石家莊市軌道交通合理線網規模匡算的研究
摘 要:從城市的交通需求以及線網的覆蓋面和服務水平兩個方面,對石家莊市軌道交通的線網規模進行了匡算. 并結合石家莊市的實際情況,通過對比和分析各種匡算結果,提出了石家莊市主城區軌道交通近期和遠景線網規劃的合理規模.在進行城市快速軌道交通線網規劃中,一個十分重要的問題就是如何根據城市的現狀及其發展規劃、城市的交通需求、城市經濟的發展水平等,從宏觀上合理地規劃快速軌道交通線網的規模. 所謂合理規模[ 1 ] ,實際上就是合理的快速軌道交通方式的供給水平. 由于交通需求和交通供給是動態的平衡過程,因此合理規模也是相對的. 線網規模是否真正合理,最終應放入交通模型進行需求和供給的動態檢驗. 但在進行方案構架研究之前,也應對線網規模進行約束,以使多個方案有共同的比較基礎.
本文通過對城市的交通需求以及線網的覆蓋面和服務水平進行定量分析,同時參考國內外一些城市快速軌道交通線網建設與使用指標,針對石家莊市的具體特點,最后確定其快速軌道交通線網總長度的合理范圍.
1 按交通需求推算線網規模
交通基礎設施的建設要滿足交通的需要,城市遠景年的公共交通預測總量,體現了城市公共交通的遠景需求規模,是決定城市快速軌道建設總量的最重要的、可量化的指標. 軌道交通線網規模,可以從出行總量與軌道交通線路負荷強度之間的關系推導而來,其線網絡長度為：
βγ (1)
L=Qα/
式中,Q 為城市出行總量,萬人次/d ;α為公共交通出行比例;β為快速軌道交通在公共交通總客流量中分擔客流的比重;γ為軌道交通線網負荷強度,萬人次/ (km·d) . 遠期公共交通預測總客流量可以通過交通需求預測獲得. 軌道交通方式占公共交通方式出行量的比重與常規公交的線網密度、服務水平、軌道交通的線網密度和服務水平有關. 從國外一些城市快速軌道交通運行來看,紐約的快速軌道交通占城市客運量的70 % , 巴黎占65 %. 我國的一些城市遠期軌道交通在城市公共交通中分擔客流的比重:北京市為50 %～55 % , 廣州市為45 %～50 % , 沈陽市為60 %～88 % , 青島市為60 %～65 % , 長春市為21 % , 大連市高達7013 %[ 2 ]. 因此,建議各城市根據自身的實際情況,β在0. 3 ～0. 6 之間取值. 線網負荷強度是指快速軌道線每日公里平均承擔的客流量,它是反映快速軌道線網運營效率和經濟效益的一個重要指標.從國內外快速軌道交通建設的經驗來看,一般分為兩種模式. 一種是高密度低負荷軌道交通系統,如巴黎、倫敦,這種形式的快速軌道網經濟效益較差,政府需要進行大量補貼;另一種是低密度高負荷快軌線網,如莫斯科、香港. 我國的城市目前還只能采用低密度高負荷的模式,以最少的資金獲得較大的經濟效益,從國內外快軌線網來看,建議γ在2. 5～4 之間取值.
1. 1 未來居民出行總量分析
根據《石家莊市城市綜合交通規劃總報告》, 到2010 年石家莊市主城區的建設用地發展規模為142 km2 ,2010 年主城區總人口為195 萬人[ 3 ]. 根據我國特大城市人口規模的控制政策,以及2010 年以后整個石家莊中心城市的城市化水平,石家莊市主城區建設用地發展范圍將控制在3 環以內,面積280 km2. 考慮到城市的發展,城市遠景常住人口加流動人口規劃控制在300 萬人.
根據2000 年石家莊市主城區居民出行調查,主城區總人口為140 萬人,人均出行次數為2. 54 次/ (人·d) ,出行率為86. 34 %. 東京1968 年的人均出行強度為2. 48 次,1978 年為2. 53 次,10 年內增加0. 05 次,增長不大. 根據1984 年廣州市居民出行調查,居民人均出行次數為2. 09 次/(人·d) ,1996 年進行了一次小規模的家訪調查,調查結果表明,1996 年的人均出行次數為2. 3 次/(人·d) ,略有增長. 根據石家莊市總體規劃,考慮2010 年未來的城市規模、經濟發展水平、居民平均出行次數的變化趨勢,確定未來的居民出行次數為2. 66～2. 78 次/(人·d) ,居民日出行總量為519～542 萬人次. 流動人口出行次數為2. 8 次/ (人·d) . 參考國內外城市人口的出行強度的增長規律,從長遠看,石家莊市的出行強度的增長速度應逐漸下降而趨于平穩. 所以,主城區的遠景人口出行強度分別確定為常住人口2. 8 次/(人·d) ,流動人口中暫住人口與常住人口相同,其它流動人口為3. 0 次/(人·d) . 根據上述資料數據,到近期2010 年,石家莊市居民出行總量預測為617～640 萬人次;遠景年居民出行總量預測為84315 萬人次.
1. 2 交通結構分析
交通結構的影響因素主要是居民出行的特征、未來交通發展戰略以及可能提供的交通方式. 2010 年的石家莊市城市總體規劃確定的城市交通發展戰略中,明確提出了優先發展和建立大容量快速公共交通系統的交通發展戰略,將逐步建立以公交為主體,快速軌道交通為骨干,各種交通方式相結合的多層次、多功能、多類型的城市綜合交通運輸體系. 這種體系的建立將改善現狀的交通方式結構,導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 從國外的情況看,在世界上大城市客運交通中,因為公共交通客運效率比私人交通高得多,以使公共交通在城市綜合交通運輸中占有明顯的優勢. 像紐約公共交通年客運量占全市總客運量的86. 0 % , 東京公共交通年客運量占城市總客運量的70. 6 % , 莫斯科公共交通年客運量占城市總客運量的91. 6 %. 根據石家莊市城市總體規劃,2010 年在主城區常住人口的出行中,通過建立城市主要客運走廊的軌道系統分析,公交出行比例將提高到21 % , 其中公共汽車為17 % ; 流動人口出行中,公交出行比例為40 %. 根據石家莊市城市交通發展戰略的方向,主城區遠景的出行交通方式結構將更趨合理,公共交通的出行比例會進一步提高. 類比其它城市的情況,遠景公交出行的比例確定為50 %。
(2) 遠景軌道交通占城市公交方式出行量的比例 軌道交通占城市公交客運量的比重,與城市道路網狀況、常規公交網密度、常規公交服務水平、軌道交通線網密度、運送速度及車站分布有關. 從國外一些大城市的軌道交通的運行情況看,巴黎的快速軌道交通所承擔的客運量占城市公交客運總量的65 %; 紐約的快速軌道交通所承擔的客運量占城市公交客運總量的54. 9 % ; 墨西哥城的快速軌道交通所承擔的客運量占城市公交客運總量的42. 9 %; 莫斯科的快速軌道交通所承擔的客運量占城市公交客運總量的40 % , 在20 世紀80 年代初,曾達到45 %; 東京都區部的軌道交通客運量占整個公交的80 % 以上. 巴黎的軌道交通線網密度大,服務水平非常高,吸引了大量的客流,其中也包括許多短途的乘客,平均運距只有5. 3 km. 線路平均負荷強度較低,約為1. 64 萬人次/ (km·d) . 莫斯科軌道交通的運量基本上已經飽和,近幾年其他地面交通客運方式的積極發展,軌道交通所承擔的客運量占城市公交總客運量的比例呈下降趨勢,說明莫斯科的線網能力已不能滿足城市日益增長的客運需求.
1. 3 快速軌道交通方式的交通需求量的估算近期及遠景石家莊市快速軌道交通方式的交通需求量計算結果如表1 所示,其中: ① 近期軌道交通方式的全日出行總量為617～640 萬人次. ② 遠景軌道交通方式的全日出行總量為843. 5 萬人次.
表1 石家莊市軌道交通需求量估算表
根據主城區人口和工作崗位密度大的特點,按照平均載客強度為2. 0 萬人次/ (km·d) 估算,2010 年需軌道線路長度約為18. 51～19. 20 km. 按照一般規律,遠景路網全部形成后,其路網的線路平均載客強度會有所下降,按照平均載客強度為 2. 5～3. 0 萬人次/ (km·d) 估算,遠景需軌道線路長度約為105～139 km.
2 按線網服務覆蓋面匡算線網規模
2. 1 快速軌道交通車站的吸引范圍
居民利用快速軌道交通的出行的方式一般有兩種,一種是步行直接進入軌道交通系統,另一種是通過步行以外的其它交通方式換乘到軌道交通系統中. 軌道交通對以其它交通方式換乘者的吸引范圍顯然大于步行進入系統的吸引范圍. 同時,由于城市中心區交通相對于城市外圍區方便,軌道交通的吸引范圍也是不同的. 一般在城市邊緣區因居民的出行距離較長,利用快速軌道交通節省的時間大于步行或乘車去快速軌道交通車站所消耗的時間,所以郊區車站的吸引范圍應大于市中心區車站的吸引范圍. 在不考慮軌道交通運量的前提下,當整個城市用地都在軌道交通的合理吸引范圍內時,快速軌道交通的覆蓋面最大,此時在城市的各個角落都可以乘坐快速軌道交通.據統計,在城市中心區,一般通過步行方式乘坐快速軌道交通的乘客至車站站臺的步行時間不大于15 min. 乘客在車站內的停留時間為3～5 min , 步行速度為4 km/ h , 則市中心區快速軌道交通車站的吸引半徑為0. 65～0. 80 km , 按照低密度高負荷的原則,城市中心區吸引范圍平均取0. 75 km. 在城市中心外圍地區,步行去車站的距離每側在0. 80～1. 0 km 的范圍內,除此之外騎自行車或乘公交車去車站換乘的距離不超過2 km , 由此確定城市中心外圍區快速軌道交通車站的吸引范圍每側為2 km. 對于一條快速軌道交通的線路市中心區的吸引范圍,可以近似地認為是線路兩邊各750 m 的條形帶, 邊緣區的吸引范圍為線路兩邊各2 km 的地帶內. 2. 2 快速軌道交通的線網密度在不考慮軌道交通運量的前提下,當整個城市用地都在軌道交通的合理吸引范圍內時,快速軌道交通的覆蓋面最大,此時在城市的各個角落都可以乘坐快速軌道交通.
根據石家莊市主城區的道路網絡和總體規劃的土地利用布局情況,作為城市中心的中心圈層顯然是客流的聚集區域,其交通需求是多方向、向四周放射的,而且服務水平要求較高. 根據以上原則,在不考慮客運量的需要條件下,在市中心圈層,要求軌道交通的線網全部覆蓋并滿足4 個客流方向的需要,可以把軌道交通線網簡化成一個比較均勻的棋盤形路網,理論上按線路的間距為1. 5 km 計算,線網密度約為1133 km/ km2. 考慮石家莊市經濟水平的實際情況,在計算時該密度指標可以降低,取1. 2 km/ km2 比較適宜. 對于主城區外圍圈層,離城市中心越遠,其客流的多方向性要求越低,反而向心性的要求越高,所以主城區外圍圈層的線網形狀應該是趨于放射狀的,同時服務水平要求相應較低,因此線網密度顯然要低于中心圈層. 在主城區外圍圈層,軌道交通的線網基本上只考慮向市中心的客流需要,服務水平要求較低,按2 km 的間接吸引范圍計算,線網理論密度為0. 25 km/km2.同時,針對石家莊城市特點,在中心圈層和外圍圈層之間,還包含中間圈層[5 ]. 在這個區域內,線網格局仍然考慮各個方向可達性,即簡化為棋盤格局,但服務水平可以降低,吸引范圍采用2 km 的間接吸引范圍,線網理論密度為0. 5 km/ km2.石家莊市中心圈層、中間圈層和外圍圈層的線路覆蓋密度示意圖如圖圖1 線網覆蓋密度分布示意圖1 所示.
石家莊市主城區中心區的面積約為108 km2 ,其中核心區面積為19. 6 km2,全市遠景的總面積為277 km2 ,按上述線網指標計算線網長度為109. 97 km , 全市線網平均密度為0. 40 km/ km2.
3 結論
通過以上計算分析可以得出,按照未來客運總需求量計算,石家莊市主城區快速軌道交通線網規模在116～153 km 的范圍內. 按線網服務覆蓋面計算,石家莊市主城區快速軌道交通線網規模為109. 97 km. 由此推薦石家莊市快速軌道交通遠景線網合理規模為110～153 km 范圍內. 根據2010 年的城市總體規劃,2010 年軌道交通的客運需求量為37. 02～38. 4 萬人次. 主城區近期快速軌道交通線網規模為20 km 以下. 需要強調的是,從理論上講,只有城市中心區范圍內可以進行線網規模定量匡算;在外圍區軌道交通布設的靈活性比較大,條件差異也大,只能因地制宜地布設線網,沒有規模估算的可能. 因此本文的規模估算范圍只包括主城區.
