扭环线型地铁

田 耕

(北京科技大学,100083,北京∥工程师)

扭环线型地铁

田 耕

(北京科技大学,100083,北京∥工程师)

扭环线型地铁,为解决正在规划拟建的城轨线路在主城区的线网密度太低,而在总体城轨规划中线路的长度太长、投资太大的问题提供了一种新的线型方案。在一条有上下行双线的地铁运营线路上至少有一个通过线路自身的扭转形成的环型,在这个环型上至少有一个线路自身的、上下分离立体交叉的换乘车站。用主城区的扭环线型地铁与郊区的并联高架路相配合组成大城市的骨干公共交通网。

地铁;线型;线网;并联高架快速路

Author's addressBeijing University of Science and Technology,100083,Beijing,China

与地面道路交通比较,城市轨道交通(以下简为“城轨”)采取地下方式的优点是:在建成区,地下施工过程可行,施工量小;电力驱动无排放,节能;载客量大,运行过程不受干扰;可靠性高,相对安全;有利于保持地面宜人的城市风貌,有利于在大城市主城区形成地铁与步行相结合的出行。这种效率高、人性化的交通方式,需要主城区的地铁具有高线网密度、小站间距离、低负荷强度作为保证。

现正在规划拟建的城轨有一个比较大的问题是:范围太大,线路太长。为了节约资金,提高进度,郊区的城轨多采用高架的方式。大量采用高架方式扩大城轨范围,会将轨道交通的一些不利因素放大。如:①不便越站行驶,旅行速度低;②站间距离大;③发车间隔时间长;④需要配建列车地面停车场、列车段、城轨车站汽车停车场等,总的占地面积大;⑤高架城轨的振动、噪声较大;⑥安全隐患大;⑦客流无保证。郊区的客流有明显的潮汐现象,这使得城轨的总体利用率不高。因此,不能简单地认定城轨的高架方式比地下方式便宜得多。

可以采用一种站间距离小、便于越站行驶、旅行速度高、占地面积小、造价低、运输能力大、更灵活的“并联高架快速路”解决大城市郊区的交通问题。而在大城市主城区,应将有限的资金主要用于提高地铁线网的密度。为此,本文提出了扭环线型地铁的设想。

1 扭环线型地铁的基本思路

现有地铁路网,最基本、最常见的形态结构是网格式、无环放射式和有环放射式三种。本设想为解决正在规划拟建的城轨线路在主城区的线网密度太低,而在总体城轨规划中线路的长度太长、投资太大的问题提供一种新的线型方案。这个方案是在一条有上下行双线的地铁运营线路上,至少有一个通过线路自身的扭转形成的环型;在这个环型线上,至少有一个线路自身的、上下分离立体交叉的、可以供乘客垂直换乘的换乘车站。用主城区的扭环线型地铁与郊区的并联高架快速路相配合,组成大城市的骨干公共交通网。

2 扭环线型地铁的效果

2.1 在主城区有限的范围内增长了地铁运营线路的长度

在图1中,3-1-11与12-1-9可以看作是2条起止于城市主城区边沿、在城市中心区域交叉、较短的直线型地铁线路。在现有的城轨交通线网规划中,短直线型线路因串联区域小、不便与其它线路交叉换乘,以及在主城区的边沿不便于征地建设占地面积大的列车停车场、车辆段而很少被采用。图1中的11需要延伸到10以便建设列车停车场、车辆段。用扭环线型,通过连接 3、4 、5、6、7 、8、9,就形成了一条最简单的扭环线型的地铁线路。原来2条较短的直线型线路有3、11及 12、9等 4个折返点,连接成为一条较长的扭环线型线路之后仅有2个折返点11、12。这样,就减少了折返作业在列车正常运营行驶中所占的比例,线路串连的运营区域也到了很大的增加,具体实施也比较方便。

2.2 可以进行如独立运营环线式的运营

在图2所示的扭环线型线路22中,列车能够沿着21-23-25-21-28-26-21的顺序循环运营,也可以沿着21-25-23-21-26-28-21的顺序循环运营。这种独立运营扭环线双方向列车在扭环线路上独立循环行驶,无列车折返作业,运营组织简单;其各区段通过能力一致,可靠性高,可以使不同出行方向的乘客聚集在同一条线路上,大大提高了地铁列车的利用率。

图1 最简单的扭环线型地铁示意图

图2 8字形扭环线型地铁示意图

2.3 整合了不同线型线路的功能

图1中的3-1-11与12-1-3可以看作是2条不同方向的线路,3-4-5-6-7-8-9就相当于在主城区边沿的局部的环线型线路。扭环线型线路2整合了这些不同功能,既有放射线型线路到达、穿越主城区中心区域的功能,也有局部的环线型线路的周向联络、截流换乘的功能。

2.4 减少了乘客的换乘

在图1中,从5,可以经 4、3、1,不需要换乘到达11;从 5,也可以经 6、7、8、9、1,不需要换乘到达 12。

2.5 有利于让乘客选择不同的路线

在图2中,从23,可以经21、26到达 28;从23,也可以经25、21到达28。乘客选择不同的路线有利于地铁线路上客流的均衡,有利于提高地铁的服务水平。

2.6 有利于地铁与城市对外交通的换乘

在图1中,11处于城市主城区的边沿,是多条对外交通线路11a、11b、11c的起终点站。在11有多条对外交通线路11a、11b、11c以及市内道路公交线路汇集交叉,人、车混行,占地面积很大。为了解决这个问题,一个方法是利用地铁的延长线11,或进一步建设地铁的延长线路,将城市对外交通换乘站分步骤外移。另一个方法是建设大型交通枢纽。例如:图1中的大型交通枢纽12,分成多层;多条城市对外交通线路12a、12b、12c在大型交通枢纽12处汇集,地铁、国铁、城际铁路、长途公交、市内道路公交、出租汽车、社会车辆等不同交通形式整合在同一个枢纽中。大型交通枢纽解决了交叉问题,但是又造成了更大程度的聚集。乘客须通过电动扶梯在大型交通枢纽12中垂直上下,长距离步行,寻找自己需要的换乘站点。面对规模巨大、复杂的换乘,乘客往往无所适从;而多数乘客只需要在两种不同的交通工具之间进行换乘,规模巨大的交通枢纽12使乘客的换乘过程变得复杂。同时,大型交通枢纽12增加了道路公交等车辆辅助绕行的距离。

扭环线型地铁的对外交通换乘是沿着主城区的边沿呈带状分布的。例如:在图1中,6、7、8与 6a、7a、8a组成了城市对外交通换乘关系的换乘带。6、7、8既是串联关系又与主城区密切相连;6a、7a、8a对应着城市的对外放射性道路,6a、7a、8a之间是无交叉的并联关系。乘客在6a、7a、8a之间的往来可以借助地铁,也可以借助短距离循环行驶的道路公交车辆。这样的设计避免了市内道路公交、对外交通车辆的交叉,拉近了乘客与地铁以及城市对外交通车辆的距离,也保证了地铁拥有充足、稳定的客流。

2.7 有利于大城市郊区的公共交通以及大城市主城区与郊区公共交通之间的换乘

在城市化的进程中,人们向大城市的郊区集聚。方便、快速、高效率的大城市郊区公共交通可以减少人们对小汽车的依赖。考虑到高架长距离的城轨交通的弱点,在新方案中是用并联高架路来解决大城市郊区的公共交通问题。

并联高架路的上下行主路之间建有岛式公交车站、上下步梯、匝道、应急停车区,高架道路上的车辆双向行驶,高架道路主要为公共交通服务。并联高架路的主要特点是:便于越站行驶、可以形成连续的公交车流、平均车速高、运输能力大、公交服务覆盖面大、灵活性大、节约土地、行人车辆过路方便、造价及运营成本低,主要适用于大城市的郊区。

采用扭环线型的地铁便于与并联高架路进行换乘。在图2中,主城区的扭环线型的地铁22与郊区的环形并联高架路24、27之间有换乘车站23与23a,25与25a,26与26a,28与28a。这4组换乘车站的基本结构是相同的。使用环型的好处是:车辆循环行驶,避免了车辆、乘客的聚集,避免了车辆、乘客的交叉。而聚集和交叉是造成城市交通拥堵的根本原因。

图2中的23与23a可以用图3表示。在图3中:上边的高架部分是并联高架路的岛式车站23a;中部是便于行人、车辆过路,便于公交车辆停车的地面30;下边是地铁车站23;乘客通过步梯37垂直上下换乘。在图3中:公交车辆可以沿上、下行快速行车道31、35双向快速行驶,也可沿停车道32、34双向加减速、停车;地铁车站23与通常的地铁车站区别不大,有站台层36、站厅层38;因为有并联高架车站23a下面的地面30可以供乘客集散,所以,站厅层38也可以省略。

在现有的大城市拓展过程中,郊区一般是沿着城市对外交通线拓展延伸。这相当于图2中的23a-24a-24b,以及25a-24e-24d段。24b-24c-24d段一般不是拓展段。用并联高架路24拓展24b-24c-24d段,将并联高架连接成为环型,一方面利于并联高架上公交车辆的连续快速行驶;另一方面因为 24b-24c-24d段离主城区的直线距离较近,地面非公交车运输成本低,利于24b-24c-24d段的迅速发展。

图3 扭环线型地铁与并联高架路的换乘示意图

在实际运营中,因为在并联高架路上的道路公交车辆可以越站行驶,平均车速高,行程短,所以可以缩短乘客借助公共交通出行的时间。例如:乘客从图2中的24c到27a,虽然要经过2次换乘,但与长距离城轨比较,总的乘车时间会缩短,舒适性会提高。

2.8 有利于节约主城区边沿的土地

在现有的设计中,当地铁从主城区的地下区间转变为高架形式时需要有一个很长的坡道。坡道需要占用大面积的土地,在建成后,坡道会对地面交通造成较大的影响。如图3所示:扭环线型地铁的换乘车站23与环线型并联高架路的换乘车站23a是垂直叠加关系。这样的设计占地面积小、结构简单、施工方便,减少了换乘车站对地面行人、车辆的阻碍,拉近了乘客与并联高架车站、地铁车站的距离,方便乘客换乘,节约土地。

2.9 有利于采用不同的扭环线型形式

在图4中,在主城区的扭环线型地铁42有3个线路自身的换乘车站41、47、48;在郊区的并联高架路44也是扭环线型,有一个上下分离立体交叉的、线路自身的换乘车站45。地铁42与并联高架路44之间通过换乘车站43、46分别与43a、46a换乘。

图4中的扭环线型的地铁42及扭环线型的并联高架路44都是用连续的、有上下分离立体交叉的、封闭可循环的一维曲线覆盖二维平面。不同的是根据大城市主城区及郊区的不同特点,在成片连绵的主城区使用地铁的形式从下面进行覆盖,在呈带状的郊区使用并联高架路从上面进行覆盖。

图4 三叶形扭环线型地铁示意图

2.10 有利于将地铁线路主要限定在城市的主城区

图5是两条扭环线型的地铁线路52、54相叠加的示意图。在图5中,突出了地铁在大城市主城区对角线方向的直通联系,以便弥补地面交通在这方面的不足。用图5与图1进行比较,可以看出地铁的密度明显的提高了。通过扭环上的平行换乘车站56与56a以及 58与 58a,由 60至 53、53至 56a、56至58a、58至60这4个区间段形成了组合运营环线。组合运营环线有利于明确主城区的范围,避免主城区的无序蔓延。

图5 两条扭环线型地铁叠加的示意图

[1]郑猛,陈华,佘世英.城市轨道交通环线及其应用[J].城市轨道交通研究,2008(3):1.

[2]沈景炎.城市轨道交通线网规划的结构形态基本线形和交点计算[J].城市轨道交通研究,2008(6):5.

[3]田耕.关于并联高架快速路的设想[J].城市道桥与防洪,2008(9):114.

[4]田耕.扭环线型的城市轨道交通线路[P].200910000364.9[P].公开日2009.5.20.公开号 CN 101435178A.

[5]田耕.并联高架快速路[J].交通标准化,2009,(2/3)上半月刊:118.

On the Torsion-ring Alignment Subway

Tian Geng

The torsion-ring subway can provide a new alignment scheme,it will solve the problems such as the low network density of the proposed urban rail line in the main city area,the excess length and large investment in the overall planning of urban rail transit.In the scheme,there is at least one ring formed by line torsion on a double-line subway operation line,and at least one transfer station with separated up line and down line on this ring.The cooperation of the torsion-ring subway in the main city area and the parallel elevated road in the suburban areas will form the main public traffic network for big cities.

subway;alignment;line network;parallel elevated road

U 231+.2

2009-08-25)