城市轨道交通规划建设时序研究

张　凯　秦斌斌　刘用渗　张方舟

(南京信息工程大学信息与控制学院　南京　210044)



城市轨道交通规划建设时序研究

张凯秦斌斌刘用渗张方舟

(南京信息工程大学信息与控制学院南京210044)

城市轨道交通规划建设时序是城市轨道交通规划中最重要的内容之一，合理的建设时序方案不仅可以为城市的发展、城市交通的规划提供决策依据，而且可以拉动城市经济增长，缓解城市交通压力。为了使城市轨道交通规划建设时序更为合理，提出一种主观与客观相结合的轨道交通规划建设时序研究方法。首先筛选出轨道交通建设时序的5个指标，并通过对指标的分析提出量化公式，采用主观赋权法(9标度法)和客观赋权法(熵权法)相结合的方法计算各指标的权重，从而确立轨道交通规划建设时序；然后以南京市轨道交通为例，验证该方法的可行性与有效性。结果表明，采用该方法计算的结果与规划结果总体一致，在个别线路上能更好地表现出线路的问题。

城市轨道交通；规划；建设时序；主观与客观

城市轨道交通是一项长期、庞大的系统工程，在经济、人力、物力等客观条件一定的情况下，轨道交通线路的建设时序不仅对轨道交通系统的可操作性起作用，而且直接影响到轨道交通的运行效益，甚至影响到城市交通的整体运行以及城市的发展[1- 4]，因此对城市轨道交通线路的建设时序进行深入研究是有必要的。城市轨道交通线路建设时序研究一般是在城市规划的基础上进行的，往往带有交通的预测性以及城市规划的复杂性，因而这方面的研究相对而言较为困难。现有的研究大致可以分为两方面，一方面是通过约束条件 模 型 求 解 线 路 建 设 时 序[5]，另为了科学合理地确定轨道交通规划建设时序，笔者提出一种主观与客观相结合的轨道交通规划建设时序研究方法。首先，在综合所有轨道交通建设时序影响因子的基础上，通过专家问卷确定其中5项具有代表性的建设时序影响指标；其次，结合城市轨道交通规划实例，对线路规划程度进行预测，将各项指标进行科学合理的量化；最后，通过主观与客观相结合的方法，确定轨道交通理论规划建设时序。

1　指标选取

确定城市轨道交通规划建设时序指标的关键问题是确定其影响因素。由于国内外关于轨道交通建设时序问题的研究相对较少，至今没有一套相关完整的体系规范说明。而在城市轨道交通规划线网评价指标体系中则对此做了很好的梳理。因而，本文在选择轨道交通规划建设时序指标时，借鉴城市轨道交通线网评价指标体系，初步选出了影响轨道交通建设时序的8个因素[7]之后，采用专家问卷调查的方法确定城市轨道交通建设时序指标。采用分级问卷调查的方式进行指标筛选，根据公式(1)，得到筛选结果，其筛选结果如表1所示。

qi=0.4ni1+0.3ni2+0.2ni3+0.1ni4

(1)

选取优先级系数最高的5个指标作为城市轨道交通规划建设时序研究指标，按顺序分别为：线路日客运负荷强度(S1)、线路位置系数(S2)、线路布局重要程度指数(S3)、线路站点位置系数(S4)以及线路与城市发展方向吻合指数(S5)。

表1　城市轨道交通规划建设时序指标筛选

2　指标分析

本文是基于城市轨道交通规划的研究，因而实际上，城市现有轨道交通许多指标的基础数据没能达到整体规划线网系统的程度要求；因此，为达到线网规划的程度，文中通过设定参数法对指标进行预测分析。

2.1线路日客运负荷强度

线路日客运负荷强度，顾名思义，就是指该条线路上的客运负荷强度，即该条线路上单位长度承担的客运量。线路日客运负荷强度在一定程度上反映了被研究线路在总体线网中的运营效率和经济性。线路日客运负荷强度S1可以表示为

S1=m/l

(2)

式中：m为该线路日客运量，万人次/d；l为该线路的长度，km。根据相关性，已知该线路日客运量m与该条线路的位置、线路布局重要程度以及与城市发展吻合指数成正比关系。假定1个数量级系数为a(a≠0)，而3个系数处在同等数量级上，那么该条线路的日客运量m可表示为

m=(S2+S3+S5)a

(3)

式中：S2为该条线路位置系数；S3为线路布局重要程度指数；S5为与城市发展吻合指数；a是客运量级数(是不为0的常数)。

对于单条线路而言，其日客运负荷强度在数值上能说明线路建设的优先次序。即该条线路日客运负荷强度越高，则该条线路的建设次序越高。

(2)用水效率提高难度加大。随着三江平原等区域地表水灌溉逐步替代地下水灌溉，农田灌溉水有效利用系数难以持续提高，同时，灌区节水改造任务重、投入大、时间长、见效慢也是影响灌溉水有效利用系数进一步提高的重要原因。近两年，黑龙江省万元GDP用水量和万元工业增加值用水量逐年下降趋势明显(2016年度229 m3/万元，2017年度206 m3/万元；2016年度56 m3/万元，2017年度45.6 m3/万元)，但是远高于国内先进地区。由于经济增长趋缓，有的地市甚至出现负增长，加之节水投入不足，部分地市万元GDP用水量和万元工业增加值用水量下降难度明显增大。

2.2线路位置系数

线路位置系数是轨道交通线路在城市所处位置定性分析的量化结果。本文将城市区域分为4个层次共10级数值指标，即主城区(10-8)、副城区(7-4)、新城区(3-2)和新市镇(1)。若设计的规划线路穿过几个不同区域，则取其平均值。从原则上讲，位置系数越大，线路的建设次序越高。

2.3线路布局重要程度指数

线路布局重要程度指数是通过轨道交通线网按其功能划分后进行数值定量的标定，一般按功能将轨道交通线路分为骨架线路、辅助线路和延伸线路，用10级数值指标对线路进行标定[8]。本文根据南京市发展规划，并结合专家评估结果对线路的布局重要程度指数进行标定。线路布局重要程度指数越大，线路的建设次序越高。

2.4线路站点位置系数

线路站点位置系数是指线路上站点所在位置的合理性，主要是通过分析站点种类来说明线路站点的合理性，这里将站点分为：交通枢纽点、城市中心点、地铁站点、公交站场站点和学习工作点5类，站点种类的权重系数通过问卷调查的方式求得。另外，这里线路站点位置系数S4表示为该条线路上站点权重的平均取值，即

2.5线路与城市发展方向吻合指数

线路与城市发展方向吻合指数是指在城市总体规划中城市的发展方向与该条轨道交通规划线路走向的吻合程度。本研究将吻合程度分为10级(1～10)数值指标(且令吻合指数越大，线路的建设次序越高)，并通过专家评估的方法确定线路的吻合指数。

3　研究方法

构建城市轨道交通规划建设时序指标决策矩阵前必须先构建初始决策矩阵[9]。若城市轨道交通规划建设时序中有n条需要规划排序的线路A={A1,A2,…,An}，N={1,2,…,n}，建设时序指标为S={S1,S2,…,Sm},M={1,2,…,m}，那么构建的初始化决策矩阵为

A=(aij)n×m，其中i∈N,j∈M。

由于城市轨道交通规划建设时序指标值的数量级不同，为了消除不同量纲指标对决策的影响，需要将初始矩阵标准化，即把指标值归一化，得到规范化标准化决策矩阵为

B=(bij)n×m,其中i∈N,j∈M。

(5)

其中k=1/lnn，则第j个指标的熵权权重w″j定义为

(6)

结合9标度法和熵权法，最终得到第j个指标的综合权重wj为

(7)

有了轨道交通规划建设时序指标权重，那么，轨道交通规划线路的建设时序计算结果μi为

(8)

μi值越大，则说明规划线路i的建设次序越高。

4　实例分析

以南京市为例对上述评价指标进行检验。不难发现，南京轨道交通规划带有强烈的主观性，故在选取研究线路时首先进行了筛选，除去不确定建设时序的轨道交通线路以及带有强烈主观性的线路(如为“青奥”而建的机场线和11号线)，选取了4条南京市轨道交通规划线路进行研究，这4条线路分别为3、4、5、7号线，具体情况见表2。

表2　南京市4条线路详情

根据研究线路穿过的区域来确定线路位置系数S2，其结果如表3所示。

表3　研究线路穿过的区域以及S2值

根据南京市规划客观发展走向并结合专家的意见，确定线路布局重要程度指数S3和与城市发展吻合指数S5，结果如表4所示。那么，线路日客运量m与线路日客运负荷强度S1也如表4所示。

表4　S3，S5，m和S1值

根据站点种类分类问卷调查结果，计算出站点权重，对4条研究线路站点进行统计，结果如图1所示。

图1　4条研究建设时序线路的站点权重

根据统计结果，得出4条研究建设时序线路站点位置系数S4分别为0.425，0.413，0.394，0.337。

综上所述，构造的初始化决策矩阵为

整理得

那么，标准化决策矩阵为

表和wj值

根据公式(6)，得到最终的轨道交通规划线路的建设时序计算结果μi分别为：0.813，0.226，0.632和0.562。那么，其规划建设时序按先后应该为：3、5、7和4号线。

5　结论

根据前面分析的结果，对南京市轨道交通4条规划线路进行建设时序确定，得到的理论建设时序结果为3、5、7和4号线，而实际线路建设时序为3、4、5和7号线。可以看出，基于主观与客观相结合的南京轨道交通规划线路建设时序研究结果大致顺序上是准确的，而在个别线路上出现问题(例如4号线)。从南京市轨道交通规划中不难看出，4号线珍珠泉起始站至中保站的功能被3号线代替，在市区另一段的功能又被已有的2号线路代替，因此南京市在修建4号线时需要谨慎考虑。同时，因南京城市轨道交通发展还处在初期，针对现有轨道交通规划建设时，在考虑线路运行功能不被替代的情况下，尽可能实现南京市居民出行的基本要求，同时轨道交通系统还要兼顾整体的运营效能。

另外，虽然本研究针对的是城市规划，从本质上讲，研究带有预测性质，但是，本文提出的城市轨道交通规划建设时序研究方法是从城市的实际出发，具有较强的客观性，又通过大量的问卷调查，具有丰富的主观性，两者结合，使得该方法在这一类问题中具有较好的科学性，可以为研究轨道交通规划建设时序提供一定的理论指导。

[2] LIU P，CHEN H， LU J，et al .How arrangement of lanes on freeway mainlines and ramps affects of freeways with closely spaced entrance and exit ramps? [J].ASCE Journal of Transportation Engineering，2010,136(7):614-622.[3]XUC，LIUP，WANGW，etal.Evaluationoftheimpactsoftrafficstatesoncrashrisksonfreeways[J].AccidentAnalysisandPrevention，2012(47)：162-171.

[4] 程斌.轨道交通与城市交通可持续发展[J].中国铁道科学，2001，22(1):108-112.

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道交通建设项目时序确定方法研究[J].交通信息与安全，2010，28(3):60-62.

[7] 郭延永，刘攀，吴瑶.城市轨道交通建设时序确定方法[J].武汉理工大学学报，2013(6):75-80.

[8] 汪波，韩宝明，牛丰，等.城市轨道交通网络运力优化配置研究[J].铁道学报，2011，33(12)：9-14.

[9] 张凯，秦斌斌，刘用渗，等.城市轨道交通线网评价研究[J].铁道工程学报，2014(3)：97-101.

(编辑：曹雪明)

Research on Construction Sequence for Urban Rail Transit Planning

Zhang KaiQin BinbinLiu YongshenZhang Fangzhou

(College of Information and Control, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044)

Urban rail transit planning construction sequence is one of the most important contents of urban rail transit planning. Reasonable construction sequence scheme can not only serve as the decision-making basis for the development of city construction and city traffic planning, but also help promote urban economic growth and alleviate the urban traffic pressure. In order to make the construction sequence more reasonable, we put forward the research method which combines the subjective and objective consideration. First of all, five construction sequence indexes are screened, and the quantitative formula are presented by the analysis of these indexes. Then, we use the method which includes both the subjective weight method (9 scaling method) and the objective weight method (entropy weight method) to calculate the weight of each index in order to get the rail transit planning construction sequence. Finally, we take Nanjing rail transit as an example to verify the feasibility and effectiveness of the method. The calculation results by the method are consistent with the overall planning results, and the method can show the route problem more clearly on individual lines.

urban rail transit; planning; construction sequence; subjective and objective

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.01.002

2015-01-29

2015-03-09

张凯，男，博士，教授，从事交通研究工作，zkark@163.com

国家自然科学基金(71341029)；江苏省研究生科研创新计划项目(KYLX-0852)一方面是根据节点重要程度确定线路、建设路线[6]。虽然这些研究成果对确定城市轨道交通建设时序起到了一定的作用，但因主观因素太强、定量参数太少、考虑因素不全，使得这些方法的合理性以及科学性不强。

U231.1

A

1672-6073(2016)01-0004-04