城市軌道交通線網規劃的過程性評價方法

顧保南 高 飛

(同濟大學城市軌道與鐵道工程系,201804,上海∥第一作者,教授)

近10多年來,我國有數十個城市在進行城市軌道交通線網規劃。但是,有些城市的線網規劃頻繁修編,甚至完成后不到5年就作大幅度的調整。導致線網規劃頻繁修編的一個重要原因是缺乏有效的線網規劃方案評價方法。關于城市軌道交通線網方案評價的文獻并不少見,文獻[1-8]是其中的代表。這些文獻對線網評價的一個共同出發點是:構建一套綜合評價指標體系,試圖讓它覆蓋線網規劃所涉及的所有影響因素;但由于各人對線網規劃的影響因素看法不同,因而形成了不同的評價指標體系。實際應用中,這些方法由于指標計算誤差或指標權重偏差影響了其有效性,有時選出來的線網方案帶有明顯的缺點,如換乘效果很差、工程缺乏可實施性等。筆者認為:影響城市軌道交通線網規劃方案質量的不只是“綜合評價”,還有值得重視的方案形成過程中的“過程性評價”。綜合評價的作用只是從已有的備選方案中選取一個“較好”的方案,但是,如果所提供的線網備選方案的質量都不高,那么即使“綜合評價”方法有效,所選出的方案也不是高質量的方案。本文提出一套系統的城市軌道交通線網規劃過程性評價方法,旨在促進我國城市軌道交通線網規劃方案設計工作的規范化。

1 過程性評價的目的、內容與準則

城市軌道交通線網過程性評價的目的是:通過各種可能的評價環節優化線網規劃方案,從而提高供綜合評價的備選方案的質量。

過程性評價涉及線網方案設計的主要環節,因而其評價內容包括線網規模評價、線網結構評價、線路評價、主要節點評價等方面。

過程性評價的流程如圖1所示。它是一個由節點評價、線路評價、線網結構評價到線網規模評價,再由線網規模評價、線網結構評價、線路評價到節點評價的循環過程。通過這個過程,評價者可以更加清晰地認識到各方案存在的不足之處,發現更優化的方案;通過多輪的循環,可以在點、線、面的不同層面不斷地完善方案。

過程性評價的基本準則是線網方案在規劃期內的累計凈效益最大。在不同環節的評價中,該準則有三種表現形式:

1)各方案的收益與費用均在變化,評價準則表現為凈效益(總收益-總費用)最大;

2)各方案的收益一定時,評價準則表現為總費用最小;

3)各方案的費用一定時,評價準則表現為總收益最大。

其中,收益包括票價收入、開發效益增值等,費用包括工程費、運營費、居民出行時間(包括換乘時間)等。

圖1 城市軌道交通線網過程性評價流程

2 節點評價

節點評價的內容主要是節點換乘方案,需要論證交叉線路之間是否設置換乘站、設置換乘站的工程費用及可行的換乘樞紐布局方式。

在節點評價時,除節點本身的換乘費用及工程費用外,方案變化對其他效益與費用的影響很小。因此,節點評價的指標可以采用“效益一定、費用最小”的準則,實際表現為“換乘費用與工程費用之和為最小”。

市中心區換乘樞紐布局方案的調整工作日益困難,不同的換乘布局方案對換乘時間費用影響很大。因此,在規劃階段論證三線及以上的換乘樞紐布局方案很有必要。

隨著城市的發展,市中心區建筑及深樁基等制約條件日益增多。鑒于軌道交通線路的曲線半徑標準較高(運行速度為80 km/h的線路最小曲線半徑:A型車為350 m以上,B型車為300 m以上),未來改變換乘樞紐的布局形式日益困難。

現以上海軌道交通靜安寺換乘樞紐進行分析。該站有2號線、7號線、14號線經過。圖2是上海軌道交通靜安寺換乘樞紐的兩個換乘布局方案。

1)門字形方案:2號線在南京西路地下二層,7號線在常德路地下三層,14號線在常熟路地下三層;7號線與2號線的換乘水平距離為179 m,豎向換乘距離為8 m;7號線與14號線的水平換乘距離為347 m,豎向換乘距離為14 m。

2)豎向平行換乘方案:2號線在南京西路地下二層,7號線在常熟路地下三層,14號線在常熟路地下四層;7號線與2號線的水平換乘距離為247 m,豎向換乘距離為8 m;7號線與14號線的水平換乘距離為8 m,豎向換乘距離為14 m。

圖2 上海軌道交通靜安寺換乘樞紐布局方案

據有關7號線工程可行性研究報告,2號線與7號線的換乘量為4.65萬人/d,7號線與14號線的換乘量為3.79萬人/d。取換乘人流步行速度為1 m/s,換乘時間價值為20元/h。通過計算25年的換乘時間費用,門字形方案為11.8億元,豎向平行換乘方案為6.7億元;兩者相差5.1億元。由此可見,具有數萬人日換乘量的換乘樞紐的換乘時間費用是巨大的,進行換乘布局的研究具有重大的社會經濟價值。換乘時間費用的差異可能遠大于方案間的工程投資差異。

由圖2也可看出,不同換乘樞紐布局方案的站端引線走向是不同的,這些會影響到以后線路實施的可行性。因此,在規劃階段應該對換乘樞紐的布局方案進行深入的研究。

3 線路評價

對每條線的線路走向、大型站點(包括車輛段、停車場)布設等逐一進行評價,以便發現問題,并取消不可行的方案,或局部修改后形成新的可行方案;有些調整有困難且采取非常規工程措施可以實施的方案,需要估算投資增額,然后基于上述評價準則比選線路方案。線路評價的主要內容如下。

3.1 線路走向可行性評價

由軌道交通線路及結構設計專家考察每條線路走向及每個重要節點(換乘站、車輛段等)的工程建設(含動拆遷工作)是否具有可行性。其中,經過特殊工程措施轉化為可行的方案需估算增額投資。

3.2 車輛段可行性評價

由城市規劃專家及軌道交通線路設計專家采用定性分析與定量分析相結合的方法評價。車輛段(停車場)的選址應合理,且有足夠的規劃用地;車輛段規模應符合遠景運營需要,用地可獲得,且技術經濟性較好。

3.3 換乘樞紐選址評價

1)由交通規劃及交通預測專家對線網的各交叉點,進行有換乘站或無換乘站的客流需求預測結果的比較。

2)由城市規劃及軌道交通線路設計專家估算樞紐建設規模、成本及建設效果,權衡利弊,確定某處線路交叉點是否設置為換乘站。

4 線網結構評價

線網結構的評價涉及到線路的幾何形態、必連對象的線路連接方向、交叉線路的組合方式及換乘樞紐位置等方面。

4.1 線路連接方向評價

由城市規劃專家及軌道交通線網規劃專家對軌道交通的“必連對象”進行設定,并檢查各方案中線網與“必連對象”連接的線路數目是否夠,輻射方向是否合適。

4.2 線路組合方式評價

由軌道交通線網規劃專家對交叉線路的不同組合方式(交叉不設換乘、十字換乘、平行換乘等)形成不同的線網方案;對所形成的各方案進行客流預測,比較各方案的總換乘次數及換乘時間。

4.3 線網運營效果評價

反映線網運營效果的指標有線網及分線的負荷強度、客流量、客流周轉量、單向斷面流量、斷面客流分布的不均勻性等。客流預測專家及軌道交通規劃專家可以通過對這些指標的分析得到線網優化調整的方向與方案。下面列舉一些要點:

1)當相鄰兩條線路的單向最大斷面流量都小于門檻值(輕軌為1萬人/h、地鐵為3萬人/h)時,說明兩線相距太近;

2)當另一條線取消后,這條線的單向最大斷面流量仍然小于門檻值,說明這條線的走向不合理,應向容積率高、客流集散量大或客流集散點多的地帶移動。

5 線網規模評價

線網規模評價是目前我國線網規劃的薄弱環節,也是一些城市的軌道交通線網規劃頻繁修編的主要原因。線網規模的變化會引起線網結構、線路走向、主要節點的變化,因而其評價包含節點評價、線路評價及線網結構評價的內容,此外還有一些其它評價內容。下面簡述線網規模調整的一些要點。

1)如果高峰時段主城區道路網擁擠路段里程率超過10%,可考慮在擁擠地段集中的區域增加軌道交通線網密度。例如,在城市中央商務區或中心區,某軌道交通線網方案下的道路網仍然普遍擁擠,可考慮加密這里的軌道交通線網密度,甚至可考慮在這些區域讓軌道交通線網直接服務范圍全覆蓋。某個車站的直接服務范圍為以車站中心為圓心、半徑為600 m的圓所覆蓋的區域。

2)如果某路段單向最高斷面流量大于門檻值的路段有數公里,而附近又沒有軌道交通線路,則可考慮在這些路段加設軌道交通線路。

3)如果高峰時段軌道交通線路的單向最高斷面流量小于門檻值,可考慮將這條(段)軌道交通線路取消,或降低等級,或移位。

4)如果規劃期內早晚高峰時段全方式居民出行總時間節約效益能夠抵消線網規模調整引起的工程投資增額,則可以考慮擴大線網規模。

6 結語

以上介紹了城市軌道交通線網規劃方案設計過程中的評價環節與主要評價方法。這種評價方法有如下特點:

1)強化和規范備選方案的形成過程,有利于提高備選方案的質量。通過節點評價、線路評價、線網結構評價、線網規模評價等多個評價環節,可以從不同的側面發現擬定的線網方案在工程費用、功能、效益等方面的優劣。

2)簡化了評價工作的難度。換乘樞紐的換乘時間多少是軌道交通使用者最關心的問題,不同方案的社會經濟效益差異很大。這類評價只涉及到局部線網,可以在一個很小的范圍內評價,其評價工作難度明顯降低。同樣,局部線路走向的調整、部分線路組合的變化等也可這樣做。

3)清晰地反映了各方案的效益差異,給決策者以更詳細的方案優劣信息,使得方案選擇過程具有更好的解釋性和更高的透明度。這是通過綜合打分之類的線網評價方法所不能辦到的。

4)強調評價對象與評價者之間關聯性,提倡專家僅對所熟悉的專業內容作評價,從而可避免專家對不熟悉的內容盲目打分引起的評價誤差。

5)可使綜合評價環節提前,使每個可選方案都以規劃評價指標來進行事前控制,從而大大提高規劃方案的總體水平。

6)本方法在線網規模評價方面還不夠深入,其評價方法尚待進一步研究和完善。

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