軌道交通換乘系統(tǒng)研究

1、第 1 章 緒 論1.1 選題的目的及意義 隨著世界經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和汽車的迅速普及，出現(xiàn)了全球范圍的“交通危 機”，交通堵塞和環(huán)境污染等“城市病”成為一個國際性的難題。在我國，國民 經(jīng)濟的持續(xù)高速增長對交通產(chǎn)生了強大的需求， 機動車擁有量急劇增加。 而交通 設施的相對匾乏、 規(guī)劃和管理水平的相對落后， 同樣使交通問題日益嚴重。 因此， 改善大城市交通狀況，緊緊依靠增加道路面積是不夠的，在新建、 拓寬道路的同 時，還必須調(diào)整城市交通結(jié)構。世界上許多發(fā)達國家在提倡“小汽車進入家庭” 之后，最終都在大城市實施“公交優(yōu)先”的交通管理模式，如法國巴黎市區(qū)高峰 時段使用公交車的比例高達 71%，并且采取路

2、口優(yōu)先放行措施； 新加坡限制小汽 車進入市中心； 韓國漢城和日本名古屋開辟公交專用車道。在我國國家標準 城 市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范中也已將公共交通明確列為優(yōu)先發(fā)展事業(yè)。在“公交優(yōu)先”的前提下， 還要貫徹在公共交通中實施 “以軌道交通為骨干” 這一原則，才能根治大城市交通堵塞這一頑疾。尤其是百萬人口以上的大城市， 要改變交通擁擠的混雜狀況， 滿足市民的出行需求， 必要之路是發(fā)展城市軌道交 通。我國是世界人口大國，百萬人口以上的大城市有 45 個之多，而且城市人口 密集，人均道路占有率和國外城市相比更少， 尤其需要優(yōu)先發(fā)展以軌道交通為骨 干的公共交通體系。自 20世紀 60 年代末在北京建成第一條

3、地鐵以后，天津、上 海、廣州和深圳等城市相繼建設了地鐵。 隨著拉動內(nèi)需政策和城市化戰(zhàn)略的實施 國內(nèi)許多大城市都把發(fā)展城市軌道交通體系作為城市發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成分。然而，在我國己投入運營的地鐵線路中，除北京 1、2 號線外，上海、 廣州、 天津和深圳的地鐵客流卻均不盡如人意 1。在上海己建成的地鐵 1 號線沿線，地 鐵車站與地面公交站點換乘距離較長， 相互脫節(jié)現(xiàn)象普遍。 除少數(shù)地鐵車站如上 海新客站、徐家匯外， 大部分車站與地面公交線路銜接不好。 矛盾特別大的如地 鐵錦江樂園站， 由于在地鐵車站布局時沒有充分考慮與其他公交線路的換乘， 造 成地鐵運營后車站周圍交通混亂。 2號線和明珠線， 在考慮

4、與地面公交的換乘時， 分別把有效換乘距離定為 600米與 500 米，而且在車站公交配套調(diào)整規(guī)劃中， 對 新增線路考慮較多， 對原有線路少有調(diào)整， 從而使這兩條軌道交通線路也存在不 同程度的換乘難題。再如， 廣州地鐵 1 號線與地面公交之間的步行換乘時間（含 候車時間）達11-16mi n,乘客普遍感到不便。造成以上情況的原因， 首先是在城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃階段， 對軌道交通建 成以后如何與常規(guī)公交進行配合與銜接考慮不夠， 造成換乘站規(guī)模不當， 換乘效 率不高； 或站間距過短，軌道交通的快速優(yōu)勢無法充分發(fā)揮， 減小了對乘客的吸 引力。其次，在軌道交通線路建成以后，對于影響區(qū)常規(guī)公交線網(wǎng)的調(diào)整，

5、缺乏 成熟的理論和方法， 使軌道交通客流無法快速、 方便的集散， 乘客感到換乘不便。 由此可見，科學合理的協(xié)調(diào)城市軌道交通和常規(guī)公交已成為一項重要而緊迫的工 作。在上述背景下， 本文選題為城市軌道交通與常規(guī)公交的協(xié)調(diào)研究， 旨在通過 系統(tǒng)的方法， 研究城市軌道交通與常規(guī)公交協(xié)調(diào)的狀態(tài)和過程， 分析影響城市軌 道交通和常規(guī)公交協(xié)調(diào)的因素和規(guī)律， 從而探尋城市軌道交通和常規(guī)公交協(xié)調(diào)的 合理理論與方法。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 城市軌道交通與常規(guī)公交的協(xié)調(diào)研究屬于城市公交一體化的研究范疇。 國外 發(fā)達國家在經(jīng)歷完大規(guī)模修建交通設施階段以后， 已經(jīng)開始普遍重視交通一體化 的研究， 以充分發(fā)揮各種交通

6、設施的協(xié)作效應， 積累了豐富的實踐經(jīng)驗。 我國城 市交通建設的熱潮才剛剛開始，但城市人口多、 且分布密集的特點， 要求我們必 須少走彎路， 從一開始就要充分重視交通的協(xié)調(diào)規(guī)劃。 目前我國許多大城市在進 行城市軌道交通規(guī)劃、 建設的同時， 都在積極的總結(jié)和探索軌道交通與常規(guī)公交 協(xié)調(diào)的理論和方法。1.2.1 國外研究現(xiàn)狀分析 隨著綜合交通運輸體系的發(fā)展， 國外發(fā)達國家大城市內(nèi)各種交通方式的多式 聯(lián)運、港站內(nèi)各種運輸設備的匹配與布置日益一體化， 城市內(nèi)部交通的銜接趨于 成熟。在技術上，各種交通方式的集約要求逐漸淡化各自為政的行業(yè)領域觀念 ; 在管理上，不同部門之間的協(xié)調(diào)和談判成為工作制度和管理的組

7、成部分。紐約城市公共交通各種方式 (地鐵、通勤鐵路、輕軌、地面公交、輪渡等 )均 由紐約州交通局( New York Metropolitan Transportation Authority )統(tǒng)一管理 2 ， 實現(xiàn)各種交通方式之間統(tǒng)一規(guī)劃和管理。 城市公共交通的這種管理體制便于組織 各種交通方式之間的配合與銜接，提高整個城市交通系統(tǒng)的運輸效率。在漢城 3，各種交通方式的銜接點均由高效換乘設施相連，其中交通換乘的 實現(xiàn)主要在城市軌道交通站點的周圍，如在公共交通聯(lián)會經(jīng)過的地區(qū)，共有 188 個軌道交通車站。其中，有 150 個車站能換乘公交車；有 22 個車站己經(jīng)形成主 要的換乘樞紐，乘客可以

8、方便、安全、舒適地換乘 ;在其余的車站，公交車?？?在路邊。在實現(xiàn)軌道交通與常規(guī)公交的轉(zhuǎn)換時， 一個突出的問題是要保證乘客從 軌道交通車輛安全地換乘到公交車。 在25分鐘的換乘時間內(nèi)， 乘客有時會在列 車靠站時看到準備換乘的公交車正駛離換乘點。為了避免這種情況發(fā)生，在 18 個公交站點，有49條公交線路上安裝了聯(lián)動保證系統(tǒng)（ASS）,通過該系統(tǒng)，計 算機發(fā)送信息給公交車駕駛員，指示是否在車站等待換乘乘客。通過這種手段， 晚到的軌道交通車輛的乘客仍能趕上公交車。 這種系統(tǒng)在晚間發(fā)車稀疏的時候就 顯得更加重要。其它城市也非常重視不同交通方式之間的配合與銜接。 倫敦重要的車站和地 鐵站幾乎都建在同一

9、棟站臺之內(nèi) 4 ，而且出站就有公共汽車或小汽車停車場；莫 科的地鐵換乘站則分為地鐵與地鐵、 地鐵與地面鐵路、 地鐵與地面公交車站等多 種類型。全市 600多條公共汽車線路中，有 500 多條能與地鐵連接 4。有的地鐵 站附近集中多達 20 條公交汽車、電車路線。此外，莫斯科換乘站建設時，還普 遍做到了與地下行人過街通道相結(jié)合， 一些公交車站就設在地下行人過街通道的 入口旁邊，緩解了路上車流與行人的矛盾， 保障了交通安全與暢通， 方便了乘客。國外對各種交通方式之間的銜接換乘研究較多， 對公共交通的換乘研究多是 基于概率統(tǒng)計基礎， 考慮存在換乘的交通方式和線路間的換乘等待時間， 對車輛 到達和開出

10、時間進行優(yōu)化。如 Hall （1995）提出了鐵路與公共汽車間換乘的最佳 安全極限公式；USUMTA（ 1983） Vuehi.Etal（ 1981）給出了換乘時間系統(tǒng)設計 指南； Ablowitzetal （ 1987）在一換乘樞紐進行了各種調(diào)度策略模擬；LeeandSchonfeld（ 1992）對同步換乘區(qū)間的安全極限和發(fā)車間隔同時進行了優(yōu)化； Shihetal（ 1997）開發(fā)了一種同步換乘區(qū)間的出行設計模型；Mgaed Dessuoky（ 1999）給出了在一定條件下通過一般的同步換乘區(qū)間模擬實施動態(tài)調(diào)度控制的 方法5。國外的接運公交規(guī)劃理論是在軌道交通線網(wǎng)發(fā)達條件下進行研究的， 側(cè)

11、重于 對接運公交發(fā)車頻率的研究，對我國低密度地鐵線網(wǎng)條件下的交通狀況不太適 用。因此有必要提出適合我國城市交通特點的接運公交規(guī)劃方法。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析我國進行城市軌道交通建設的時間還不長， 自20世紀 80年代以來， 若干大 城市陸續(xù)開始軌道交通的規(guī)劃、 建設和運營， 城市軌道交通如何與常規(guī)公交進行 有效的協(xié)調(diào)也已成為一項必須解決的現(xiàn)實問題。1997 年底，上海出現(xiàn)了一個頗受關注的交通問題：即高架快速道路在運營 三年左右居然就出現(xiàn)了嚴重的擁堵現(xiàn)象， 在這樣的形勢下， 領導們意識到交通問 題不是僅靠交通投資建設就能解決的。 上海市地面公交網(wǎng)絡為世界之最， 但卻不能滿足上海市日益增長的

12、出行需要。 究其原因， 除了由于上海市的軌道交通建設 尚處于初始階段以外， 另一個重要的因素在于城市內(nèi)部各種交通方式的銜接不協(xié) 調(diào)，城市綜合交通體系的運行效率低。鑒于這種情況，市政府在上海市城市交 通白皮書 6 中，提出了上海市新的交通發(fā)展戰(zhàn)略，即建成多式聯(lián)運的綜合交通 系統(tǒng)，通過便捷的客運樞紐、緊湊的站臺設置，為乘客創(chuàng)造方便的換乘條件;通過“停車一換乘 ”實現(xiàn)公共交通與個體交通的有效轉(zhuǎn)換； 通過綜合性樞紐和連接市 內(nèi)的道路、軌道，將航空、港口、火車站和公路等對外交通設施與市內(nèi)交通緊密 相連；通過物流中心，重新調(diào)配貨物的流程，提高貨運效率。與此同時， 大城市的交通換乘與銜接也日益引起國內(nèi)學者的

13、重視， 北京工業(yè) 大學任福田教授等通過調(diào)查北京居民從居住地騎自行車再存車換乘公交出行， 研 究主要換乘點的自行車的存車量及騎車者的騎車時間， 對北京城市自行車與公共 交通的換乘進行了分析 7，同濟大學晏克非博士等通過研究廣州市交通銜接狀況 及存在的問題，提出了廣州市交通銜接改善方案，對改善的近期方案、 中遠期方 案進行了編制 8 。覃煌、晏克非在軌道交通與常規(guī)公交銜接系統(tǒng)分析中，探討了 軌道交通與常規(guī)公交的銜接關系， 并提出其銜接規(guī)劃布局的模式及其運行狀態(tài)的 評價指標；覃煌、晏克非、趙童在“城市綜合客運交通體系換乘研究”中，建立 了換乘系統(tǒng)的評價指標體系和評價指標的量化方法； 姜帆在其發(fā)表的論

14、文 “城市 軌道交通與其它交通方式銜接的研究” 中，從線路和車站相互關系的角度，分析 和論述了在城市軌道交通規(guī)劃中， 該系統(tǒng)與其它交通銜接的方式及技術問題， 并 給出了國外在這方面比較好的做法； 袁振洲在 “城市軌道交通規(guī)劃與其它交通銜 接問題的分析” 中，分析了國外典型城市的軌道交通換乘系統(tǒng)，并進行了軌道交 通銜接換乘問題的研究；覃煌、晏克非在論文“軌道交通樞紐換乘效率 DAE 非 均一評價模型” 中，通過對多指標綜合評價問題均一評價方法的局限性分析，提 出了用數(shù)據(jù)包絡分析方法進行軌道樞紐換乘效率評價的新思路，給出了換乘效 率、輸入冗余率和輸出虧空率以及運行有效性的評價方法；王秋平、 李峰在

15、論文 “城市其他客運交通換乘軌道交通協(xié)調(diào)探討” 中，分析并推導出了從城市其他交 通方式換乘軌道交通時在其車站的平均換乘時間計算公式， 依此提出了其它交通 方式換乘軌道交通并保持充分協(xié)調(diào)使其吸引更多客流應采取的措施， 以達到乘客 換乘時間短，軌道交通運營效益高的目的。在研究換乘和銜接的同時， 也從不同的角度對城市快速軌道交通與常規(guī)公交 在線網(wǎng)協(xié)調(diào)方面進行了研究。蔣冰蕾、 孫愛允在其文章“城市快速軌道交通接運 公交線網(wǎng)規(guī)劃” 中提出，合理的接運公交線網(wǎng)規(guī)劃是城市快速軌道交通系統(tǒng)充分 發(fā)揮作用的保證， 其關鍵環(huán)節(jié)是接駁站點的選取和接運路線的優(yōu)化。 接駁站點以 它可能為軌道路線接運的最大客運周轉(zhuǎn)量來選

16、?。?接駁路線以接運效率最大為目 標進行優(yōu)化。馮進峰、 韓萍提出適應城市軌道交通建設的公交線網(wǎng)調(diào)整方法， 這 種方法首先利用預測得到的公交客流 O-D 矩陣，將各交通區(qū)軌道交通線路直達 運送的客流從公交 O-D 矩陣中除去（它們不用常規(guī)公交接運），將軌道交通線 路各站的非直達客流加到該站所在區(qū)的 O-D 矩陣中去，按照各區(qū)所標明的客流 情況，確定公交線路的起訖點 9。再根據(jù)最短時間、最大客流量原則，重新生成 公交網(wǎng)。這種方法的不足是，它僅將軌道交通直達運送的客流從公交 O-D 矩陣 中消除，而對于常規(guī)公交和軌道交通之間的換乘客流并沒有做出合適的處理。 從 而導致所規(guī)劃出來的常規(guī)公交線網(wǎng)與軌道交

17、通仍缺乏有效的配合與銜接關系?？偟膩碚f， 國內(nèi)對城市軌道交通與常規(guī)公交協(xié)調(diào)的研究尚處于起步階段， 基 礎資料還很缺乏。 我國地鐵建設較晚對地鐵接運線路規(guī)劃問題研究較少。 比較有 代表性的是東南大學的蔣冰蕾和孫愛充。 他們建立了基于已知軌道交通直接吸引 客流量和常規(guī)公交客運需求 OD 量基礎上的接運模型 9，對接運站點進行了選取， 并以接運路線接運效率最大為目標進行接運公交線路布設。1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 目前，國內(nèi)外關于公共交通發(fā)展方面的研究集中在公共交通 （線網(wǎng)、站點等） 規(guī)劃的理論和方法上。 關于城市軌道交通與常規(guī)公交之間協(xié)調(diào)換乘問題的系統(tǒng)論 述還比較少，這方面的見解多散見于一些相

18、關文獻， 還沒有形成一套系統(tǒng)的理論。軌道交通與常規(guī)公交協(xié)調(diào)換乘研究屬于城市公共交通換乘銜接問題的研究 范疇。以往公共交通換乘問題的研究是基于概率統(tǒng)計基礎， 考慮存在換乘的交通 方式和線路間的換乘等待時間，對車輛到達和開出時間進行優(yōu)化?，F(xiàn)階段軌道交通與常規(guī)公交換乘銜接研究的不足主要在于以下幾點： 在軌道交通規(guī)劃過程中考慮軌道交通與常規(guī)公交換乘問題時， 只注重兩者 換乘樞紐的設計問題，沒有考慮軌道交通與常規(guī)公交兩者之間線網(wǎng)的協(xié)調(diào)； 軌道交通規(guī)劃過程中缺乏對常規(guī)公交線網(wǎng)調(diào)整的理論分析； 軌道交通中間站距的確定時，缺乏與常規(guī)公交站點協(xié)調(diào)的思想； 在運營過程中沒有充分考慮軌道交通與常規(guī)公交之間的協(xié)調(diào)。

19、由于各國的國情不同， 發(fā)達國家大城市人們選擇的交通方式換乘城市軌道交通的出行方式不盡相同， 雖然國外對城市軌道交通的換乘研究較多， 但我們無法 照搬他們的經(jīng)驗，必須結(jié)合我國的國情進行有針對性地研究；同時， 由于國內(nèi)的 城市軌道交通建設進入大規(guī)模建設時間并不長， 人們對于軌道交通換乘的研究還 不深入與全面， 往往停留在對國外先進換乘設計的介紹層面上， 對換乘研究的針 對性不夠，特別是對換乘設計的研究更是欠佳。 因此，有必要歸納整理各種交通 換乘方式間的設計方案，提出一套實用的城市軌道交通與其他交通方式的換乘設 計方法。1.3研究的主要內(nèi)容和技術路線本文在交通一體化前提下，分析了城市軌道交通與常規(guī)

20、公交的不同特性， 并 從樞紐和線網(wǎng)兩方面對城市軌道交通與常規(guī)公交進行協(xié)調(diào)分析；運用時間價值理論對兩種運輸方式邊際出行距離進行計算；采取理論研究與實證分析相結(jié)合的方 法，對城市軌道交通與常規(guī)公交的協(xié)調(diào)提供科學的理論依據(jù)及有效的解決途徑。本文擬采用歸納、總結(jié)、分析及理論聯(lián)系實際的方法來展開研究，主要內(nèi)容 如下： 調(diào)查現(xiàn)有深圳市公交線網(wǎng)的分布， 并以地鐵一號線為圍繞對象，對與其交 錯公用站點的公交進行進一步調(diào)查。 分析深圳地鐵一號線與常規(guī)公交線的關系。 學習并分析現(xiàn)有的以協(xié)調(diào)軌道交通為主的公交線路調(diào)整原則與方法，并以深圳現(xiàn)有的條件為基礎，提出本論文的觀點。 確定軌道交通為城市公共交通的主體，以協(xié)調(diào)為

21、主導思想，對一號線吸引范圍內(nèi)的公交做出調(diào)整規(guī)劃，并對地鐵中心區(qū)進行新增接運公交的分析與規(guī)劃。圍繞城市軌道交通與其他交通方式的換乘設計方法研究，本論文的主要設計框架如下:圖1-1技術路線圖第2章深圳市軌道交通與常規(guī)公交現(xiàn)狀調(diào)查與分析2.1軌道交通與常規(guī)公交的特性比較城市公共交通中軌道交通與常規(guī)公交占主導地位，針對他們進行特性比較， 比較他們的各種特性，發(fā)現(xiàn)他們各自的特點及優(yōu)缺點，能為更好的協(xié)調(diào)二者之間 的關系。2.1.1速度與運能的比較與常規(guī)公交相比，軌道交通由于具有專用路權，采用列車編組運行，因此具 有明顯的速度和運能優(yōu)勢。我國國標（GB5022O95）城市道路交通規(guī)劃設計規(guī) 范13中明確給出

22、了公共交通各種方式下的速度與運能指標，如表2-2所示。表2-1常規(guī)公交與軌道交通的速度與運能的比較公共交通方式運送速度（km/h）發(fā)車頻率（車次/h）單行客運能力（千人/h）公共汽車16256090812中運量快速軌道交通203540601530大運量快速軌道交通304020303060從表2-1可以看出，軌道交通的運送速度一般為常規(guī)公交的2倍左右，其客運能力大約是常規(guī)公交的36倍。2.1.2舒適度的比較出行舒適度通常是居民選擇交通方式時所要考慮的重要因素之一，軌道交通與常規(guī)公交在旅行舒適度方面也有很大的差異，如表2-2所示。表2-2常規(guī)公交與軌道交通的舒適度的比較公共交通方式擁擠度（人/m2

23、）運行狀況公共汽車711列隊運行、車速低、準點率差、車內(nèi)環(huán)境差、安全性差城市軌道交通（地鐵）47安全、可靠、準點、乘車環(huán)境好從表2-2中反映出，軌道交通比常規(guī)公交的乘車環(huán)境要好得多，這大大增強了軌道交通對客流的吸引力。2.1.3服務范圍的比較每一種交通運輸方式都有自己的特定的運輸服務范圍，軌道交通與地面常規(guī)公交的服務范圍如表2-3所示。表2-3軌道交通與地面常規(guī)公交的服務范圍公共交通方式平均旅行速度（km/h）合理運距（km）交通可達城市面積（km2）地面公交151015314706.5軌道交通6020351962.53846.5軌道交通利用其速度優(yōu)勢，擴大了其服務范圍，從交通可達的城市面積來

24、衡量軌道交通的服務范圍通常是常規(guī)公交的 6倍左右。2.1.4軌道交通與常規(guī)公交的特性比較分析與常規(guī)公交相比，軌道交通擁有很多優(yōu)勢：人均能源消耗在所有交通方式 中最低；人均占有交通用地在所有交通方式中最低， 能夠利用有限的城市空間， 節(jié)省城市寶貴土地，完善城市功能；出行的時耗、費用、舒適度等指標最佳， 運輸效率高；交通行為產(chǎn)生對環(huán)境的污染最低，產(chǎn)生噪音小；不存在堵車問 題，交通事故率最低，安全可靠性強；載客量大，有助于減少道路上的車流量 和抑制私家車數(shù)量，從而也減少了交通堵塞和環(huán)境污染；定時、準時且全天候， 方便居民的正常生活、生產(chǎn)、經(jīng)營、交流等活動的需要；將大量的人流引入地 下或空中，由平面交

25、通發(fā)展為立體交通， 減輕了地面交通的壓力和緊張狀況； 服務范圍廣，適應城市比較集中的出行活動，可使城市中心區(qū)密集的人口得到疏 解緩和，也使城市邊緣區(qū)、郊區(qū)的發(fā)展得到了交通的強有力支持。同樣，與常規(guī)公交相比，軌道交通也存在一定的不足之處：城市軌道交通投入大，受地方財力的制約。昂貴的造價使軌道交通發(fā)展受到很大的制約，地鐵平均造價達3.58億元/km，深圳一號線預期平均造價為 4.09億元/km;軌道 交通大多只敷設于城市主要客流走廊，線網(wǎng)密度較小，無法提供門到門的服務， 而常規(guī)公交路網(wǎng)稠密，能夠穿街走巷， 提供便捷的門到門服務；軌道交通運營 維修成本高。綜上所述，軌道交通的興起并不意味著將完全取代

26、常規(guī)地面公交， 但未來技 術的發(fā)展勢必對常規(guī)公交的整體運作帶來強大的沖擊。 因此，需要借助常規(guī)公交 道路適應性強，線網(wǎng)稠密高等優(yōu)勢提高軌道交通的輻射吸引范圍， 充分實現(xiàn)快速 軌道交通較高的運量成本比、較低的占地和能源消耗以及相對較少的環(huán)境污染之優(yōu)點。兩者有機結(jié)合，相互補充，共同發(fā)展，提高公共交通在客運市場中的比例, 確立公共交通在城市交通中的主導地位。2.2軌道交通與常規(guī)公交交織區(qū)區(qū)域分析2.2.1軌道交通與常規(guī)公交的競爭與合作區(qū)域的分析與確定隨著出行距離的增長，居民對出行時耗變得越來越敏感14。對長距離出行而 言，出行者往往傾向于選擇那些運行速度較快的交通方式 21，以求縮短出行時間。 對于

27、居民利用常規(guī)公交一次出行的時耗 Tb,如式2-1所示。(2.1)業(yè) Tb 2L-Db22 2Vb式中Db常規(guī)公交的站間距，取 0.5km；V1步行速度，取為4.4km/h ；L乘客出行距離；（乘車距離，出行距離=乘車距離+兩端步行距離）Tb1常規(guī)公交發(fā)車時間間距，取為 1/6h；Vb常規(guī)公交行程車速，其下限取VB1=15km/h,上限VB2=25km/h;對于居民利用軌道交通一次出行的時耗 Tr如式2-2所示。PrW T 2L Dr222Vr(2.2)式中Dr軌道交通的站間距，取 1.5km；V1步行速度，取為4.4km/h ；L乘客出行距離；（乘車距離，出行距離=乘車距離+兩端步行距離）Tr

28、1 軌道交通發(fā)車時間間距，取為 1/10h；Vr軌道交通行程車速，其下限取VR1=35km/h,上限VR1=45km/h;簡化式（2.1），（2.2）可得:十2L+（VVbDb+TbVb_Db）Tb（ 2.3）2VbTr2L (VVrDr TrVr - Dr)2Vr(2.4)式中Db、V1、Tb1、Vb、Dr、Tr1、Vr均為已知，由此式（2.3），（2.4）可 看做關于 L 的方程。將已知值帶入式（2.3）和（2.4）后進行比較，判斷Tr和Tb的關系：（1）假設：Vb取其下限VBi=15km/h, Vr取其下限取 VRi=35km/h當 LTR；當 L=2km 時， TB =TR；當 L2k

29、m 時， TB TR；（2）假設：Vb取其上限VB2=25km/h; Vr取其上限VRi=45km/h;當 LTR；當 L=7km 時， TB =TR;當 L7km 時， TB TR;分析兩式可知， 軌道交通的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在長距離出行上， 對于出行距離小 于 2km 的出行并沒有什么特別的優(yōu)勢。軌道交通與常規(guī)公交的出行必然形成一 個交織區(qū)， 這個區(qū)就是軌道交通與常規(guī)公交主要的爭奪范圍， 大約是在在居民出 行的 27km 出行距離范圍內(nèi)。2.2.2 軌道交通吸引范圍的分析與確定 吸引范圍是按運費最小原則所劃分出來的某一交通線路或某一交通港站的吸引、影響與服務地區(qū)范圍， 即以交通線或交通港站為中心

30、的運輸經(jīng)濟區(qū)。 鐵路、 公路部門稱為吸引范圍或吸引區(qū)。 一般在該地區(qū)范圍內(nèi)， 對外客貨運輸均以通過 這些港站和線路進出為最經(jīng)濟合理。 交通線的吸引范圍， 按其面積大小具有一定 的等級層次特點。 研究吸引范圍并確定其界線， 對交通網(wǎng)的布局規(guī)劃與建設具有 重要意義。軌道交通吸引范圍是指軌道交通所吸引客流的全部區(qū)域范圍。 軌道交通吸引 范圍包括一次吸引范圍和二次吸引范圍， 一次吸引范圍也稱直接吸引范圍是指軌 道交通吸引的直接客流區(qū)域范圍， 是步行到軌道交通的客流分布范圍， 是軌道交 通的合理步行區(qū)范圍。 二次吸引范圍也稱間接吸引范圍是指通過非步行交通方式 與軌道交通換乘的客流區(qū)域范圍，是軌道交通的影

31、響區(qū)范圍。軌道交通吸引范圍的確定方法比較多， 而且在實際工程中己經(jīng)有運用， 比較 典型的實例就是北京市地鐵五號線根據(jù)土地的利用在客流預測過程中的軌道交 通吸引范圍的確定 15。在五號線兩側(cè)，取垂直距離 750m 劃出一次吸引范圍，垂 直距離 3km 劃出二次吸引范圍，如圖 2-1 所示。基于上述的綜合分析并結(jié)合地鐵一號線為深圳市首條城市軌道的情況， 本論 文選取北京的實例以地鐵一號線兩側(cè)垂直距離 750m以內(nèi)，為地鐵一次吸引范圍圖2-1軌道交通吸引范圍示意圖2.3地鐵吸引范圍內(nèi)公交線路類型的劃分分析2.3.1地鐵吸引范圍內(nèi)公交線路的分布經(jīng)調(diào)查深圳市現(xiàn)有公交線路416條，其中與地鐵一號線交叉站點

32、的公交線路共63條：表2-4 號線沿線共站線路分布共站的常規(guī)公交線路：12、13、 14、16、17、1820、21、 23、24、26、28、2935、3862、63、 65、67、6872、73、 74、74 ；環(huán)、76、丁7、7880、82、 83、84、86、8891、92、 93、96、97、98、99100、101、102、103114、115、116、117、119、124、125303、305、3(06、30 &309631、632、6：34、636、639、643、663深圳市地鐵一號線連接羅湖口岸、火車站、市中心區(qū)、寶安中心區(qū)、深圳機 場，采用地鐵制式，總長約 40. 47

33、公里。羅湖口岸至世界之窗段為在建一期工程的一部分，線路長17.1公里。世界之窗至深圳機場段為近期優(yōu)先發(fā)展線路,長23.37公里，投資約89.18億元。香雷湖站竹子林站車公廟站購物公園站令展中心站4.625km圖2-2地鐵一號線中部區(qū)域示意圖本論文將選取地鐵一號線與常規(guī)公交接駁顯著段，如圖 2-2所示，即中部 華強站至竹子林站，線路總長 4.625公里。如上表所示，在此63條公交線路中， 皆與地鐵一號線站點重合共站使用，他們與地鐵一號線交錯相交，其在地鐵一號 線華強站至竹子林站中分布如表 2-5所示。表2-5 一號線沿線公交線路分布合計公交線路67、72、73、74、74 環(huán)、77、78、83、

34、88、91、93、97、98、103、114、116、23117、 124、 303、 309、 636、 643、 6632.3.2地鐵吸引范圍內(nèi)公交布局存在的問題通過本章對地鐵吸引范圍內(nèi)公交線路進行的調(diào)查與分析，將現(xiàn)有公交進行了類型的劃分與分布統(tǒng)計，通過分析與統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)了如下的基于地鐵一號線現(xiàn)有公交 線網(wǎng)所存在的問題，總結(jié)如下：問題一：地鐵接駁類型線路呈現(xiàn)中部集中，西、東部缺乏分布形態(tài)，在分布 上均勻性欠佳。如圖2-3所示。現(xiàn)狀地鐵東、西段道路接駁線路稀疏，而地鐵中部集中了大多數(shù)的競爭類型 線路和接駁路線，總體呈以地鐵中心區(qū)段華強站至竹子林站為中心的發(fā)射狀分 布，而非最為配合軌道交通的魚骨狀

35、公交分布；問題二：現(xiàn)狀接駁類線路對城市覆蓋不足。轉(zhuǎn)裝接駁類線路的服務區(qū)覆蓋面積不夠， 仍有的公交空白區(qū)，如南山區(qū)公交 線網(wǎng)密度不夠，深圳市仍有接駁類線路空白區(qū)。中心五路至白石路路段間接駁路 線不足；問題三：地鐵沿線競爭路線偏多，局部區(qū)段呈強競爭。地鐵中段為市中心區(qū)，深南大道為市主干道，公交線路十分密集，尤其是會展中心至竹子林段，公交線路數(shù)為48條。競爭類型線路高達22條，占此路段公 交的47.82%;占一號線全部競爭路線的 81.4%。又由此路段為繁華區(qū)，上下班 人數(shù)眾多，早晚高峰期擁堵現(xiàn)象嚴重；問題四：周邊公交站點與地鐵協(xié)調(diào)性差。地鐵中心區(qū)會展中心處為環(huán)島式交叉口， 此處車行量大且緩慢，并且

36、在此路 段附近集中了 8處公交?？空?，公交站點距離地鐵出口不集中，另有中心五路至 香梅路之間公交?？空境删€性分布，女口中心四路，此公交站點就鋪設了 3個公交 ?？空厩译x地鐵出口距離甚遠，這將嚴重制約市民的換成意愿，并且妨礙地鐵效 益發(fā)揮。圖2-3公交-地鐵接駁換乘概念圖2.3.3地鐵吸引范圍內(nèi)公交線路類型的劃分已有研究表明：與地鐵站重復二站以內(nèi)，公交線路的接運功能高于競爭關系，且重復二站的接運效果比重復一站的要高；重復超過四站以上競爭性加強，并且逐站上升趨勢，即重復站點越多，地鐵開通對公交線路的客流造成的影 響越大。本論文規(guī)劃在進行線路分類時參考了以上研究成果，結(jié)合深圳市公交的實際情況以及自己

37、的想法與分析，將與地鐵相關的公交路線分為以下四類： 接駁類線路覆蓋13個地鐵站，與地鐵存在互補關系，起到地鐵接駁喂給 客流的功能； 一般競爭類線路覆蓋46個地鐵站，與地鐵關系為競爭性為主； 強競爭類路線覆蓋79個地鐵站，與地鐵存在強競爭性； 完全競爭類線路覆蓋10站及以上，與地鐵存在完全競爭關系。根據(jù)上面的劃分原則將表2-4與地鐵相交的63條公交進行劃分，它們與地 鐵一號線關系如表2-6所示。表2-6地鐵與地面公交關系分類情況類型公交線路合計12、 13、 14、 17、 18、 23、 26、 28、 29、 38、 62、 68、 71、 72、接駁線路80、83、86、82、98、99、

38、100、101、103、119、116、125、303、36305、 308、 306、 631、 634、 636、 639、 643、 663一般競爭線路35、 63、 88、 91、 92、 93、 96、 97、 102、 115、 124、 30912強競爭路線20、 24、 67、 73、 76、 77、 78、 848完全競爭線路16、21、65、74、74 環(huán)、114、1177綜上所述分類方法，現(xiàn)狀與地鐵相關的63條公交線路中，接駁性路線36條;一般競爭性路線12條；強競爭性路線高達8條；完全競爭路線高達7條。由此 可見現(xiàn)有公交與地鐵一號線重復線路的嚴重性，公交線路與地鐵一號線

39、的競爭性極強，且接駁性不足。其中心段分布統(tǒng)計如表2-7所示表2-7地鐵/公交中心段主要競爭線路示意表形成競爭性的公交路線合計中心段73、74、74 環(huán)、77、78、88、91、93、97、114、117、124、30913與地鐵一號線形成競爭性關系的公交路線主要集中在地鐵一號線的中心 區(qū)，即華強站至竹子林站，如圖 2-4,此路段是城市交通主要的交通擁堵路段, 也是深圳市東西走向主路的交通瓶頸處。圖2-4地鐵/公交主要競爭區(qū)段示意圖2.3.4地鐵吸引范圍內(nèi)公交線路非直線系數(shù)分析公交線路的實際長度和空間距離之比為公交線路非直線系數(shù)21。它是評價一條公交線路是否是合理、短截的約束條件。城市道路交通規(guī)

40、劃設計規(guī)范13， 規(guī)定公共交通線路非直線系數(shù)不應大于1.4。根據(jù)深圳市地鐵公司對與地鐵一號線交錯共站的公交線路做了非直線系數(shù)的調(diào)研，其數(shù)據(jù)如表2-8、2-9和2-10所示。表2-8 一般競爭類型公交非直線系數(shù)表般競爭性公交線路線路直線距離實際距離非直線系數(shù)3510.88516.8661.556310.61716.5841.568814.11418.9831.349110.42313.9421.38929.47917.5891.859310.69415.0771.419611.16617.4231.569711.91419.311.621027.76314.8411.911155.7936.57

41、31.1312413.30617.7141.333099.92319.5131.97表2-9強競爭類型路線非直線系數(shù)表強競爭性公交線路線路直線距離實際距離非直線系數(shù)2011.96216.4081.37248.00812.4161.55678.30813.0311.56735.3277.8831.487611.39113.5171.19778.19112.8961.587810.63718.3761.73846.1518.3763.04表2-10完全競爭類型路線非直線系數(shù)表強競爭性公交線路線路直線距離實際距離非直線系數(shù)166.677.8971.17217.5159.0581.21659.6720

42、.8722.157411.08615.6991.4274環(huán)10.88916.3541.511413.16314.5741.581179.77813.5631.4公交超過國標的類型線路統(tǒng)計表如表 2-11所示。表2-11超標公交非直線系數(shù)統(tǒng)計表非直線系數(shù)大于1.4的公交線路一般競爭公交線路強競爭公交線路完全競爭公交線路35、 63、 92、 9624、 67、 73、 78、 8465、74、74 環(huán)、117102、 309我們由表2-8、2-9和2-10可以看出深圳市公交的非直線系數(shù)嚴重超過了城市道路交通規(guī)劃設計規(guī)范13規(guī)定的系數(shù)為1.4的值。甚至有高達3.04的非直線系數(shù)，其中關系類型線路的

43、超標率如下所示。1 ）一般競爭性關系的公交線路超標率為66.67%;2）強競爭性關系的超標率為 75.00%;3） 完全競爭性關系的超標率為 57.14%。2.4 本章小結(jié)本章大體分為兩大部分： 深圳市公共交通的調(diào)查； 深圳市公共交通的分 析。主要對深圳市地鐵一號線以及現(xiàn)有公交概況進行了調(diào)查。 從深圳市城市總體 規(guī)劃中引出地鐵一號線現(xiàn)有概況， 又從地鐵一號線及現(xiàn)有公交概況中得出現(xiàn)有公 交線網(wǎng)的問題；在對地鐵一號線與公交進行分析的時候，主要從特性比較； 競爭 與合作區(qū)域； 關系性類型線路劃分三方面進行分析， 最終確定地鐵一號線吸引范 圍內(nèi)的關系性公交的類別，為第 3章及第 4 章的調(diào)整方案做了準

44、備工作。第3章軌道交通與常規(guī)公交站點的協(xié)調(diào)研究通過上一章節(jié)對城市軌道交通和常規(guī)公交的技術經(jīng)濟特性分析，可知軌道交通的投資巨大，建設周期長，軌道交通線網(wǎng)一旦確定下來后，調(diào)整的空間較小。 而常規(guī)公交在線網(wǎng)調(diào)整方面要相對軌道交通容易一些.所以本文所指的軌道交通 與常規(guī)公交的線網(wǎng)協(xié)調(diào)，主要是指如何調(diào)整常規(guī)公交線網(wǎng)， 使之適應軌道交通線 網(wǎng)，以滿足城市居民出行的需求。3.1地鐵吸引范圍內(nèi)公交站點最優(yōu)站間距在居民出行中出行者更加注重的是時間距離而不是空間距離，因此，在進行城市軌道交通與常規(guī)公交空間配合的設計中可以采取適當延長站間距的辦法來 提高運營中的旅行速度，以節(jié)省整個出行過程中的時間消耗17 o車站間

45、距是公共 交通線網(wǎng)在規(guī)劃及線路設計時要考慮的重要因素之一，車站位置和車站間距影響 出行時間和需求量，通過城市軌道交通與常規(guī)公交站點間距的合理設置與組合， 可以達到充分發(fā)揮二者優(yōu)勢的目的。3.1.1確定最優(yōu)站間距的基本要求將乘客的全部出行時間分為乘客在車時間與乘客到車站與離站的時間，則乘客總出行時間與站間距有圖3-1所示的關系。圖3-1乘客總出行時間與站間距關系 18乘客出行時顯然，站間距過小，則會因軌道頻繁停車而增加乘客的在車時間；站間距過大，則雖能減少到站停車的時間，提高旅行速度，但會增加出行者到車站的距離 與離站到目的地的距離，從而增加乘客到站與離站時間。因此，綜合考慮三方面因素，乘客總出

46、行時間最優(yōu)點出現(xiàn)在圖 3-1點La所示。3.1.2 合理站間距計算模型 車站站間距規(guī)劃和設計是城市軌道交通規(guī)劃與設計的重要內(nèi)容。 城市軌道交 通是具有公益性的基礎設施， 在站間距設計中要體現(xiàn)出軌道交通為社會發(fā)展和經(jīng) 濟發(fā)展服務的原則。結(jié)合站間距設計的基本要求 3，以乘客總出行時間（從出發(fā) 點至目的地的時間） 為公共交通系統(tǒng)設計的最重要指標。 調(diào)查表明 19，區(qū)間距離 只有保持在大約8001200米時，到達車站的步行距離才比較合理， 能夠縮短整 個出行時間，提高地鐵的作用。 在歐洲、亞洲和南北美洲規(guī)劃和設計現(xiàn)代化的地 鐵時20 ，有兩種相對立的趨勢， 把傳統(tǒng)的地鐵平均站間距距離縮短到 70010

47、00m， 另一方面21，又把快速地鐵系統(tǒng)的平均站間距增大到 1.52.5km以上。根據(jù)美國 現(xiàn)代地鐵的規(guī)劃原則， 總的趨勢是減少門到門的方式運行時間、 特別強調(diào)增加車 輛的速度和效益， 在城市市區(qū)新規(guī)劃的平均站間距離加大 22?；诖耍?本論文就 軌道直接吸引區(qū)（步行即可乘軌道交通）及間接吸引區(qū) （ 需要通過公共交通等其 他交通方式換乘才可乘用軌道交通方式 ） 兩種情況下，以乘客總出行時間最小作 為站距優(yōu)化函數(shù)，分別計算軌道交通及常規(guī)公交的合理站間距。 以出行時間最小為目標函數(shù)的經(jīng)濟依據(jù) 人在生產(chǎn)活動中通過體能與智力形成勞動力。 如果由于交通原因而消耗大量體能，那么勞動力在生產(chǎn)中能提供的體能與

48、智力就必然減少， 乘坐過于擁擠或者 較低速度的城市交通工具會使工作效率降低 8%10%23。勞動力能否適應社會擴 大再生產(chǎn)的需要， 取決于為勞動力提供的擴大再生產(chǎn)的時間是否充足。 在出行中 由城市交通帶來的時間節(jié)省， 就是勞動力擴大再生產(chǎn)的時間增加。 城市軌道交通 的兩個顯著優(yōu)點就是快速和大量， 它帶來的大量乘客的總出行時間的節(jié)省， 為勞 動力的擴大再生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。 這種重要意義在勞動力價值和站間距計算模 型的建立與影響分析時間價值較高的國家和地區(qū)表現(xiàn)尤為突出。從以上分析可 知，總出行時間最少的軌道交通站間距研究的目標，就是減少出行時間， 增大勞 動力擴大再生產(chǎn)的時間，從而為社會和經(jīng)濟發(fā)

49、展服務 24。 站間距計算模型的建立與影響分析當站間距很小時， 每位乘客在線路上的旅行會因為中間停車較多而被多次中 斷，導致總出行時間很大。當站間距很大時，乘客到、離站的時間就會加長，并 可能超過在線行程部分所節(jié)省的時間，從而導致總出行時間很大?？梢?， 當站間 距很小或很大時，總出行時間都會較大， 而在這之間存在著某個最優(yōu)站間距， 使 總的出行時間最小。 設軌道交通列車的運行過程為： 從車站起動后經(jīng)勻加速至穩(wěn) 定運行速度， 當停站時從穩(wěn)定速度經(jīng)勻減速直至停車。 現(xiàn)給出軌道交通總出行時 間與包括站間距在內(nèi)的各影響因素模型 24 25如式（3.1）所示。TT =2K/ F (L D)S (L /

50、D)B (L/ D)(D - A)/V(3.1)式中TT總出行時間（s）;K 乘客平均到（離）站距離（m）;F乘客平均到（離）站速度（m/s）;L平均乘客出行距離（m）;D為平均站間距；S停站時間，包括在車站的上下客停站等候時間（s）；B列車啟動及制動總時間（s）；A類車在啟動及制動過程中所行距離（設加速度和減速度相通）（m）;V列車運行穩(wěn)定速度（m/s）。對于深圳市而言，乘客平均出行距離 L （出行的實際距離）相對穩(wěn)定，乘客 平均到站速度F也相對固定（如步行速度為1m/s左右，過道速度為1.2m/s，上 下車速度為2m/s,或者根據(jù)統(tǒng)計資源標定，）;對于深圳地鐵一號線交通系統(tǒng)而 言，其穩(wěn)定的

51、運行速度 V、固定的制動及啟動a列車啟動及制動總時間B、列 車在啟動及制動過程中所幸距離（設加速度和減速度相通）A都可以確定，停站時間S可根據(jù)實際需求確定。這樣，K、F、L、V、S、A、a都為常數(shù)，式（3.1） 是TT關于自變量D（平均站間距）的函數(shù)。該函數(shù)在其定義域連續(xù)可導，令d（TT）/ dD=0，得：D =、2FL（ S & A V（ 3.2）而由運動學公式可求得：B=2A/V , A/V=V/a，a為列車加速度，帶入式（3.2） 中可知：D = 2 FA（ 3.3）式（3.3）表明，只有5個參數(shù)F （乘客平均到站速度）、V（穩(wěn)定運行速度）、 L （乘客平均出行距離）、S （停站時間）、

52、a （加速度）與城市軌道最優(yōu)站間距有 關26。由式（3.3）得到各參數(shù)變化對D的影響，見表3-1所示。（3）軌道交通一次吸引區(qū)內(nèi)最優(yōu)站間距的確定在軌道交通直接吸引區(qū)，只需步行而不需要其他方式換乘即可直接使用軌道 交通方式，式中，K與車站的吸引范圍有關，一般取 D/4。此種情況下，優(yōu)化函 數(shù)為：TT 二 2（ Dr/4） / Fp + （Lr+ Dr）Q + （ Lr/ Dr）Br + （Lr/ Dr）（ Dr - Ar） /Vr（3.4）式中Fp乘客平均到（離）站步行速度（m/s）;Lr乘客采用軌道出行距離（m）;Dr軌道平均站間距；Sr停站時間，包括在車站的上下客停站等候時間（s）；Br列車

53、啟動及制動總時間（s）；Ar列車在啟動及制動過程中所行距離（設加速度和減速度相同）（m）；Vr列車運行穩(wěn)定速度（m/s）。表3-1參數(shù)變化對D的影響參數(shù)對站間距的影響FD隨F的增大而減速增大LD隨L的增大而減速增大VD隨V的增大而減速增大SD隨S的增大而減速增大AD隨a的增大而減速增大表3-2 D隨各參數(shù)變化的計算實例序號12345678910FP12345678910DR5668009801131126513861497160016971789LR500060007000800090001000011000120001300014000DR80087694710121073113111871

54、23912901339SR102030405060708090100DR6638009171020111412001281135614281497VR10111213141516171819DR775787800812825837849860872883a0.60.811.21.41.61.822.22.4DR894837800775756742730721714707根據(jù)我國地鐵車輛的性能指標以及交通現(xiàn)狀對式（3.4）各指標取值可以計算得到在城市中心區(qū)，軌道交通合理站間距大約為1000m左右。對于深圳市而言，設 Fp=2m/s, VR=20m/s, LR=5000m, Sr=30s，a=1.0m/s?，代入式（3.3），求得基于總出行時間最少的最優(yōu)站間距DB=1000m在求Dr隨某個一個因素變化時，假設其他因素不變，如求 Dr隨Fp的變化 情況時，假設VR=12m/s, LR=5km, Sr=20s, a=1.0m/s2。計算的結(jié)果如表3-2所 示。3.2 地鐵吸引范圍內(nèi)公交站點調(diào)整原則城市軌道交通與常規(guī)公交通過站點進行客流轉(zhuǎn)換相互銜接。 因此,站點城市 軌道交通及常規(guī)公交規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)。 城市軌道交通與常規(guī)公交站點協(xié)調(diào)包括站 點布局宏觀協(xié)調(diào)和軌道交通與常規(guī)公交換乘站點布局微觀協(xié)調(diào)。常規(guī)公交起、終站點均在軌道交通直接吸引服務區(qū)內(nèi) 30 。 常規(guī)公交線路的