我對地鐵設計中幾個問題的看法

我對地鐵設計中幾個問題的看法梁廣深【摘要】 本文對如何看待地鐵預測客流量，北京地鐵客運量增長緩慢問題，關于跑40對通過能力問題，以及遠期列車編組問題發表了自己的看法。認為預測客流量有不確定性，在設計中應留有余地。票價高是制約北京地鐵客運量增長的主要因素。我國地鐵列車采用動車、拖車混合編組，啟動、制動加減速度低，加上終點站返返能力制約，無法跑到40對通過能力。根據發達國家地鐵列車編組逐漸加長的發展史，現在不應該縮短在建項目遠期的列車編組長度。【關鍵詞】客流量、通過能力、列車編組、留有余地。1 引言 隨著我國經濟的飛速發展和綜合國力的提高，我國城市快速軌道交通建設進入了大發展時期。目前，對地鐵設計中的幾個重大技術問題，如遠期預測客流量、地鐵現狀客運量估價、通過能力跑40對、以及縮小遠期列車編組等問題上，存在著不同意見。對這些重大技術問題，如果得不到正確合理的解決，勢必影響我國城市快速軌道交通建設的健康發展。 為此筆者愿就此問題發表一點拙見，作為引玉之磚，以期引起業內同行們的關注和思考。2 預測客流量分析 目前在對快速軌道交通項目評審中，部分專家往往認為預測的遠期客流量偏大，要求壓縮遠期預測客流量，縮小列車編組長度。對此我想從客流預測的機理上發表一些看法。2.1 預測客流量在軌道交通設計中的作用 預測客流量是進行城市快速軌道交通工程設計的基礎資料。它是確定系統的總體建設規模，機電設備容量，車輛配置，系統運輸能力，以及工程分期建設的依據。 但由于各種條件制約，目前客流預測結果還有不盡人意的地方，業內人士也有不同看法。2.2 客流量預測的基礎資料 當前進行軌道交通客流量預測，使用的基礎資料有兩類：一類是城市近十幾年來的統計資料。包括城市人口數量、國內生產總值、歷年公共交通客運量、居民出行OD、出行方式等。 另一類是未來第十年的城市總體規劃資料。如城市規劃人口、城市經濟發展規劃、城市道路網規劃、公共交通規劃、地鐵沿線的土地利用和開發規劃等。2.3 客流量預測方法 現在軌道交通客流量預測，都是采用交通流四步法：即按出行生成、出行分布、出行方式劃分和交通流分配四步進行預測。 客流預測，首先根據城市既有資料的特征因子，建立和較核數學模型。然后代入未來第十年的城市規劃參數，進行城市未來第十年的交通量預測。在此基礎上，用趨勢外延法進一步進行初期、近期和遠期城市交通量預測，并由此預測快速軌道交通承擔的客運量、站間OD、車站上下車人數、以及區間斷面客流量等數據。2.4 如何看待預測客流量2.4.1預測客流量有不確定性 從客流預測原理看出，在預測模型中對各因子的取值大小，直接影響預測客流量的大小。未來城市總體規劃的變更或實施滯后，也會影響預測客流量大小。 另外，客流量預測的時間跨度長達30年，預測使用的城市規劃資料又與客流預測年限不吻合，這就必然會造成預測誤差。其預測結果有一個置信度范圍。因此，我主張在設計中不要把預測客流量看的太死，對系統運輸能力應該留大不留小。為以后可持續發展留有余地。2.4.2預測客流量會隨著經濟的發展而增長。 客流量是社會經濟活動和文化生活活動的產物。它會隨著城市經濟的發展而增加。 （1）隨著人民生活水平的提高，大批騎自行車的乘客會轉乘公共交通上下班。 （2）由于城市面積的擴大，地鐵線路向郊區延伸，擴大了它的服務范圍和吸引量。 （3）隨著城市化的發展，大批農業人口涌進城市經商和做工，使公共交通客運量增加。 （4）隨著汽車時代的到來和城市道路堵塞，迫使乘小汽車的人在郊區換乘地鐵進城上班。 看一看已有百年地鐵歷史的發達國家，仍在不斷地擴建地鐵網絡、現在地鐵車內擁擠不堪，甚至要用人推送的現狀，就說明了這一點。2.4.3 預測客流量是否總是偏大 有人提出現在地鐵預測客流量普遍偏大，要求壓縮。上海的例子并非如此。1999年4月，上海市為進行地鐵1號線北延伸段設計，委托上海城市綜合交通規劃研究所，對1號線的客流量重新進行了預測。預測結果，延伸后的1號線（莘莊至泰和路站）到2005年，全日客運量為68萬人次，高峰小時最大斷面客流為2.18萬人次。 上海地鐵1號線2001年平均日客運量為42萬人次，節日達60萬人，高峰小時斷面客流量為2.4萬人次。由此可見上海地鐵1號線新預測的客流量，小于2001年的實際客運量。3 我國地鐵現狀客運量分析
圖1 北京地鐵客運量統計表 現在有人經常說北京地鐵1號線運營30年，高峰小時斷面客流才達到2.5萬人次。于是拿北京地鐵類比，認為一些正在籌建項目的遠期預測客流量偏大，要求壓縮。我經過對北京地鐵、上海地鐵的實際客運量調查研究之后，有不同看法。3.1北京地鐵客運量分析 北京地鐵1號線于1971年開通，已有30年的運營歷史。北京環線地鐵于1987年12月投入運營，也已運營了15年。目前北京地鐵全日客運量為150萬人次（其中有月票近18萬張）。地鐵1號線高峰小時最大斷面客流量約為2.5萬人次，行車間隔為3.5分鐘。 北京地鐵采用人工售檢票。1987-1995年單程票價為0.5元，月票每張18元。1996年1月，單程票改為2元，月票改為40元。1999年12月單程票改為3元，地鐵專線月票改為50元，地鐵與公交通用月票為80元。 從北京地鐵近13年的統計表可以看出，在1987-1995年票價為0.5元時，地鐵的客運量增長率一般在10%左右。1996年、2000年的兩次客運量大跌落都是由于車票漲價引起的。1996年1月票價由0.5元改為2元，當年的客運量減少1.18億人次，折合每天減少乘客32.3萬人次，降幅為21%。1999年12月票價由2元改為3元，2000年的客運量又減少了6千萬人次，折合每天減少乘客16.4萬人次，降幅為12.2%。3.2 上海地鐵客運量分析 上海地鐵1號線于1993年建成，運營9年來客運量增長很快。目前1號線的票價分為2元、3元、4元三種，1號線換乘2號線的票價為5元。 從地鐵1號線的客流統計表可以看出，1993年地鐵1號線試營業期間，票價為5元，年客運量為108.7萬人次，1994年 月票價改為2元、3元，當年客運量達到469.1萬人次。增長了4.3倍。從1995-1998的4年中，地鐵1號線的客運量平均每年增長25%。
1999年3月1號線的票價調為3元、4元，使當年客運量減少了1685萬人次，折合每天減少乘客4.6萬人次，降幅為13%。 圖2 上海地鐵客運量統計表3.3 制約地鐵客運量增長的因素3.3.1車票價格 通過對北京地鐵和上海地鐵實際客運量的分析說明，車票價格是制約我國地鐵客運量增長的主要因素。地鐵票價每漲一次其客運量就下跌一次。由于票價高，使大批乘客被拒之地鐵門外。例如北京地鐵環線的票價為3元，在地面上與其并行的44路汽車票價為1元。結果44路汽車的客流量很大，而地鐵的客流卻不那么火爆。地鐵1號線也有類似情況。 目前北京地鐵的專線月票為50元，地鐵與公交通用月票為80元，因企業改革地鐵公司不再增發新的地鐵月票。近日報紙披露，黑市上一張地鐵月票的價格已經炒到1000元。這說明還是有很多人想少花錢乘坐地鐵上班，如果把北京地鐵的票價降到可與公共電汽車競爭的水平，我相信地鐵的客運量定能大幅度增加。3.3.2 職工收入水平 經濟條件是職工出行選擇交通工具的基礎。這與我國職工收入低密切相關。北京市2000年全市職工的平均工資為15726元，低收入職工的月工資不足千元。花3元錢買一張地鐵票相當于職工收入的1/200-1/300，這自然會使他們對地鐵望而卻步。而在香港和其他發達國家，乘一次地鐵的票價只相當于其收入的1/1000，甚至更低。乘坐地鐵出行的比例就高。 因此，目前我國勞動者的收入水平不高，是制約地鐵客流量增長的第二位因素。3.3.3地鐵線路網規模 地鐵在城市交通中發揮的作用與線網規模有密切關系。凡是地鐵線網發達的城市，地鐵就起著骨干交通的作用。現將2001年8月英國衛報發表的世界六大地鐵概況摘錄如下： 世界五大地鐵概況表 表1

城市指標	巴黎（普通地鐵）	莫斯科	東京	紐約	墨西哥
第一條線建成年份	1900	1935	1927	1868	1969
線路條數	14	11	12	25	11
線網長度（公里）	210	264	285	1055	159
車站數量	297	162	209	468	175
單程票價	8法郎	5盧布	160日元	1.5美元	1.5比索
日客流量（萬人）	440	900	700	470	420

北京地鐵目前只有2條線，直達性較差，大部分乘客都要經公共交通換乘才能到達目的地，在城市交通中起不到骨干作用，也是影響客運量增長的一個原因。3.3.4 政府宏觀管理 北京地鐵客運量增長緩慢，與政府的宏觀管理有關系。如果政府職能部門對全市的公共交通有一個合理的調控規劃，變無序競爭為合理分工。地鐵的客運量也會大量增加。 2001年上海市政府因打浦路過江隧道能力緊張，取消了幾條經該隧道開往浦東的公交車路線。鼓勵乘客坐地鐵2號線過江，并規定在黃浦江兩側乘車在4站以內的票價為1元。這一調控為地鐵2號線增加了一大批客流。3.3.5 城市基礎設施條件 城市基礎設施也是影響地鐵客運量增長的一個因素。北京的城市道路網較發達，公交車的營運速度不算低，能滿足職工上下班要求，許多人選擇公交車上下班。 上海的城市道路網先天不足，堵車嚴重，公交車不能保證職工的上班時間。而上海地鐵因速度快、準時，成為上班族的首選交通工具。盡管上海地鐵的票價比北京地鐵高，乘坐地鐵的人還是越來越多。上海地鐵1號線才運營8年，高峰斷面客流量已達2.4萬人次。 筆者認為，在當前形勢下應該注重總結我國新建地鐵的新鮮經驗，而不是老回頭向后看。因為我國今后的發展模式肯定與過去30年的發展模式不同。4 關于40對通過能力問題 新修編的《地下鐵道設計規范》，將地鐵的通過能力提高到每小時40對。對此我是有疑慮的。目前世界上有近百座城市建成了快速軌道交通，其中只有俄羅斯的莫斯科地鐵，圣彼得堡地鐵，跑到了每小時40對列車以上。東京地鐵最高跑到32對，香港地鐵近幾年花7億港元資金改造信號設備，也只能跑到34對列車。并認為行車密度再增加的可能性很小。 有專家認為，地鐵跑40對通過能力要具備以下條件： （1）信號的設計間隔應達到75秒 信號是保證列車運行安全的設備，列車要跑90秒的行車間隔，信號的設計間隔應達到75秒，作為調度員調整運行秩序的余量。目前最新的信號設備區間可以跑到75秒。 （2）列車的起動、制動加減速度要大 地下鐵道站間距短，列車起動、制動頻繁。要跑40對能力，列車的起動加速度應達到1.0-1.1 m/s2，制動減速度不能小于1.2 m/s2 。莫斯科地鐵采用全動車編組，車輛的起動、制動加減速度能達到上述條件，已經跑到了40對、45對。 歐美各國和我國在建的地鐵，全部采用動車、拖車混合編組，列車的起動加速度約為0.8 m/s2左右，制動減速度在0.9 m/s2上下，因此這些地鐵沒有一個能跑到40對。 （3）列車停站時間不能超過25秒 列車停站時間是限制車站通過能力的重要因素。要跑40對能力，列車的停站時間不能超過25秒鐘。莫斯科地鐵車內每平米余富面積站立4.5人，加上列車間隔較短，上下車的人不太集中，其停站時間就短。 像我國這樣的人口大國，車內每平米余富面積站立6個人，要縮短停站時間很困難。 （4）折返站通過能力是最終制約因素 折返站的通過能力，是最終限制系統通過能力的環節。經過幾家設計單位按移動閉塞信號和折返站配線計算，4輛以上編組的列車，其折返站的最大通過能力不超過每小時34對。 總而言之，正是由于上述條件制約，使絕大多數城市的地鐵都跑不到40對通過能力 。 有同志說，里爾地鐵可以跑到每小時60對列車。據我所知，里爾地鐵屬于新交通系統.其車寬2.05m,車高3.2m。采用膠輪車和無人駕駛。列車由2輛車組成，長25.6m，列車定員為130人，系統運輸能力約8000人次，它和我們討論的大容量地鐵是兩回事。 法國人能使里爾地鐵跑60對，卻不能讓巴黎地鐵跑40對，這不是很能說明問題嗎？ 筆者認為，像通過能力這樣的重大技術問題，應該在調查研究的基礎上，先進行專題``論證，再進行現場實際測試，取得成功之后再推廣較為穩妥。5 關于遠期列車編組問題5.1 國外地鐵列車編組的發展趨勢 在地鐵設計中，有些專家極力要求新建地鐵縮短列車編組數量，這不符合世界地鐵一百多年的發展史。各國地鐵列車的編組數量經歷了一個由短到長的發展過程。請看，東京地鐵列車編組由4輛發展到6、8、9、10、12輛；漢城地鐵由6輛發展到8、10輛；莫斯科地鐵由6輛到8、9輛；巴黎普通地鐵由5輛到6、8輛；地鐵快車線由4輛到6、 8、9輛。5.2 改善乘車舒適度勢在必行 目前我國地鐵設計都是按車廂內每平米余富面積站立6個人計算，乘車條件要差一些。歐洲地鐵規定每平米面積站立4個人，莫斯科地鐵規定為4.5人。想通過提高舒適度，吸引更多的乘客乘坐地鐵。 現在我國人民的生活水平大幅度提高了，帶空調的公共汽車已很普遍，新建地鐵車站也增加了空調，由此改善地鐵乘車舒適度勢在必行。5.3 青島地鐵列車編組該不該縮短 青島地鐵經過多年反復論證，確定采用B型車，列車6輛編組。現在有人建議將該線改為4輛車編組，我認為這樣做會留下后遺癥。 青島地鐵遠期高峰小時預測客流量為4.04萬人次。按列車6輛編組、系統通過能力30對計算，遠期高峰小時應開行28對列車。為改善乘車舒適度，若按每平米面積站立4個人計算，遠期高峰小時需開行38對列車，已接近了部分專家提倡的40對能力。因此從發展角度看，青島地鐵列車采用6輛編組是合適的。 試想，當青島地鐵按4輛編組把車站建好后，40對能力也用足了之后，該系統將永遠被鎖定在車內每平米面積站立6個人的境地。想減少定員提高舒適度、想擴大系統運輸能力等都無從談起。而隨著經濟的發展和實際客運量的增加，會使車廂內更加擁擠。這樣的服務水平是不能滿足乘客需要的。如果將來跑不到40對能力，那情況會更糟。 我國是個人口大國。我主張，在列車編組問題上應該為后人多留一點發展余地。當前跑40對能力只是一個奮斗目標，還不是現實能達到的生產力。因此，不要急于讓大家現在就縮短列車編組，應該把40對能力作為以后改善乘車舒適度和提高系統運輸能力的儲備。6 縮短列車編組不是降低車站造價的有效方法 眾所周知，站臺長度和車站管理用房面積,是控制車站長度的兩大因素。在車站內增加了空調以后，管理用房面積成為主要控制因素。據統計，設在站廳層的生產用房面積約達1900m2，站臺層的用房約400 m2。據此布置的車站長度約在170—180m。如果將列車編組縮短1—2輛車，就會出現站廳層長度大于站臺層長度。從施工方法考慮車站無法錯臺施工，最終車站結構還得按站廳層長度施工。 如果把站廳層與站臺層長度拉齊，車站結構就得加寬，由此又增加了車站投資。如果從車站縮短節省的投資中扣除車站加寬增加的投資、扣除區間隧道加長增加的投資，其節省的投資大打折扣。因此，縮短列車編組長度不是降低車站投資的有效方法。如果將站廳層的部分房間移到地面上,對降低車站投資會更有效。何必以縮小列車長度、犧牲系統發展潛力為代價來降低車站投資呢。7歷史的經驗值得注意 地下鐵道的隧道結構一旦建成，改建十分困難，代價沉重。東京地鐵早期修建的丸之內線，車站是按4輛車編組修建的。因客運量增加，被迫從60年代開始，對車站按6輛車長進行改造。因為改造是在不停運的情況下進行的，只能利用夜間的3-4個小時進行施工。由于施工場地狹小和技術復雜，這一改造工程用了15年時間才完成。 1984年建成的天津地鐵1號線一期工程，線路長7.3km，設8座車站，站臺按3輛車編組設計。現在1號線要按6輛編組向兩端延伸，對既有的8座車站要加長改造。改造的方法就是將部分區間結構爆破拆除，用以加長車站。有的車站改為換乘站須整體拆除重建。其代價是很大的。為此天津地鐵已經停運，改造工程即將開始。我希望上述教訓不要再重演。 最后我要說明，本文所談的幾個問題只是個人的一孔之見，由于水平所限，錯誤在所難免。歡迎同行們批評指正和爭鳴。2003年6月