起到十分重要的作用。城市轨道交通选线依据城市轨道交通线网规划，确定线路的走向和路由、车站的分布及位置、线路的交叉形式及敷设方式等。城市轨道交通选线是进行线路设计的基础，又与线路设计密不可分，对线路的工程建设和城市发展影响重大。本章重点介绍线路走向及路由、线路敷设方式、车站分布及站位、线路曲线和坡度的相关规定及计算、选线方案的比选等内容。最后结合实例，介绍了城市轨道交通选线的方法及不同选线方案的比选。1.2城市轨道交通线路敷设方式的选择研究背景与意义城市轨道交通线路敷设方式研究是轨道交通规划中的重要内容之一，它需要与城市总体规划相协调，关系到城市土地资源的合理利用以及城市投资资源的有效利用所以轨道交通敷设方式对城市发展具有重要的意义。1.3研究现状及设计目标优秀的城市轨道交通线路必须拥有前期规划，好的规划，既可充分发挥线路功能，最大限度服务客流，减少重复建设，也为后期项目建设留有良好的灵活性，同时，城市轨道线路敷设方式，规划原则也会对城市发展起到至关重要的影响。因此本文主要由以上两大方面进行深入研究，目的是通过分析目前城轨选线设计的影响因素，城市轨道交通线路规划现状及存在问题，以及敷设方式有不同的特点和适用条件，基于层次分析法对城市轨道交通选线进行综合分析，从而改进城市轨道到交通选线的方法，为城市轨道项目建设规划更加优秀的线路。12城市轨道交通线路走向的选择研究2.1城市轨道交通选线的内容在建设城市轨道交通设施的初始阶段，以及在城市轨道交通线网的规划当中，对即将新建的轨道线路一般都会有一个粗略、笼统的规划。但是，线路走向在城市轨道交通线网实际建设过程中，不可避免的会有一些变化，例如政府对土地规划的调整，复杂地质，建设顺序，客流集散点变化等等。这些因素都可能会对已规划线路走向产生影响，工程建设前必须对此加以研究1。线路选线主要发生在路网规划、预可行性研究以及可行性研究阶段，主要内容包括线路走向、线路路由、车站分布、辅助线分布、线路交叉形式以及线路敷设方式等的选择。2.2城市轨道交通选线的特点研究城市轨道交通选线与铁路选线相比较，不难发现铁路选线主要工作是根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路的主要技术标准。除此之外，还要根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。而城市轨道交通的选线则具有以下特点：（1）需依据城市交通线网规划。线路的起点、终点、必经点，都需要城市规划部门制定，再结合交通网线上的大型集散点，大型社区，客流方向等因素进行规划2。（2）一般为地下线或高架线。为避免城市轨道交通线路对地面交通线网的干扰，轨道交通多采用地下线或高架线，且多为全封闭系统。（3）受建筑物及管线干扰大。城市轨道交通多建设于城市中心，而城市中心区域内高层建筑、文物、地下设施以及市政管线较多。在线路选择上应充分考虑这些因素，音量选择施工条件好，合理的线路。（4）充分考虑与其他交通方式的衔接。例如城市轨道交通与公交、火车、飞机等交通方式换乘。2.3城市轨道交通选线的基本原则分析2.3.1符合城市总体规划如今城市轨道交通已经发展为大型城市的主要交通方式，它的发展带动了城市的繁荣，优秀的轨道交通线路不仅可以解决日益严重的交通拥堵问题，更可以促进沿线地区的经济发展，同时城市轨道交通也应依据城市交通线网规划，符合城市交通发展需要3。22.3.2节约土地资源城市轨道交通线路必须为节约土地及空间进行精心设计，尽可能与城市道路共用通道，尽量与主要道路及城市主要建筑物平行，隧道、车站、出人口等有条件与城市建筑结合的，应尽量结合。需要对沿线土地的现状利用情况、现行规划情况进行梳理，对站点影响范围内的土地剩用情况进行统计分析4。在此基础上，经与相关部门协作，对站点影响范围内的可储备土地进行筛选统计，并提出其规划优化调整的原则建议，为确定线路走向、车站位置等提供规划依据，为轨道交通与土地利用的互动协调创造条件5。2.3.3减少城市拆迁工程城市轨道交通不同于铁路，在选线过程中它往往受到城市道路和建筑的影响、限制，线路较铁路选择自由度小。所以在选线设计中必须仔细勘查，尽量避免或减少建筑物的拆迁以及地下管道等改造工程。2.3.4合理衔接其他交通方式城市轨道交通作为城市主要交通方式之一，其必须与其他交通方式进行合理衔接，在选线过程中应考虑好换乘点的位置、规模，设计良好的换乘方案。2.3.5注重保护文物与环境在修建城市轨道过程中可能会遇到文物、自然环境等因素，因此在设计线路时应综合考虑地质环境、生态环境保护、文物保护等诸多客观条件。3线路敷设方式研究线路敷设方式的选择是城市轨道交通建设过程中一个重要的问题。不同的线路敷设方式有不同的特点和使用条件，目前最主要的三种敷设方式分别为地下线、高架线、地面线，选择正确的敷设方式需要在选线设计时做好充分的规划。下面分别介绍这几种线路形式的特点，研究如何为轨道线路选取合适的敷设方式。3.1地下线地下线是线路在交通繁忙路段和市区内繁华地段主要采用的线路敷设形式，其线路设计的一般原则是线位尽可能沿城市道路敷设，在偏离道路或穿越街坊时，主要考虑躲避沿线的构筑物桩基础和地下各种市政管线，以确保安全和减少拆迁，此方式具有节约地面道路用地，节省拆迁费用，以及不影响城市景观建设等优势6。地下线适用于旧城市中心区、建筑密度高的地区、规划的重点地区以及对3环境要求高的地段和区域。地下线路多处于城市中心以及街道较窄、车辆和客流较多的地段,它能较好地解决立交问题和城市景观问题,能节省土地,使土地资源得到合理的利用。3.2高架线高架线是将轨道假设在高架桥之上，线位一般沿道路的一侧或路中布置。其跨距一般为2030m。高架线适用于非城市中心区。高架线要求道路红线不小于60m,并需协调好与规划道路网、交通设施的关系,具有全封闭、全立交、占地少、造价低、工期短等特点,更有利于穿越地质情况比较复杂的地段。但高架型式除了噪声、振动等对环境的影响之外,还对城市景观、沿线日照等有一定的影响。3.3地面线地面线适用于非城市中心区、城市绿化隔离带和地质条件差的地区。地面线要求道路红线不小于60m,并需协调好与相交道路的关系,保证道路的行人、车行通道需求。地面线的特点就是可以节省大量的土建费用,但会占用一定的土地,并对沿线两侧居民带来一定的不便。4城市轨道交通影响线路走向的主要因素分析4.1吸引客流程度主要从可能吸引客流量大小、吸引范围内居住及工作人口的多少、乘客便利条件及其它交通工具的换乘条件等方面衡量。客流量是选择城市轨道交通线路的重要影响因素之一，在设计线路时必须照顾到特大型客流集散点（产生上下车3万人次/h或20万人次/d及以上客流量的地点），并在乘客使用方便的地点设站。大型客流集散点往往是城市的政治、经济活动中心，是城市的窗口低端。该区域不但客流量大，而且集中，对地面交通压力很大，例如1号线苹果园、古城、复兴门，2号线西直门、前门、北京站，进站人数占总进站人数的40.4%，平均进站人数为其他各站进站人数的4.7倍。以上各站的位置是工业区、商业区、火车站、广场、公交通总站、地铁1号线与2号线的换乘站等大型客流集散点。74.2线路条件包括线路长度、曲线半径大小及曲线总转角大小、车站数目、车站设置条件等。此因素会对城市轨道选线有一定硬性要求。4.3施工条件包括施工方法、施工场地安排、施工运输道路以及施工难易条件。隧道主4体结构施工方法很多，不同施工方法的土建费用和对城市的干扰程度差别很大。明挖法是一种经济、快捷的施工方法，该工法适用于各种不同的地质条件，施工工艺简单、综合造价较低。但缺点是对周边环境、市政管线和道路交通有较大影响，从而制约了明挖法在城市中心区的使用。矿山法施工工艺简单灵活、适应性较强，施工时对道路交通及市政管线的干扰较小。但在一般情况下，矿山法施工引发的地面沉降较大、工期较长、造价较高、风险较大且工程质量较难保证。矿山法适用于结构埋置较深、覆土层较厚、岩层具有一定的自稳能力的地层。当施工中不允许中断城市交通或道路无疏导条件时，或根据配线需要在区间变化断面时，在地质条件满足要求的条件下，通常考虑采用矿山法施工。盾构法是利用盾构机切削土体在地层中推进，一般为单圆形结构。盾构法以其工艺先进、安全快速、结构及防水质量好、对地面交通干扰小、对地层沉降控制好等特点受到了设计人员的青睐。近年来，盾构法在国内地铁区间隧道施工中得到了广泛应用。选线时，要结合施工方法和施工条件，进行综合的技术经济比较，从施工难度、工程造价、施工时对周边环境及道路交通的影响等方面进行综合比选8。4.4施工干扰包括对房屋、地上地下管线等拆迁量大小,对道路交通的影响,对商业经营的影响。城市轨道线路往往受城市道路和建筑物限制，线位选择自由度小，必须仔细勘探、设计，经多方案比选确定。为了降低造价，除有计划地与旧城改建结合之外，要尽量避免或减少建筑物拆迁和沿线各类管道切改工程。拆迁巨大，线路选择是必须着重考虑。同时线路应充分重视历史保护建筑的价值，尽量大可能进行避让，切不可影响历史保护建筑的安全。4.5与城市规划配合度主要是评价线路走向与城市改造发展规划的一致性及结合程度。城市轨道交通系统是城市交通体系中一个至关重要的子系统，其对城市的影响，发展起到十分巨大的作用，可以说是城市的百年大计，线路一旦形成，便难以更改，其产生的影响可能会延续几十甚至上百年，所以在选择线路的一定要遵循城市规划原则，达到城市与城轨共同发展，切勿匆匆着手建设，这样可能会对线路运营，以及今后轨道交通建设造成难以估计的损失9。4.6工程造价城市轨道交通工程造价包括三大部分，分别为工程费用、工程建设其他费用、预备费等。工程费用是城市轨道交通工程造价的核心部分，具体而言包括建筑工程费、安装工程费、设备购置费、工程建设其他费用等。各方案间的其它工程费用基本相同。线路选择时应提前考虑工程造价问题，避免工造价过高，5在保证线路质量的条件下，选择工程难度小且造价低的线路。4.7运营效益线路的运营效益取决于所服务的客流大小。在设计阶段,根据客运量的预测,用线路效率指标来评价运营效果。某方案的线路效率指该方案所有路径上各站点间所服务的直达乘客量。4.8环境影响主要指轨道交通线路可能产生的振动、噪声、电磁干扰等方面对城市人民生活环境的影响,线路的空间位置对城市(地上和地下)土地资源利用的影响和对城市自然环境与景观以及历史古迹等影响。城市轨道交通的建设与沿线土地的发展之间存在一种互动关系。城市轨道交通既可大大提高人们出行的效率,改善了沿线土地的可达性,从而促进其进一步发展同时,沿线土地发展增加了对交通的需求,不仅刺激了城市轨道交通的建设,而且也为其提供了充裕的客流，所以在选择线路时必须注意环境与城市轨道之间的配合，以达到最佳效果。5北京M16轨道线路选择分析5.1北京M16号线背景介绍北京地铁M16号线，是北京地铁2015年规划中的一条地铁线路。线路南起于丰台区宛平，经过北京丽泽金融商务区、西城三里河、国家图书馆等地，北端在苏州街与北京地铁山后线接轨，具备贯通运营的条件。京港地铁将参与16号线的运营。5.1.1M16功能定位M16号线线作为线网中一条南北向干线，可以补充并完善整个轨道网络，缓解中心城区线网及换乘点的压力。本线将与海淀山后线衔接，与山后线一起将成为海淀山后进入城区的快速通道，解决海淀山后与中心城之间交通“瓶颈”问题。也为山后线客流进出中心城提供更加直接便捷的通道。本线将为丰台火车站提供交通支持，解决其客流集散问题。5.1.2建设必要性此线贯通后可与海淀山后线贯通，解决海淀山后的交通问题,同时将海淀山后科技园区、西苑交通枢纽、中关村西区、丰台丽泽商务核心区、丰台火车站、丰台科技园区等区域联系起来，作为海淀山后中关村国家自主创新示范区、中关村西区、丽泽商务区等城市功能区的联系通道，极大程度上促进区域间的发展与开发。65.2M16号线线路规划原则5.2.1符合北京市总体规划和北京轨道交通线网规划北京城市总体规划对城市的定位为：中国首都、世界城市、文化古都、宜居城市。规划建设一个具有良好生态环境、出行高效便捷、居住清静舒适、休闲安逸和谐的现代城市是规划师和政府的首要指责。新城与中心城相比具有人口密度低的优势，更应将新城规划建设成为“宜居”城市。本线的规划过程中要符合北京市总体规划和北京轨道交通线网规划，并与城市规划紧密结合。规划过程中充分考虑土地利用、客流、环境影响和工程可实施性问题。轨道交通是低污染的交通设施，有利于构建宜居城市，但是其高速运行也会产生振动与噪音。在对轨道交通进行布局时，要考虑其振动与噪音对周边的影响，从构建宜居城市目标出发，应认真研究、权衡轨道交通投资、社会效益、经济效益、环境景观等多种因素，以确定其最佳敷设方式（地下、高架、地面敷设方式）。此外，在构建“宜居”城市的基础上，通过轨道交通进一步改善工作出行的环境，营造良好的从业氛围，从而为“宜业”城市的形成打下基础。5.2.2解决地面交通和地下交通的接驳原则为了实现以人为本，统筹考虑，方便换乘，解决地面交通和地下交通的接驳，M16线的线路规划遵循以下原则：与交通走廊结合的原则。轨道交通规划线位一般应结合客运交通走廊设置。经多年形成的客运交通走廊客流量大，符合居民出行习惯，是轨道交通选线优先考虑的重要因素，一般也是合理的规划线位。沿人口稠密区布局原则。人口稠密区包括三层含义，即人口居住稠密区、工作岗位稠密区和居民出行聚集区。前两个地区不难理解，人口居住稠密区一般指居住区、居民小区，工作岗位稠密区一般指较大型办公区、教育园区、工业园区等，居民出行聚集区一般指较大型商业购物区、文化娱乐区、旅游休闲区等。对已形成较大人流密度的上述地区，轨道交通在选择路由和规划线位时应优先予以考虑。与外部轨道系统衔接原则。16号线为轨道线网中的南北向一条干线，与多条线路相交，功能之一是补充并完善整个轨道网络，缓解中心城区线网及换乘点的压力，所以需要与既有和规划的线路，尤其是东西向线路创造良好的换乘条件。5.2.3轨道建设与土地开发，两者统一规划、相互协调海淀山后地区、丽泽商务区都是本线经过的待开发的功能区，本线的引入必然引导上述地区的加速开发。地铁的线路规划方案需要与城市土地开发、其7他市政基础设施建设结合起来，相互协调。5.2.4线路规划需结合方案可实施性本线经过了城市中心区，与多条线路相交，而多数线路未考虑和本线的换乘条件，本次线路规划方案研究的过程中，需重点考虑方案的可行性。5.3三环路至三里河线路方案分析5.3.1西苑至三里河路口北沿线现状及规划用地情况：苏州街沿线为建成的商业、办公、居住等，东侧为中关村。在苏州街与海淀南路相交处为地铁10号线苏州街站。西三环路沿线主要为教育、居住及商业用地，基本已实现规划。东侧主要有北京理工大学、北京外国语大学、万寿寺小区及万寿寺中学、中国剧院、八一剧场、万寿寺等；西侧主要有武警总部、北京电视台、北京外国语大学、中央团校、北京市科学技术研究院。道路情况:沿线道路基本已实现规划，苏州街红线宽度40m，沿线多处建筑紧贴红线布置。西三环段红线宽度80m，路中为高架桥，桥梁宽度26m。沿线高架桥密布，主要有四环路海淀桥、稻香湖桥、苏州桥等。5.3.2线路走向分析研究西苑至三里河路口北沿线均为建成区，海淀南路与10号线的苏州街站换乘，并与海淀山后线贯通；一直向南至三环路苏州桥设站与规划12号线换乘，沿西三环路一直向南，在万寿寺处，八一剧场门前设万寿寺站，之后线路转向东，下穿紫竹院公园至国家图书馆站和4号线及9号线换乘。之后下穿动物园及西外大街，至三里河路。本段线路走向主要研究由三环路转入三里河路方案的比选(见图1、2)。8图1三环路转入三里河路方案图图2三环路转入三里河路方案卫星图根据线网规划，M16线应在在国家图书馆附近，由三环路转入三里河路，北京地铁16号线工程规划方案如下：方案一：紫竹院方案线路沿三环路向南，在紫竹桥的北侧，万寿寺的南侧向东，下穿紫竹院公园，至国家图书馆南侧与4号线及9号线换乘，之后向东下穿动物园及西外大街进入三里河路。方案二：车公庄方案线路沿三环路向南，下穿紫竹桥，在花园桥处折向东，转入车公庄西大街，在白石桥南设站与6号线及9号线换乘，之后转入三里河路。针对这两个方案，分别从如下几个方案进行综合比较分析：95.3.3线网关系分析图3线网关系分析图根据线网规划，在上述研究区域内既有和在建的线路主要有如下几条（见图3）：M6线：东西向，五路通州东小营。沿车公庄大街自西向东，在花园桥、白石桥南、车公庄西设站，目前线路正在建设。M4线：南北向，公益西桥安河桥北。在此区域设动物园站、国家图书馆站、魏公村站，目前正在运营。M9线：南北向，郭公庄国家图书馆。目前正在实施，根据规划，将在国家图书馆继续向北延伸，沿学院路至五环路上清桥。其中国家图书馆站为与四号线同站台换乘的车站。紫竹院方案：和M4线及M9线在国家图书馆站换乘，和M6线在三里河路北口站（6号线根据16号线规划增加车站）换乘，和东西向的M3线及M1线换乘。M9线先期开通至国家图书馆站，对M4线冲击较大，本方案可以稍微缓解一下M9线换乘M4线的压力，分流部分客流，但这部分客流仍需通过M4线及M9线的站厅通道进入M16号线，因此，M9线先期开通时站台聚集的客流较大。但是随着9号线北延工程的实施，国家图书馆站的换乘客流将不再是问题。车公庄方案：和M9线及M6线在白石桥南站（首体南路）换乘，和M3M4M9北延紫竹院方案车公庄方案M3M1610线及M1线换乘。由于M16和M4线在北段为南北并行的两线，M16线可分流M4线的客流。此方案可以在白石桥南站和M9换乘，提前将部分准备换乘M4线的客流分流至M16线，这样在国图站的客流将有所减少，减小M9线对M4线的冲击。从线网功能上分析，9号线北延投入运营前车公庄方案略优于紫竹院方案。远期9号线北延完成以后，两方案功能没有本质差别。5.3.4工程实施难度分析紫竹院方案：图4紫竹院方案线路图紫竹院方案工程难度主要集中在国家图书馆站及前后区间（见图4）。在国家图书馆站西侧区间，线路自万寿寺南侧转弯，需下穿三环路跨越南长河的桥桩，之后在南长河的南侧，人济山庄（高层住宅楼）北侧向东，线路中心线距住宅楼约10m。线路区间下穿紫竹院湖及南长河，至国家图书馆南侧。M16国家图书馆站下穿M4线及M9线的区间，车站设为三层车站，车站实施需占用国家图书馆用地。换乘方式通过连接站厅的通道换乘。在车站的东端有现况水源井，本线实施时，需对水源井进行改移。向东再次穿越南长河，下穿首都体育馆餐厅，下穿动物园，在凯旋大厦及西苑饭店之间穿过，线路距楼房约10m，下穿了银泰庄园（现况为一层）及沿街部分餐馆，规划为商业用地。区间纵断面上，由于4号线下穿西外大街下拉槽段，同时位于9号线区间万寿寺及人济山庄白颐路11下。本线考虑上跨4号线区间。车公庄方案：车公庄方案的工程难点主要集中在花园桥转弯，白石桥南车站及三里河路转弯。在花园桥西北角为56层住宅楼，北侧有一高层住宅楼，桥下为6号线花园桥车站目前正在实施。线路转弯需躲避花园桥的桥桩，及高层住宅楼。下穿2栋6层住宅楼，影响建筑物总建筑面积约14400平米，并且下穿6号线花园桥车站及区间。白石桥南站，为M6、M9及本线的三线换乘车站，目前M9与M6呈L型换乘，位于车公庄路和中关村南大街西北角。M9线为地下二层车站，M6线为地下三层车站，受区间立交影响，本线车站设为4层车站，车站埋深较深，基底已进入承压水，车站降水及基坑施工对6号线车站影响较大。南侧出入口风亭设置困难，占用拆迁北京环保局部分建筑。三里河路转弯，研究了2个方案，方案一下穿中规院，影响建筑面积15200平米；方案二，躲避中规院，下穿二里庄北里小区，影响沿街14栋46层住宅楼，建筑面积约32800平米。在区间上,M16线下穿M6区间，并且两线并行，M16施工对M6区间影响较大，若M6运营后再实施本线，将无法满足对M6线的沉降控制要求。通过以上的综合分析，车公庄方案工程实施难度大于紫竹院方案。车公庄方案将影响多栋居民楼，拆迁难度较大，而紫竹院方案虽然近期线网功能稍差，但随着9号线北延的实施可以解决。推荐采用紫竹院方案。6基于层次分析法的M16线由三环路转入三里河路线路方案的比选6.1层次分析法介绍所谓层次分析法，是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法，称为层次分析法10。层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构，然后得用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重，此最终权重最大者即为最优方案。这12里所谓“优先权重”是一种相对的量度，它表明各备择方案在某一特点的评价准则或子目标，标下优越程度的相对量度，以及各子目标对上一层目标而言重要程度的相对量度。层次分析法比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统，而且目标值又难于定量描述的决策问题。其用法是构造判断矩阵，求出其最大特征值。及其所对应的特征向量W，归一化后，即为某一层次指标对于上一层次某相关指标的相对重要性权值。6.2层次分析法的基本步骤建立层次结构模型:在深入分析实际问题的基础上，将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次，同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用。最上层为目标层，通常只有1个因素，最下层通常为方案或对象层，中间可以有一个或几个层次，通常为准则或指标层。当准则过多时(譬如多于9个)应进一步分解出子准则层。构造成对比较阵:从层次结构模型的第2层开始，对于从属于(或影响)上一层每个因素的同一层诸因素，用成对比较法和19比较尺度构造成对比较阵，直到最下层。计算权向量并做一致性检验:对于每一个成对比较阵计算最大特征根及对应特征向量，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过，特征向量(归一化后)即为权向量：若不通过，需重新构追成对比较阵。计算组合权向量并做组合一致性检验:计算最下层对目标的组合权向量，并根据公式做组合一致性检验，若检验通过，则可按照组合权向量表示的结果进行决策，否则需要重新考虑模型或重新构造那些一致性比率较大的成对比较阵。6.3层次分析法的应用针对第四章城市轨道交通影响线路走向的主要因素分析，本文将8个影响因素作为城市轨道交通线路走向方案优劣的主要评价指标，并构建了方案结构模型（见图5）：13图5方案结构模型图通过文章5.3.2部分对M16号线的综合线路分析，以及综合城市轨道交通选线原则，线路特点分析，本文将8个影响因素作为城市轨道交通线路走向方案优劣的主要评价指标。同时根据心理学家的研究提出人们区分信息等级的极限能力为7211，所以本文引入19的标度，如表1所示。表1标度值表标度ija定义1i因素与j因素同样重要3i因素与j因素略重要5i因素与j因素较重要7i因素与j因素非常重要最佳方案吸引客流程度工程造价施工干扰与城市规划配合程度线路条件施工条件运营效益环境影响二：车公庄方案一：紫竹院方案149i因素与j因素绝对重要2、4、6、8为以上两种判断之间的中间状态对应的标度值倒数J因素比较i因素得到的判断值为ijjia/1表2主要评价指标与城市规划配合程度(c8)环境影响(c7)施工干扰(c6)施工条件(c5)吸引客流程度(c4)工程造价(c3)线路条件(c2)运营效益(c1)根据标度表本文对各因素各层级指标进行了编号（见表2），并形成了两两判断矩阵（见表3），此表中重要度评定经过本人所在实习单位，中铁咨询线站院技术人员的修改与调整，结果比较有权威性，矩阵表格如下。表3各指标间相互重要度两两判断矩阵C1C2C3C4C5C6C7C8C111/21/31/51/61/71/81/8C2212/32/51/32/71/41/4C333/213/51/23/73/83/8C455/25/315/65/75/85/8C56326/516/73/43/4C677/27/37/57/617/87/8C7848/38/54/38/711C8848/38/54/38/711表4归一化后所得表C1C2C3C4C5C6C7C8求和C11/401/401/401/401/401/401/401/401/5C21/201/201/201/201/201/201/201/202/5C33/403/403/403/403/403/403/403/403/5C41/81/81/81/81/81/81/81/81C53/203/203/203/203/203/203/203/206/5C67/407/407/407/407/407/407/407/407/5C71/51/51/51/51/51/51/51/58/5C81/51/51/51/51/51/51/51/58/5归一后得出特征向量W=（0.025,0.050,0.075,0.125,0.150,0.175,0.200,0.200）15最大特征根计算：60.14.2160.2.075.05.17865838743671562683511417252863CW820.6175.0841.50.821125.07.i2.nimaxWC一致性检验：(6-1)-nmaxCI（见表5）(6-2)10.4.R故判断矩阵满足一致性表5修正值RI取值参考表k34567891011RI0.580.901.121.241.321.411.451.491.51针对各因素进行两方案的对比分析评价：（1）运营效益C1紫竹院方案在线路上设立国家图书馆站，与国家图书馆、紫竹院公园、北京动物园、北京舞蹈学院、中央民族大学、中国气象局等单位相邻，在16此设立站点可以大大吸引附近客源，提高地铁运营效益。车公庄方案在线路上设置紫竹园站和白石桥南站，经过调查发现，两站附近居民社区、写字楼、学校等建筑较多，也可以吸引一部分客源，但相较于紫竹院方案，车公庄方案经过客流集散点较少，运营效益略低于紫竹院方案（见图6）。图6国家图书馆周边区域图经过调查分析，针对运营效益对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C1方案一方案二W1方案一130.750方案二1/310.250（2）线路条件C2两方案设置车站数目相同、线路长度基本一致，但车公庄方案在车站设置条件上有所欠缺，需要拆除民居建筑。经过调查分析，针对线路条件对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C2方案一方案二W1方案一120.667方案二1/210.33317（3）工程造价C3车公庄方案在花园桥转弯处存在拆迁困难问题，在花园桥西北角为56层住宅楼，北侧有一高层住宅楼，桥下为6号线花园桥车站目前正在实施。线路转弯需躲避花园桥的桥桩，及高层住宅楼（见图7）。图7花园桥路口三里河路转弯，研究了2个方案，方案一下穿中规院，影响建筑面积15200平米；方案二，躲避中规院，下穿二里庄北里小区，影响沿街14栋46层住宅楼，建筑面积约32800平米。此方案相较于紫竹院方案拆迁花费金额巨大。经过调查分析，针对工程造价对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C3方案一方案二W1方案一170.875方案二1/710.125（4）吸引客流程度C4两方案所在均是人口密集区域，紫竹院方案沿线拥有众多大型公共场所，如紫竹院公园、国家图书馆、动物园等。而车公庄方案沿线拥有众多住宅区，写字楼，两条线路均能达到吸引客流的目的。经过调查分析，针对吸引客流程度对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C4方案一方案二W118方案一110.500方案二110.500（5）施工条件C5紫竹院方案与车公庄方案均设置在城市中心，经过调查发现两方案施工条件大体相同，对地面交通及城市管道影响较小。经过调查分析，针对施工条件对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C5方案一方案二W1方案一110.500方案二110.500（6）施工干扰C6前文已经分析过车公庄方案在花园桥附近施工干扰很大，涉及到大量拆迁，为了降低造价，避免施工干扰应选择紫竹院方案。经过调查分析，针对施工干扰对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C6方案一方案二W1方案一160.857方案二1/610.143（7）环境影响C7紫竹院方案线路区间下穿紫竹院湖及南长河（见图8），至国家图书馆南侧（见图9），若选择此线路，地铁车辆经过产生的震动可能会对国家图书馆内文物保存造成一定影响。图8南长河19图9国家图书馆车公庄方案的工程难点主要集中在花园桥转弯，白石桥南车站及三里河路转弯，此处住宅楼较多，在设置线路时需谨慎考虑地铁对建筑的影响。环境影响方面车公庄方案略好于紫竹院方案。经过调查分析，针对环境影响对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C7方案一方案二W1方案一11/30.250方案二310.750（8）与城市规划配合程度C8两方案与城市规划的配合程度均十分良好，但紫竹院方案设置国家图书馆站，此站车流量较大，若选用此方案可以更好的解决此地交通拥堵问题，具有一定优势。经过调查分析，与城市规划配合程度对方案一、二之间相对重要性比较形成的判断矩阵为：C8方案一方案二W1方案一120.667方案二1/210.333求两备选方案对总目标的优先等级：由判断矩阵求出子目标对总目标的权系数，其他八个矩阵是求各措施方案对各子目标的先等级，或实现各子目标的重要程度，有了各方案对各子目标的权重，有了各子目标对总目标的权重，就可以通过加权的办法求出各备选方对总目标的优先等级。20优先等级求解过程如下(6-3)niijiW1式中：第i项措施对总目标的权重；第i个子目标对总目标的权iW重；第j项措