现代有轨电车线网规模研究
2015-11-25曹世超
曹世超,庄 威,赵 壹
(中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031)
现代有轨电车线网规模研究
曹世超,庄 威,赵 壹
(中铁二院工程集团有限责任公司,成都 610031)
当前,国内各城市先后进行了现代有轨电车线网规划。为科学合理地对现代有轨电车线网规模进行规划和设计,基于现代有轨电车客流预测改进方法,对其线网规划方法、选线原则进行分析,进而对现代有轨电车布置形态、规模计算进行研究,得出相应的计算模型和方法,以期对相关工程提供参考与借鉴。
现代有轨电车;客流预测;线网规划;规模计算
1 研究背景
2011年末,我国城镇人口比重首次超过总人口数的50%[1],现代都市城市化进程的加速,使得城市人口急速增加、人口密度不断增大,给城市交通带来巨大压力。为解决滞后的城市交通对社会经济发展的阻碍,各大城市先后编制了以地铁为主的城市轨道交通建设规划。然而,地铁的修建是一项大运量、大拆迁、高造价、高补贴和高难度的系统综合性工程,如何在需求与供给、成本与效益间找到一个完美的平衡,现代有轨电车应运而生。在经历起源-普及-拆除-重建-升级后的现代有轨电车具有环境友好、节能减耗、高速运行、造价较低等特点和优势。
近年来,我国各大城市先后开展了现代有轨电车线网规划编制,并陆续修建投入运营使用,如北京西郊线、沈阳浑南新区现代有轨电车、青岛城阳区现代有轨电车示范线等。然而,如何科学合理地在前期规划阶段对现代有轨电车线网规模进行规划和设计,使之既能高效服务,又能经济合理,是亟待解决的问题,也是形成本文的初衷。
本文主要在现代有轨电车客流预测的基础上,对其线网规模进行研究及评价,以期能对当下国内发展方兴未艾的现代有轨电车建设提供相应的借鉴和参考。
2 现代有轨电车客流量预测
现代有轨电车作为城市轨道交通的有机组成部分,其客流预测与地铁相似,纵观国内外客流预测方法发展,从20世纪60年代我国建设地铁之初,对其就有所研究,但以“战备为主、兼顾交通”的建设原则,使得调查数据简单,缺乏系统认识。20世纪70年代后,客流预测逐渐成为专门的技术学科,发展至今,已经较为成熟,其预测方法主要有趋势外推法[2]、吸引范围法[3]以及四阶段法[4]。其中,以四阶段法最为常用,但传统四阶段法由于未从出行本身考虑,因而预测数据在准确度上存在一定误差,从交通生成、交通分布、交通方式划分以及交通量分配四阶段对传统四阶段法进行分析和改进。
2.1 交通生成
交通生成主要基于城市未来社会经济发展规模、土地规模及人口规模的研究,通过预测一个交通小区每天或者每一高峰时段所生成的交通出行量进而预测划分的各小区吸引的交通总量,其得到的生成交通量是指所研究地区内由各交通小区发生的交通量,常用的预测模型主要包括增长率模型、回归分析模型、原单位模型[5]、类型分析模型等。基于准确性和可操作性的考量,推荐采用回归分析模型对交通生成进行预测。
(1)
(2)
(3)
式中Pi——区域i的生成交通量;
Fj——变量j的发生因子;
Xij——区域i,变量j的取值。
2.2 交通分布
交通分布是解决区域内交通流向的问题,即确立交通流量流向图,在当前OD客流情况的基础上,综合考虑社会经济发展带来的运量增量,进而推算预测年客流分布。常用的模型包括增长率模型、重力模型、重力修正模型等。其中重力模型较为常用,但是基于其计算得出的OD表不能满足出行分布约束条件,而以美国公路局模型(BPR)为代表的重力修正模型也缺乏对人出行行为的分析,造成预测精度的损失,基于出行行为本身分析,采用介入机会模型。
(4)
式中tmij——区域i到区域j之间的出行量;
Pi——区域i的出行产生总量;
α——交通吸引率,表征以某一机会满足任意出行决策者目的的固定概率;
xm——介入第m个终点的机会累加。
2.3 交通方式划分
交通方式划分是四阶段法中最为关键的阶段,其所处位置十分灵活,主要分为集计模型[6](如分担率曲线模型、线性回归模型)和非集计模型[7-8](如Logit模型、多枝Logit模型和Probit模型),基于准确度和可操作性考虑,采用多枝Logit模型预测。
(5)
式中Ui,n——选择项i对出行者n的效用值;
Vi,n——选择项i对出行者n的确定效用;
εi,n——选择项i对出行者n的不确定效用。
(6)
式中 Vnj——出行者n对选择枝j的效用;
Xn——出行者n对选择枝j的特性矢量;
Zj——选择枝j属性矢量;
Wnj——出行者特性和选择枝特性交叉变量;
Cn——出行者n的选择域;
A′、B′、C′——模型参数向量。
假定ε1,ε2,……,εj相互独立且服从相同的极值分布,则可得到多枝Logit模型式
(7)
其中第m项为选择枝参照项。
2.4 交通分配
交通分配是将各分区之间的交通量分配到各具体的道路上,即将现状或未来的出行OD量分配至特定交通运输网的过程。
交通分配模型类型很多,例如0-1分配法、增量分配法、二次加权平均法、多路径概率法[9]等。现代有轨电车交通模型结构示意见图1。
图1 现代有轨电车交通模型结构示意
3 线网规划方案
现代有轨电车以城市道路为基础、主要在地面敷设轨道、采用电力牵引,以部分独立或完全共享路权形式、人工驾驶、信号优先控制方式运行,输送能力介于传统公交汽车及轻轨之间,是中等运量的城市地面快速公交系统,其能够作为地铁和传统公交车的重要补充,可以担当大城市次骨干线路或二三线城市骨干线路的主要公共交通运输方式。
当前,国内外对以地铁为主的城市轨道交通线网规模计算方法研究较多,主要包括服务水平计算方法[10]、出行需求计算方法[11]和回归分析法[12],后续林丽凡等[13]基于城市面积和轨道交通每年载客数量提出以综合因素对线网规模进行分析预测,但专门针对现代有轨电车本身线网规划及规模方法的研究较少,本文就此展开研究。
3.1 线网规划方法及选线原则
通常而言,现代有轨电车线网规划方法主要包括点线面层次分析法、功能特征层次分析法及主客流方向规划法。通常以以下几点为选线原则[14]。
(1)选线应满足城市总体规划的要求,应确保轨道交通基本功能。
(2)有轨电车应尽量与市政道路改扩建工程结合;尽量与区域开发结合,力求综合开发利用土地资源。
(3)线站位设计应与城市整体环境相协调;尽量减少对道路交通的影响;尽量减少前期动拆迁、管线搬迁;尽量减小施工风险及运营风险。
(4)有轨电车与城建、公交衔接应体现城市公共交通发展的整体性、协调性、便捷性、合理性和政策性,使常规公交与轨道交通能有机地形成一体,发挥网络的运输能力。
(5)车站应尽量设在主要客流集散点、主要道路路口、公交枢纽、轨道交通线路交叉处,换乘从网络总体上强化线网换乘衔接功能。
(6)有轨电车布线应充分考虑沿线道路条件,敷设路由应选择红线较宽的道路,同时尽量避开交通性及货运主干道;站点设置应与市政道路平交路口结合设置乘客过街系统。
(7)线路敷设方式应以地面线为主,同时结合沿线道路横断面形式及周边环境,考虑道路绿化带及管线布置现状,合理选择布局方式。
3.2 现代有轨电车线网形态及规模计算
由于现代有轨电车通常为中等运量的公共交通方式,其线网结构主要有放射状、网格状及环状3种,通常而言,需几种形态相互组合[15]。
(1)放射状
放射状线网中,有轨电车线路敷设简单、线形条件通常较好,有利于城市外围与中心区域的连接,但外围地区之间联系较差,且在中心区域易形成重复服务。如图2所示。
图2 放射状线网模式示意
(2)网格状(图3)
网格状线网形态中,有轨电车换乘方便,客流服务较好,但线路敷设复杂,工程实施难度增加。
图3 网格状线网模式示意
(3)环状(图4)
此种形态的有轨电车线网换乘条件好,可达性和连通性好,但可能增加部分出行里程。
图4 环状线网模式示意
具体而言,现代有轨电车线网形态和规模主要受城市形态、土地使用布局、交通结构、公共交通政策等因素影响,其计算方法包括公共交通客流量法、人口线网密度法、面积线网密度法以及回归分析法[16]等,通常在上述有轨电车客流预测的基础上,通过公共交通分担率、换乘系数来计算线网负荷强度,进而计算现代有轨电车线网规模。
4 结论和建议
现代有轨电车是大城市轨道交通线网的有效补充,是中小城市骨干线路的主要公共交通运输方式。它的出现为各城市交通、环境包括能源问题与经济财政之间的矛盾提供了较好的解决方式。然而,现代有轨电车也存在占用道路资源、管线迁改复杂等相关问题,合理科学地对现代有轨电车线网进行规划和布置,做到规划合理、经济适用、满足功能、杜绝盲目,才能达到建设现代有轨电车的初衷和目的,也才能实现现代有轨电车的可持续发展和建设。
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Research on Scale of Modern Tram Network
CAO Shi-chao, ZHUANG Wei, ZHAO Yi
(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu Sichuan 610031, China)
Currently, the planning of modern tram network is being conducted successively in domestic cities. To plan and design the network scientifically and reasonably, the method for network planning and the principle for route selection are analyzed based on the improved tram passenger flow forecast, and furthermore, the layout morphology and scale calculation of modern tram are studied obtain related calculation models and measurements, thus providing reference for related engineering.
Modern tram; Passenger flow forecast; Network planning; Scale calculation
2014-12-02;
2014-12-16
曹世超(1988—),男,助理工程师,2013年毕业于西南交通大学道路与铁道工程专业,工学硕士,E-mail:296794884@qq.com。
1004-2954(2015)09-0053-03
U239.5
A
10.13238/j.issn.1004-2954.2015.09.013