從運營角度談城市軌道交通的總體設(shè)計

1、從運營角度談城市軌道交通的總體設(shè)計        摘要從運營的角度對現(xiàn)行城市軌道總體設(shè)計中的客流、線路配線、列車配屬、環(huán)控制式、軌道等提出了看法。在新一輪城市軌道交通建設(shè)高潮中,必須要從系統(tǒng)的角度,綜合考慮已建軌道交通存在的一些問題。關(guān)鍵詞城市軌道交通,總體設(shè)計,運行       作為城市公共客運體系的骨干和城市最大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施項目,城市軌道交通的建設(shè)不但決定了城市公共交通的水平和方向,而且對城市、城市結(jié)構(gòu)和規(guī)劃發(fā)展方向均產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響。由于我國

2、絕大多數(shù)城市處于一種超常規(guī)發(fā)展階段,城市總體規(guī)劃滯后,交通規(guī)劃、軌道交通的路網(wǎng)規(guī)劃處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)或空白狀態(tài)。作為城市軌道交通的總體設(shè)計單位必須要認(rèn)識到這一特征。筆者結(jié)合自己十多年參與軌道交通建設(shè)、運營的切身體會后認(rèn)為,運營業(yè)績應(yīng)是貫穿城市軌道交通總體設(shè)計的主線,應(yīng)成為軌道交通建設(shè)的出發(fā)點和歸宿點。為此,從運營角度談一談自己對城市軌道交通總體設(shè)計的一些看法。1城市軌道交通總體定位      城市軌道交通的總體定位是決定項目建設(shè)的戰(zhàn)略性問題,它應(yīng)偏重于宏觀性、整體性和策略性的分析。由于各城市在軌道交通前期研究階段技術(shù)積累不多,因此對軌道交通總體

3、定位的把握在宏觀層面上、定性分析上就顯得格外重要。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1.1 客流預(yù)測      客流預(yù)測是通過交通預(yù)測模型并在分析現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對各年限內(nèi)軌道交通線路客流的模型、分布、特征、等進(jìn)行預(yù)測。然而,這種預(yù)測是利用沒有軌道交通情況下的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)建立交通方式的分擔(dān)模式,由于模型與城市發(fā)展的規(guī)劃與變化的矛盾影響了其結(jié)果的可信度,因此對客流預(yù)測的結(jié)果要有一個理性的分析。要充分認(rèn)識到現(xiàn)行客流預(yù)測不足的一面,以及還需要經(jīng)過運營實踐反饋調(diào)整的另一面。國內(nèi)對城市軌道交通系統(tǒng)規(guī)模的決策完全依靠預(yù)測客流這一做法,雖列入地鐵設(shè)計規(guī)范等國家標(biāo)準(zhǔn),但設(shè)計依

4、據(jù)似乎仍嫌不足。上海地鐵自1號線開通以來,關(guān)于客流大小的爭論就是一個最好的例證。唯客流論很容易摻入人為的因素。因此,不妨依據(jù)客流預(yù)測結(jié)果,再以國際上其它一些城市的形態(tài)、中心城市人口總量、人口密度和功能定位等相當(dāng)?shù)某鞘锌土髯鳛閬肀容^,可能更接近實際情況。從表1可見,上海的市區(qū)人口數(shù)、人口密度、中心城區(qū)面積等指標(biāo),與東京、漢城等城市比較接近,所以其客流可參考這兩個城市來考慮。1.2 城市超常規(guī)發(fā)展      我國正處于一個城市化進(jìn)程加速發(fā)展階段,然而城市的總體規(guī)劃以及交通規(guī)劃、軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃處于一種滯后或不穩(wěn)定的狀態(tài)。根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗,當(dāng)城市發(fā)

5、展成熟以及復(fù)合化功能提高以后,居住地和工作地選擇將會更加自由,交通更加活躍,地域之間的交通量將會更大。如東京市民生活半徑為60,而北京市民生活半徑僅為20。因此,現(xiàn)階段在軌道交通總體設(shè)計上對一些預(yù)留項目一定要有預(yù)見性。如車站換乘問題,以上海軌道交通4號線(明珠線二期)為例,作為上海路網(wǎng)中唯一的一條環(huán)線,它與路網(wǎng)中其它直徑線的換乘必然很多,如果全部采用“島島”換乘模式,不論在換乘客流上怎么自圓其說,其在預(yù)見性方面的考慮顯然是不足的。北京復(fù)興門站換乘方式也有很深刻的教訓(xùn)。筆者認(rèn)為,像上海城市軌道交通的換乘型式,應(yīng)首推華盛頓地鐵“側(cè)島”換乘模式。1.3 建設(shè)規(guī)模、速度及標(biāo)準(zhǔn)  &

6、#160;   各地建造城市軌道交通都面臨資金壓力,因此怎樣控制建設(shè)規(guī)模、建設(shè)速度和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),不僅需要一個的態(tài)度,而且需要掌握好分寸,具有前瞻性。軌道交通工程尤其是地下工程有一個最大的特點,就是建造完以后很難更改,因此一味為了追求建設(shè)規(guī)模和速度而人為降低建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是不足取的。2 線路總體設(shè)計與路網(wǎng)的關(guān)系2.1 路網(wǎng)對單條線路的影響      每一座城市要修建軌道交通都不能沒有路網(wǎng)。每條線路在總體設(shè)計階段都需要在線路走向、換乘點設(shè)計、規(guī)劃控制、聯(lián)絡(luò)線設(shè)計、修建順序、停車場布置等方面和路網(wǎng)發(fā)生關(guān)系。線路走向不穩(wěn)定會影響路網(wǎng)整體布局

7、的合理性;換乘點不明確會導(dǎo)致?lián)Q乘方式嚴(yán)重缺陷以及增加后續(xù)工程的建設(shè)難度;沒有預(yù)留停車場和聯(lián)絡(luò)線用地位置,就不能從整個線路的角度做到資源共享,這對工程建設(shè)和運營的經(jīng)濟性都十分不利;不重視修建順序的研究,很難盡早合理發(fā)揮軌道交通的整體效益。      做好路網(wǎng)的規(guī)劃,最終是為了控制建設(shè)用地規(guī)劃,保證路網(wǎng)規(guī)劃的可實施性,減少今后工程實施難度并降低造價。在這一方面我們的教訓(xùn)應(yīng)該說是很深刻的了,如上海地鐵1、2號線人民廣場換乘問題,東方路站節(jié)點等問題,都是路網(wǎng)和單條線路沒有很好銜接的最好例證。     

8、路網(wǎng)的規(guī)劃一定要做到專業(yè)規(guī)劃的深度。僅有概念性的路網(wǎng)規(guī)劃等于沒有路網(wǎng)規(guī)劃。除此之外,路網(wǎng)規(guī)劃還應(yīng)考慮大交通,包括公交、私車、市郊鐵路、地鐵輕軌等多種形式,應(yīng)是一個多樣化的綜合體系。軌道交通的鋪設(shè)方式也應(yīng)是多樣化的,地面、高架、地下有機結(jié)合,不能一味修建地下線。2.2樞紐站設(shè)計      由上海市和法國索菲圖公司聯(lián)合編制的上海城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃中,共設(shè)置了16座大型換乘樞紐站,其中4線換乘站為2座,3線換乘站12座,2條市域線換乘站為2座。這種以大型換乘樞紐站為錨固點,根據(jù)城市形態(tài)進(jìn)行路網(wǎng)規(guī)劃的主題思想是合理的。但在樞紐站設(shè)計過程中,應(yīng)與商業(yè)中

9、心、行政中心、地面交通中心合理分布,不宜過于集中。應(yīng)避免一味強調(diào)所謂“零距離”換乘。大型換乘樞紐站設(shè)計原則應(yīng)“疏而不散”。作為客流的集散中心,必須要有充分的空間提供給客流“集與散”。像東方路這種4線換乘樞紐站,遠(yuǎn)期日均客流總量可能高達(dá)6070萬人次,如果不與周邊地塊規(guī)劃較好地融合(最好同步規(guī)劃),客流會對附近地面道路形成很大的沖擊。如法國巴黎著名的換乘樞紐站拉德芳斯,全天客流為50多萬人次(其中包括少量公共汽車系統(tǒng)),換乘客流達(dá)40萬人次,而整個換乘樞紐站占地面積(結(jié)合地塊開發(fā))達(dá)7502。3 線路的配線設(shè)計      線路配線設(shè)置包括渡線、折

10、返線、聯(lián)絡(luò)線、車輛停放線、存車線以及出入庫線。對比國內(nèi)外線路配線的設(shè)計不難看出,國外配線設(shè)計注重功能設(shè)置,而國內(nèi)線路配線設(shè)置則較多注重“形式”。如地鐵設(shè)計規(guī)范規(guī)定:每隔3至5個車站的站端設(shè)渡線或車輛停車線。為滿足規(guī)范要求而設(shè)一條渡線的例子舉不勝舉。國外配線設(shè)計還表現(xiàn)在注重長遠(yuǎn),甚至考慮到土建結(jié)構(gòu)大修時運營組織方案;而國內(nèi)配線設(shè)置只看到眼前,如投資規(guī)模是否大,建設(shè)節(jié)點目標(biāo)能否完成等。這種線路配線的設(shè)計很難在運營階段發(fā)揮較好的客運效果。圖1為德國慕尼黑路網(wǎng)配線圖,從中可以得到一些啟示。 1         &

11、#160;     應(yīng)該先有運營組織的設(shè)想,再考慮線路的配線設(shè)計。而我們較多的線路設(shè)計對遠(yuǎn)期運營方式還是停留在“紙上談兵”階段,線路總體設(shè)計在運營方式上考慮還是“爛泥蘿卜吃一段揩一段”。這對運行里程較短的線路,問題還不算十分突出,無非是運行效能發(fā)揮不是最優(yōu),運營靈活性差一些。而對上海路網(wǎng)中規(guī)劃長達(dá)100多的市域線來說,若不盡早進(jìn)行研究運營模式,將來運營問題可能會非常突出。很明顯,市域線采用一個交路的運營模式肯定是不的,而采用何種模式的確值得探討。研究市域線的運營模式一定要結(jié)合上海的城市特征及總體規(guī)劃。    

12、60; 筆者認(rèn)為,市域線如果是一種制式,應(yīng)在中心城區(qū)和市郊區(qū)采用交錯運營的模式,交錯點的選擇可分別設(shè)置在內(nèi)、外環(huán)線附近,中間折返站最好采用雙島式車站方式,便于兩端折返。以規(guī)劃中的上海市3線為例,其運行交路設(shè)想如圖2所示,具體折返點的選擇可根據(jù)規(guī)劃、客流等作進(jìn)一步研究后酌定。       如果客流分布懸殊或因市域規(guī)劃等因素,中心區(qū)客流高度集中,新的城市帶發(fā)展不快,造成客流“中間大兩頭小”的特點而很不匹配,即使采用圖2的交路也避免不了土建設(shè)備投資的浪費;則采用不同制式的軌道,則可能會更為經(jīng)濟合理,其運行交路亦可采用“紡錘型”。4 列車配屬數(shù)

13、0;     列車配屬數(shù)主要是根據(jù)客流和行車組織方案來表示?？傮w設(shè)計往往根據(jù)客流預(yù)測表,通過大小交路的設(shè)置,提出運營組織方案來滿足客流斷面的要求。初期列車配屬數(shù)通常約為每公里一列車。如上?，F(xiàn)運營線路長度為65,列車配屬數(shù)為64列384節(jié)。從國內(nèi)現(xiàn)有運營地鐵線路的實際情況來看,這種方式配屬列車不太合理。首先,客流斷面沒有明顯變化的情況,正常運營方案小交路很難實施;若采用大交路運營,列車行走里程增加,原有的列車配屬就顯得緊張。其次,按現(xiàn)行建設(shè)管理的實際情況,在土建、機電設(shè)備安裝完成后,列車才能陸續(xù)抵達(dá)進(jìn)行調(diào)試;列車全部調(diào)試結(jié)束,一般比試運營要晚2年左右;為了

14、使早已完工的線路盡早發(fā)揮運營功能,往往采用從其它線路借車的辦法,使原本不夠的車輛更加緊張。此外,客流的不確定性,以及土地利用和交通之間本身明顯的互動聯(lián)系,在客流預(yù)測階段不能很好地反映出來;若規(guī)劃沒有很好對地鐵沿線用地進(jìn)行控制的話,軌道交通的導(dǎo)向作用將導(dǎo)致沿線地塊迅速開發(fā)。如上海地鐵1號線南延伸段沿線的開發(fā)密度過大,造成客流激增。鑒于以上因素,建議列車配屬按近期考慮。表2為國外部分城市車輛配屬一覽表。由表可知,若按6節(jié)編組,每公里列車配屬數(shù)約為2列。5 環(huán)控模式      地鐵的環(huán)控模式不外乎3種:開式、閉式和屏蔽門模式。按新頒布的地鐵設(shè)計規(guī)范,

15、在夏季當(dāng)?shù)刈顭嵩碌钠骄鶞囟瘸^25,全年平均溫度超過15,且地鐵高峰時間內(nèi)每小時行車對數(shù)和每列車車輛數(shù)的乘積大于120時,可采用空調(diào)系統(tǒng)。鑒于此,上海地鐵環(huán)控系統(tǒng)制式也只有閉式系統(tǒng)(開、閉運行)和屏蔽門系統(tǒng)兩類。有趣的是,上海地鐵1號線采用屏蔽門系統(tǒng)(緩裝),2號線采用閉式系統(tǒng)(開、閉運行)方式。從表3可看出,線路規(guī)模相當(dāng)?shù)膬蓷l地鐵線,且1號線客流大于2號線的情況下,2號線的照明、空調(diào)費就比1號線多將近1000萬元。由此,兩種制式技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)一目了然。      因此,上海地區(qū)地鐵環(huán)控最佳制式是采用屏蔽門系統(tǒng)。至于采用屏蔽門系統(tǒng)后長大區(qū)間隧道溫

16、度升高問題,可采用局部預(yù)留冷源或增設(shè)中間風(fēng)井的辦法來解決。香港地鐵“香港九龍”海底隧道就是采用預(yù)留冷源的辦法。上海地鐵4號線設(shè)計時則采用增設(shè)中間風(fēng)井的方法。  從地鐵新老規(guī)范中關(guān)于采用空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)定對比來看,新標(biāo)準(zhǔn)的制定是有意識降低空調(diào)的使用條件,鼓勵使用空調(diào)提高舒適度。然而,現(xiàn)上海正在實施的部分線路中,車站設(shè)計采用“路塹”式,單層、側(cè)式站臺,環(huán)控只考慮通風(fēng)不使用空調(diào)。這一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值得商榷。顯然,現(xiàn)行做法可能與規(guī)范修訂的初衷相違背。6 軌道結(jié)構(gòu)      地鐵軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計有別于干線鐵路,其自身的特點決定了軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則是“減振、

17、降噪,少維修”。國內(nèi)外大量研究表明,地鐵軌道結(jié)構(gòu)按其減振效果來劃分,可分成3大類:第一大類為一般扣件,其豎向剛度在2069/,有一定的減振效果;第二大類為柔性扣件,其豎向剛度在1025/之間,用于減振要求相對較高的區(qū)域;第三大類為特殊要求的減振軌道結(jié)構(gòu)(減振型軌下基礎(chǔ)),用于對減振降噪有特殊要求的地段。      上海自地鐵1號線建設(shè)以來,在軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計上由于受特定環(huán)境的限制,走了一些彎路。地鐵1、2號線總體設(shè)計原則沒錯,但考慮到當(dāng)時的投資及市場環(huán)境的制約,減振扣件設(shè)計采取模仿國外產(chǎn)品。但從這么多年的使用效果來看,是“有其形、無其魂”,主要還是

18、歸結(jié)到橡膠制品加工工藝、配比、材料選用等問題。對此,雖做過大量反復(fù)改進(jìn),使產(chǎn)品的測試能滿足設(shè)計指標(biāo),但橡膠實施階段的老化問題總過不了關(guān)。不難理解,這是因為涉及到橡膠行業(yè)核心技術(shù),不是憑簡單的模仿可以學(xué)到的。從國外軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計來看,設(shè)計者對軌道扣件的設(shè)計只是產(chǎn)品的選型,而非軌道扣件產(chǎn)品的設(shè)計。設(shè)計只提供技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)參數(shù),產(chǎn)品生產(chǎn)廠家去做動力學(xué)分析,設(shè)計出產(chǎn)品。從國外通行的做法中可以看出它的合理性:廠家的產(chǎn)品競爭不僅是價格競爭,還是專利和核心技術(shù)的競爭。這種產(chǎn)品選型的習(xí)慣做法既有利于技術(shù)進(jìn)步,也有利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量。       軌道交通3號線自開通以來,噪聲影響一直是困擾管理者的