中南大学－城市轨道交通－第三章轨道交通线网规划

了解 线网规划的意义和目标 线网规划的主要内容 历史沿革 确定线网合理规模的意义 城市轨道交通线网方案评价原则 准则 理解 城市轨道交通线网规划的基本原理 线网规划的方法体系 包括确定线网的原则 研究的思路与方法 线网结构分析 线网构架的一般方法 城市轨道交通线网方案评价方法 预选方案评价方法 包括评价指标体系建立原则 结构 评价指标体系 评价方法 掌握 城市轨道交通线网构架的类型 特点及使用条件 线路网络布局的基本原理 线网合理规模的确定方法 线网设计 通过实例了解国内外城市轨道交通线网规划的过程及方法 线网方案的综合评价 包括评价原理 指标体系 候选方案的综合评述 第三章轨道交通线网规划 学习要求 主要内容 3 1概述3 2线网规划的方法体系3 3线网构架研究3 4线网合理规模研究3 5线网客流预测及案例分析3 6线网方案综合评价3 7工程可实施性规划 第三章轨道交通线网规划 一 线网规划概述大运量 快速 独立轨道的城市轨道交通具备了城市骨干交通的基础 受客流吸引范围和线路走向的局限 单一的轨道线路难以难以满足需要 必须形成网络才能成为交通骨干 从运营角度来看 线路规划中要考虑的目标 1 线路要尽可能直接地与交通目标一致 2 尽量经过人口聚集地 以吸引客流 3 在相关交叉点上与其他轨道交通有良好的换乘条件 4 尽端折返点的设置和线路外围点的设计有利于增加吸引力 5 线路与巴士和其他轨道交通有良好的衔接 以利扩大需求 6 要考虑残疾人出行通道 7 减少视觉侵犯和群体障碍8 减少噪音和震动效果 3 1概述 我国轨道交通系统规划存在的问题 1 与城市总体规划联系不够紧密2 对客流预测中的不确定性考虑不够3 规划方案没有充分重视用地控制规划 使规划方案缺乏可操作性4 网络规划缺乏层次性 难以体现发展重点5 车站交通功能定位模糊 对交通枢纽认识较浅造成的不利后果 1 缺乏交通需求和交通供给的动态平衡研究 表现在或者规模失控 或者促使城市土地畸形发展 或者部分线路客流效益得不到保证 2 缺乏投资与效益的宏观分析 不能制定合理工程进度和投资强度制约下的修建计划 造成政府决策的盲目性 影响线网建设的可持续发展 3 线路走向因缺乏论证而不稳定 影响线网整体的合理布局 4 没有预留适度的后续工程条件 5 没有预留轨道交通工程用地 3 1概述 二 线网规划的作用 意义和目标线网规划的作用 1 缓解中心区尤其是商业区 CBD 地区交通的供需矛盾 强化土地资源可能提供的交通供给 2 加强主出行方向上 主要交通走廊 系统的速度和容量 以便于主城区外围与中心区的联系 3 串联城市大型客流集散点 交通枢纽 商业服务中心 行政中心 规划大型居住区 规划工业区 娱乐中心等 实现客流的合理疏解 4 加强对外交通与市区的联系 方便卫星城镇与市区的联系 增强城市的辐射能力 5 以高品质的供给引导交通方式选择的良性转移6 节约能源 避免大气污染 改善环境 7 启动内需 聚集商贸及房地产开发 支持旧城改造和新区开发 并成为城市产业发展的新增长点 3 1概述 线网规划的意义 1 科学制定城市经济发展计划的需要2 制订城市各项设施建设计划的需要3 控制轨道交通建设用地 降低工程造价的需要4 轨道交通工程立项建设的依据线网规划的目标 城市总体规划目标 城市土地发展方向和结构形态 城市功能的改造 交通战略目标 线网规划要与城市总体规划实施和城市环境改善的重要保证 与城市规划相辅相成 1 协调好交通需求与供给之间的关系2 实现城市土地规划发展目标3 实现交通战略目标 3 1概述 三 线网规划的主要内容线网规划研究内容包括3个方面 城市背景研究 线网构架研究 实施规划研究 在规划观念上要突出宏观性和专业性的有机组合 从规划工作安排上使研究过程和研究成果并重 1 城市背景研究 主要是对城市的人文背景和自然背景进行研究 从中总结指导轨道交通线网规划的技术政策和规划原则 主要研究依据是城市总体规划和综合交通规划等 具体的研究内容包括城市现状与发展规划 城市交通现状和规划 城市工程地质分析 既有铁路利用分析和建设必要性论证等 3 1概述 2 线网构架研究 线网构架研究是线网规划的核心 通过多规模控制 方案构思 评价 优化的研究过程 规划较优的方案 这部分研究的内容主要包括 合理规模研究 线网方案的构思 线网方案客流测试 线网方案的综合评价 3 实施规划研究实施规划是轨道交通规划可操作性的关键 集中体现了轨道交通的专业性 主要研究内容是工程条件 建设顺序 附属设施规划 具体内容包括车辆段及其他基地的选址与规模研究 线路敷设方式及主要换乘节点方案研究 修建顺序规划研究 轨道交通线网的运营规划 联络线分布研究 轨道交通线网与城市的协调发展及环境要求 轨道交通和地面交通的衔接等 3 1概述 一 概述线网规划是城市总体规划中的专项规划 在城市规划流程中 位于综合交通规划之后 专项详细控制性规划之前 线网规划是长远的 指导性的专项宏观规划 它强调稳定性 灵活性和连续性的统一 三性合一 稳定性 规划核心在空间上 城市中心区 和时间上 近期 要稳定 灵活性 规划延伸条件在空间上 城市外围区 和时间上 远期 要有灵活变化的余地 连续性 线网规划要在城市条件不断变化的情况下 不断调整完善 3 2线网规划的方法体系 轨道交通线网规划具有如下几个特点 1 线网规划是综合的专业交通规划 同时又是全市综合交通规划的延续和补充 由于轨道交通的特点 规划和建设均对全市规划格局产生相当程度的影响 因此线网规划既有相对的独立性 又要与城市的总体规划有机地融为一体 2 线网规划的研究工作涉及城市规划 交通工程 建筑工程及社会经济等多项专业 各专业及相互联系紧密有彼此独立 因此整体研究方法是一个包含多项子方法的集合体系 3 线网规划作为一项复杂的系统工程 除本身各子系统具有复杂的关系外 各种外界的影响因素和边界条件对线网规划又产生了不同程度的影响 因此 不能把线网规划作为一个孤立的系统来进行规划 既要重视其自身的建设运行机制 又要注重与外部环境及各影响因素的协调关系 3 2线网规划的方法体系 二 规划范围与年限1 规划范围术语城市轨道服务的区域有很多种 如城市核心区 城市边缘区 郊区 城市群 都市圈等 此外城市规划法中还明确确定了城市规划区 1 城市核心区 这是一个综合的概念 是城市结构的核心地区和城市功能的重要组成部分 2 城市边缘区 土地利用 社会和人口特征等方面变化 3 城市郊区 建成区之外的区域 分近郊和远郊 4 建成区 指城市中的城市化区域 5 城市群和都市圈 6 城市规划区 3 2线网规划的方法体系 2 规划范围与年限城市建成区范围 明确重点研究范围年限 近期与远景基础 城市总体规划 城市社会经济发展目标与战略 城市综合交通规划 城市轨道交通建设现状 三 规划层次与方法1 规划层次 面 点 线2 规划方法 交通规划理论 是主线 常用如下规划方法1 交通分析为主导2 定性分析与定量分析相结合3 静态与动态相结合4 近期规划与远景规划相结合 3 2线网规划的方法体系 四 规划技术路线技术路线是指规划工作的基本程序和主要指导思想 它要体现各阶段的工序流程 反映各层次间的逻辑关系 研究内容 技术手段和阶段成果 规划全过程大致可以分为3大部分 即基础研究 线网构架研究和规划可实施性研究 基础研究 线网构架研究和规划可实施性研究 3 2线网规划的方法体系 一 线网构架的类型和特点线网规划结合城市特点因地制宜 城市背景千差万别 线网型式多种多样 见图 根据对世界上多个城市轨道交通线网的研究和分析 可以大致将线网构架形式归纳为三种基本常见的型式 1 放射型线网主要特点 A 以城市中心区为核心 呈全方位或扇形放射发展 B 基本骨架包括至少三条相互交叉的线路 逐步扩展加密 规划这类线网时 要避免中心区的线路过多 以免造成工程处理困难和换乘客流集中的现象 C 中心区多点换乘 D 放射形线网突出优点是 方向可达性较高 符合一般城市由中心区向边缘区土地利用强度递减的特点 处理措施 1 外围增加弦线或大循环线 2 两条线在交通走廊并行分解多处换乘 代表城市 莫斯科 台北等 3 3线网构架研究 2 设置环线的线网 环线主要有两个作用 一为加强中心区边缘各客流集散点的联系 二为截流外围区之间的客流 通过环线进行疏解 以减轻中心区的交通压力 例如伦敦地铁是环 射的典型代表 图 需要注意的是 轨道交通网络中的环线与城市道路网中的环线 其作用有明显的差异 在城市道路网络中 环线的作用在于分流过境交通 屏蔽中心区道路交通 虽然环线会造成车辆一定程度的绕行 但高速度可以抵消空间上的损失 因此环线对过境或跨区这样的交通出行有较大的吸引作用 轨道交通是方向固定的交通系统 受技术条件的限制 线路间的转换不能象汽车那样灵活 而是要通过换乘站的换乘来实现 而换乘的时间损耗是明显的 因此轨道交通环线的作用受到限制 尤其是交通屏蔽作用不如道路环明显 轨道交通环线的客流取决于沿线人口和就业数量 也就是环线自身串联的客流集散点的规模 3 3线网构架研究 3 棋盘式线网 环线棋盘式线网特点平行线多 相互交叉次数少 适合于市区呈片状发展 而街道呈棋盘式布局的城市 优点 1 布线均匀 换乘点能分散布置 线路直易施工 2 线路顺直 工程易于实施 缺点 该类型线网平行线路间的相互联系较差 其客流换乘需要通过第三线来完成 据前苏联有关研究 棋盘式线网的运输效率较放射线加环线线网低18 代表城市 北京 三横 三竖 一环 图 墨西哥 四横 四竖 一斜 图 等 3 3线网构架研究 4 轨道交通线网发展趋势 从国内外轨道交通发展状况看 其规划有如下特征 1 近期为主 远期看发展 2 远期为主 近期逐步实现 3 线网规划缺乏权威性的方法和理论体系 目前世界上大城市轨道交通的发展思路大致可以概括为三种 1 在原来的轨道交通线网基础上 开辟快车线 如巴黎 莫斯科等 2 在原来线网的基础上 向外围延伸 线路逐渐延长 3 轨道交通线网的规划是长远的 实施计划要分期 分段进行 保持工程实施和运营的连续性 以便尽快发挥效益 3 3线网构架研究 轨道交通线网发展已经使轨道交通成为影响特大城市的结构与功能发展的重要因素 概括归纳如下 1 轨道交通线网的系统形成 已成为整个城市客运交通的基础和骨架 2 轨道交通线路的布局 已成为城市土地利用规划和交通规划的双重核心 3 轨道交通车站分布 将成为吸引大量居民的中心 社会活动的中心和文化 商业聚集的中心 在城市规划结构中占有重要地位 综上所述 轨道交通的建设和规划在城市规划和发展中占有重要地位 城市建设的规划和发展紧紧依靠轨道交通的实施 轨道交通已经成为大城市规划和建设的立足点 3 3线网构架研究 二 线网构架的一般方法线网构架的分析过程系统化是保证线网科学合理的关键 构架研究应坚持定性分析与定量分析相结合 定性为主的研究方向 定性分析 是指对城市背景的深入分析 对方案工程问题的比较论证 对远景各种边界条件的合理判断等 定量分析 是指利用先进的预测模型 对远景交通需求分布进行预测 经验的分析方法 定性 定量相结合 定性分析为主 规划师和模型师的有效结合 法 点 线 面 相结合的层次分析法 这里的理论基础主要采自城市规划学和交通工程学中的相关理论 它既可避免主观臆断 又避免过于依赖模型而失去对模糊边界条件的合理把握 比较符合我国的实际情况 3 3线网构架研究 1 基本思路线网是系统工程 线网构架研究必须分类 分层进行分析研究 面 点 线既是3个不同类别也是3个不同层次的研究要素 面 是整体形态的控制 拟订轨道交通线网的基本构架 点 是对线网服务对象的甑选 对城市大型客流集散点的分析 线 即交通走廊的分析 线网内各线路可能的路径分析 1 整体形态控制 拟定轨道交通线网基本构架包括 城市背景研究和拟定线网基本构架等两个大的内容 2 城市大型客流集散点分析 3 交通走廊分析和线路路径的可行性 3 3线网构架研究 2 研究过程线网构架方案研究工作是从宏观分析逐层深入到各专题定性 定量分析的探索过程 大致可分为以下几个阶段 1 第一阶段 方案构思根据线网规划范围与要求 分析城市结构形态与客流特征 进行 面 点 线 层次分析 通过现场勘探 广泛搜集资料 从宏观入手对线网方案进行初始研究 构思线网方案 这些方案除有各自的特点外 还有许多共性 成为线网构架方案研究的重要基础 2 第二阶段 归纳提炼对初始构思方案进行分类归纳后 又经内部筛选提炼 推出其中的部分方案 向各有关单位征求意见 并要求提出补充方案 结过 筛选 方案补充 再筛选 的提炼过程 形成基础方案 这次筛选中保留各种有较强个性的方案 合并共性方案 尽量全面听取各种思路和观点 形成代表不同政策倾向 不同线网构架特征和规模的方案 3 3线网构架研究 3 第三阶段 方案预选以基础方案为基础 以线网规划的技术政策和规划原则为指导 根据合理规模和基本构思要求 又进一步选择出几个典型的 不同线路走向和不同构架类型的方案 成为初步预选方案 4 第四阶段 预选方案分析和交通测试前几阶段的方案深化主要以定性分析为主 从这一阶段开始 需要通过定量分析对方案作进一步的论证 用交通模型进行测试 进入定性与定量分析相结合的系统分析阶段 3 3线网构架研究 5 第五阶段 调整补充预选方案 甑选候补方案通过分析和测试 预选方案均各自存在优点和不足之处 需要对其进行优化完善 在此基础上可以对方案进行补充 由于补充方案只是通过定性分析进行优化 其线网整体性能是否真正得到优化还是未知的 因此接下来对补充方案进行同等条件下的交通测试 进一步以定量分析论证 确认补充方案是优化方案 并推荐为候选方案 6 第六阶段 推荐最终方案在以上定性与定量分析基础上 又采用线网方案评价系统 对预选方案分组评价 排序 推选出优化方案 3 3线网构架研究 3 以规划目标 原则 功能层次划分为前导 以枢纽为纲 线路为目进行编织 的方法该方法也是定性分析与定量分析相结合 由中国城市规划设计院在 北京市城市轨道交通线网优化调整 中加以应用 注重轨道交通对城市发展和土地开发的作用 以交通枢纽为节点 以现有和潜在的客运走廊为骨干 综合考虑轨道交通线网的功能层次划分 最终建立以枢纽为核心 功能层次分明的轨道交通网络 在这种方法中 尤其突出了枢纽类客运集散点的地位和作用 采用以枢纽为核心的 两两换乘 的设计方法实现线路之间的一次换乘 提高轨道交通线网的整体运输效益 通过在线网规划中 采取换乘枢纽整体布局来实现轨道交通线网与城市和其他交通系统的有效衔接 并将线网构建层次划分为外围层次和市区层次 由市域快线 市区干线 市区辅助线共同构筑网络状的城市快速轨道交通系统结构 其具体研究过程所划分阶段与 面 点 线要素层次分析法 的一致 所不同的是方案构思的依据侧重点不同 3 3线网构架研究 一 合理规模的意义规模是从交通系统供给的角度来说的 从一个侧面体现系统所能提供的服务水平 它主要以线网密度和系统能力输出来反映 其中系统能力输出又与系统的运营管理密切相关 合理规模 就是合理的轨道交通方式的供给水平 换句通俗的话说就是线路长度总量的宏观控制 从系统能力和线网密度来看有四种性质的规模度量 3 4线网合理规模研究 轨道交通线网规模构成 3 4线网合理规模研究 3 4线网合理规模研究 3 4线网合理规模研究 城市轨道交通网的规模在规划实施期内 往往要根据城市发展的需求进行适当调整 相对而言 总长度的调整幅度不应很大 因此 城市轨道交通网的总长度是一个必须确定也是可以确定的基础数据 3 4线网合理规模研究 三 线网规模的影响因素合理规模的影响因素有 城市的规模 城市交通需求 城市财力因素 居民出行特征 城市未来交通发展战略与政策和国家政策等 其中 城市发展的规模又包含城市人口规模 城市土地利用规模 城市经济规模 城市基础设施规模四个方面 3 4线网合理规模研究 四 线网合理规模的计算方法线网合理规模的主要标志是线网长度或线网密度 这两方面指标可以通过对系统能力的要求来推算 1 系统能力输出规模指标的确定对系统能力输出的研究国内外有不同作法 国外研究者多从估计轨道交通企业的成本函数出发 判断轨道交通系统的规模经济性 为管理者制定票价提供参考依据 为经营者对新服务项目的增设或已有服务项目的终止提供成本分析依据 最终确定系统的合理能力 3 4线网合理规模研究 具体的做法是 从生产函数对应的成本函数出发 研究系统输出 客运量或客运周转量 与系统 线路轨道长度 牵引电力电耗 劳力 轨道和车站设备维修和投资等 输入因子之间的关系 通过对各类系统分类进行回归拟合 评价各系统的规模经济性 以路网规模经济考察路网的经济效益是否随着路网内线路里程的增加而增加 以线路密度经济来分析某一线路的效益是否随着线路上运输密度的提高而递增 上述方法的关键是成本函数的估计 因为适用的成本函数模型可以反映运输生产的各种经济特性 在了解系统的成本结构后 才可进一步确定最优车队规模 定价 平均和边际成本 一般用柯布 道格拉斯函数或转换对数函数形式进行估计 这些研究成果对我国的城市轨道交通企业有启发意义 但由于国内外经济体制 管理模式等的不同 应具体问题具体分析 3 4线网合理规模研究 2 线网长度 线网密度规模指标的确定1 服务水平法2 交通需求分析法3 吸引范围几何分析法4 回归分析法 3 4线网合理规模研究 服务水平法该法先将规划区分为几类 例如分为中心区 中心外围区及边缘区 然后 或类比其他轨道交通系统发展比较成熟的城市的线网密度 或通过线网形状 吸引范围和线路间距确定线网密度 来确定城市的线网规模 技术路线见右图 高密度低运量与低密度大运量的选择决定了我们对服务水平的取舍 从现实的经济实力 倾向于投资较少的方案 而线网建设的长期性 又必须考虑乘客要求不断提高服务水平的矛盾 3 4线网合理规模研究 服务水平法技术路线 2 交通需求分析法规模体现为实现的交通供给 从供给满足需求的角度自然产生了出行需求法 因此 客运需求预测不仅成为布置站场及布设路线的依据 也成为确定城市轨道交通发展规模的重要依据 按分析角度的不同 出行需求分析法又可分为两种 一种是先预测规划年限的全方式出行总量 然后根据拟定的线路客运密度确定所需的城市轨道交通线网规模 这种方法是按城市轨道承担出行的比例来确定的 故通常又称为分担率法 它遵从如下图所示的技术路线 具体公式如下 3 4线网合理规模研究 远期全方式出行量 远期公交出行量 轨道线路长度 需求 换乘系数 客运密度 L Q k 其中 L 线网长度 km Q 城市出行总量 公交出行比例 轨道交通出行占公交出行的比例 k 城市轨道交通换成系数 轨道交通线路负荷强度 万人次 公里 日 以下着重说明各指标参数的标定方法 1 未来居民出行总量QQ m 式中 m 城市远景人口规模 含常住人口和流动人口 人口出行强度 次 人 日 城市人口规模 根据我国的人口政策和人口发展现状 城市人口规模是政策控制影响下的规模 各城市往往有对于城市远景人口的控制目标 如果缺乏这一数据 也可由当地权威部门根据城市特点和人口发展规律进行确定 我国这方面的技术比较成熟 出行强度的分析预测 出行强度的影响因素主要有城市结构 经济发展水平 交通设施的完善程度等 一般情况 居民出行强度相对比较稳定 例如东京1968年的人均出行强度为2 48次 1978年为2 53次 十年内增加0 05次 广州1984年为2 09次 人 日 1996年为2 3次 人 日 长远来看 大部分城市出行强度也不会有很大增长 部分城市人口出行强度 见下表 3 4线网合理规模研究 部分城市居民出行强度 2 交通方式结构交通方式结构的影响因素主要是居民出行的特征 未来交通发展战略以及可能提供的交通方式 目前特大城市的交通发展战略都是逐步建立以公交为主体 城市轨道交通为骨干 各种交通方式相结合的多层次 多功能 多类型的城市综合交通体系 公共交通占交通总量的比例 东京公共交通年客运量占城市总客运量的70 6 纽约 86 莫斯科 91 6 目前我国多数城市交通结构不尽合理 主要反映就是公交比例过低 一般认为 远景公共交通的出行比例应在50 以上 轨道交通占公交的比例 从国外一些大城市的轨道交通运行情况看 巴黎的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的65 平均运距约5 3km 纽约的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的54 9 墨西哥城的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的42 9 莫斯科的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的40 3 4线网合理规模研究 经验表明 国际化大城市远景年轨道交通承担的客运量占全市公交总运量的比例应在50 55 之间 初 近期因线网处于建设中 其所占公交客运量的比例目标可根据实际情况来定 3 4线网合理规模研究 国内城市规划轨道交通方式占公共交通方式的比例 建议 各城市根据自身的实际情况 在0 3 0 6之间 3 线网负荷强度 线网负荷强度是指快速轨道线每日每公里平均承担的客运量 它是反映快速轨道线网运营效率和经济效益的一个重要标 其影响因素有社会的经济发展水平 城市结构和线路布局 3 4线网合理规模研究 3 4线网合理规模研究 从统计资料上看 城市轨道交通建设有两种方式 一种是高运量 低密度 负荷强度高 巴黎 伦敦 另一种是低运量 高密度 负荷强度低 莫斯科 墨西哥 北京 香港 像巴黎和伦敦这样的发达国家着重于提高城市轨道交通的舒适和方便程度 以吸引私人交通 减少私人交通工具泛滥带来的城市交通阻塞 前者城市轨道交通的服务水平很高 效率较低 莫斯科 墨西哥 北京 香港采用的是高运量 低密度的线网 它注重的是提高城市轨道交通的运输能力和运输效率 以缓解需 运之矛盾 经验表明 要取得较好的经济效益 应该建设高运量的线网 提高负荷强度 例如香港1990年每人公里车费收入为0 5元 每人公里经营开支 含折旧 为0 34元 盈利0 16元 从国外轨道交通日平均线路负荷强度的指标看 大部分在2 5 4 0万人次 公里 日之间 建议我国城市轨道交通线路负荷强度取2 5 4 0万人次 公里 日 3 吸引范围几何分析法吸引范围几何分析法是根据轨道交通线路或车站的合理吸引范围 在不考虑轨道交通运量并保证合理吸引范围覆盖整个城市用地的前提下 利用几何方法来确定轨道交通线网规模的方法 它是在分析选择合适的轨道线网结构形态和线间距的基础上 将城市规划区简化为较为规则的图形或者规则图形组合 然后以合理吸引范围来确定线间距 最后在图形上按线间距布线再计算线网规模 根据城市建成区都处于轨道交通吸引范围内这一特点 可以利用城市建成区面积和线网密度的关系 推到线网规模 即L S m km 其中 L为线网长度 km S为城市建成区面积 km m 线网密度 km km 下面介绍指标推导方法 3 4线网合理规模研究 1 轨道交通车站的吸引范围计算依据 居民利用轨道交通的出行时间 由家到车站的时间 乘轨道交通的时间 由车站到目的地的时间 据统计 在市中心区 乘坐轨道交通的大多数乘客居住在距车站步行时间不大于15分钟的范围内 一般在车站停留时间为3 5分钟 步行速度为4km h 由此确定市中心区轨道交通车站吸引范围为650 800m 可取750m 在城市中心外围地区 步行去车站的距离每侧在800 1000m的范围内 除此之外骑自行车或乘公交车去车站换乘的距离不超过2km 由此确定城市中心外围区轨道交通车站的吸引范围每侧为2km 3 4线网合理规模研究 2 轨道交通的线网密度线网密度是衡量快速轨道交通有效性 方便性和可达性的一个重要指标 线网密度是路网线路总长与城市用地面积之比 在不考虑轨道交通运量的前提下 当整个城市用地都在轨道交通的合理吸引范围内时 轨道交通的覆盖面最大 此时在城市的各个角落都可以乘坐轨道交通 但是覆盖面相同时 线网密度并不相同 例如 下图中 3 4线网合理规模研究 a 和 b 的两线间距均为1 5km a 和 b 的覆盖面相同 a 的线网密度大于 b 的线网密度 其中 a 全部满足4个方向的客流需要 b 只能一部分满足4个方向的客流需要 其余满足2个方向的客流需要 一般在城市中心区 客流的需求是多方向的 但对于拥有棋盘形道路网的城市 实际客流的方向沿城市的道路一般只有4个方向 因此轨道交通线网应满足4个方向的客流需要 在城市边缘区主客流方向是向城市中心区的 轨道交通线网一般只满足向中心的客流需要 根据以上原则 对于拥有棋盘形道路网的城市 不考虑客运量的需要 在市中心区 要求轨道交通线网应满足4个方向的客流需要 把轨道交通线网简化成一个均匀的棋盘形路网 按线路的间距为1 5km计算 线网理论密度约为1 33km km2 图 a 在城市中心外围区 轨道交通的线网基本上只考虑向城市中心区的客流需要 线路间距为4km 线网理论密度为0 25km km2 图 b 伦敦和莫斯科在30km2的市中心范围内 线网密度分别为2 0km km2 1 98km km2 根据我国城市情况 线网密度取1 2km km2比较适宜 例 某市中心区的面积为68 1km2 全市远景的总面积为555km2 按上述线网指标计算 线网长度 68 1 1 2 486 9 0 25 203 4km 相应地 全市线网平均密度为0 366km km2 3 4线网合理规模研究 4 回归分析法这种方法先找出影响城市轨道交通网络规模的主要因素 如人口 面积 国内生产总值 私人交通工具拥有率等 然后利用其它轨道交通系统发展比较成熟的城市的有关资料 对线网规模及各主要影响因素进行数据拟合 从中找出线网规模与各主要相关因素的函数关系式 然后根据各相关因素在规划年限的预测值 利用此函数关系式确定本城市到规划年限所需的线网规模 3 4线网合理规模研究 式中 L 城市轨道交通线路长度 km P 城市人口 万人 S 城市面积 km2 b0 b1 b2 回归系数 如对世界48个城市轨道交通系统进行回归 其中 b0 1 839 b1 0 64013 b2 0 09966 以上方法分别体现了城市交通需求 城市人口规模和城市用地规模等主要因素对轨道线网规模的影响作用 应用时可用上式分别计算出应有的线网总长度 然后取其平均值或最大值 作为控制路网规划线路总长度的参考值 3 线网长度 线网密度规模指标计算方法的特点服务水平法的优点是借鉴了其他城市的经验 计算简单 但是却存在类比依据不足 让人难以信服的缺陷 因为影响一个城市的轨道交通线网规模的因素很多 要借鉴其他城市的网络密度来进行类比分析 须得两个城市中影响网络规模的许多因素至少基本相同才具有可比性 但在现实中 很难找到两个在多方面都相近的城市 即使有 也很难说就可以拿来作为本城市设计网络规模的依据 因为被类比城市本身的网络规模就可能是不完善甚至是不合理的 因此 用这种方法很难得出一个令人信服的结果 只能作为参考 交通需求分析法从交通需求满足供给的角度出发匡算线网规模 易于理解 但是计算数据需要进行推算 3 4线网合理规模研究 吸引范围几何分析法的特点是根据城市用地规模和轨道交通服务水平来确定轨道交通线网规模 因此能够保证一定的服务水平 而且由于城市规模比交通流量容易控制 规划线网规模受不确定因素干扰少 可以用来确定规模范围 缺陷是没有考虑轨道交通运量的限制 而且假定将合理吸引范围覆盖整个城市用地也会导致规划线网规模偏大 回归分析法有较强的理论根据 所得结果容易被大家所接受 但在具体应用中存在着难以寻找合适的拟合样本等问题 总之 以上几种方法各有特点和一定的局限性 它们是对同一事物不同侧面的反映 在实际工作中可共同使用 相互印证 重点是在把握所规划城市或地区的特点和发展趋势的基础上来对线网规模进行匡算 对各模型的差异性结果应经多方面定性分析及综合协调后加以判定 3 4线网合理规模研究 作业 1 已知某城市远景人口600万人 出行强度1 61次 人 日 若未来公交出行比例为52 轨道交通方式占公交出行比例为45 线网负荷强度为3 67万人次 公里 日 试按交通需求推算轨道交通线网规模 2 已知某一城市远景常住人口规模为390万 出行强度为2 6人次 日 流动人口为80万 出行强度为3 2人次 日 公交出行比例为51 轨道交通占公交比例为46 线路负荷强度为2 2 5万人次 km 日 城市面积为311km2 请分别用出行需求分析法和回归分析法确定线网的合理规模并进行比较综合 一 轨道交通客流预测的含义轨道交通客流预测是指在一定的社会经济发展条件下的科学预测 轨道交通客流需求常用指标城市各目标年限轨道交通线路的断面流量 站点乘降量以及站间OD 平均运距等等 二 轨道交通客流预测的目的和意义1 线网规划中 客流分析是进行线网优选的主要内容 2 工可中 客流量是工程修建必要性和可行性的主要依据 3 设计中 客流量决定系统运输能力 车辆选型及编组 设备容量及数量 车站规模以及工程投资和经济效益分析等 可见 轨道交通线路客流量是城市快速轨道交通可行性和设计的重要依据 线网规划的优劣评判依据是交通效果 在线网规划中 最主要的的定量分析方法就是通过交通模型对未来的交通情况进行预测 模型的成熟程度是保证预测可信性的前提 那么模型的成熟程度如何理解呢 3 5线网客流预测及案例分析 模型的成熟程度包括3个方面的的含义 1 模型结构与城市交通规律的吻合程度2 基础资料的完整程度和可靠性3 模型操作者成熟程度 3 5线网客流预测及案例分析 三 轨道交通客流预测的程序根据城市轨道交通规划与设计的不同阶段 需要开展3次需求分析与预测工作 各阶段的重点有所不同 1 城市轨道交通线网规划阶段 主要进行全网客流估算 重点分析线网总体规模和各线路的需求规模等级 2 线路建设项目可行性研究阶段 根据线路具体情况 研究提出线路各运营期限的客流预测结果 重点确定与相关工程建设规模有关的预测结果 3 线路建设项目总体设计阶段 研究各站点客流详细规划 重点分析车站内部功能布局和整体规模 包括客流组织规划 城市轨道交通系统规划中需求分析预测应掌握以下资料与工具 1 现行城市总体规划及其相适应的城市综合交通规划 2 正实施的城市轨道交通线网规划 全网客流估算除外 3 必要的城市交通信息数据库和成熟的交通规划软件 3 5线网客流预测及案例分析 一 需求预测的主要内容1 预测条件界定社会经济环境 区域地理条件 影响因素的变化情况 人口增长 经济发展 土地利用状况变化的有关参数 2 远期年份运输需求总量及分布预测建模型 预测不同时空之出行总体规模水平 不同规模小区之流量流向 不同类型的需求分布峰值系数等 依不同需要 确定详细需求预测内容 3 多交通网络分配结果及综合交通结构目标的分析与评估在网络或工程建设时序方案的基础上 根据不同时期综合交通网络建设与社会经济发展状况 选择相关的需求分配参数 根据不同年限下区域社会经济发展环境 选择相关参数 建立区域综合交通网络的流量分配模型 分担比例 及轨交OD分布 评价不同年限城轨交在综合交通体系中的地位和作用 4 客流预测的灵敏度分析及评价 3 5线网客流预测及案例分析 二 需求预测程序1 确定城市轨道交通规划与建设项目涉及的区域范围 相关网络及项目建设方案 定区域 明边界 立不同时期覆之直 间范围 提出基本 备选方案2 收集并分析与项目相关的基础数据 社 经与综交数据 去冗存精 建库3 选择客流预测的方法 建立客流预测模型 依库型 网特和项目要求 4 标定预测模型涉及的相关参数 据库 确定不同预测年度 参数 5 计算不用年限预测结果 利用建立的模型和参数 计算不同预测年限下的需求总量 客流分配 确定时空峰值系数 给出预测指标6 对客流预测结果进行灵敏度分析 确定预测结果的可信度 分析条件变化对预测结果的影响 评估预测风险7 结合预测结果对各种方案进行分析和评价 从时空全方位分析轨交网之供需匹配水平 从技 经 财等角度进一步分析与评价建设方案 确定最优预测方案8 确定推荐方案 整理数据结果并撰写相关的技术报告 提出需求预测的技术报告 作为可行性研究的依据 3 5线网客流预测及案例分析 三 我国城市轨道交通客流预测方法现状1 模式1 现状公交 虚拟现状快速轨道 远期快速公交2 模式2 现状OD 虚拟现状快速轨道 远期快速公交3 模式3 现状OD 出行需求预测 远期快速公交 四 客流预测方法1 客流预测年限 城市快速轨道交通工程项目建设标准 规定客流预测年限分为初期 近期和远期 初期 3年近期 10年远期25年2 轨道交通客流预测基本方法 土地利用法和四阶段需求预测法土地利用法是建立在对原有轨道线路客流变化规律基础之上的 不同土地利用的性质影响了交通出行量 该方法依赖于现状客流资料 侧重的是对一条线和每一个车站周围一定范围内土地利用的研究 3 5线网客流预测及案例分析 五 四阶段交通需求预测方法1 四阶段交通需求预测方法简介城市交通需求预测起源于美国 并且在全世界范围内得到了迅速发展 60年代芝加哥都市圈交通规划开发了交通方式划分的四阶段交通需求算法 开创了城市综合交通需求预测的先河 四阶段法是以1962年美国芝加哥市发表的 ChicagoAreaTransportationStudy 为标志 交通规划理论和方法得以诞生 开始 交通预测只是关于交通发生 交通分布 交通分配三个阶段的预测 20世纪60年代后期 日本广岛都市圈的交通规划首次提出了对不同交通方式进行划分这一新的预测内容 此后 交通规划变成了交通发生 交通分布 交通方式划分和交通分配四个步骤 这就是交通规划的四阶段法 也叫四步法 理论 国内外交通需求预测通常采用四阶段法 该方法可以分为客流发生预测 客流分布预测 交通方式划分预测和交通分配四个阶段 具有较严格的数学理论基础和较高的预测精度 3 5线网客流预测及案例分析 2 四阶段交通需求预测方法的基本框架四阶段交通需求预测系统由四个子模型组成 出行生成 预测 出行分布交通量 预测 方式划分 路网分配 3 5线网客流预测及案例分析 1 出行生成预测 交通生成是指城市在未来社会经济发展规模 人口规模和土地利用特征下 各交通小区可能产生和吸引到的总交通量 现在常用的方法是增长率法 原单位法 交叉分类模型和回归分析模型等 出行 吸引 i j 2 出行分布预测 交通分布模型是在调查所得的各交通小区现状OD数据的基础上 综合考虑各小区经济 社会发展所引起的客流量增长情况 推算出规划年间各小区之间的客流分布的一种模型 常用的预测方法有增长率法 重力模型法和介入机会法 换句话说 就是预测从起点小区到终点小区 OD 的交通量 i j 3 5线网客流预测及案例分析 3 出行方式划分预测 预测出行者可能采用何种交通方式 轨道交通 公共汽车 自行车等 出行 预测每组起终点间各种可能的交通方式 轨道交通 公共汽车 自行车等 所承担的比例 国内轨道客流预测在交通方式划分时 主要使用出行交换模型和更详细的基于合作竞争类的交通方式划分模型 i j 3 5线网客流预测及案例分析 4 路网分配 交通客流分配是指在一定的出行需求条件下 预测运输方式和网络上的流量 是将现状或未来的出行交换量 OD 配置到特定的运输网络上去的过程 即从起点到终点采用某种交通工具行走某条路线的交通流预测 交通分配是传统四阶段交通预测方法的最后一步 公路及城市道路等交通设施的规划 设计和评价都是以交通分配的结果为基础的 在理论和实践中都最为关键 i j 3 5线网客流预测及案例分析 产生 吸引 分布 方式划分 分配 3 5线网客流预测及案例分析 预测案例见参考资料P85 自学 3 5线网客流预测及案例分析 对规划获得的轨道交通路网规划方案集 决策者必须从中选择最优方案 做出决策 任何规划的决策最终都归结为方案评价 评价是对路网规划过程和结果的鉴定 评价的好坏直接影响着决策的正确性 一 评价的基本原则和评价方法评价的基本原则 1 服从完善城市交通系统结构 2 考虑轨道网本身建设和运营的特性 3 对城市土地利用的影响 4 将可实施性计入在内 5 体现必要性论证的功能 6 注意后期的运营和建设 7 做发展的适应性分析 3 6线网方案综合评价 基本评价方法 来吉姆法 REGIME 优劣系数法 ELECTRE 层次分析法 AHP 多属性效用法 MAUA 理想解法 ADAM 美国基于许多评价指标不能以货币形式度量的考虑 采用费用 效果分析法 Cost effectivenessmethod 1984 该方法设立客流量和平均每客成本的界限值 考虑建设地情况筛去不合要求的方案 再以交通需求管理方案为基准评价乘车率指标 之后评价平均每客费用 将项目按高 中 低分类排序 城市轨道交通线网评价应选择符合其特点的评价方法 城市轨道交通规划决策的基本要素在于构建一个合理的准则体系 有足够可靠的信息 数据 选择适用的决策方法 并具有简捷明了的特征 如前所述 城市轨道交通规划方案评价是多属性评价过程 在实践过程中 多利用广泛使用的AHP法构建评价问题的递阶层次结构 通过专家咨询打分的方法确定权重 最后计算广义效用函数进行综合评判 3 6线网方案综合评价 二 预选方案的评价过程1 线网综合评价递阶层次结构构造评价的关键是建立指标体系递阶层次结构 1 准则层的确立确立准则层考虑的四个要素 B1与城市发展的协调性 从宏观层次上考察不同方案与城市发展战略规划 城市总体规划之间的吻合程度B2对居民出行条件的改善作用 体现不同方案对居民出行条件的改善程度B3运营效果 体现线网运营特征B4建设实施性 从工程施工 投资角度考察规划方案实施的难易程度 并对方案分期建设的合理性进行考察 该准则层从宏观 中观 微观三个层面上反映出随着城市社会经济的发展 规模的扩大 对其交通系统的要求 同时也体现了二者的相互作用 反馈关系 另一方面 此准则从规划者 出行中者 运营者 工程实施者四方利益出发 体现出线网规划方案决策是权衡多方利益进行价值判断的冲突分析过程 3 6线网方案综合评价 2 指标的筛选原则在确定了准则层后 对于指标的选取遵从实用性 非重叠性 可行性的原则 实例 一个油4个准则 B 19项指标 C 构成的综合评价递阶层次结构 3 6线网方案综合评价 B1与城市发展的协调性C1线网密度C2核心区换乘节点数C3与城市布局结构的协调C4与对外交通设施的连通度C5与城市地下空间开发利用的协调C6与城市历史及景观风貌的协调 B2对居民出行条件的改善作用C7线网客流覆盖率C8换乘系数C9主要集散点连通度 主要集散点 城市公交枢纽 市级的行政中心 大型商业中心 大型文体中心 大型娱乐中心 大型会展中心等 C10公交出行比例C11居民公交平均出行时间C12与不同交通方式的衔接 B3运营效果C13轨道交通日客运量C14线路客运强度C15客流断面不均衡系数C16换乘站负荷均匀性 B4建设实施性C17工程实施可行性C18投资估算C19分期建设计划的合理性 3 专家咨询意见及指标体系的分析与调整 1 专家意见反馈在初步确立城市轨道交通线网规划方案评价指标体系的基础上 设计出专家调查材料 包括指标体系说明 评分表 意向调查及意见反馈 以信函方式向专家咨询 对专家咨询结果进行统计分析 基本满足要求时 可以不进行下一轮咨询 2 指标体系的分析与调整在分析专家反馈意见的基础上 吸取专家有益的建议并考虑操纵的可行性 调整相关指标 下图给出了上例中经过调整优化的指标体系 四个准则 11项指标 指标含义及说明如下 3 6线网方案综合评价 C1与城市布局结构的协调 定性指标 考察与城镇体系发展的配合 串联城市中心组团与各功能组团的个数 线网形态与城市规模形态的吻合 以及线网是否对远景规划发展的各种可能性具有适应性和灵活性等因素 C2与对外交通设施的协调 定性指标 城市轨道交通线网尽量衔接对外交通设施 火车站 机场 长途汽车站 港口码头等 此指标体现与对外交通设施的斜街程度 考察城市轨道交通线网与对外交通方式换乘节点布局的合理程度 城市轨道交通站点与对外交通设施相互衔接的距离 衔接效率 是否形成一体化的综合换乘枢纽等 城市轨道交通线网规划是否考虑对接驳用地予以控制等因素 2 指标值归一化处理1 定量指标的归一化定量指标一般包括如下几类 成本型 越小越好型 效益型 越大越好型 适中型 既不能太小又不能太大为好型 区间型 属性值在某一固定区间内为好型 设U为指标函数 对于u属于U 值域为 m M 定义r kd r属于 0 1 2 定性指标的归一化在城市轨道交通线网方案评价指标体系中 定性指标占一定的比例 这类指标具有一定的随机性和模糊性 而且涉及评判个体的心理因素 用基于普通概率统计的评判打分其结果已不能令人满意 集值统计原理提供了处理定性指标量化的合适方法 集值统计是经典统计和模糊统计的一种拓广 经典统计在每次实验中得到相空间中的一个点 而集值统计得到相空间的一个区间估计值 通过对城市轨道交通规划方案评价中的定量指标和定性指标归一化处理 可将属性值矩阵转换成归一化评价矩阵 3 6线网方案综合评价 3 权重及综合评价选优1 权重的确定权重是指对于评价目标 评价系统或评价指标之间的相对重要程度 权重的确定对方案比较评价的意义重大 所以需仔细分析 慎重进行 2 综合评价选优在计算出各评价指标分级指数和确定出系统及指标权重的基础上 以线性加权和法求出待评价各方案的综合效用值 选择具有最大效用值的方案为最优方案 3 6线网方案综合评价 已知指标权向量为W 归一化矩阵为R 则方案i的效用为 按最大效用准则确定的最优方案满足 三 候选方案的综合评述经过以上过程 可以从预选方案中推选出2 3个 不宜过多 候选方案 对其进行综合的比较和评价 这部分评价以定性分析为主 1 线网结构1 基本特征 该项主要比较线网特征与城市结构特点的符合程度 2 线网的覆盖性和密度 线网在城市特定区域面积覆盖率应大于某一值 3 对外延伸和接口条件 城市主要出入口应有轨道交通线路衔接 2 运营效果1 承担的客运量 从轨道交通本身而言 其线路是否可行 实施后能否取得较高的运营效率和较好的经济效益 主要取决于线路未来客流量和线路负荷强度 3 6线网方案综合评价 2 客流的直达性和均衡性 轨道交通线网的客流直达性可由线网客流的平均换乘系数反映 换乘系数越低 说明客流的直达性越高 线网客流的不均衡系数反映出线网各条线客流的均衡情况 不均衡系数越小 说明线路承担的客流越均衡 运营也就容易组织 运营效率也就更容易发挥 从另一个角度说 线网线路的选线就越合理 反之 运营组织就不太有利 3 平均乘距和在乘时间 轨道交通线网的修建必然使城市交通的可达性提高 出行距离加长 从轨道交通本身而言 平均乘距和在乘时间的增长意味着轨道交通服务水平的提高和城市交通的改善 3 实施1 近期线网的实施性 形成与城市近期发展规模相适应的基本线网的条件是衡量整个线网方案的重要指标 近期线网的优劣可以从以下几个角度分析 1 与远期线网的实施是否存在矛盾 2 各条线路是否具备独立运营 并建成一段 运营一段的条件 3 各线之间是否具备良好的换乘关系 4 是否与城市建设发展的近期要求相适应 2 工程难易度 3 6线网方案综合评价 4 社会效益主要体现在提高旅客出行质量 对城市道路交通压力的缓解 对交通安全 交通环境保护的贡献等方面 5 战