城市轨道交通线路设计发展方向的思考

陶志祥

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 线路站场设计研究处，湖北 武汉 430063）

城市轨道交通线路设计发展方向的思考

陶志祥

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 线路站场设计研究处，湖北 武汉 430063）

线路是整个轨道交通系统设计的基础，线路设计的优劣对轨道交通系统后续的建设、管理、运营起着决定性的作用。通过分析城市轨道交通线路与土地利用、轨道交通线网、施工、运营、环境保护等因素的关系，提出城市轨道交通线路设计应从融入城市发展规划、与城市空间综合开发利用相协调、强化三维设计理念和加强“网”的概念等多个方向发展，并且轨道交通线路设计者应具备相关的技能和素质。

城市轨道交通；线路；设计；发展方向

自从 1863年 1月 10日世界上第一条地铁在伦敦开通运营以来，城市轨道交通已有近 150年的发展历史，城市轨道交通系统也衍生出多达二三十门专业。无论是与建筑、土建等结构专业相比，还是与通信、信号等系统专业相比，线路专业看似简单，即根据相关专业需要，在满足一定规范标准的基础上，设计出图即可。实际上，线路是整个轨道交通系统设计的基础，线路设计的优劣对轨道交通系统后续的建设、管理、运营起着决定性的作用。因此，应充分认识线路专业在轨道交通系统中的重要作用，掌握各种相关技能，为轨道交通系统的可持续发展奠定良好基础。

1 轨道交通线路与相关因素的关系

1.1 轨道交通线路与土地利用的关系

城市规划是对一定时期内城市的经济和社会发展、土地利用、空间布局和各项建设的综合部署、具体安排和实施管理[1]。从宏观上，城市轨道交通线路在与城市规划的关系中，最重要的是处理好与土地利用的关系。

关于轨道交通线路与土地利用的关系，一方面，无论是采用

SOD模式

(客流追随型)还是

TOD模式(规划引导型)，发展轨道交通均可带动沿线土地开发、提升土地利用价值，无非是2

种模式在城市发展过程中如何抉择的问题；另一方面，作为城市重要的基础设施之一，轨道交通本身属于建筑工程，需要占用城市土地资源，尤其是停车场、车辆段等设施，占地面积较大，对城市土地利用有比较大的影响。因此，均衡城市轨道交通与土地利用之间的关系，达到既可以充分发挥轨道交通的骨干作用，又可以尽量减少对城市土地利用影响的目的，是在线网规划阶段、建设规划阶段和工程可行性研究阶段均需重点考虑的问题。

1.2 单条线路与轨道交通线网的关系

在宏观上，单条轨道交通线路是线网的组成部分，但每条轨道交通线路在线网中所处的地位或功能定位并不相同，有主有辅，这从某种意义上决定了线路的主要技术标准、建设时序等重要问题[2]。主干线一般大多位于城市的主要交通干道，客流量较大，所采用的技术标准甚至一些辅助设施标准较高；辅助线一般位于城市次要交通走廊，客流量相对较小，所采用的技术标准可以适当降低，以减少建设、运营成本。所有主辅线路在不断地增加与延伸中，构筑了整个城市轨道交通线网，并在其中发挥着各自的作用。

在微观上，单条轨道交通线路不可避免地与城市线网中的其他轨道交通线路交叉换乘，这些换乘节点的稳固状况能够决定整个线网的运营效果。因此，线路走向、换乘方式、建设模式、远期接口预留和工程投资等，均是在建设前期需要重点考虑的问题。

在对轨道交通线路进行设计时，应对城市网和城际网的衔接有一个清晰的认识，把握单条轨道交通线路在城市线网中的功能定位，并对换乘节点进行定量和定性分析。

1.3 轨道交通线路与施工的关系

轨道交通线路与施工并无直接关系，主要是通过车站、桥梁、隧道、路基等项目的施工来反馈线路设计状况，其最根本的3 个指标是工程可实施性、工程投资和工程风险。

（1）车站。车站应具有相对合理的、合适的站位，位于某一区域的主要客流集散点，综合考虑交通疏解、管线迁改、人行过街、施工条件，以及与周边商业、人防设施的衔接等因素。

（2）桥梁。桥梁应具有合适的线位，通过深入研究轨道交通线路与道路的关系，尽量少占用城市道路资源，减小对既有道路交通的影响，同时考虑沿线建筑物对环境的要求，应与其保留适当的距离。

（3）隧道。线路埋深影响盾构管片的配筋量和不同土层带来的施工条件差异，区间最低点的选择还要考虑联络通道和泵房设置、施工工法、施工场地等因素。

（4）路基。沿线地质条件和线路标高决定线路的横断面设计，包括填挖方、地基处理、排水等方面，在地质条件一定的情况下，线路标高合适与否，决定了土石方工程量。

1.4 轨道交通线路与运营的关系

在城市轨道交通的旅客、车辆、线路、信息4 个基本要素中，旅客是运载对象，车辆是运载工具，线路是载体，信息是运载调度。线路与运营的关系密不可分，主要表现在以下几个方面。

（1）线路走向及车站设置对运营效益产生直接影响。

（2）线路平面条件影响旅客乘车的舒适性。

（3）平面小半径曲线地段，R≤600m，对轨道磨耗影响较大，甚至影响运营安全。

（4）合理的线路纵断面设计可降低运营成本。

1.5 轨道交通线路与环境保护的关系

随着国民经济的迅猛发展，环境保护越来越受到人们重视。1996年，纽约在第三次城市规划中提出了“3 E”的概念，即经济(Economy)、环境(Environment)、公平(Equity)。对我国城市轨道交通来说，项目前期有规划环评，项目实施前有项目环评，环境保护也已经提到比较重要的地位。轨道交通线路的走向、车站设置、敷设方式对环境均有比较大的影响。

（1）线路走向对环境的影响。线路走向对环境的影响集中体现在线路距离环境敏感区的远近。环境敏感区包含内容较广，常见的有水源保护区、风景名胜区、自然保护区、国家重点保护文物、历史文化保护区、基本农田保护区、人口密集区、文教区、医院等。此外，一些具有特殊功能的环境敏感点也应特别注意，如无线电发射塔、移动通讯基地等。

对于上述环境敏感区或敏感点，首先应明确其保护范围和保护要求，选线时尽量予以避让。如果实在无法避让，则应采取相关措施，尽量减少对其的影响。

（2）车站设置对环境的影响。车站设置对环境的影响主要包括两个方面：车站对区域整体环境的影响，如高架站建筑风格是否与周边建筑协调统一；车站风亭、冷却塔设置对邻近建筑的噪声和大气污染。

（3）敷设方式对环境的影响。城市轨道交通线路的敷设方式分为高架线、地面线和地下线 3种。目前，国内轨道交通项目中3

种敷设方式均有应用，以地下线居多，少数线路采用全程高架，如武汉 1 号线、南京 1 号线等，地面线仅在局部地段采用。不同的敷设方式对环境有不同的影响。

高架线主要是对声环境、水环境、环境空气、电磁辐射方面的影响，占地、拆迁较大但能耗低；地下线主要是对环境振动的影响较大，并且能耗高；地面线和高架线类似，占地、拆迁更大，环境振动的影响介于高架线和地下线之间。

2 城市轨道交通线路设计的发展方向

2.1 线路设计融入城市发展规划

在理论上，单条轨道交通线路的设计应遵循线网规划，而线网规划又是城市总体规划的一部分，不存在线路设计与城市发展不一致的问题，但目前我国各大城市轨道交通线网规划的编制、审批需要经历一个比较长的周期。在这期间，城市又处于一种动态的发展过程中，线路设计包括线路走向、起终点等均应和城市发展方向一致，而不能拘泥于线网规划。同时，轨道交通线路与城市土地利用的互馈关系要求在进行轨道交通规划时应与城市规划及土地利用规划相结合[3]。

例如，郑州市城市轨道交通1号线(见图1)，原线网规划的线路终点在穆庄，是城市的边缘，但在轨道交通1号线设计、审批过程中，城市规划提出了近期重点建设龙子湖大学城，因此线路终点在穆庄前两站向北延伸至龙子湖大学城，以支持城市发展方向。

2.2 线路设计与城市空间综合开发利用相协调

可持续发展的理念，使人们对城市交通的认识进一步扩大到资源、生态、社会、经济等领域，同样也促使人们去研究城市轨道交通和道路交通在空间上的相互作用，以及空间资源分配和利用的原则[4]。轨道交通线路应在与其他功能的城市空间相协调的前提下，确定线路的空间位置。为此，是否可以在轨道交通轴与城市发展轴相符的大原则下，调整常见的线路规划思路，走轨道交通与地块开发相结合的路线；必要时将轨道交通线路与车站规划于道路红线外缘的地块内(如较宽道路的绿化带内)，或者直接进入地块，并与地块开发相结合。这种设想主要是基于轨道交通自身的特点，更重要的是，考虑城市地上、地下空间综合开发的现在和未来的需求。例如，郑州市城市轨道交通1号线的燕庄站光大广场地下空间的综合开发，把线路和地铁车站设在道路绿化带内并与地下空间开发完全结合起来，以满足城市未来发展需要。

图1 郑州市城市轨道交通 1 号线

2.3 强化三维设计理念

狭隘的城市轨道交通线路就是二条线加一些线路标志，通过与建筑、桥梁、隧道等其他专业的多次配合与反复沟通，最终分部分呈现在人们眼前。如果能够在线路设计的过程中，考虑到这些因素，在工程师的头脑里建立一种三维立体设计模型，甚至通过科技的手段反映在图纸上，包括地质条件、控制因素等，则可以大大减少设计的返工率，同时可以及时发现存在的一些问题。

2.4 加强“网”的概念

单条轨道交通线路绝不是脱离整个线网而存在的，任何一条线路的调整，都会引起网内其他线路的变化，这是一种动态的、“拖泥带水”似的模式。作为线路设计者，应该认识到这种变化，并在设计中充分考虑这种变化。

对于换乘站，强调换乘线路的三站二区间设计，强调新增线路对正在运营线路客流的影响，这是一种体现；对二条线路并行段，强调客流的分流，也是一种体现；在城市轨道交通线路起终点，若有城际线或市域线与之换乘，强调行车密度的对称性，又是一种体现。加强“网”的概念，有助于设计人员更深刻地看到这种变化，从而指导线路设计工作。

除了城市轨道交通线网，还有城际网、市域网和城市BRT网等，如果能对网与网之间的关系有深刻的认识，则有助于对所研究线路的总体性把握，有利于对某些重要方案的决策。

3 线路设计者应具备的技能与素质

3.1 总体性思维的培养

线路作为轨道交通所有专业中的总体性专业，无论是规划设计，还是建设、运营都与之有关。轨道交通的各个部门、专业分开来看，可以说各自为政，如建筑追求功能，结构追求可实施性，而项目业主追求投资最小化、效益最大化。如何在功能、投资、风险控制、环境影响、效益中间找到一个平衡点，培养总体性思维显得尤为重要。

3.2 基本技能的掌握

轨道交通线路设计者对基本技能的掌握应包括以下几个方面。

（1）具备扎实的线路专业知识。

（2）熟悉每个阶段的工作内容和工作重点。

（3）了解相关接口专业的工作内容及要点，如客流、行车、轨道、限界、建筑等。

（4）具备一定的测量基础知识。

3.3 规范、标准的把握

我国轨道交通行业已有 40 多年的发展历史，逐渐形成了一套适合中国国情的操作体系，制定了一系列保障轨道交通更快更好发展的行业规范和标准。在轨道交通的设计工作中，一方面应严格遵循这些规范和标准；另一方面应本着可持续发展的思想，为将来的线路运营、工程改造、系统扩展创造比较好的条件。

以最小区间半径为例，对于普通钢轮钢轨，《地铁设计规范》规定，当线路设计时速≤80km时，B 型车最小曲线半径一般情况下不小于 300m，困难情况下不小于250

m。但在实际操作过程中，曲线半径小于400

m的地段钢轨磨耗严重，某些线路甚至在运营后不久便产生严重的轨道波磨，不能保证正常的行车安全。当然，将来科技的进步或许可以解决小半径曲线轨道磨耗问题，但是如果能在线路设计中通过灵活地提高有关标准来解决，则可以避免问题的产生。

3.4 行业发展趋势的认识

目前，我国轨道交通行业的发展已积累了一定的规划、建设、运营、管理经验，但某些方面尚不完善，特别是近些年各大城市争相恐后地掀起轨道交通建设的浪潮后，问题逐渐暴露出来，如线网规划功能层次不清晰、线网规划反复修编导致可操作性差、客流预测结果可信度低等[5]。

充分借鉴国外发达城市轨道交通的发展经验，不断总结我国轨道交通发展中的各种问题，加强对行业发展趋势的认识和判断，有利于设计人员站在一个比较高的位置，指导规划设计工作。

：

[1] 中华人民共和国建设部. GB/T50280—1998 城市规划基本术语标准[S]. 北京：中国建筑工业出版社，1998.

[2] 沈景炎. 城市轨道交通线网总体规划的研究与评价[J]. 地铁与轻轨，2003(5)：1-7.

[3] 王晓军，高月娥，张 伟. 城际轨道交通与沿线土地利用互馈关系研究[J]. 铁道运输与经济，2012，34(9)：78-81.

[4] 秦 云，董丕灵，俞明健. 城市轨道交通线路规划与城市空间综合开发利用的思考[J]. 城市轨道交通研究，2006(3)：9-12.

[5] 宋 健. 城市轨道交通的线路、网络、体系[J]. 城市轨道交通研究，2008(11)：1-3.

Thoughts on Development Trend of Track Design for Urban Rail Transit

TAO Zhi-xiang

(Track and Yard Design Research Institute,China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,
Wuhan 430063,Hubei,China)

Track is the foundation of whole rail transit system design,the advantages and disadvantages of track design play the crucial role on continuous construction,management and operation of rail transit system. Through analyzing the relationship between urban rail transit line with land use,rail transit network,construction,operation and environmental protection,this paper puts forward the track design of urban rail transit should be developed from the aspects of combining with city development plan,corresponding with city space comprehensive development and use,as well as strengthening three-dimensional design idea and strengthened network concept,and the track designer of rail transit should be provided with relative skill and performance.

Urban Rail Transit; Track; Design; Development Trend

1003-1421(2012)12-0070-05

U12；U212.3

B

2012-10-16

2012-11-06

林 欣