合理設(shè)置軌道交通站間距的經(jīng)濟技術(shù)分析
軌道交通的車站間距和站數(shù)通常看來都是既定的常量，但從規(guī)劃的角度從長遠運營的眼光看，站間距對于新線建設(shè)的投資和工程建成后運用的效果都有十分重要的影響。因此在當(dāng)前我國城市化進程加快，軌道交通建設(shè)再次掀起新高潮的時候，對常規(guī)公交和軌道交通本身的特點進行分析，更全面地探討車站間站距對軌道交通及整個城市交通效益的影響十分必要。
一、從整個城市公交看合理設(shè)置軌道交通站間距的必要性
目前正值新世紀之初，我國城市化進程加速，新一輪軌道交通建設(shè)高潮方興未艾，已有軌道交通的幾個特大型城市將延伸線路、初步形成路網(wǎng)雛型；地區(qū)型中心城市將建成首條軌道交通線路；發(fā)達的省會城市將規(guī)劃和籌建軌道交通。我們在考慮某條具體線路的時候，首先應(yīng)當(dāng)看到軌道交通是城市公共交通的一部分，只有各種交通方式合理分工、協(xié)調(diào)發(fā)展，整個城市的交通發(fā)展才能步入良性循環(huán)的軌道。
常規(guī)公共交通，特別是在二十一世紀初的若干年，仍然是城市公共運輸?shù)慕^對主體。隨著公共交通優(yōu)先政策的明朗和各種傾斜政策不斷推出，公共交通仍然會得到一定程度的發(fā)展，由于土地使用優(yōu)化和布局調(diào)整中公共交通體系的負荷越來越大，再加上常規(guī)公共交通本身技術(shù)的落后，導(dǎo)致其發(fā)展空間受到一定限制，在城市交通主干線上有讓位于軌道交通的趨勢，但這絲毫改變不了常規(guī)公交若干年內(nèi)的主體地位。同時由于其歷史悠久、路網(wǎng)稠密、對道路的適應(yīng)性強，既使是在發(fā)達國家的大城市，軌道交通有幾十年歷史的情況下常規(guī)公共交通仍然支撐著總交通量的半壁江山。
軌道交通以速度快、運量大、技術(shù)水平高、節(jié)能和環(huán)保得到各界的認可，在1994年4月，新加坡召開的國際市長會議上明確為現(xiàn)代化城市的標志。但是由于其技術(shù)復(fù)雜、工程投資大、建設(shè)工期長，以及整個國民經(jīng)濟的承受能力和各地方的財力限制，短時間不可能取代常規(guī)公交，只能在干線上發(fā)揮主通道作用，因此在軌道交通建設(shè)的技術(shù)策略和方針上應(yīng)當(dāng)注重與常規(guī)公交的配合和銜接，共同發(fā)揮作用。公共交通為主體、軌道交通為骨干，這是今后若干年發(fā)展城市公共交通的基本思路。特別是進入城市化高速發(fā)展階段，客流滾滾而來，在有限的道路設(shè)施和資金投入的情況下，應(yīng)當(dāng)最大限度揚各種交通方式之所長，強調(diào)發(fā)揮整體優(yōu)勢，使之綜合效益為最大。
考慮某條具體線路的時候，我們首先應(yīng)當(dāng)看到軌道交通是城市公共交通的一部分，軌道交通的建設(shè)和運營與其它各種交通方式是互補互利的關(guān)系，是在同一個有機整體中合理分工、協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。特別是在調(diào)整軌道交通與常規(guī)交通的關(guān)系方面，除了車輛配備的比例、運營線路的分布、運輸價格的差異等一系列關(guān)系之外，十分重要的就是軌道交通的站間距與常規(guī)公共交通站間距之間的配合問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國大城市近20條已建、在建和上報的軌道交通項目中平均站距為1.2公里，其中不乏一些700-800m的小站間距。常規(guī)公共電汽車如果按照平均站距500-600m考慮，實際上在這樣的地區(qū)軌道交通線路不但搶奪了本應(yīng)由公共電汽車承擔(dān)的客流，而且增加了站停時間，降低了旅行速度，浪費了多數(shù)乘客的時間。
二、市中心區(qū)軌道交通應(yīng)加大車站間距加強與常規(guī)交通的協(xié)調(diào)和配合
市中心區(qū)人口擁擠、商業(yè)發(fā)達，是人流和車流最為集中的地方，也是交通問題最為突出的地段。一般的講這樣的地區(qū)路網(wǎng)密度較大、站距較小，以提高服務(wù)水平。但是這里也有個度的問題：
一般來說，發(fā)達國家大城市的軌道交通路網(wǎng)多采用大密度小負荷；而發(fā)展中國家出于經(jīng)濟上的考慮，多采用小密度大負荷的路網(wǎng)。按照我國的國情和各城市的地方財力一時還拿不出那么多的投資，要在短期內(nèi)建成高密度的盡善盡美的軌道交通路網(wǎng)一般來說是不現(xiàn)實的。因此不可能照抄照搬發(fā)達國家的大城市的路網(wǎng)布局和站點配置。像倫敦、巴黎、紐約、東京那樣建地鐵的歷史已有幾十年上百年，更何況人家也是經(jīng)過幾十年才逐步發(fā)展才達到目前的程度。按照我國目前的經(jīng)濟和城市發(fā)展形勢，急需要的是利用軌道交通充分拉大路網(wǎng)框架、提高旅行速度和使交通走廊通暢，而不在于改善舒適度，縮小步行距離。因為道路不通、車開不動、人拉不走，就談不上起碼的服務(wù)水平。
考慮市中心區(qū)的實際情況，一般都有較悠久歷史，人口稠密建筑容積率較高，交通組織困難道路擁擠堵塞現(xiàn)象時有發(fā)生，但經(jīng)過多年的發(fā)展建設(shè)地面的公交還是比較發(fā)達的。常規(guī)公共交通比較靈活、對道路適應(yīng)性強、路網(wǎng)分布廣泛，這對我們來說是一種十分寶貴的資源，應(yīng)當(dāng)加以充分的利用。退一步說，既使二三十年以后我們的軌道交通修到了一定程度，也不可能用一種單一的交通方式包打天下，完全取而代之。再有，考慮到乘客的不同層次需求，交通方式應(yīng)當(dāng)是多元化的，有多種交通方式并存。消費水平比較高的個性化需求可選出租汽車；路途較遠又需要快速到達的可選用軌道交通；距離一般的仍可乘坐公共電汽車。
關(guān)鍵是如何處理好各種交通工具之間的協(xié)調(diào)和配合。首要的是要做好路網(wǎng)與路網(wǎng)之間的配合，站距和站距之間的配合。《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》，國標50157-92，第3.1.5條規(guī)定:地下鐵道車站應(yīng)設(shè)置在客流量大的集散點和地下鐵道線路交會的地方。車站間的距離應(yīng)根據(jù)實際需要確定，在市區(qū)宜為一公里左右，郊區(qū)不宜大于２公里。《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》國標50220-95，第3.3.1條規(guī)定:公共交通的站距市區(qū)線路為500-800m；郊區(qū)線路800-1000m。兩個規(guī)范單獨看哪一個都是正確的，但是仔細分析起來，二者依據(jù)都是本線路吸引幾分鐘以內(nèi)步行范圍的客流，基本指導(dǎo)思想都是本線路所到之處以我為主。運行模式是："步行－公交－步行"，或"步行－軌道－步行"，這樣的結(jié)果當(dāng)然是："非你即我"，"取而代之"。但是實際情況并非如此，國外發(fā)達國家的大城市像倫敦、巴黎、紐約等，建了上百年的軌道交通路網(wǎng)可謂完善發(fā)達，但軌道交通站公交乘客的比例也僅到50%左右。更何況我們剛剛起步，北京、上海這樣的航空母艦級大城市的軌道交通也僅占公交10%左右的比例。從北京地鐵運營實踐看，真正采用"步行－地鐵－步行"模式的乘客約占四成，剩下大部分乘客是乘自行車或乘公共電汽車換乘地鐵。當(dāng)然也可能其中的一邊是采用步行、自行車或出租汽車等方式，但不論怎么說都屬于僅有部分乘坐軌道交通其余的采用其他交通方式。從北京地鐵月票的發(fā)售數(shù)量看，每月16-17萬張月票中聯(lián)月票10萬張，地鐵專用月票僅６萬張左右（此數(shù)量十分穩(wěn)定）。這些足以說明軌道交通現(xiàn)階段在大多數(shù)情況下是與其他交通工具配合而發(fā)揮作用的。
根據(jù)實際情況我們應(yīng)該換一個角度考慮問題，把"單打一"變成"二人抬"， 從一條線提升到一個面。軌道交通的吸引服務(wù)范圍不僅僅是沿線750m半徑包絡(luò)線以內(nèi)的面積，而是包括若干與該線銜接的公交線路在內(nèi)的服務(wù)等時線范圍。
現(xiàn)在的情況是兩種交通工具同時放在一條馬路上，在個別地段已建的軌道交通剛好一站不錯地與公交車站并列，究竟有多少人下了地鐵還會再去乘一站公交車？看上去似乎是為人民服務(wù)的觀念很強，實際上由于車輛頻繁進站停車，再加上啟動、制動的時間，使旅行速度大打折扣，因而使大多數(shù)乘客在時間上蒙受了很大損失。
現(xiàn)在都講市場經(jīng)濟，常規(guī)公交和軌道交通都處于同一城市公交的市場之中，它們之間有競爭的一面又有互相補充的一面，我們國家的現(xiàn)狀距離雙方用提高服務(wù)來競爭客源的階段差得還很遠，（大鐵路與民航、公路運輸已經(jīng)進入競爭階段）現(xiàn)在需要的是更好的協(xié)調(diào)配合、取長補短，軌道交通運輸量大、不受外界干擾，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮優(yōu)勢，用較大的站距盡可能提高旅行速度，而讓出幾個公交站距的市場給常規(guī)公交，發(fā)揮常規(guī)公交路網(wǎng)稠密的優(yōu)勢，使二者能協(xié)調(diào)發(fā)展。
三、邊緣區(qū)和市郊區(qū)軌道交通應(yīng)加大車站間距提高旅行速度縮小中心區(qū)與郊區(qū)的時間距離
邊緣區(qū)和郊區(qū)是城市發(fā)展的主戰(zhàn)場，幾乎在城市化全過程的每個階段中人口和就業(yè)崗位都在不停的增長。城市人口聚集、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展使得出行率上升；再加上城市的面積的擴大；市民平均出行距離不斷增加；而與他們同時有著乘積關(guān)系的客運周轉(zhuǎn)量就以兩次冪的速度增長。因此在城市發(fā)展的進程中，交通基礎(chǔ)設(shè)施始終很難趕上需求發(fā)展的需要，這正是這個時期軌道交通建設(shè)要解決的主要問題。
一個傳統(tǒng)的舊城變成功能齊全的現(xiàn)代化城市，其間有一個脫胎換骨的過程。現(xiàn)在不少城市都作了舊城改造、新區(qū)發(fā)展的規(guī)劃并著手進行建設(shè)，但是老城的居民和企事業(yè)單位搬遷困難，新區(qū)人氣不旺盛也十分普遍現(xiàn)象。原因就是新區(qū)和老區(qū)不能比，配套設(shè)施不完善給工作和生活帶來諸多不便，出城進城幾個小時，來回一趟風(fēng)塵仆仆一身汗一身土，有誰能不望而生畏。上海當(dāng)時就有一句話寧擠市區(qū)小閣樓，不要浦東單元樓。軌道交通建設(shè)為舊城改造和新區(qū)發(fā)展帶來了新的契機。以北京的西郊建設(shè)為例，由于有了北京的地鐵一號線從市中心到石景山僅用30分鐘就可到達，84-99年該地區(qū)的人口增長率高出北京市平均數(shù)的50%；商品零售總額增長率高出全市的一倍有余。復(fù)興門至蘋果園沿線高樓林立、商業(yè)繁榮，一點也看不出與市內(nèi)的不同。上海的地鐵一號線帶動了淮海路改造，使徐家匯區(qū)成為上海南部現(xiàn)代化的商業(yè)、交通中心，沿線的房地產(chǎn)開發(fā)商業(yè)服務(wù)業(yè)也十分繁榮。這關(guān)鍵是采用了比常規(guī)公交更快的旅行速度，縮短了該地區(qū)與中心區(qū)的時間距離。因為居民的出行，特別是對勞動客流來說他們對距離的遠近不是主要考慮的問題，最關(guān)心的是出行在旅途中要花費的時間，即是時間的距離而不是實際的距離。
在縮短時間距離的問題上可以作以下四點討論：
第一、無需使用更高水平的車輛、技術(shù)裝備。目前，我國的幾個城市已建的軌道交通和正在籌建的若干條線路選擇的系統(tǒng)和車輛與世界普遍采用的水平雖然在質(zhì)量指標上還存在一定差距，但構(gòu)造速度、加減速度等技術(shù)指標相差無幾。也就是說該技術(shù)與國內(nèi)的需求和承受能力基本是相符的。速度更高的高速鐵路系統(tǒng)適用于城市之間的交通，而且其加減速指標還不如軌道交通車輛；低速磁懸浮系統(tǒng)和線性電機系統(tǒng)電機國內(nèi)目前還難以解決造價過高的問題；而高速磁懸浮系統(tǒng)目前在日本、德國也僅僅是實驗性質(zhì)沒有推廣，實際上也是造價過高和不適應(yīng)市內(nèi)交通的緣故。
第二、合理延長站距充分發(fā)揮車輛和技術(shù)裝備的作用。城市軌道交通的重要特點就是"快速"，他的旅行速度（含站停時間）應(yīng)當(dāng)比常規(guī)的公共電汽車高出一倍以上。但是從既有軌道交通線路的運營情況看，車輛的效能沒有能充分發(fā)揮，其中站間距過小是十分重要的原因。目前北京、天津、上海、廣州等城市地鐵配備的電動客車技術(shù)速度都在70km以上，其中起動加速度和制動減速度分別為1m/s和1.2m/s的水平。在站間距為1km的線路上運行時，列車基本上是20s時間啟動，速度達到60km左右后電機驅(qū)動列車保持這個速度，由于區(qū)間短小這個過程不足半分鐘，而后列車斷電惰行，準備下一段制動20s，再加上車站停車30s，全過程約2分鐘。列車在這種短站距的區(qū)間運行制動頻繁，效率根本無法發(fā)揮，技術(shù)速度為70 km公里的電動客車，運轉(zhuǎn)起來只有30km多的旅行速度。設(shè)站過多站距過小成了快速軌道交通快不起來的重要原因。下圖列出了目前技術(shù)水平的站距與旅行速度之間的關(guān)系（推導(dǎo)從略）。
原有的一切條件不變，只將列車時速60km以上的時間延長若干秒到1分鐘，列車在線路上的旅行速度將提高20-30%。在城市的邊緣區(qū)和郊區(qū)完全有條件適當(dāng)拉大站距，充分發(fā)揮車輛的潛力，使被起制動和站停所吞噬時間變?yōu)閷氋F的財富貢獻于社會貢獻于市民。在時間就是金錢效率就是生命的今天，采用這樣的技術(shù)措施取得的效益應(yīng)該說是十分巨大的。
第三、延伸運營公里擴大吸引范圍。前面已多處論證，在城市化的進程中城市規(guī)模在擴大、城市人口在增加，特別是邊緣區(qū)和郊區(qū)的興旺和繁榮有賴于軌道交通的支持。但是軌道交通技術(shù)復(fù)雜、投資巨大、建設(shè)周期長，不論是對于我們這樣的發(fā)展中國家還是一個具體的城市都是一個不小的問題。這就需要我們認真規(guī)劃采取必要的技術(shù)措施，盡可能地節(jié)約投資、降低造價、提高軌道交通建設(shè)的綜合效益。從建設(shè)投資角度看，整個軌道交通工程中車站上土建工程量大，各種設(shè)施、設(shè)備多，占整個投資比重很大。據(jù)幾個城市已經(jīng)修建的地鐵統(tǒng)計，一座車站的投資約２億元人民幣，相當(dāng)于修建幾公里隧道和區(qū)間線路的投資。輕軌、獨軌等其他形式軌道交通的投資略有出入，但車站與區(qū)間建設(shè)每延米投資比例也都是幾比一和十幾比一。如果在邊緣區(qū)和郊區(qū)的線路上通過精心安排適當(dāng)拉大站距，減少那些可設(shè)、可不設(shè)的近距離車站，使車站總數(shù)減少兩三座則可節(jié)省好幾億投資，如果把他們用于延長幾公里線路，就可增加若干平方公里的吸引范圍，至少有幾萬到十幾萬的居民受益。
四、另外由于旅行速度的提高，在同一條線路上可以減少列車的周轉(zhuǎn)時間，因此如果保持行車間隔不變線路上的列車配備數(shù)量也可以適當(dāng)減少。例如在一條20公里的線路上，如果列車以30km/h的旅行速度行駛，要保持4min行車間隔，需配備20組電動客車；旅行速度提高40km/h，仍然保持4min行車間隔，需配備15組電動客車；當(dāng)旅行速度提高到50km/h時只需配備12組電動客車。由此可見由于旅行速度的提高節(jié)約電動客車配車數(shù)量所取得的效益也是相當(dāng)可觀的。
四、應(yīng)用等時線模型對軌道交通站距的分析
等時線是指到圖中特定點所需時間為常數(shù)各點的軌跡。應(yīng)用等時線模型可較直觀的分析城市交通的效率和質(zhì)量。
1．等時服務(wù)區(qū)面積定性分析
矩形街坊中常規(guī)公交的等時線。矩型街坊是城市普遍采用的建筑方式。為便于分析起見我們假設(shè)區(qū)域內(nèi)的街坊均為等邊長的矩形街坊，不考慮換乘及等待時間，且車輛運行X、Y方向的速度相等，均為V。
原文作者：北京地鐵設(shè)計研究所 蔣玉琨
2001年年會暨第十九次學(xué)術(shù)研討會論文集
