城市軌道交通線路規劃與優化研究

摘 要：城市軌道交通作為大運量公共交通系統，在緩解交通擁堵、引導城市空間結構優化、促進經濟社會可持續發展等方面發揮著重要作用，科學合理的軌道交通線路規劃是發揮其功能、實現建設目標的前提。文章在總結軌道交通線路規劃基本原則的基礎上，從城市空間結構、人口分布、客流需求等方面分析影響線路規劃的關鍵因素，并從確定線網規模、優化線網結構、提高線網效率等角度，對軌道交通線網規劃與優化方法進行了系統探討，以期為城市軌道交通的科學規劃建設提供參考。

關鍵詞：軌道交通 線路規劃 線網優化 客流分配 多方式協調

隨著城市化進程不斷加快，人口和交通需求快速增長，許多城市陷入交通擁堵的困局，發展大運量、快速便捷的城市軌道交通系統成為破解交通瓶頸、實現可持續發展的重要途徑。國內城市軌道交通建設如火如荼，運營線路總里程已突破8000公里，但部分城市在規劃建設中也存在定位不清、規模超前、線網割裂、效益不佳等問題，究其原因，軌道交通線路規劃是否科學合理是關鍵因素之一，線路規劃是軌道交通建設的龍頭，事關線網效率、建設成本、運營組織等全局性、長遠性問題，科學的線路規劃應在滿足城市發展和交通需求的基礎上，統籌利用土地、線路、資金等有限資源，構建安全、高效、經濟的線網系統，充分發揮軌道交通的骨干作用。

1 城市軌道交通線路規劃應遵循的原則

1.1 與城市總體規劃相協調

城市軌道交通作為城市空間拓展和經濟社會發展的重要支撐，其線路規劃必須服從和服務于城市總體規劃，做到“交通引導城市發展、城市發展影響交通規劃”的良性互動。要充分銜接城市總體規劃確定的空間結構、用地布局、功能分區，重點加強對中心城區、城市組團、衛星城之間通道的軌道交通覆蓋，引導形成“組團式、網絡化”的城市空間形態，要根據不同地區的主導功能，合理確定線網密度、站點布局、接駁方式等，如在商務辦公區提高線網覆蓋度、縮短站點間距，在居住區強化與常規公交、慢行系統的一體化銜接。要發揮軌道交通對城市布局的先導和調控作用，通過優化線路布局，引導城市用地和產業合理布局，促進職住均衡，避免“交通引致需求”惡性循環，如提前布局城市發展廊道上的軌道線路，引導產城融合；調整線位避讓歷史街區、景觀風貌區等，促進文脈傳承[1]。

1.2 滿足客流需求與行車組織要求

軌道交通線路規劃要充分考慮當前和遠期客流需求，滿足高峰期列車密度、斷面通過能力以及乘客舒適度等要求，當前客流需求是線路規劃的基礎，應結合人口、就業分布，綜合考慮居民出行總量、方式結構、時空分布等特征，合理劃定線路走向、站點位置、服務范圍，使線網布局與客流需求空間分布相匹配，遠期需求預測是線路規劃的關鍵，要立足城市發展規劃。評估線網對城市發展的影響，采用多情景分析等方法預測線路周邊用地開發強度、客流增長情況，并為遠景年預留提升線路能力的空間，避免線網規劃滯后于城市發展需求，在滿足客流需求的基礎上，線路規劃還要兼顧行車組織的可達性、便捷性、經濟性，注重發揮軌道交通骨干線作用，在線路布局上突出快速性，通過增加站間距、采用跨座式車站等提高運行速度，統籌遠期線網接駁，預留良好的換乘條件，并通過設置折返線、車輛段等合理組織車流，科學估算線路長度、車站數量、配屬車輛數等參數，在滿足服務水平的前提下控制建設和運營成本[2]。

1.3 節約成本，經濟技術可行

在滿足客流需求和行車組織要求的前提下，軌道交通線路規劃還應兼顧工程技術可行性和經濟合理性。注重節約土地資源、控制建設成本，應結合城市開發強度、用地布局等，合理確定線路埋深、高架或地下敷設方式、車站規模等，在用地緊張區優先采用地下線，稀疏郊區采取高架敷設，盡量壓縮線路總長度，優化路由方案、減少曲線半徑、降低高差，節約土建投資，同時應統籌考慮線路與城市道路、地下管網的關系，避免頻繁拆遷，減少對既有市政設施的影響。要強化工程技術論證，確保建設條件具備、工程風險可控，重點評估線路穿越不良地質、河湖水系、文物古跡等敏感地帶的技術難度和安全風險，優化避讓高風險路段，加強施工工法創新和裝備研發，提高狹小空間、地下洞室等復雜環境下盾構、暗挖施工能力，創造良好的施工條件[3]。

2 影響軌道交通線路規劃的主要因素

2.1 城市空間結構與用地布局

城市空間結構是影響軌道交通線路布局的決定性因素，不同的城市空間結構對軌道線網密度、覆蓋范圍、接駁方式等有不同要求，單中心城市應形成“放射+環線”線網結構，重點加密都心區線網，radiating向外圍延伸，多中心組團式城市則宜構建不同層次的軌道線系統，通過都市區快線、市域線、城際線有機銜接中心城、新城組團、衛星城，并在各組團內部構建以軌道為骨干的多層次公交體系。同時，要結合組團的人口、就業規模差異，確定線路服務等級，在客流規模大的走廊上布設大運量、快速直達的線路，在中心城區，要服務于商業辦公、文化休閑等大型公共服務設施集中的區域，縮短站間距，提高線網密度，在居住組團，要加強軌道站點與小區的一體化開發，方便居民出行[4]。

2.2 人口分布與出行特征

軌道交通客流主要來源于沿線常住人口與就業人口，線網規劃要準確把握人口數量、分布、結構等要素對客流的影響，總人口規模是確定線網總規模、線路條數的基礎，人口密度是確定線網密度的關鍵因素，如人口密集的中心城區，宜布設密集的軌道線網。站間距0.8-1.2km；人口稀疏的遠郊新城，線網以大站快線為主，站間距可達2-3km，同時要關注沿線人口年齡、職業等結構特征，分析高峰出行時段、出行距離等分布規律，如在以中青年為主的就業片區，早晚高峰客流集中，全天均衡性差，線路設計要調整發車間隔，避免分峰時段車廂空載；在以中老年人口為主的居住區，要提高步行可達性，縮短上下班通勤距離[5]。

2.3 與其他交通方式的銜接

軌道交通線路規劃要注重與常規公交、慢行、出租車等交通方式的協同，實現與其他系統的無縫對接。統籌軌道交通與常規公交網絡，強化軌道站點與公交線路的一體化規劃，合理劃分兩種交通方式的服務范圍，既要避免公交對軌道交通的不當競爭，又要發揮公交對軌道的接駁補充作用，可結合軌道站點300-500米的步行可達范圍，調整周邊的公交線路，將公交首末站、中途站等與軌道站臺一體化設計，提供安全便捷的步行換乘環境。優化軌道站點與慢行系統的銜接，應充分考慮軌道站點自行車、步行可達性，在軌道上蓋、站廳周邊合理布設非機動車停車位，在主要換乘通道設置無障礙電梯，縮短步行距離，結合TOD建設，打造站城一體的高品質步行空間。加強軌道樞紐與其他交通方式的一體化開發，在機場、火車站等對外交通樞紐，應充分預留軌道交通線位條件，將軌道站廳、出租車候客區、公交首末站等有機整合在一個樞紐體內，實現“零換乘”，在城際鐵路、市域鐵路的城市站點，應同步規劃軌道、公交線路，最大限度方便乘客換乘。

3 城市軌道交通線網規劃與優化

3.1 軌道交通線網規劃

3.1.1 確定線網規模與總體布局

軌道交通線網規劃先要科學確定線網的總規模，包括線路總長度、線路條數、站點數量等，線網規模取決于城市人口、用地規模、經濟發展水平、交通需求特征等多重因素，應開展充分的調查論證。一般而言，軌道交通作為大運量公交系統，在單一中心城市人口超過300萬、多中心城市人口超過500萬時，才具備建設條件和運營基礎，線網規模還受制于城市財政承受能力和建設條件的約束，應根據城市長遠發展目標，科學測算政府投資、票箱收入等可用資金規模，制定分期建設計劃，避免一哄而上、竭澤而漁式的建設，在建設條件方面，要評估線網規模對城市交通、管線等設施的影響，協調好建設時序，一般中心城區線網密度宜控制在0.4-0.6km/km2，遠郊新城0.2-0.4km/km2。

3.1.2 線網與公交、慢行等其他交通方式的協調

軌道交通線網規劃必須統籌考慮與常規公交、慢行系統的銜接協調，優化交通結構，要制定軌道交通都市區、市域、城際等不同空間層次線網的接駁方案，合理劃分與其他交通方式的服務范圍，在中心城區，軌道交通應承擔主導作用，常規公交主要發揮接駁功能，線路宜布設在軌道站點500-800米范圍，避免大量平行、重復線路。在新城組團，要發揮軌道的骨干作用，加強與支線公交的協調，通過公交專用道、公交專用信號燈等方式，提高常規公交的速度與可靠性，在城鄉結合部，宜構建以軌道為骨干、常規公交為主體的公交系統，通過軌道引導新區開發，公交服務邊緣地區，在郊野地區，可采用大站快車的模式，利用軌道線大運量優勢疏解遠距離客流。

3.2 軌道交通線網優化

3.2.1 線路間客流分配與換乘組織優化

軌道交通線網優化的重點是緩解熱點線路擁擠、提高線網整體效率，對客流需求大、承載壓力高的線路，可通過加密平行線、支線疏解客流，如在城市中心區，可于主干線兩側適當距離布設支線，提高線網覆蓋率，也可通過車站改造、信號系統升級等，在原線路上增加運能，對客流需求不飽和的線路，要通過站點布局、列車編組優化，實現與客流需求的動態匹配，如根據跨線換乘需求分布，調整線路走向、站點位置，將客流引流至負荷較小的線路，通過縮短列車編組、錯峰發車等，降低線路運營成本。針對樞紐站換乘客流集中、交叉換乘距離長等問題，要優化樞紐內部空間布局，擴大換乘通道、站臺面積，增設垂直電梯、扶梯，最小化換乘步行距離，可在換乘大廳增設商業、休憩等服務設施，化無效等待為有效乘客體驗，在客流特別大的樞紐，還可開辟樓上樓下分層換乘、不同方向分置換乘的捷徑，提高客流疏散能力。線網優化要立足系統觀念，統籌線路功能、客流特征、建設條件等因素，在充分利用存量設施的同時，適度引入增量規劃，實現線網效率、成本、體驗的動態平衡與持續改善。

3.2.2 擴容線路與新建線路相結合的線網優化

隨著城市發展和客流需求的增長，原有線網將難以適應，需進一步優化完善。要對既有線路進行擴容改造，對高峰期擁擠、運能飽和的線路，可通過改造提高線路速度等級，如提高車輛性能參數、完善信號系統、取直線路等，在維持線位不變的情況下提高通過能力，對既有線路的站點、區間也可進行局部改造，如在客流集中區域增設站點、調整站位，增加東西向或南北向區間等，盤活存量資源，推動錯位發展。要根據城市總體規劃和用地布局變化，增設新的線路，在城市發展的重點地區，提前構建軌道交通線網骨架，引導客流分布，緩解潛在擁堵，新增線路應盡量利用既有線路的停車場、車輛基地等設施，減少重復建設，注重與既有線路的銜接，加強換乘樞紐建設，提高線網的網絡化程度，方便乘客快速到達，在遠期線網規劃階段，應預留新線建設的線位廊道，避讓重大市政基礎設施、地下空間開發，為新線順利實施創造條件，同時新線與擴容改造要統籌考慮，避免重復建設和資源浪費。

3.2.3 考慮土地利用時空演變的線網動態優化

城市軌道交通線網建設周期長、使用壽命長，必須具備應對外部環境變化的韌性和適應性。在近期線網規劃中，要高度重視土地使用功能的轉變和開發強度的變化，及時調整優化線網方案，如傳統的商業中心區逐步向外疏解，新的城市副中心、高新產業園區異軍突起，線網布局要相應調整，增強新城組團與中心城區的聯系，加密新開發區的線網覆蓋，要關注大型場館、文化設施、交通樞紐等城市功能的布局調整，優化與之匹配的線路和站點設置。要開展線網的遠期情景模擬和彈性分析，考慮人口增長、產業升級、職住分離、交通方式轉移等長期趨勢，測算軌道交通需求彈性，在城市總體規劃中為軌道線網預留發展空間，尤其要避讓城市開發強度大的地區，為新線建設預留通道，在用地布局和開發時序安排上，要為軌道線網分期實施預留接口，避免線網建設滯后于城市開發。

4 結語

城市軌道交通線路規劃與優化是統籌城市交通、用地、環境、經濟等多重目標，平衡建設主體、運營主體、廣大乘客等多元利益相關者的復雜系統工程，隨著城鎮化進程不斷推進，城市人口持續增長。職住分離現象日益突出，軌道交通在緩解交通擁堵、引導城市空間優化重組等方面的作用日益凸顯，然而，當前不少城市軌道交通規劃仍存在定位不清、脫離實際、短期行為等問題，線網覆蓋不均衡、運營效率不高、“建設饑餓”與“運營飽和”并存，亟須轉變規劃理念，創新規劃方法。

參考文獻：

[1]陳丹，徐文遠.基于遺傳算法的軌道交通與常規公交線路優化方案[J].西北大學學報（自然科學版），2016，46（03）：364-370.

[2]郭本峰，張杰林，李鐵柱.城市軌道交通接運公交最優長度與線路布設研究[J].交通運輸工程與信息學報，2012，10（04）：74-81.

[3]賴麗萍，萬傳風，賴焱彬.城市軌道交通聯絡線建設成本優化法的研究[J].鐵道工程學報，2011，28（07）：112-116+129.

[4]吳玲玲，晏克非.城市軌道交通線路規劃優化模型與算法[J].交通與運輸（學術版），2007（02）：4-7.

[5]劉燦齊，周溪召.城市軌道交通網絡線路規劃的優化算法[J].交通與計算機，1999（03）：3-7.