城市轨道交通线网规划的过程性评价方法

2010-07-05顾保南

城市轨道交通研究 2010年5期

顾保南高飞

(同济大学城市轨道与铁道工程系,201804,上海∥第一作者,教授)

近10多年来,我国有数十个城市在进行城市轨道交通线网规划。但是,有些城市的线网规划频繁修编,甚至完成后不到5年就作大幅度的调整。导致线网规划频繁修编的一个重要原因是缺乏有效的线网规划方案评价方法。关于城市轨道交通线网方案评价的文献并不少见,文献[1-8]是其中的代表。这些文献对线网评价的一个共同出发点是:构建一套综合评价指标体系,试图让它覆盖线网规划所涉及的所有影响因素;但由于各人对线网规划的影响因素看法不同,因而形成了不同的评价指标体系。实际应用中,这些方法由于指标计算误差或指标权重偏差影响了其有效性,有时选出来的线网方案带有明显的缺点,如换乘效果很差、工程缺乏可实施性等。笔者认为:影响城市轨道交通线网规划方案质量的不只是“综合评价”,还有值得重视的方案形成过程中的“过程性评价”。综合评价的作用只是从已有的备选方案中选取一个“较好”的方案,但是,如果所提供的线网备选方案的质量都不高,那么即使“综合评价”方法有效,所选出的方案也不是高质量的方案。本文提出一套系统的城市轨道交通线网规划过程性评价方法,旨在促进我国城市轨道交通线网规划方案设计工作的规范化。

1 过程性评价的目的、内容与准则

城市轨道交通线网过程性评价的目的是:通过各种可能的评价环节优化线网规划方案,从而提高供综合评价的备选方案的质量。

过程性评价涉及线网方案设计的主要环节,因而其评价内容包括线网规模评价、线网结构评价、线路评价、主要节点评价等方面。

过程性评价的流程如图1所示。它是一个由节点评价、线路评价、线网结构评价到线网规模评价,再由线网规模评价、线网结构评价、线路评价到节点评价的循环过程。通过这个过程,评价者可以更加清晰地认识到各方案存在的不足之处,发现更优化的方案;通过多轮的循环,可以在点、线、面的不同层面不断地完善方案。

过程性评价的基本准则是线网方案在规划期内的累计净效益最大。在不同环节的评价中,该准则有三种表现形式:

1)各方案的收益与费用均在变化,评价准则表现为净效益(总收益-总费用)最大;

2)各方案的收益一定时,评价准则表现为总费用最小;

3)各方案的费用一定时,评价准则表现为总收益最大。

其中,收益包括票价收入、开发效益增值等,费用包括工程费、运营费、居民出行时间(包括换乘时间)等。

图1 城市轨道交通线网过程性评价流程

2 节点评价

节点评价的内容主要是节点换乘方案,需要论证交叉线路之间是否设置换乘站、设置换乘站的工程费用及可行的换乘枢纽布局方式。

在节点评价时,除节点本身的换乘费用及工程费用外,方案变化对其他效益与费用的影响很小。因此,节点评价的指标可以采用“效益一定、费用最小”的准则,实际表现为“换乘费用与工程费用之和为最小”。

市中心区换乘枢纽布局方案的调整工作日益困难,不同的换乘布局方案对换乘时间费用影响很大。因此,在规划阶段论证三线及以上的换乘枢纽布局方案很有必要。

随着城市的发展,市中心区建筑及深桩基等制约条件日益增多。鉴于轨道交通线路的曲线半径标准较高(运行速度为80 km/h的线路最小曲线半径:A型车为350 m以上,B型车为300 m以上),未来改变换乘枢纽的布局形式日益困难。

现以上海轨道交通静安寺换乘枢纽进行分析。该站有2号线、7号线、14号线经过。图2是上海轨道交通静安寺换乘枢纽的两个换乘布局方案。

1)门字形方案:2号线在南京西路地下二层,7号线在常德路地下三层,14号线在常熟路地下三层;7号线与2号线的换乘水平距离为179 m,竖向换乘距离为8 m;7号线与14号线的水平换乘距离为347 m,竖向换乘距离为14 m。

2)竖向平行换乘方案:2号线在南京西路地下二层,7号线在常熟路地下三层,14号线在常熟路地下四层;7号线与2号线的水平换乘距离为247 m,竖向换乘距离为8 m;7号线与14号线的水平换乘距离为8 m,竖向换乘距离为14 m。

图2 上海轨道交通静安寺换乘枢纽布局方案

据有关7号线工程可行性研究报告,2号线与7号线的换乘量为4.65万人/d,7号线与14号线的换乘量为3.79万人/d。取换乘人流步行速度为1 m/s,换乘时间价值为20元/h。通过计算25年的换乘时间费用,门字形方案为11.8亿元,竖向平行换乘方案为6.7亿元;两者相差5.1亿元。由此可见,具有数万人日换乘量的换乘枢纽的换乘时间费用是巨大的,进行换乘布局的研究具有重大的社会经济价值。换乘时间费用的差异可能远大于方案间的工程投资差异。

由图2也可看出,不同换乘枢纽布局方案的站端引线走向是不同的,这些会影响到以后线路实施的可行性。因此,在规划阶段应该对换乘枢纽的布局方案进行深入的研究。

3 线路评价

对每条线的线路走向、大型站点(包括车辆段、停车场)布设等逐一进行评价,以便发现问题,并取消不可行的方案,或局部修改后形成新的可行方案;有些调整有困难且采取非常规工程措施可以实施的方案,需要估算投资增额,然后基于上述评价准则比选线路方案。线路评价的主要内容如下。

3.1 线路走向可行性评价

由轨道交通线路及结构设计专家考察每条线路走向及每个重要节点(换乘站、车辆段等)的工程建设(含动拆迁工作)是否具有可行性。其中,经过特殊工程措施转化为可行的方案需估算增额投资。

3.2 车辆段可行性评价

由城市规划专家及轨道交通线路设计专家采用定性分析与定量分析相结合的方法评价。车辆段(停车场)的选址应合理,且有足够的规划用地;车辆段规模应符合远景运营需要,用地可获得,且技术经济性较好。

3.3 换乘枢纽选址评价

1)由交通规划及交通预测专家对线网的各交叉点,进行有换乘站或无换乘站的客流需求预测结果的比较。

2)由城市规划及轨道交通线路设计专家估算枢纽建设规模、成本及建设效果,权衡利弊,确定某处线路交叉点是否设置为换乘站。

4 线网结构评价

线网结构的评价涉及到线路的几何形态、必连对象的线路连接方向、交叉线路的组合方式及换乘枢纽位置等方面。

4.1 线路连接方向评价

由城市规划专家及轨道交通线网规划专家对轨道交通的“必连对象”进行设定,并检查各方案中线网与“必连对象”连接的线路数目是否够,辐射方向是否合适。

4.2 线路组合方式评价

由轨道交通线网规划专家对交叉线路的不同组合方式(交叉不设换乘、十字换乘、平行换乘等)形成不同的线网方案;对所形成的各方案进行客流预测,比较各方案的总换乘次数及换乘时间。

4.3 线网运营效果评价

反映线网运营效果的指标有线网及分线的负荷强度、客流量、客流周转量、单向断面流量、断面客流分布的不均匀性等。客流预测专家及轨道交通规划专家可以通过对这些指标的分析得到线网优化调整的方向与方案。下面列举一些要点:

1)当相邻两条线路的单向最大断面流量都小于门槛值(轻轨为1万人/h、地铁为3万人/h)时,说明两线相距太近;

2)当另一条线取消后,这条线的单向最大断面流量仍然小于门槛值,说明这条线的走向不合理,应向容积率高、客流集散量大或客流集散点多的地带移动。

5 线网规模评价

线网规模评价是目前我国线网规划的薄弱环节,也是一些城市的轨道交通线网规划频繁修编的主要原因。线网规模的变化会引起线网结构、线路走向、主要节点的变化,因而其评价包含节点评价、线路评价及线网结构评价的内容,此外还有一些其它评价内容。下面简述线网规模调整的一些要点。

1)如果高峰时段主城区道路网拥挤路段里程率超过10%,可考虑在拥挤地段集中的区域增加轨道交通线网密度。例如,在城市中央商务区或中心区,某轨道交通线网方案下的道路网仍然普遍拥挤,可考虑加密这里的轨道交通线网密度,甚至可考虑在这些区域让轨道交通线网直接服务范围全覆盖。某个车站的直接服务范围为以车站中心为圆心、半径为600 m的圆所覆盖的区域。

2)如果某路段单向最高断面流量大于门槛值的路段有数公里,而附近又没有轨道交通线路,则可考虑在这些路段加设轨道交通线路。

3)如果高峰时段轨道交通线路的单向最高断面流量小于门槛值,可考虑将这条(段)轨道交通线路取消,或降低等级,或移位。

4)如果规划期内早晚高峰时段全方式居民出行总时间节约效益能够抵消线网规模调整引起的工程投资增额,则可以考虑扩大线网规模。