關于城市軌道交通快線發展的研究

關于城市軌道交通快線發展的研究王 灝 （北京市基礎設施投資有限公司 北京 100086）摘 要 對紐約、巴黎和東京的城市軌道交通快線發展特征進行分析，提出這三大城市的快線所具有的適用性。針對國內城市發展及交通需求，提出了國內發展軌道交通快線系統的概念，并結合北京不同圈層的需求及建設條件，提出不同的發展模式。關鍵詞 城市軌道交通 快線 發展模式 北京Study on the Development of the Urban Express SubwayWang Hao（Beijing Infrastructure Investment Co., Ltd., Beijing 100086）Abstract：The applicability of express subway is put forward on the basis of research in the character of the express subway in New York, Paris, and Tokyo. It was proposed that the express subway should be involved in the network of beijing urban railway according to the analysis of Beijing development stratagem. In addition, different development modes were put forward according to the requirements and construction conditions of different regions in Beijing.Key Words: urban railway; express subway; development modes; Beijing

我國幾個特大城市的發展正處于城市格局重新調整時期，軌道交通建設已進入網絡化發展階段。網絡規模擴大的同時，軌道交通的需求也呈現多樣化的特征。在軌道交通建設初期，其主要目的是解決市中心城的交通疏解問題。當城市的建設重點逐漸轉向外圍的一些發展新城時，新城與中心城之間的聯系變得更加密切，居民的出行空間進一步擴大，軌道的需求構成中，長距離的出行呈現增長的趨勢，需要提供更快捷、直達性更強的服務，快線系統正是應對這種需求而產生。從國外來看，紐約、巴黎、東京等國際化大都市的快線建設已經具有一定實踐和經驗。在國內，由于軌道交通還處于基本建設階段，還沒有完整的快線系統。應對城市發展的需求，我們必須加快對快線系統規劃的研究，以提前預留好相應的建設條件，更好的滿足未來居民多樣化的出行需求。

1 國內外快線發展分析1.1 紐約1.1.1 紐約軌道交通系統 自1904年開通地鐵以來，紐約地鐵系統已有100多年的歷史，連接著曼哈頓（Manhattan）、布朗克斯區（Bronx）、布魯克林區（Brooklyn）及皇后區（Queens）。曼哈頓是主要的商業中心，其他三區以居住為主。紐約的軌道交通系統由三層系統構成：地鐵、通勤鐵路和城際鐵路。其中，地鐵系統又分為快線和慢線，主要服務于市內。1.1.2 紐約快線建設背景 紐約的軌道系統在1940年以前基本建成。由于當時的紐約開發密度不大，地下管線簡單，采用明挖法施工成本不高。為了使地鐵既能提供快速服務，同時覆蓋更廣的區域，以便與其他模式競爭，紐約決定采用4軌作為紐約地鐵的標準模式。4軌模式在同一服務區間提供快慢線，形式見圖1。

圖1 紐約4軌模式站臺布置 紐約快線的另一種模式是服務于潮汐性客流的3軌，形式見圖2。該模式主要用于連接曼哈頓與其周邊的布魯克林區、皇后區和布朗克斯區，均采用高架軌道的形式。這種快線在高峰期間為客流主方向同時提供快慢線的服務。

圖2 紐約3軌模式站臺布置1.1.3 紐約快線特征1．快慢同向不共線 紐約地鐵系統中快線與慢線同方向不同軌道，共同服務于同一個區域，既滿足了不同層面乘客的需求，又提高了軌道系統的效率和運能，對于緩解高峰時段的客流壓力起到了積極作用。在雙向流量較均衡的市中心區，采用4軌模式；在客流呈現出明顯潮汐性的郊區，采用3軌模式。2．快速運行 快速運行通過減少快線在沿途的停靠站實現。以紐約第7大街地鐵線為例：地鐵普線的平均站間距為0.63km，旅行速度為22km/h；快線的平均站間距為1.9km，旅行速度為33km/h。雖然紐約快線的旅行速度與國內地鐵相差不多，但其快速的概念主要體現在慢線能夠服務于更廣范圍情況下所產生的對比。3．換乘方便 紐約地鐵系統的快、慢車換乘十分方便，站臺設在快慢線的中間，快慢線之間可以同站臺換乘。由于快車的速度快，停站少，上下車的干擾小，許多乘客即使在慢車站上車，也經常到快車站換乘快車。4．服務于中長距離的出行 曼哈頓區和鄰近三個區的早高峰公交出行構成中，早高峰近70%的客流量進入曼哈頓，其中以布魯克林區的客流量最大，而在出曼哈頓的方向上，僅有30%的客流從曼哈頓到其它各大區。曼哈頓DOWNTOWN地區距周圍各區的平均距離為20km左右，快線系統可以使中長距離出行的乘客盡快到達中心城，提高地鐵的吸引力。1.2 巴黎1.2.1 巴黎軌道交通系統 巴黎的軌道交通系統包含四個層次：普通地鐵（Metro）、RER、鐵路郊線和輕軌（Tramway）。在2000年巴黎大區公共交通的總客運周轉量中，RER和鐵路郊線承擔了57.6%，地鐵為25.3%，輕軌為0.5%，其余16.5%由常規公交承擔。1.2.2 巴黎快線建設背景 巴黎RER建設的主要目的是使乘客快速穿越整個巴黎市和從近郊不經換乘就可以到達市中心。RER建設前，郊區乘客需在城市邊緣換乘地鐵進入市中心，地鐵的速度當時僅為25km/h，從郊區到達市中心耗時長，衛星城的發展受到了限制。郊區和郊區之間的聯系更加不方便，需要在城市邊緣至少換乘2次才能到達目的地。為了實現“保護舊城區，發展衛星城”的目標，使人們向郊區遷移，巴黎市政府決定修建RER線路，將既有市郊鐵路通過城市中心區連接起來，實現衛星城-中心城-衛星城之間的直通服務。在規劃RER時，巴黎公交公司對二種方案進行了研究：（1）將地鐵向郊外延伸；（2）將市郊鐵路引入城市中心。最終，巴黎公交公司采用了利用既有市郊鐵路，在中心城修建新線的RER方案。1.2.3 巴黎快線特征1．快速運行 RER的快速運行主要是通過二種方式實現的：在中心城地區，RER車站的平均站間距為2.9Km，平均旅行速度為50km/h；在郊區的運營中，RER在同一條線路上采用跨站運營和站站停運營相結合的方式，既縮短了長距離出行乘客的出行時間，也滿足了近郊乘客的出行要求。2．共線運營 RER的共線運營長度達110多公里。在城市中心區，巴黎公交公司經營的RER-B線和法國國營鐵路公司經營的RER-D線共線運營。在郊外，RER線還與鐵路郊線以及貨運列車共線運營。共線運營的模式提高了軌道的使用效率，節省了建設新軌道的成本，但對信號控制技術、調度管理等提出了更高的要求。3．靈活的運營方式 RER在郊區實行跨站運營和站站停運營，滿足了不同層面乘客的需求。將跨站運營和站站停運營相結合，體現了“以人為本”的設計理念。1.3 東京1.3.1東京軌道交通系統 東京的軌道交通種類繁多，有地鐵、城市鐵路、直線電機等，目前東京都的軌道交通公司有27 家，經營著總長度為2292.5 km的軌道交通線路。城市中心東京23區的網絡長度為584.8km。在整個軌道網絡中，城市鐵路線占整個網絡長度的82%，包括JR鐵路和私鐵經營的山手線。地鐵占整個網絡長度的14%，主要集中在山手線以內的城市中心，服務于城市中心15km的范圍。1.3.2東京快線建設背景 東京是一個單一中心的城市。城市中心功能的過度集中導致房價過高、交通擁擠、環境污染等一系列的社會問題。為解決這些問題，東京在距城市中心30-40km的范圍內規劃了4個大規模的新城。除筑波新城外，其它三座新城的主要功能為居住，以實現商業區與居住區的分離。 城市中心的地鐵網主要服務于城市中心15km的范圍，城市快速鐵路主要服務于城市50km的范圍，城市快速鐵路可直接進入城市中心，也可與地鐵徑向線連通，使得中心城與郊區之間的聯絡非常方便。1.3.3 東京快線特征1.快慢結合 東京的快車和慢車在同一軌道上運營。在慢車停靠站，快車利用越行線完成跨站運營。對于城市鐵路，由于客流需求量大，發車頻率高，快慢共線的運營組織非常復雜，對信號控制、調度系統和車輛都提出了更高的要求。實施該模式的條件之一就是有足夠的空間來設置越行線，地下車站設置越行線實施代價則比較大，因此，東京快慢共線的方式僅限于地面或地上的城市鐵路。2.站距靈活 快線在城中心區的站距根據車站的服務功能設置。比如中央快速線在城市中心區與總武線平行布置，由于總武線承擔主要的集散功能，中央快速線車站的功能則主要是與平行的總武線換乘，因此中央快速線的站距大，平均為4.0km。而另外一條快線筑波線的車站在中心區需要承擔集散和換乘的功能，因此站間距相比于中央快速線較小，大約2.0km，但仍然比常規的地鐵站間距長。3.換乘方便 在換乘站臺，東京快線采用4軌模式，站臺在快車軌道和慢車軌道的中間，同臺換乘，非常方便。4.大小交路運營 由于郊區段與市區段的客流量存在差別，為了避免軌道能力在郊區的浪費，中央快速線采用了在郊區分支的運營方式。根據需求設置每條分支的發車頻率。同時在高峰時段還開行區間車，以緩解高峰時段的客流壓力。1.4 國內 國內城市快線的發展還處于起步階段，廣州地鐵三號線于2005年底建成一期工程，其采用了最高時速120km/h的車輛，運營特征與普通地鐵一樣，只是在車站設置方面部分地段站間距長達6km左右，為快速運營創造了條件。2 快線發展特征分析 總結國內外大城市快線的模式，其特征及適用條件見表1。表1 國外城市快線模式比較表

城市	模 式	特 征	適用條件
紐約	多軌并行式	快慢線各行其軌	通道流量要求非常大，而且具備良好的建設空間。
巴黎	深層開挖式	深層地鐵、獨立系統	對已建成系統的補充完善
東京	快慢共軌式	快線越站式	車站具備設置越行線的條件

快線模式的形成與其建設背景密切相關。紐約快線的建設模式主要在于地鐵建設初期普通地鐵站距定位在600m左右，比較小，網絡需要快線、慢線同時存在，從而產生了4軌或者3軌的模式。巴黎則是在地鐵網絡基本形成后，才逐漸暴露出小站距設置所帶來的服務水平低的問題，進而衍生出了市郊鐵路加新建深埋軌道構成快線的模式。東京普通地鐵的站距設置相對比較大，其快線則主要通過增加車站配線組織不同的運營方案來實現。快線系統的主要實現方式見表2。表2 快線系統方式一覽表

快線系統方式	特 點
提高車輛速度、加大站距	提高車輛的最高運行速度，車站分布間距適當加大，提高旅行速度。從物理上此種方式比較容易實現，但需要慎重權衡速度與服務范圍兩個對立因素。
增加車站配線、運營組織	在車站設置越行線，通過運營方案的組織，開行快、慢車。在保證合理覆蓋范圍的情況下，同時對中長距離出行的群體提供快線服務，但對系統配置、運營管理提出比較高的要求。
多軌平行、快慢線獨立	兩條線路平行分布，慢線服務于短距離的群體，快線服務于中長距離的群體，兩者互相補充。效果比較明顯，運營管理簡單，但是工程代價比較大。

3 北京快線發展分析3.1北京建設快線的必要性分析 結合北京的城市發展特征進行分析，北京建設快線的必要性比較突出，主要體現在以下幾點：1．城市空間結構的調整需要快線的支持 在《北京城市總體規劃（2004-2020）》中規劃了11個新城，旨在通過發展新城實現從單一中心向多中心的發展和過渡。相關預測表明從2004年至2020年，出行總量約增長104%，但15km之內的區域間出行僅增長50%，而15-35km的出行增長量為145%，35-80km的出行增長量為165%。可見2020年居民出行構成與2004年相比，中長距離的居民出行呈現明顯的增長趨勢，這個特征與北京市城市結構發展戰略相吻合。以上預測只是基于規劃的人口及功能得出的結論，在整體目標的實現過程中需要各種策略的支持，其中最重要的一點就是軌道交通快線系統。目前北京新城至舊城的直達性均比較差，按照普通地鐵的服務特性計算，大部分新城至舊城的出行時間超出1小時，再考慮起終點兩端的出行時間，如此長的出行時間很難使新城具備城中心居民外移的吸引力。因此，提供軌道快線系統以縮短中長途乘客的出行時間對于新城的發展有著至關重要的作用，巴黎和東京的經驗都已經表明良好的交通系統將帶動衛星城的良性發展。2．北京城市軌道交通結構需要快線 大部分特大城市在制定及實施其軌道交通發展戰略中，“1小時的時間距離”的原則應用得比較廣泛，這主要是基于人出行過程中一個可以接受的時間度而確定的。比如巴黎，在其市中心內，地鐵線路平均旅行速度較慢，1小時圈在15km范圍左右，而擴展至都市圈，RER線則將1小時圈擴大至30km的范圍。 北京市軌道交通系統需要服務于三個不同層次的區域。第一個層次為市中心15km半徑的范圍，即中心大團和多數邊緣集團；第二個層次即近郊圈層，即市中心15-35km半徑的范圍，主要包含通州、亦莊、大興、門頭溝、昌平、順義和房山新城，此圈層為北京下一步實施重要戰略轉移的關鍵區域；第三個層次為遠郊圈層，即市中心周圍35km以外的范圍，包含遠郊新城（延慶、懷柔、密云、平谷）。第一個層次范圍內，軌道交通網具有良好的覆蓋性和直達性，交通服務已經比較完善。而對于第二個層次和第三個層次，若按照普通的軌道交通系統來服務，則很難具有吸引力。根據北京空間發展戰略和交通發展政策，為構建中心城和新城之間高速、高效、大運量的客運交通走廊，引導中心城的有機疏散，支持新城的發展，以下交通目標的實現是非常有必要的： （1）近效新城到城市中心的軌道交通出行時間控制在45分鐘以內。 （2）遠郊新城到城市中心的軌道交通出行時間控制在1小時以內。 為實現以上目標，對于第二層次和第三層次區域的軌道交通系統，應以快線服務為主。 總之，無論是從北京市的城市發展結構分析，還是從北京市的軌道交通發展需求分析，快線層次線路的建設是必要的，需要從網絡規劃層次進行定位，切實體現以人為本的思想，并從規劃上進行控制，因為軌道交通復雜的系統性往往決定了其改造所具有的高難度。3.2北京快線發展的模式 快線并沒有固定的模式，需要根據不同的需求及不同的建設條件進行分析。對北京快線的發展模式，分別針對中心城與新城之間的連接快線和新城之間的連接快線考慮不同的解決方案。1．連接中心城與新城之間的快線 連接中心城與新城之間的快線有以下幾個特點：（1）北京在四環以內基本已經建成，人口及就業崗位分布密度比較高，在此區域軌道交通車站分布比較密集，而且建設條件比較差。（2）外圍發展新城與中心城通過綠隔帶進行分隔，大部分區域還未建成，線路車站的實施條件比較好。 根據以上特點，舊城與新城之間的連接快線實現的模式主要為：（1）對中心城區段采用站站停的運營模式，通過適當加大站間距及提高車輛最高運行速度來提高旅行速度，車輛的最高運行速度以100km/h及以上比較合適。（2）對中心城外地面或高架區段則可以采用快慢共線、跨站運營的方式提供快速服務。2．連接新城之間的快線 連接新城之間的快線有以下幾個特點：（1）具有比較好的建設條件，通常以地面線或者高架線為主，車站的建設空間也比較大。（2）在新城內車站的分布相對比較密，但新城外車站分布的間距比較大，通常在3km以上。 根據以上特點，連接新城之間的快線模式主要如下：（1）提高車輛最高運行速度，以120km/h及以上比較合適，可以在B型車單元車組和動力車組之間進行選擇。（2）在部分車站設置越行線，采用快慢共線、跨站運營。4 結論與建議 國內的軌道交通正呈現快速發展的勢態，需要我們理性的結合軌道交通的本質需求做出相應的變化。快線作為特大城市軌道交通建設中可能會出現的形式，需要我們提前對其進行研究，從網絡規劃階段進行考慮，提前預控各種條件，保證軌道交通健康的發展。北京在新一輪的總規修編中提出要構建“兩軸-兩帶-多中心”的城市結構，特別是東部的三大重點新城將是下一步建設的重點。在這種規劃背景下，快線的發展是必然的，需要結合網絡重新對部分線路進行定位，實現用地規劃與軌道建設的有效結合。參考文獻 [1] 北京市城市規劃設計研究院等.《北京城市總體規劃（2004-2020）》[R]，2004年[2] 北京市城市規劃設計研究院.《北京市城市快速軌道交通線網規劃》[R]，2002年[3] 陳尚文，杜文.我國大城市用地形態與交通發展模式的研究[J].系統工程，2003，21（5）:53-57[4] 錢林波，顧文莉.以快速軌道交通支撐和引導城市發展[J].現代城市研究，2001（6）:55-58[5] 鄭永平.城市軌道交通建設與城市可持續發展思考[C]//地下鐵道新技術文集，2003.