北京轨道交通网络实施效果的思考

王 波 郑晓薇 李世民

（中国地铁工程咨询有限责任公司，100037，北京∥第一作者，高级工程师）

北京轨道交通网络实施效果的思考

王 波 郑晓薇 李世民

（中国地铁工程咨询有限责任公司，100037，北京∥第一作者，高级工程师）

结合北京轨道交通网络建设效果分析，对轨道交通发展模式、系统规模、建设时序、换乘站布局等几个关键问题进行了探讨，并提出相关建议。即：在发展模式上应兼顾服务水平要求和经济合理性，其中轨道交通的功能层次是交通发展模式的核心问题；改善轨道交通线网供需匹配关系需结合线网优化、运营组织方案优化、协调用地开发等手段综合治理以均衡客流分布；换乘站要始终以“交通功能”最优作为换乘站设计的根本出发点；建设时序的变化不应改变线路功能定位及服务水平，等等。旨在为国内城市轨道交通的可持续发展提供参考。

城市轨道交通；发展模式；系统规模；换乘站规划；建设时序

First-author'saddressChina Metro Engineering Consulting Corporation，100037，Beijing，China

截止2013年底，北京轨道交通运营线路17条，总里程465 km（不含S2线），客运量已达到1 000万人次/日，轨道交通占公共交通分担率达到40%。就地铁规模而言，北京已经超越东京、巴黎、纽约、伦敦等国际化城市。北京轨道交通在国内发展历史最长，经过典型的4个阶段：1969—2003年，网络雏形阶段，运营规模114 km；2004—2009年，基本网形成阶段，运营规模228 km；2010年底，新城线路建设阶段，建成外围5条新城线路，运营规模336 km；2013年底，全面网络化运营，达到465 km（见图1）。以北京为典型代表的国内城市，城市轨道交通从雏形到全面网络化仅用10年左右时间，而国外城市这一过程大多经历了几十年甚至上百年时间。因此，及时对轨道交通规划和建设进行总结反思，不仅有利于自身的轨道交通可持续发展，对国内其他城市也具有借鉴价值。

图1 2013年底北京轨道交通运营线网示意图

轨道交通与城市、综合交通的发展紧密相关，从轨道交通网络的建设效果中可以对很多问题进行反思，并需要进行系统性研究。鉴于篇幅有限，笔者主要从轨道交通规划和建设的角度，选取几个行业普遍关注的热点问题进行初步探讨。

1 关于轨道交通发展模式

对轨道交通发展模式有多种理解，笔者认为，轨道交通发展模式是基于城市规模、空间布局和交通需求等分析，为实现城市综合交通发展目标、满足轨道交通功能要求，而采用的轨道交通发展策略和解决方案。合理的轨道交通发展模式应兼顾服务水平要求和经济合理性。其中，轨道交通的功能层次是交通发展模式所要确定的核心问题，包括运能等级和速度层次。

目前北京市域常住人口2 100万。市域范围是由中心城（半径15～20 km）、近郊新城（半径30～40 km）以及远郊新城（半径65～80 km）组成的多层次空间体系，且随着北京人口规模的继续增长，空间布局将进一步完善。不同空间层次的交通需求在量级和距离上存在明显差异，对轨道交通的服务水平要求也不同。从北京轨道交通的功能层次评价看，层次单一、缺少市域快轨和区域加密线是目前存在的典型问题。2010年北京地铁平均出行距离18 km，平均出行时耗77.3 min，显然超过了适宜的出行时间要求，这其中最主要原因是缺乏市域快轨系统。北京长距离出行主要分布在近郊新城与中心城之间，5条外围新城线路均采用80～100 km/h最高速度的车，站间距为2～3 km，旅行速度除了房山线较高达到52 km/h，其他线路均是40～45 km/h，较常规地铁没有明显的速度差异。而且这些外围新城线路大多断在中心区外围，形成多处“半径线”式（线路末端终止于中心区外围）换乘节点（见图2），无疑增加了换乘时间。此外，都市圈内尚无稳定的市郊铁路规划方案。而从国外城市发展经验看，以市郊铁路（也叫通勤铁路）为主的市域快轨系统是都市圈轨道交通网络必不可少且最主要的组成部分，其规模通常远大于城区轨道交通系统规模。因此，北京应及早构建大都市区完善的多层次轨道交通网络，并在新一轮建设中启动市域快轨建设。

图2 北京市外围新城与轨道交通网络的关系图

从运量等级上看，已运营的城区线路中除了机场线外，其他线路均是B型6辆编组为主的大运量地铁线路，而在外围新城和中心城重点功能区内部缺乏次一等级的区域加密线。如，有的外围新城已达到百万量级的大城市标准，内部加密线无论对提高区域的公共交通服务还是方便新城与中心城之间大运量轨道线路的客流接驳都具有重要作用。

通过上述分析，笔者对轨道交通发展模式有以下3点建议：

1）特大城市应及早构建包含市域快速轨道交通在内的不同运量等级、快慢结合的轨道交通网络，选择合理市域快速轨道交通模式并适时启动建设。超过500万人口的特大城市，普速轨道交通一般难以满足出行时耗要求，需要构建服务中心城快速出行或连接新城与中心城之间的市域快轨系统，可以是新建的市域快线也可以是市郊铁路。通过分析国内外市域快轨的发展模式，认为以巴黎为典型代表的“穿中心式”功能最优，但因后期打补丁式的修建也造成工程费用很高。北京中心城快线网从最早的“米”字型到“井”字型，一直较难稳定就是由于中心区区段的工程实施难度大。因此，超前规划市域快轨网，及早预留控制尤其是中心区内的轨道交通走廊非常必要。

2）轨道交通发展模式是由城市发展模式和交通发展模式共同决定的，不同规模、形态的城市以及城市的不同区域其发展模式不同。在市域范围内，不是所有城市都像北京一样需要并能支撑市域快轨系统的构建；而在中心城范围，地铁、轻轨、有轨电车等系统型式也可以有不同组合以及不同的覆盖密度。关键是要分析不同城市在不同区域的交通需求特性，进而确定与城市规模、用地布局相匹配的城市轨道交通功能定位和发展模式。

3）正确处理发展模式和车辆制式的关系。应从功能角度先确定轨道交通发展模式，再从技术方案角度因地制宜地选择车辆制式。随着轨道交通车辆技术的发展，车辆制式呈现多样化，包括中低速磁悬浮、单轨、直线电机、自动导轨（AGT）等。北京在车辆制式选择上也经过了很多尝试，但主流仍然是传统钢轮钢轨车辆。笔者认为，就某个城市而言，车辆制式选择应首先满足功能要求，确保经济实用，有利于资源共享和网络化运营管理，而非过于追求多样化和某一技术的先进性。

2 关于轨道交通线路系统规模

线路系统规模是轨道交通网络规划和建设规划阶段的重点决策内容之一，直接影响轨道服务水平和投资。系统规模根本上取决于客流需求和服务标准。针对北京轨道交通车站、车内高峰期的拥挤状况，最直接反应就是应扩大线路系统规模。北京轨道交通的拥挤主要体现在3个方面：一是进站拥挤。长时间排队进站，目前早高峰限流车站达到44座车站，主要集中在1号线通州区和5、13号线回龙观、天通苑一带，根本原因在于外围单一、高强度居住开发模式导致的大客流与系统运能不匹配。二是换乘站拥挤。换乘客流主要分布在环线和“半径线”末端的换乘站，后者拥挤较为突出，其原因在于“半径线”形成的大换乘客流与车站容量不匹配，也给相交线路运力带来冲击，典型的如昌平线与13号线相交的西二旗换乘站。三是车内拥挤。表现为高峰期线路满载率高，目前有11条线路高峰断面满载率超过1，意味着处于超载状态，原因在于线路运能与断面需求不匹配。由此可见，供需不匹配是根本原因，也意味着应双向调节，不能单纯依靠扩大系统规模来解决。上述提到的拥挤是发生在高峰小时或高峰小时的最高断面，有必要从更全面的角度进行客观分析。

实际上，北京轨道交通运力使用表现出极大的不均衡性，包括时间、空间和方向，具体如下。

1）时间不均衡性：线路全日满载率与高峰差异很大。以5号线为例，高峰最高区段满载率1.3，而全日最高区段满载率0.57，若考虑全部区段，平均满载率更低，即客观上轨道交通每天有很大的运输资源未被利用。而且即使在高峰时段，系统运力通过灵活的运营组织尚有较大潜力可挖掘，如地铁4号线B型车6辆编组，高峰期通过在最大客流方向采用增加空车的措施，使最小发车间隔缩短到1 min 50 s，运输能力达到了4.9万人次/h（超过设计运能4.38万人次/h），有效降低了高峰满载率，并减少了全日资源浪费。当然，要实现灵活的运营组织，要求在线路规划和设计阶段留有相应条件（如增设折返站，换乘站规划存车线等）。

2）区段不均衡性：不同区段拥堵情况差异较大。即使在高峰时段，拥堵主要集中在少数区段，以民众反映很拥堵的地铁10号线为例，高峰满载率超过80%的区间占全线区段比例，内环方向和外环方向分别占7%、30%（见图3）。这说明需要强化线路运能的均衡利用，在网络规划中线路路由选择要充分考虑客流分布的均衡性，在拥堵区段增加平行线路以起到分流作用。

图3 北京轨道交通10号线高峰断面客流量分布

3）方向不均衡性：不同方向运能利用率差异明显。尤其在外围新城线路上，如地铁八通线早高峰进城方向与出城方向断面的不均衡系数达到7∶1（见图4）。方向不均衡性加大了高峰运营组织的难度。

通过上述三方面的不均衡性分析，说明对待轨道交通拥挤应有全面认识，需要深入研究不均衡性对系统规模选择带来的影响，并寻求更合理、更经济的解决方式。由此，对系统规模选择，笔者有以下几点建议：

（1）深入研究城市人口规模发展潜力。特大型、区域首位度极高的大城市，轨道交通系统规模应结合线路功能定位和客流需求风险留有余量；大、中城市应在合理覆盖密度下选择适宜的系统规模，不可千篇一律追求系统规模做大。

（2）改善轨道交通线网供需匹配关系应结合线网优化、运营组织方案优化、用地开发协调规划等手段进行综合治理，以均衡客流分布，提高轨道交通资源利用率。

（3）增大系统规模不一定就选择A型车（部分城市为提高系统规模盲目选择A型车），A型车的优点是车宽舒适性高，便于安排座椅，但同时车长转弯半径大，建设条件苛刻。故对A型车的选择一定要综合考虑建设条件、经济性、资源共享等因素综合而定。

图4 八通线高峰断面客流量分布

3 关于轨道交通换乘站

换乘客流是网络化运营的显著特征。北京每日1 000万客运量中，换乘客流占到45%，换乘系数达到1.82。分析北京、上海、广州轨道交通换乘系数，基本可以得出，200 km以上的轨道交通网络换乘系数一般在1.5～1.8，可见换乘效率直接影响网络运转效率。另外，换乘站客流高度集中，是网络运营组织的瓶颈点。因此，如何做好换乘站规划与设计是提高轨道交通网络运营安全和效率的关键。

北京轨道交通换乘站表现的问题主要为：一是换乘距离远，不便捷；二是换乘站拥堵，舒适性差。通过原因分析，对如何规划设计好换乘站，提出以下几点建议。

1）重视远景线网方案构建，稳定换乘节点布局。建设时序相差较大的线路应做好工程预留，同期建设线路应同步设计、同步实施，才能最大可能实现良好的换乘条件。目前换乘不便的换乘站大多位于既有老线上，主要原因在于规划线网的不断调整导致前期建设线路未预留换乘站，而后期不得不采取长距离的通道换乘，如崇文门站（见图5）。而稳定换乘节点布局，需要重视线网规划研究，并体现规划的科学性和前瞻性。

2）线网规划时应合理进行线路布局，减少“半径线”；建设时应合理选择线路起终点，外围新线或分段实施线路应确保与既有线路至少形成2个换乘点。北京轨道交通网络换乘系数高有其客观原因，受道路网格局而形成的棋盘网（中心地区）换乘系数必然较高，然而建设中出现的“半径线”，也人为增加了换乘比例。因此，规划中应尽量避免 “半径线”，不得不采用时应为将来预留贯通运营的条件；建设中合理安排线路起终点，通过多点换乘避免换乘客流过于集中。

图5 崇文门站长换乘通道

3）应始终以“交通功能”最优作为换乘站设计的根本出发点，换乘站规模应留有余地，并结合客流特征采用合理换乘型式。包括换乘站在内的轨道交通车站设计，应始终把交通使用功能放在第一位，而建筑风格、商业布置、装修等应摆在从属地位，不能本末倒置。换乘站由于客流高度集中，设施规模较普通车站应留有余量。此外，换乘型式和客流组织应有利于分散客流，避免多线路、多方向、多性质客流集中在同一点而形成瓶颈；且考虑平衡换乘便捷性和短时冲击的关系，减少过于拥堵带来的安全隐患。

4）强化换乘站布局与城市功能中心分布的紧密结合，将轨道交通换乘站打造为多功能中心。北京的轨道交通换乘站布局与城市功能中心布局关联性不强，对重点功能区缺乏大型换乘枢纽（多线）的支撑。换乘站不应局限在单一的交通功能，应发挥人流集聚效应支撑和带动城市用地开发，将换乘站打造集交通换乘中心、商业购物中心、文化娱乐中心和信息传递中心等多功能为一体的中心枢纽。

4 关于轨道交通建设时序

轨道交通线网规划完成后，如何合理确定线路的建设时序，是轨道交通建设规划要回答的重点问题。轨道交通的作用主要体现在解决交通出行问题和引导城市空间发展。客流追逐型线路（SOD）多数位于城区内部，其优势是轨道客流效益好、改善交通出行效果明显，但同时刺激了内部高强度开发、出行更向内集聚，从而带来更大的客流需求；用地导向型线路（TOD）多数位于城区外围，其优势是建设成本低、速度快，能够发挥引导城市空间拓展和人口疏散作用，但同时存在客流不足的风险。

北京在2010年开通了5条外围新城线路，明显促进了外围新城发展，加快了人口向外疏散。从新城线路客流效果上分析，新城线路具有培育期长、负荷强度较低的特性（平均负荷强度0.8，远低于全网2.2的平均水平），但高峰断面客流普遍较高，不到运营初期，至少达到1万人次/h以上（见表1），这说明新城线解决了高峰通勤出行问题，充分发挥了进出城客运骨干交通的作用。从国外成熟都市区发展历程看，城市规模扩大后必然要向外围疏散人口，北京新城线建设以较少投资、较快速度实现了人口疏散，并支持新城发展，说明建设时机是合适的。但新城线仍存在一些问题值得反思。其一，技术标准未体现快线的服务水平，包括列车速度、站间距等；其二，与城区轨道交通衔接模式不尽合理，除大兴线（与4号线贯通运营），其他线路在城区线路末端形成的单点换乘，增加了换乘时间。

表1 外围新城线路负荷强度和高峰断面

通过上述分析，笔者对轨道交通线路建设时序安排有以下2点建议：

1）轨道交通建设时序安排应因地制宜。外围线路建设应结合空间发展模式、新城建设规模和速度、轨道客流效益等综合考虑。通常在外围线路的建设时机选择上更为慎重，应通过分析城市空间发展趋势，判断城市是否有向外拓展的必要和发展动力，进一步分析外围区域或新城的建设规模和建设速度，判断是否与轨道交通系统能力和建设时序相匹配，以确保能够取得良好的客流效益。

2）建设时序的变化不应改变线路功能定位和服务水平。线网规划方案稳定后，各线路的功能定位和服务水平应相对稳定，不宜因建设时序的变化而变化。如在某些城市，出现了因市域快线先于普通地铁进入外围区域，应当地区政府、沿线开发商或居民要求而过多加密车站，导致快线系统速度降低、服务水平发生改变的问题。

5 结语

我国正处于城市轨道交通大发展时期，城市类型多样、规模差异较大，城市轨道交通规划者和决策者既要从其他城市已运营的轨道交通建设中吸取经验和教训，更要结合城市自身特点和交通需求特征，寻求适宜的轨道交通规划和建设策略，并不断总结反思。本文结合北京轨道交通网络建设效果，仅对轨道交通发展模式、系统规模、换乘站布局、建设时序等几个关键问题提出笔者的观点，仅作抛砖引玉，与各位同仁交流，共同探索我国城市轨道交通的可持续发展方向和手段。

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On the Implementation Effect of Beijing Urban Rail Transit Network Planning

Wang Bo，Zheng Xiaowei，Li Shimin

According to an analysis of the construction effect of Beijing rail transit network，some key problems like the development model，system scale，construction sequence and transfer station layout are discussed，corresponding suggestions are proposed.Firstly，the requirements for service level and economic rationality shall be taken into account，in which the core of rail transit development mode is the classification of functional layers；then optimum network and operational organization shall be stressed in the improvement of supply and demand relationship；finally，any changes in the construction sequence should not reduce the service level fixed in the line's functional localization，in order to promote sustainable development of urban rail transit in China.

urban rail transit；development model；system scale；transfer station layout；construction sequence

U 231

2014-04-01）