石家莊市軌道交通合理線網(wǎng)規(guī)模匡算的研究
摘 要:從城市的交通需求以及線網(wǎng)的覆蓋面和服務(wù)水平兩個(gè)方面,對(duì)石家莊市軌道交通的線網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行了匡算. 并結(jié)合石家莊市的實(shí)際情況,通過(guò)對(duì)比和分析各種匡算結(jié)果,提出了石家莊市主城區(qū)軌道交通近期和遠(yuǎn)景線網(wǎng)規(guī)劃的合理規(guī)模.在進(jìn)行城市快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中,一個(gè)十分重要的問(wèn)題就是如何根據(jù)城市的現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃、城市的交通需求、城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平等,從宏觀上合理地規(guī)劃快速軌道交通線網(wǎng)的規(guī)模. 所謂合理規(guī)模[ 1 ] ,實(shí)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(dòng)態(tài)的平衡過(guò)程,因此合理規(guī)模也是相對(duì)的. 線網(wǎng)規(guī)模是否真正合理,最終應(yīng)放入交通模型進(jìn)行需求和供給的動(dòng)態(tài)檢驗(yàn). 但在進(jìn)行方案構(gòu)架研究之前,也應(yīng)對(duì)線網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行約束,以使多個(gè)方案有共同的比較基礎(chǔ).
本文通過(guò)對(duì)城市的交通需求以及線網(wǎng)的覆蓋面和服務(wù)水平進(jìn)行定量分析,同時(shí)參考國(guó)內(nèi)外一些城市快速軌道交通線網(wǎng)建設(shè)與使用指標(biāo),針對(duì)石家莊市的具體特點(diǎn),最后確定其快速軌道交通線網(wǎng)總長(zhǎng)度的合理范圍.
1 按交通需求推算線網(wǎng)規(guī)模
交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)要滿足交通的需要,城市遠(yuǎn)景年的公共交通預(yù)測(cè)總量,體現(xiàn)了城市公共交通的遠(yuǎn)景需求規(guī)模,是決定城市快速軌道建設(shè)總量的最重要的、可量化的指標(biāo). 軌道交通線網(wǎng)規(guī)模,可以從出行總量與軌道交通線路負(fù)荷強(qiáng)度之間的關(guān)系推導(dǎo)而來(lái),其線網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度為：
βγ (1)
L=Qα/
式中,Q 為城市出行總量,萬(wàn)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(dān)客流的比重;γ為軌道交通線網(wǎng)負(fù)荷強(qiáng)度,萬(wàn)人次/ (km·d) . 遠(yuǎn)期公共交通預(yù)測(cè)總客流量可以通過(guò)交通需求預(yù)測(cè)獲得. 軌道交通方式占公共交通方式出行量的比重與常規(guī)公交的線網(wǎng)密度、服務(wù)水平、軌道交通的線網(wǎng)密度和服務(wù)水平有關(guān). 從國(guó)外一些城市快速軌道交通運(yùn)行來(lái)看,紐約的快速軌道交通占城市客運(yùn)量的70 % , 巴黎占65 %. 我國(guó)的一些城市遠(yuǎn)期軌道交通在城市公共交通中分擔(dān)客流的比重:北京市為50 %～55 % , 廣州市為45 %～50 % , 沈陽(yáng)市為60 %～88 % , 青島市為60 %～65 % , 長(zhǎng)春市為21 % , 大連市高達(dá)7013 %[ 2 ]. 因此,建議各城市根據(jù)自身的實(shí)際情況,β在0. 3 ～0. 6 之間取值. 線網(wǎng)負(fù)荷強(qiáng)度是指快速軌道線每日公里平均承擔(dān)的客流量,它是反映快速軌道線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效率和經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要指標(biāo).從國(guó)內(nèi)外快速軌道交通建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,一般分為兩種模式. 一種是高密度低負(fù)荷軌道交通系統(tǒng),如巴黎、倫敦,這種形式的快速軌道網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益較差,政府需要進(jìn)行大量補(bǔ)貼;另一種是低密度高負(fù)荷快軌線網(wǎng),如莫斯科、香港. 我國(guó)的城市目前還只能采用低密度高負(fù)荷的模式,以最少的資金獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益,從國(guó)內(nèi)外快軌線網(wǎng)來(lái)看,建議γ在2. 5～4 之間取值.
1. 1 未來(lái)居民出行總量分析
根據(jù)《石家莊市城市綜合交通規(guī)劃總報(bào)告》, 到2010 年石家莊市主城區(qū)的建設(shè)用地發(fā)展規(guī)模為142 km2 ,2010 年主城區(qū)總?cè)丝跒?95 萬(wàn)人[ 3 ]. 根據(jù)我國(guó)特大城市人口規(guī)模的控制政策,以及2010 年以后整個(gè)石家莊中心城市的城市化水平,石家莊市主城區(qū)建設(shè)用地發(fā)展范圍將控制在3 環(huán)以內(nèi),面積280 km2. 考慮到城市的發(fā)展,城市遠(yuǎn)景常住人口加流動(dòng)人口規(guī)劃控制在300 萬(wàn)人.
根據(jù)2000 年石家莊市主城區(qū)居民出行調(diào)查,主城區(qū)總?cè)丝跒?40 萬(wàn)人,人均出行次數(shù)為2. 54 次/ (人·d) ,出行率為86. 34 %. 東京1968 年的人均出行強(qiáng)度為2. 48 次,1978 年為2. 53 次,10 年內(nèi)增加0. 05 次,增長(zhǎng)不大. 根據(jù)1984 年廣州市居民出行調(diào)查,居民人均出行次數(shù)為2. 09 次/(人·d) ,1996 年進(jìn)行了一次小規(guī)模的家訪調(diào)查,調(diào)查結(jié)果表明,1996 年的人均出行次數(shù)為2. 3 次/(人·d) ,略有增長(zhǎng). 根據(jù)石家莊市總體規(guī)劃,考慮2010 年未來(lái)的城市規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、居民平均出行次數(shù)的變化趨勢(shì),確定未來(lái)的居民出行次數(shù)為2. 66～2. 78 次/(人·d) ,居民日出行總量為519～542 萬(wàn)人次. 流動(dòng)人口出行次數(shù)為2. 8 次/ (人·d) . 參考國(guó)內(nèi)外城市人口的出行強(qiáng)度的增長(zhǎng)規(guī)律,從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,石家莊市的出行強(qiáng)度的增長(zhǎng)速度應(yīng)逐漸下降而趨于平穩(wěn). 所以,主城區(qū)的遠(yuǎn)景人口出行強(qiáng)度分別確定為常住人口2. 8 次/(人·d) ,流動(dòng)人口中暫住人口與常住人口相同,其它流動(dòng)人口為3. 0 次/(人·d) . 根據(jù)上述資料數(shù)據(jù),到近期2010 年,石家莊市居民出行總量預(yù)測(cè)為617～640 萬(wàn)人次;遠(yuǎn)景年居民出行總量預(yù)測(cè)為84315 萬(wàn)人次.
1. 2 交通結(jié)構(gòu)分析
交通結(jié)構(gòu)的影響因素主要是居民出行的特征、未來(lái)交通發(fā)展戰(zhàn)略以及可能提供的交通方式. 2010 年的石家莊市城市總體規(guī)劃確定的城市交通發(fā)展戰(zhàn)略中,明確提出了優(yōu)先發(fā)展和建立大容量快速公共交通系統(tǒng)的交通發(fā)展戰(zhàn)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(jié)合的多層次、多功能、多類型的城市綜合交通運(yùn)輸體系. 這種體系的建立將改善現(xiàn)狀的交通方式結(jié)構(gòu),導(dǎo)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(guó)外的情況看,在世界上大城市客運(yùn)交通中,因?yàn)楣步煌瓦\(yùn)效率比私人交通高得多,以使公共交通在城市綜合交通運(yùn)輸中占有明顯的優(yōu)勢(shì). 像紐約公共交通年客運(yùn)量占全市總客運(yùn)量的86. 0 % , 東京公共交通年客運(yùn)量占城市總客運(yùn)量的70. 6 % , 莫斯科公共交通年客運(yùn)量占城市總客運(yùn)量的91. 6 %. 根據(jù)石家莊市城市總體規(guī)劃,2010 年在主城區(qū)常住人口的出行中,通過(guò)建立城市主要客運(yùn)走廊的軌道系統(tǒng)分析,公交出行比例將提高到21 % , 其中公共汽車為17 % ; 流動(dòng)人口出行中,公交出行比例為40 %. 根據(jù)石家莊市城市交通發(fā)展戰(zhàn)略的方向,主城區(qū)遠(yuǎn)景的出行交通方式結(jié)構(gòu)將更趨合理,公共交通的出行比例會(huì)進(jìn)一步提高. 類比其它城市的情況,遠(yuǎn)景公交出行的比例確定為50 %。
(2) 遠(yuǎn)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(yùn)量的比重,與城市道路網(wǎng)狀況、常規(guī)公交網(wǎng)密度、常規(guī)公交服務(wù)水平、軌道交通線網(wǎng)密度、運(yùn)送速度及車站分布有關(guān). 從國(guó)外一些大城市的軌道交通的運(yùn)行情況看,巴黎的快速軌道交通所承擔(dān)的客運(yùn)量占城市公交客運(yùn)總量的65 %; 紐約的快速軌道交通所承擔(dān)的客運(yùn)量占城市公交客運(yùn)總量的54. 9 % ; 墨西哥城的快速軌道交通所承擔(dān)的客運(yùn)量占城市公交客運(yùn)總量的42. 9 %; 莫斯科的快速軌道交通所承擔(dān)的客運(yùn)量占城市公交客運(yùn)總量的40 % , 在20 世紀(jì)80 年代初,曾達(dá)到45 %; 東京都區(qū)部的軌道交通客運(yùn)量占整個(gè)公交的80 % 以上. 巴黎的軌道交通線網(wǎng)密度大,服務(wù)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(yùn)距只有5. 3 km. 線路平均負(fù)荷強(qiáng)度較低,約為1. 64 萬(wàn)人次/ (km·d) . 莫斯科軌道交通的運(yùn)量基本上已經(jīng)飽和,近幾年其他地面交通客運(yùn)方式的積極發(fā)展,軌道交通所承擔(dān)的客運(yùn)量占城市公交總客運(yùn)量的比例呈下降趨勢(shì),說(shuō)明莫斯科的線網(wǎng)能力已不能滿足城市日益增長(zhǎng)的客運(yùn)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(yuǎn)景石家莊市快速軌道交通方式的交通需求量計(jì)算結(jié)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(wàn)人次. ② 遠(yuǎn)景軌道交通方式的全日出行總量為843. 5 萬(wàn)人次.
表1 石家莊市軌道交通需求量估算表
根據(jù)主城區(qū)人口和工作崗位密度大的特點(diǎn),按照平均載客強(qiáng)度為2. 0 萬(wàn)人次/ (km·d) 估算,2010 年需軌道線路長(zhǎng)度約為18. 51～19. 20 km. 按照一般規(guī)律,遠(yuǎn)景路網(wǎng)全部形成后,其路網(wǎng)的線路平均載客強(qiáng)度會(huì)有所下降,按照平均載客強(qiáng)度為 2. 5～3. 0 萬(wàn)人次/ (km·d) 估算,遠(yuǎn)景需軌道線路長(zhǎng)度約為105～139 km.
2 按線網(wǎng)服務(wù)覆蓋面匡算線網(wǎng)規(guī)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(jìn)入軌道交通系統(tǒng),另一種是通過(guò)步行以外的其它交通方式換乘到軌道交通系統(tǒng)中. 軌道交通對(duì)以其它交通方式換乘者的吸引范圍顯然大于步行進(jìn)入系統(tǒng)的吸引范圍. 同時(shí),由于城市中心區(qū)交通相對(duì)于城市外圍區(qū)方便,軌道交通的吸引范圍也是不同的. 一般在城市邊緣區(qū)因居民的出行距離較長(zhǎng),利用快速軌道交通節(jié)省的時(shí)間大于步行或乘車去快速軌道交通車站所消耗的時(shí)間,所以郊區(qū)車站的吸引范圍應(yīng)大于市中心區(qū)車站的吸引范圍. 在不考慮軌道交通運(yùn)量的前提下,當(dāng)整個(gè)城市用地都在軌道交通的合理吸引范圍內(nèi)時(shí),快速軌道交通的覆蓋面最大,此時(shí)在城市的各個(gè)角落都可以乘坐快速軌道交通.據(jù)統(tǒng)計(jì),在城市中心區(qū),一般通過(guò)步行方式乘坐快速軌道交通的乘客至車站站臺(tái)的步行時(shí)間不大于15 min. 乘客在車站內(nèi)的停留時(shí)間為3～5 min , 步行速度為4 km/ h , 則市中心區(qū)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(fù)荷的原則,城市中心區(qū)吸引范圍平均取0. 75 km. 在城市中心外圍地區(qū),步行去車站的距離每側(cè)在0. 80～1. 0 km 的范圍內(nèi),除此之外騎自行車或乘公交車去車站換乘的距離不超過(guò)2 km , 由此確定城市中心外圍區(qū)快速軌道交通車站的吸引范圍每側(cè)為2 km. 對(duì)于一條快速軌道交通的線路市中心區(qū)的吸引范圍,可以近似地認(rèn)為是線路兩邊各750 m 的條形帶, 邊緣區(qū)的吸引范圍為線路兩邊各2 km 的地帶內(nèi). 2. 2 快速軌道交通的線網(wǎng)密度在不考慮軌道交通運(yùn)量的前提下,當(dāng)整個(gè)城市用地都在軌道交通的合理吸引范圍內(nèi)時(shí),快速軌道交通的覆蓋面最大,此時(shí)在城市的各個(gè)角落都可以乘坐快速軌道交通.
根據(jù)石家莊市主城區(qū)的道路網(wǎng)絡(luò)和總體規(guī)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(qū)域,其交通需求是多方向、向四周放射的,而且服務(wù)水平要求較高. 根據(jù)以上原則,在不考慮客運(yùn)量的需要條件下,在市中心圈層,要求軌道交通的線網(wǎng)全部覆蓋并滿足4 個(gè)客流方向的需要,可以把軌道交通線網(wǎng)簡(jiǎn)化成一個(gè)比較均勻的棋盤形路網(wǎng),理論上按線路的間距為1. 5 km 計(jì)算,線網(wǎng)密度約為1133 km/ km2. 考慮石家莊市經(jīng)濟(jì)水平的實(shí)際情況,在計(jì)算時(shí)該密度指標(biāo)可以降低,取1. 2 km/ km2 比較適宜. 對(duì)于主城區(qū)外圍圈層,離城市中心越遠(yuǎn),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(qū)外圍圈層的線網(wǎng)形狀應(yīng)該是趨于放射狀的,同時(shí)服務(wù)水平要求相應(yīng)較低,因此線網(wǎng)密度顯然要低于中心圈層. 在主城區(qū)外圍圈層,軌道交通的線網(wǎng)基本上只考慮向市中心的客流需要,服務(wù)水平要求較低,按2 km 的間接吸引范圍計(jì)算,線網(wǎng)理論密度為0. 25 km/km2.同時(shí),針對(duì)石家莊城市特點(diǎn),在中心圈層和外圍圈層之間,還包含中間圈層[5 ]. 在這個(gè)區(qū)域內(nèi),線網(wǎng)格局仍然考慮各個(gè)方向可達(dá)性,即簡(jiǎn)化為棋盤格局,但服務(wù)水平可以降低,吸引范圍采用2 km 的間接吸引范圍,線網(wǎng)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(wǎng)覆蓋密度分布示意圖1 所示.
石家莊市主城區(qū)中心區(qū)的面積約為108 km2 ,其中核心區(qū)面積為19. 6 km2,全市遠(yuǎn)景的總面積為277 km2 ,按上述線網(wǎng)指標(biāo)計(jì)算線網(wǎng)長(zhǎng)度為109. 97 km , 全市線網(wǎng)平均密度為0. 40 km/ km2.
3 結(jié)論
通過(guò)以上計(jì)算分析可以得出,按照未來(lái)客運(yùn)總需求量計(jì)算,石家莊市主城區(qū)快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)模在116～153 km 的范圍內(nèi). 按線網(wǎng)服務(wù)覆蓋面計(jì)算,石家莊市主城區(qū)快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)模為109. 97 km. 由此推薦石家莊市快速軌道交通遠(yuǎn)景線網(wǎng)合理規(guī)模為110～153 km 范圍內(nèi). 根據(jù)2010 年的城市總體規(guī)劃,2010 年軌道交通的客運(yùn)需求量為37. 02～38. 4 萬(wàn)人次. 主城區(qū)近期快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)模為20 km 以下. 需要強(qiáng)調(diào)的是,從理論上講,只有城市中心區(qū)范圍內(nèi)可以進(jìn)行線網(wǎng)規(guī)模定量匡算;在外圍區(qū)軌道交通布設(shè)的靈活性比較大,條件差異也大,只能因地制宜地布設(shè)線網(wǎng),沒(méi)有規(guī)模估算的可能. 因此本文的規(guī)模估算范圍只包括主城區(qū).
