石家庄市轨道交通合理线网规模匡算的研究
摘 要:从城市的交通需求以及线网的覆盖面和服务水平两个方面,对石家庄市轨道交通的线网规模进行了匡算. 并结合石家庄市的实际情况,通过对比和分析各种匡算结果,提出了石家庄市主城区轨道交通近期和远景线网规划的合理规模.在进行城市快速轨道交通线网规划中,一个十分重要的问题就是如何根据城市的现状及其发展规划、城市的交通需求、城市经济的发展水平等,从宏观上合理地规划快速轨道交通线网的规模. 所谓合理规模[ 1 ] ,实际上就是合理的快速轨道交通方式的供给水平. 由于交通需求和交通供给是动态的平衡过程,因此合理规模也是相对的. 线网规模是否真正合理,最终应放入交通模型进行需求和供给的动态检验. 但在进行方案构架研究之前,也应对线网规模进行约束,以使多个方案有共同的比较基础.
本文通过对城市的交通需求以及线网的覆盖面和服务水平进行定量分析,同时参考国内外一些城市快速轨道交通线网建设与使用指标,针对石家庄市的具体特点,最后确定其快速轨道交通线网总长度的合理范围.
1 按交通需求推算线网规模
交通基础设施的建设要满足交通的需要,城市远景年的公共交通预测总量,体现了城市公共交通的远景需求规模,是决定城市快速轨道建设总量的最重要的、可量化的指标. 轨道交通线网规模,可以从出行总量与轨道交通线路负荷强度之间的关系推导而来,其线网络长度为：
βγ (1)
L=Qα/
式中,Q 为城市出行总量,万人次/d ;α为公共交通出行比例;β为快速轨道交通在公共交通总客流量中分担客流的比重;γ为轨道交通线网负荷强度,万人次/ (km·d) . 远期公共交通预测总客流量可以通过交通需求预测获得. 轨道交通方式占公共交通方式出行量的比重与常规公交的线网密度、服务水平、轨道交通的线网密度和服务水平有关. 从国外一些城市快速轨道交通运行来看,纽约的快速轨道交通占城市客运量的70 % , 巴黎占65 %. 我国的一些城市远期轨道交通在城市公共交通中分担客流的比重:北京市为50 %～55 % , 广州市为45 %～50 % , 沈阳市为60 %～88 % , 青岛市为60 %～65 % , 长春市为21 % , 大连市高达7013 %[ 2 ]. 因此,建议各城市根据自身的实际情况,β在0. 3 ～0. 6 之间取值. 线网负荷强度是指快速轨道线每日公里平均承担的客流量,它是反映快速轨道线网运营效率和经济效益的一个重要指标.从国内外快速轨道交通建设的经验来看,一般分为两种模式. 一种是高密度低负荷轨道交通系统,如巴黎、伦敦,这种形式的快速轨道网经济效益较差,政府需要进行大量补贴;另一种是低密度高负荷快轨线网,如莫斯科、香港. 我国的城市目前还只能采用低密度高负荷的模式,以最少的资金获得较大的经济效益,从国内外快轨线网来看,建议γ在2. 5～4 之间取值.
1. 1 未来居民出行总量分析
根据《石家庄市城市综合交通规划总报告》, 到2010 年石家庄市主城区的建设用地发展规模为142 km2 ,2010 年主城区总人口为195 万人[ 3 ]. 根据我国特大城市人口规模的控制政策,以及2010 年以后整个石家庄中心城市的城市化水平,石家庄市主城区建设用地发展范围将控制在3 环以内,面积280 km2. 考虑到城市的发展,城市远景常住人口加流动人口规划控制在300 万人.
根据2000 年石家庄市主城区居民出行调查,主城区总人口为140 万人,人均出行次数为2. 54 次/ (人·d) ,出行率为86. 34 %. 东京1968 年的人均出行强度为2. 48 次,1978 年为2. 53 次,10 年内增加0. 05 次,增长不大. 根据1984 年广州市居民出行调查,居民人均出行次数为2. 09 次/(人·d) ,1996 年进行了一次小规模的家访调查,调查结果表明,1996 年的人均出行次数为2. 3 次/(人·d) ,略有增长. 根据石家庄市总体规划,考虑2010 年未来的城市规模、经济发展水平、居民平均出行次数的变化趋势,确定未来的居民出行次数为2. 66～2. 78 次/(人·d) ,居民日出行总量为519～542 万人次. 流动人口出行次数为2. 8 次/ (人·d) . 参考国内外城市人口的出行强度的增长规律,从长远看,石家庄市的出行强度的增长速度应逐渐下降而趋于平稳. 所以,主城区的远景人口出行强度分别确定为常住人口2. 8 次/(人·d) ,流动人口中暂住人口与常住人口相同,其它流动人口为3. 0 次/(人·d) . 根据上述资料数据,到近期2010 年,石家庄市居民出行总量预测为617～640 万人次;远景年居民出行总量预测为84315 万人次.
1. 2 交通结构分析
交通结构的影响因素主要是居民出行的特征、未来交通发展战略以及可能提供的交通方式. 2010 年的石家庄市城市总体规划确定的城市交通发展战略中,明确提出了优先发展和建立大容量快速公共交通系统的交通发展战略,将逐步建立以公交为主体,快速轨道交通为骨干,各种交通方式相结合的多层次、多功能、多类型的城市综合交通运输体系. 这种体系的建立将改善现状的交通方式结构,导致公交出行比例的增加.
(1) 公交方式出行占全方式出行的比例 从国外的情况看,在世界上大城市客运交通中,因为公共交通客运效率比私人交通高得多,以使公共交通在城市综合交通运输中占有明显的优势. 像纽约公共交通年客运量占全市总客运量的86. 0 % , 东京公共交通年客运量占城市总客运量的70. 6 % , 莫斯科公共交通年客运量占城市总客运量的91. 6 %. 根据石家庄市城市总体规划,2010 年在主城区常住人口的出行中,通过建立城市主要客运走廊的轨道系统分析,公交出行比例将提高到21 % , 其中公共汽车为17 % ; 流动人口出行中,公交出行比例为40 %. 根据石家庄市城市交通发展战略的方向,主城区远景的出行交通方式结构将更趋合理,公共交通的出行比例会进一步提高. 类比其它城市的情况,远景公交出行的比例确定为50 %。
(2) 远景轨道交通占城市公交方式出行量的比例 轨道交通占城市公交客运量的比重,与城市道路网状况、常规公交网密度、常规公交服务水平、轨道交通线网密度、运送速度及车站分布有关. 从国外一些大城市的轨道交通的运行情况看,巴黎的快速轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的65 %; 纽约的快速轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的54. 9 % ; 墨西哥城的快速轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的42. 9 %; 莫斯科的快速轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的40 % , 在20 世纪80 年代初,曾达到45 %; 东京都区部的轨道交通客运量占整个公交的80 % 以上. 巴黎的轨道交通线网密度大,服务水平非常高,吸引了大量的客流,其中也包括许多短途的乘客,平均运距只有5. 3 km. 线路平均负荷强度较低,约为1. 64 万人次/ (km·d) . 莫斯科轨道交通的运量基本上已经饱和,近几年其他地面交通客运方式的积极发展,轨道交通所承担的客运量占城市公交总客运量的比例呈下降趋势,说明莫斯科的线网能力已不能满足城市日益增长的客运需求.
1. 3 快速轨道交通方式的交通需求量的估算近期及远景石家庄市快速轨道交通方式的交通需求量计算结果如表1 所示,其中: ① 近期轨道交通方式的全日出行总量为617～640 万人次. ② 远景轨道交通方式的全日出行总量为843. 5 万人次.
表1 石家庄市轨道交通需求量估算表
根据主城区人口和工作岗位密度大的特点,按照平均载客强度为2. 0 万人次/ (km·d) 估算,2010 年需轨道线路长度约为18. 51～19. 20 km. 按照一般规律,远景路网全部形成后,其路网的线路平均载客强度会有所下降,按照平均载客强度为 2. 5～3. 0 万人次/ (km·d) 估算,远景需轨道线路长度约为105～139 km.
2 按线网服务覆盖面匡算线网规模
2. 1 快速轨道交通车站的吸引范围
居民利用快速轨道交通的出行的方式一般有两种,一种是步行直接进入轨道交通系统,另一种是通过步行以外的其它交通方式换乘到轨道交通系统中. 轨道交通对以其它交通方式换乘者的吸引范围显然大于步行进入系统的吸引范围. 同时,由于城市中心区交通相对于城市外围区方便,轨道交通的吸引范围也是不同的. 一般在城市边缘区因居民的出行距离较长,利用快速轨道交通节省的时间大于步行或乘车去快速轨道交通车站所消耗的时间,所以郊区车站的吸引范围应大于市中心区车站的吸引范围. 在不考虑轨道交通运量的前提下,当整个城市用地都在轨道交通的合理吸引范围内时,快速轨道交通的覆盖面最大,此时在城市的各个角落都可以乘坐快速轨道交通.据统计,在城市中心区,一般通过步行方式乘坐快速轨道交通的乘客至车站站台的步行时间不大于15 min. 乘客在车站内的停留时间为3～5 min , 步行速度为4 km/ h , 则市中心区快速轨道交通车站的吸引半径为0. 65～0. 80 km , 按照低密度高负荷的原则,城市中心区吸引范围平均取0. 75 km. 在城市中心外围地区,步行去车站的距离每侧在0. 80～1. 0 km 的范围内,除此之外骑自行车或乘公交车去车站换乘的距离不超过2 km , 由此确定城市中心外围区快速轨道交通车站的吸引范围每侧为2 km. 对于一条快速轨道交通的线路市中心区的吸引范围,可以近似地认为是线路两边各750 m 的条形带, 边缘区的吸引范围为线路两边各2 km 的地带内. 2. 2 快速轨道交通的线网密度在不考虑轨道交通运量的前提下,当整个城市用地都在轨道交通的合理吸引范围内时,快速轨道交通的覆盖面最大,此时在城市的各个角落都可以乘坐快速轨道交通.
根据石家庄市主城区的道路网络和总体规划的土地利用布局情况,作为城市中心的中心圈层显然是客流的聚集区域,其交通需求是多方向、向四周放射的,而且服务水平要求较高. 根据以上原则,在不考虑客运量的需要条件下,在市中心圈层,要求轨道交通的线网全部覆盖并满足4 个客流方向的需要,可以把轨道交通线网简化成一个比较均匀的棋盘形路网,理论上按线路的间距为1. 5 km 计算,线网密度约为1133 km/ km2. 考虑石家庄市经济水平的实际情况,在计算时该密度指标可以降低,取1. 2 km/ km2 比较适宜. 对于主城区外围圈层,离城市中心越远,其客流的多方向性要求越低,反而向心性的要求越高,所以主城区外围圈层的线网形状应该是趋于放射状的,同时服务水平要求相应较低,因此线网密度显然要低于中心圈层. 在主城区外围圈层,轨道交通的线网基本上只考虑向市中心的客流需要,服务水平要求较低,按2 km 的间接吸引范围计算,线网理论密度为0. 25 km/km2.同时,针对石家庄城市特点,在中心圈层和外围圈层之间,还包含中间圈层[5 ]. 在这个区域内,线网格局仍然考虑各个方向可达性,即简化为棋盘格局,但服务水平可以降低,吸引范围采用2 km 的间接吸引范围,线网理论密度为0. 5 km/ km2.石家庄市中心圈层、中间圈层和外围圈层的线路覆盖密度示意图如图图1 线网覆盖密度分布示意图1 所示.
石家庄市主城区中心区的面积约为108 km2 ,其中核心区面积为19. 6 km2,全市远景的总面积为277 km2 ,按上述线网指标计算线网长度为109. 97 km , 全市线网平均密度为0. 40 km/ km2.
3 结论
通过以上计算分析可以得出,按照未来客运总需求量计算,石家庄市主城区快速轨道交通线网规模在116～153 km 的范围内. 按线网服务覆盖面计算,石家庄市主城区快速轨道交通线网规模为109. 97 km. 由此推荐石家庄市快速轨道交通远景线网合理规模为110～153 km 范围内. 根据2010 年的城市总体规划,2010 年轨道交通的客运需求量为37. 02～38. 4 万人次. 主城区近期快速轨道交通线网规模为20 km 以下. 需要强调的是,从理论上讲,只有城市中心区范围内可以进行线网规模定量匡算;在外围区轨道交通布设的灵活性比较大,条件差异也大,只能因地制宜地布设线网,没有规模估算的可能. 因此本文的规模估算范围只包括主城区.
