城市軌道交通環(huán)境設(shè)計與運(yùn)營

城市軌道交通環(huán)境設(shè)計與運(yùn)營

2007年，根據(jù)新城市規(guī)劃，武漢對市政公路網(wǎng)的規(guī)劃進(jìn)行了排名，并對不同的方案進(jìn)行了比較和分析。其中,線網(wǎng)中是否設(shè)置環(huán)線和如何設(shè)置環(huán)線是著重考慮的問題。1選擇合適的放射線設(shè)置環(huán)比一般認(rèn)為,城市軌道交通環(huán)線具有兩個主要作用:1)連通線網(wǎng)中各條放射線,提高線路之間的換乘便捷性,減少市中心換乘站的壓力。純放射形線網(wǎng)的換乘節(jié)點(diǎn)大部分位于城市中心,這使得出行和換乘集中在市中心,雖然提高了市中心的吸引力,但也增加了市中心車站的換乘壓力。因此,當(dāng)放射線較多從而導(dǎo)致出現(xiàn)多線換乘站的需求時,為了減少車站實(shí)施難度和換乘壓力,可考慮在市中心邊緣設(shè)置環(huán)線。由于環(huán)線的實(shí)施條件較好,換乘形式一般較佳,從而增加換乘的便利性。2)滿足環(huán)線沿線區(qū)域周向聯(lián)系的客流需求。對于城市規(guī)模不大的單核心城市,居民出行主要為向心方向,外圍至市中心的出行距離不大,出行時間可控制在合理的范圍內(nèi)。此時,利用放射線可以很好地滿足城市居民出行的需求,并始終維持市中心的強(qiáng)大客流,而設(shè)置環(huán)線則很難得到客流的支撐。但對于大城市和超大城市,單核心將不能滿足需求,同時向心客流出行距離過長,市中心區(qū)交通壓力過大,多中心和分散組團(tuán)式發(fā)展成為必然要求。在這種格局下,市中心以外各區(qū)域之間的聯(lián)系需求增加,城市副中心或外圍組團(tuán)之間就需要大容量快速的城市軌道交通連接,因而需要設(shè)置環(huán)線。2設(shè)置環(huán)形線的先決條件環(huán)線設(shè)置的可行性和形式一般取決于兩個條件:客流條件和工程條件。2.1環(huán)線形態(tài)的特征環(huán)線客流一方面來自于與其相交的放射線的換乘客流,另外一方面來自于其通過的客流集散點(diǎn)的客流。1)當(dāng)放射狀線網(wǎng)規(guī)模足夠大,放射線達(dá)到一定數(shù)量時,對環(huán)線能起到較好的客流支持作用,從而滿足環(huán)線設(shè)置的客流條件。放射線與環(huán)線之間換乘客流的大小,取決于放射線的位置和性質(zhì)、換乘站的換乘便捷性和環(huán)線車站周圍崗位數(shù)量等因素:放射線客流量大且出行方向多樣化將增加放射線與環(huán)線的客流交換;環(huán)線上的換乘站換乘便捷,將吸引乘客在環(huán)線上換乘;環(huán)線車站周圍工作崗位數(shù)量多,環(huán)線車站將成為居民出行的目的地,吸引城市各個方向客流通過放射線換乘環(huán)線到達(dá)工作地點(diǎn)。因此,環(huán)線設(shè)置時應(yīng)與盡可能多的放射線連接,并保證放射線本身具有較大的客流需求;同時環(huán)線上設(shè)計的換乘站要便捷,環(huán)線通過區(qū)域應(yīng)有較多的工作崗位。2)環(huán)線通過的客流集散點(diǎn)越多,通達(dá)性越好,周向出行客流越多,越能滿足環(huán)線設(shè)置的客流條件。環(huán)線越靠近市中心區(qū)域,通過的大型客流集散點(diǎn)越多,沿線區(qū)域內(nèi)人口和工作崗位越密集,所吸引的客流量越大。環(huán)線通達(dá)性越好,通過城市重要活動區(qū)域,則環(huán)線本身的客流集散能力越強(qiáng),在局部區(qū)域環(huán)線就可以承擔(dān)更多的出行。通過區(qū)域和通達(dá)性的要求對環(huán)線設(shè)置的位置和長度有重要的意義:一方面要求環(huán)線設(shè)置在城市較為中心的區(qū)域或其邊緣地帶,沿線必須有足夠的人口和工作崗位,通過較多的客流集散點(diǎn)或城市重要活動區(qū)域;另一方面也要求環(huán)線需要具備合適的長度,適應(yīng)城市軌道交通中長距離出行的特點(diǎn)。2.2輔助設(shè)施設(shè)置困難城市軌道交通線路需要設(shè)置停車場、車輛段等,占地面積大,工程條件要求高。穿越市區(qū)的放射線兩端位于城市外圍區(qū)域,建設(shè)條件和用地條件都較好,可以較便利地設(shè)置車場;而環(huán)線為了保證足夠的客流吸引能力,并對線網(wǎng)構(gòu)架發(fā)揮相應(yīng)的作用,往往設(shè)置在市中心內(nèi)或邊緣,通過區(qū)域的建設(shè)條件和用地條件緊張,輔助設(shè)施的設(shè)置困難。為了解決工程條件的制約,一般可以采用以下兩種方式解決:1)增加環(huán)線的長度,使環(huán)線向城市外圍擴(kuò)大或局部線路通過城市較為外圍的區(qū)域,以保證環(huán)線部分區(qū)段所通過的區(qū)域其建設(shè)條件和用地條件能夠滿足設(shè)置輔助設(shè)施的要求。2)在環(huán)線上增加支線或利用聯(lián)絡(luò)線與其他放射線聯(lián)系。在支線或放射線上設(shè)置輔助設(shè)施,通過相應(yīng)的運(yùn)營管理措施,保證環(huán)線與支線或其他放射線共享輔助設(shè)施。3運(yùn)營方法與施工時間環(huán)線有其特殊的作用,但也有其限制條件,會帶來運(yùn)營管理方面的問題,需從運(yùn)營方式和建設(shè)時機(jī)的角度上進(jìn)行分析,作相應(yīng)的研究。3.1典型的運(yùn)營方式盡管線網(wǎng)中的環(huán)線從物理形態(tài)上看是一個環(huán)形,但由于環(huán)線與其他線路聯(lián)系的方式不同、車輛組織方式不同,會形成不同的運(yùn)營方式。比較典型的運(yùn)營方式有以下幾種(見圖1):獨(dú)立環(huán)線運(yùn)營,勺形環(huán)線運(yùn)營,共線環(huán)線運(yùn)營,組合環(huán)線運(yùn)營和大小環(huán)線運(yùn)營。其各自有不同的特點(diǎn)和適用范圍。3.2不發(fā)達(dá)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)城市軌道交通系統(tǒng)環(huán)線建設(shè)時機(jī)的選擇對其功能的發(fā)揮起到非常重要的作用,也受到各種因素的影響,主要有兩種傾向:1)較早建設(shè)環(huán)線,能夠盡快地確立城市線網(wǎng)結(jié)構(gòu),形成“環(huán)線+放射線”的構(gòu)架,增加城市外圍區(qū)域之間的聯(lián)系,促進(jìn)環(huán)線沿線的發(fā)展,可以對后建放射線的建設(shè)進(jìn)行引導(dǎo),具備引導(dǎo)開發(fā)的功能。但較早建設(shè)環(huán)線,會降低單一市中心的吸引力,減少線網(wǎng)對單中心的支持。同時,在線網(wǎng)還不發(fā)達(dá)的初期,放射線較少,環(huán)線不能緩解向心交通壓力,且本身客流在放射線較少的情況下也得不到有力的支持。這種模式以莫斯科地鐵為代表。其環(huán)線在線網(wǎng)建成的初期(1954年)就形成,通過采用放射線分段建設(shè)、逐段延伸的方式,結(jié)合沿線的開發(fā),形成了城市和城市軌道交通系統(tǒng)的良性循環(huán)發(fā)展。2)較遲建設(shè)環(huán)線。初期為放射狀線網(wǎng),對市中心的支持較強(qiáng),可以增強(qiáng)市中心的吸引力,并可有效地緩解向心交通壓力。而環(huán)線建設(shè)時,線網(wǎng)客流已較大,能夠?qū)Νh(huán)線起到很好的客流支撐作用,環(huán)線開通時的客流效果較好。但較遲建設(shè)環(huán)線,城市軌道交通對城市功能結(jié)構(gòu)變化的引導(dǎo)作用較弱,環(huán)線通過區(qū)域的發(fā)展受到制約,如預(yù)留條件不好,環(huán)線的建設(shè)難度可能增大。這種模式以東京地鐵大江戶線為代表。大江戶線于1986年開工建設(shè),建設(shè)時間長達(dá)14年,由于與已有地鐵線路交叉,大部分車站位于地下3～4層,甚至地下7層(新宿站),建設(shè)成本高昂。大江戶線作為東京的第二條環(huán)線,對城市結(jié)構(gòu)功能變化的引導(dǎo)作用不如早先開通的山手環(huán)線,但它作為客流追逐型線路,其開通之后客流效果良好,很好地發(fā)揮了其應(yīng)有的功能。4武漢線網(wǎng)線圈的配置4.1本區(qū)域的城市發(fā)展規(guī)模和發(fā)展軸的確定武漢的“兩江三鎮(zhèn),多軸多心”的空間形態(tài)和特大城市的性質(zhì)決定了其線網(wǎng)規(guī)模較大,放射線數(shù)量較多,中央活動區(qū)換乘壓力大,故有必要設(shè)置環(huán)線。根據(jù)新一輪城市總體規(guī)劃,武漢城市結(jié)構(gòu)分為都市發(fā)展區(qū)、主城區(qū)和中央活動區(qū)。其人口和用地規(guī)模都將達(dá)到超大城市的規(guī)模(2020年主城區(qū)人口502萬人,都市發(fā)展區(qū)人口880萬人)。主城區(qū)內(nèi)部將形成四新、魯巷、楊春湖等3個城市副中心;主城區(qū)以外還包括6個新城組群(見圖2);長江、漢江等水系將各發(fā)展軸分離。為了適應(yīng)城市的發(fā)展,規(guī)劃的推薦線網(wǎng)根據(jù)城市的發(fā)展軸進(jìn)行布設(shè)。線網(wǎng)中的放射線較多,包括了垂江和沿江線路形成的多條典型放射狀線路。由于武漢市的水系繁茂,道路網(wǎng)中可供城市軌道交通利用的走廊有限,中央活動區(qū)內(nèi)線網(wǎng)密度較大,設(shè)置大型換乘站的條件非常困難。因此,為了減少中央活動區(qū)內(nèi)的換乘客流量,有必要在中央活動區(qū)邊緣地帶設(shè)置環(huán)線,利用環(huán)線上的換乘站減少進(jìn)入中央活動區(qū)內(nèi)的換乘客流。4.2線網(wǎng)的過江化武漢三鎮(zhèn)之間的交通聯(lián)系是城市軌道交通線必須解決的問題。根據(jù)過江通道的專題研究,2020年城市軌道交通的長江通道為3～4條,遠(yuǎn)景年為4～6條,且絕大部分集中在中央活動區(qū)。設(shè)置一條環(huán)線可以兩次通過長江,而在非過江區(qū)域只需要占用一個通道,這極大地減少了線網(wǎng)的規(guī)模和建設(shè)難度。環(huán)線還可以跨越漢江,可與絕大部分城市軌道交通線路換乘,能很好地將武漢三鎮(zhèn)緊密聯(lián)系,最大程度地減少長江和漢江對武漢的分割作用。同時,巨大的過江交通需求也可以支持環(huán)線的運(yùn)營。城市規(guī)模的擴(kuò)大和用地密度的提高必然使中心區(qū)向外擴(kuò)張。在以向心客流為主之外,中央活動區(qū)邊緣會產(chǎn)生大量的橫向交通需求,從而保證了環(huán)線的客流效果。4.3滿足要求的線路結(jié)構(gòu)承擔(dān)城市主要功能的中央活動區(qū)其人口和工作崗位的分布最為密集,客流集散點(diǎn)也最密集,足以吸引大量的客流。因此,環(huán)線必須通過中央活動區(qū)或其邊緣地帶以滿足設(shè)置環(huán)線的客流條件。而武漢的中央活動區(qū)內(nèi)分布有長江、漢江、沙湖等水系,空間尺寸要大于同類型城市(見圖3)。要串聯(lián)覆蓋中央活動區(qū)、通過盡可能多的客流集散點(diǎn),就需要環(huán)線具有較長的長度。這一方面可溝通各區(qū)域之間的聯(lián)系,增強(qiáng)環(huán)線在局部地區(qū)的區(qū)域聯(lián)系功能,另一方面也恰好適應(yīng)了城市軌道交通中長距離出行的特點(diǎn)。依據(jù)上述要求,從客流條件出發(fā),滿足要求的環(huán)線有兩種主要形式(見圖3):其中環(huán)線方案1(小環(huán)線)位于中央活動區(qū)內(nèi);環(huán)線方案2(大環(huán)線)的北段位于中央活動區(qū)邊緣,南段通過四新副中心。環(huán)線方案1通過中央活動區(qū),預(yù)測客流較大,但環(huán)線的沿線沒有車輛段設(shè)置的條件,環(huán)線無法獨(dú)立運(yùn)營,只能通過在武昌和漢陽的兩個頂角處設(shè)支線解決車場設(shè)置問題。隨著未來城市的發(fā)展,核心區(qū)的范圍不斷擴(kuò)大,環(huán)線方案1的位置局限性日益顯著。環(huán)線方案2的北段位于中央活動區(qū)邊緣,南段位于主城區(qū)內(nèi)部,可以覆蓋中央活動區(qū)部分區(qū)域,且穿越四新城市副中心,客流效果也較好。同時環(huán)線方案2的南端位于中央活動區(qū)外,設(shè)置車場的條件較優(yōu),在漢陽和武昌都有預(yù)留車場的條件,如再利用支線延伸到外圍,可以很好地解決工程實(shí)施問題,具備了環(huán)線成立的必要工程條件,故作為推薦方案。4.4線路形態(tài)及運(yùn)營方式采用大小環(huán)線運(yùn)營方式,結(jié)合支線獨(dú)立運(yùn)營方式和共線環(huán)線運(yùn)營方式,可以較好地應(yīng)對環(huán)線客流問題。推薦的環(huán)線方案2,客流預(yù)測結(jié)果顯示存在南北半環(huán)客流不均衡的現(xiàn)象,使獨(dú)立環(huán)線運(yùn)營效益會受到一定的影響;而組合環(huán)線運(yùn)營又人為地將環(huán)線分割,削弱了環(huán)線的作用。因此,不建議采納獨(dú)立環(huán)線運(yùn)營和組合環(huán)線運(yùn)營方式。較為合適的運(yùn)營方式應(yīng)為大小環(huán)線運(yùn)營方式、共線環(huán)線運(yùn)營方式或勺形環(huán)線運(yùn)營方式。如何選擇,則取決于支線或相聯(lián)系的放射線端頭至環(huán)線客流量的大小和分布位置:·如支線或相聯(lián)系的放射線端部至環(huán)線客流量不大,則可以將支線與環(huán)線分開。環(huán)線采用大小環(huán)線運(yùn)營,除全環(huán)運(yùn)營大交路列車外,在北段開行小交路運(yùn)營的列車?！と缰Ь€或相聯(lián)系的放射線端部至環(huán)線客流量較大,但主要分布在環(huán)線的某一區(qū)段,則建議將環(huán)線與支線或相聯(lián)系的放射線共同組織運(yùn)營,采用共線環(huán)線運(yùn)營方式。·如支線或相聯(lián)系的放射線端部有大量客流產(chǎn)生,并均勻地分布到環(huán)線的各個位置,則建議將環(huán)線與支線或相聯(lián)系的放射線共同組織運(yùn)營,采用勺形環(huán)線運(yùn)營方式。為解決南北環(huán)客流不均衡問題,在環(huán)線南端設(shè)置了支線(見圖4),支線與環(huán)線采用2處平行換乘站換乘,并預(yù)留了貫通運(yùn)行條件。這一方面擴(kuò)大了環(huán)線的吸引范圍,使支線的客流可以通過環(huán)線進(jìn)入整個軌道交通網(wǎng)絡(luò);另一方面可以將支線與環(huán)線的南段貫通運(yùn)營,直達(dá)四新副中心,通過多種交路的組合可以減少客流不均衡造成的運(yùn)力浪費(fèi)。經(jīng)仔細(xì)分析,支線客流呈現(xiàn)由環(huán)線接軌點(diǎn)向端頭增大的情況,這主要與人口和崗位分布有關(guān)?？土髦饕森h(huán)線和支線換乘站附近的南湖居住組團(tuán),向西部的四新副中心和東南新城組群的工作崗位移動?？梢?支線端部客流很少分布到環(huán)線的各個區(qū)段,但有部分客流需要運(yùn)動到環(huán)線南段。因此,建議環(huán)線采取大小環(huán)線運(yùn)營方式,結(jié)合支線獨(dú)立運(yùn)營和共線環(huán)線運(yùn)營方式(見圖4)。支線的設(shè)置還可以為環(huán)線預(yù)留車場的接入條件。即使未來由于某種不可預(yù)見因素,環(huán)線上預(yù)留的車場條件不足,仍可利用支線上的車場用地,保證環(huán)線方案的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險能力。4.5線網(wǎng)有很強(qiáng)的客流效益在骨干線網(wǎng)建成后,盡快建設(shè)環(huán)線可以有效發(fā)揮環(huán)線作用,避免環(huán)線的局限性。環(huán)線的建設(shè)時機(jī)主要考慮以下兩點(diǎn):①過江需求對環(huán)線建設(shè)的時機(jī)提出的要求;②環(huán)線建設(shè)后需要盡快發(fā)揮相應(yīng)的客流效益。因此,應(yīng)在3～4條骨干線建設(shè)之后分段建設(shè)環(huán)線。一方面骨干線路形成了線網(wǎng)的骨架,全網(wǎng)的客流效益得到初步發(fā)揮,環(huán)線可以得到較好的客流