合理设置轨道交通站间距的经济技术分析
轨道交通的车站间距和站数通常看来都是既定的常量，但从规划的角度从长远运营的眼光看，站间距对于新线建设的投资和工程建成后运用的效果都有十分重要的影响。因此在当前我国城市化进程加快，轨道交通建设再次掀起新高潮的时候，对常规公交和轨道交通本身的特点进行分析，更全面地探讨车站间站距对轨道交通及整个城市交通效益的影响十分必要。
一、从整个城市公交看合理设置轨道交通站间距的必要性
目前正值新世纪之初，我国城市化进程加速，新一轮轨道交通建设高潮方兴未艾，已有轨道交通的几个特大型城市将延伸线路、初步形成路网雏型；地区型中心城市将建成首条轨道交通线路；发达的省会城市将规划和筹建轨道交通。我们在考虑某条具体线路的时候，首先应当看到轨道交通是城市公共交通的一部分，只有各种交通方式合理分工、协调发展，整个城市的交通发展才能步入良性循环的轨道。
常规公共交通，特别是在二十一世纪初的若干年，仍然是城市公共运输的绝对主体。随着公共交通优先政策的明朗和各种倾斜政策不断推出，公共交通仍然会得到一定程度的发展，由于土地使用优化和布局调整中公共交通体系的负荷越来越大，再加上常规公共交通本身技术的落后，导致其发展空间受到一定限制，在城市交通主干线上有让位于轨道交通的趋势，但这丝毫改变不了常规公交若干年内的主体地位。同时由于其历史悠久、路网稠密、对道路的适应性强，既使是在发达国家的大城市，轨道交通有几十年历史的情况下常规公共交通仍然支撑着总交通量的半壁江山。
轨道交通以速度快、运量大、技术水平高、节能和环保得到各界的认可，在1994年4月，新加坡召开的国际市长会议上明确为现代化城市的标志。但是由于其技术复杂、工程投资大、建设工期长，以及整个国民经济的承受能力和各地方的财力限制，短时间不可能取代常规公交，只能在干线上发挥主通道作用，因此在轨道交通建设的技术策略和方针上应当注重与常规公交的配合和衔接，共同发挥作用。公共交通为主体、轨道交通为骨干，这是今后若干年发展城市公共交通的基本思路。特别是进入城市化高速发展阶段，客流滚滚而来，在有限的道路设施和资金投入的情况下，应当最大限度扬各种交通方式之所长，强调发挥整体优势，使之综合效益为最大。
考虑某条具体线路的时候，我们首先应当看到轨道交通是城市公共交通的一部分，轨道交通的建设和运营与其它各种交通方式是互补互利的关系，是在同一个有机整体中合理分工、协调发展的关系。特别是在调整轨道交通与常规交通的关系方面，除了车辆配备的比例、运营线路的分布、运输价格的差异等一系列关系之外，十分重要的就是轨道交通的站间距与常规公共交通站间距之间的配合问题。据不完全统计，在我国大城市近20条已建、在建和上报的轨道交通项目中平均站距为1.2公里，其中不乏一些700-800m的小站间距。常规公共电汽车如果按照平均站距500-600m考虑，实际上在这样的地区轨道交通线路不但抢夺了本应由公共电汽车承担的客流，而且增加了站停时间，降低了旅行速度，浪费了多数乘客的时间。
二、市中心区轨道交通应加大车站间距加强与常规交通的协调和配合
市中心区人口拥挤、商业发达，是人流和车流最为集中的地方，也是交通问题最为突出的地段。一般的讲这样的地区路网密度较大、站距较小，以提高服务水平。但是这里也有个度的问题：
一般来说，发达国家大城市的轨道交通路网多采用大密度小负荷；而发展中国家出于经济上的考虑，多采用小密度大负荷的路网。按照我国的国情和各城市的地方财力一时还拿不出那么多的投资，要在短期内建成高密度的尽善尽美的轨道交通路网一般来说是不现实的。因此不可能照抄照搬发达国家的大城市的路网布局和站点配置。像伦敦、巴黎、纽约、东京那样建地铁的历史已有几十年上百年，更何况人家也是经过几十年才逐步发展才达到目前的程度。按照我国目前的经济和城市发展形势，急需要的是利用轨道交通充分拉大路网框架、提高旅行速度和使交通走廊通畅，而不在于改善舒适度，缩小步行距离。因为道路不通、车开不动、人拉不走，就谈不上起码的服务水平。
考虑市中心区的实际情况，一般都有较悠久历史，人口稠密建筑容积率较高，交通组织困难道路拥挤堵塞现象时有发生，但经过多年的发展建设地面的公交还是比较发达的。常规公共交通比较灵活、对道路适应性强、路网分布广泛，这对我们来说是一种十分宝贵的资源，应当加以充分的利用。退一步说，既使二三十年以后我们的轨道交通修到了一定程度，也不可能用一种单一的交通方式包打天下，完全取而代之。再有，考虑到乘客的不同层次需求，交通方式应当是多元化的，有多种交通方式并存。消费水平比较高的个性化需求可选出租汽车；路途较远又需要快速到达的可选用轨道交通；距离一般的仍可乘坐公共电汽车。
关键是如何处理好各种交通工具之间的协调和配合。首要的是要做好路网与路网之间的配合，站距和站距之间的配合。《地下铁道设计规范》，国标50157-92，第3.1.5条规定:地下铁道车站应设置在客流量大的集散点和地下铁道线路交会的地方。车站间的距离应根据实际需要确定，在市区宜为一公里左右，郊区不宜大于２公里。《城市道路交通规划设计规范》国标50220-95，第3.3.1条规定:公共交通的站距市区线路为500-800m；郊区线路800-1000m。两个规范单独看哪一个都是正确的，但是仔细分析起来，二者依据都是本线路吸引几分钟以内步行范围的客流，基本指导思想都是本线路所到之处以我为主。运行模式是："步行－公交－步行"，或"步行－轨道－步行"，这样的结果当然是："非你即我"，"取而代之"。但是实际情况并非如此，国外发达国家的大城市像伦敦、巴黎、纽约等，建了上百年的轨道交通路网可谓完善发达，但轨道交通站公交乘客的比例也仅到50%左右。更何况我们刚刚起步，北京、上海这样的航空母舰级大城市的轨道交通也仅占公交10%左右的比例。从北京地铁运营实践看，真正采用"步行－地铁－步行"模式的乘客约占四成，剩下大部分乘客是乘自行车或乘公共电汽车换乘地铁。当然也可能其中的一边是采用步行、自行车或出租汽车等方式，但不论怎么说都属于仅有部分乘坐轨道交通其余的采用其他交通方式。从北京地铁月票的发售数量看，每月16-17万张月票中联月票10万张，地铁专用月票仅６万张左右（此数量十分稳定）。这些足以说明轨道交通现阶段在大多数情况下是与其他交通工具配合而发挥作用的。
根据实际情况我们应该换一个角度考虑问题，把"单打一"变成"二人抬"， 从一条线提升到一个面。轨道交通的吸引服务范围不仅仅是沿线750m半径包络线以内的面积，而是包括若干与该线衔接的公交线路在内的服务等时线范围。
现在的情况是两种交通工具同时放在一条马路上，在个别地段已建的轨道交通刚好一站不错地与公交车站并列，究竟有多少人下了地铁还会再去乘一站公交车？看上去似乎是为人民服务的观念很强，实际上由于车辆频繁进站停车，再加上启动、制动的时间，使旅行速度大打折扣，因而使大多数乘客在时间上蒙受了很大损失。
现在都讲市场经济，常规公交和轨道交通都处于同一城市公交的市场之中，它们之间有竞争的一面又有互相补充的一面，我们国家的现状距离双方用提高服务来竞争客源的阶段差得还很远，（大铁路与民航、公路运输已经进入竞争阶段）现在需要的是更好的协调配合、取长补短，轨道交通运输量大、不受外界干扰，应当发挥优势，用较大的站距尽可能提高旅行速度，而让出几个公交站距的市场给常规公交，发挥常规公交路网稠密的优势，使二者能协调发展。
三、边缘区和市郊区轨道交通应加大车站间距提高旅行速度缩小中心区与郊区的时间距离
边缘区和郊区是城市发展的主战场，几乎在城市化全过程的每个阶段中人口和就业岗位都在不停的增长。城市人口聚集、第三产业发展使得出行率上升；再加上城市的面积的扩大；市民平均出行距离不断增加；而与他们同时有着乘积关系的客运周转量就以两次幂的速度增长。因此在城市发展的进程中，交通基础设施始终很难赶上需求发展的需要，这正是这个时期轨道交通建设要解决的主要问题。
一个传统的旧城变成功能齐全的现代化城市，其间有一个脱胎换骨的过程。现在不少城市都作了旧城改造、新区发展的规划并着手进行建设，但是老城的居民和企事业单位搬迁困难，新区人气不旺盛也十分普遍现象。原因就是新区和老区不能比，配套设施不完善给工作和生活带来诸多不便，出城进城几个小时，来回一趟风尘仆仆一身汗一身土，有谁能不望而生畏。上海当时就有一句话宁挤市区小阁楼，不要浦东单元楼。轨道交通建设为旧城改造和新区发展带来了新的契机。以北京的西郊建设为例，由于有了北京的地铁一号线从市中心到石景山仅用30分钟就可到达，84-99年该地区的人口增长率高出北京市平均数的50%；商品零售总额增长率高出全市的一倍有余。复兴门至苹果园沿线高楼林立、商业繁荣，一点也看不出与市内的不同。上海的地铁一号线带动了淮海路改造，使徐家汇区成为上海南部现代化的商业、交通中心，沿线的房地产开发商业服务业也十分繁荣。这关键是采用了比常规公交更快的旅行速度，缩短了该地区与中心区的时间距离。因为居民的出行，特别是对劳动客流来说他们对距离的远近不是主要考虑的问题，最关心的是出行在旅途中要花费的时间，即是时间的距离而不是实际的距离。
在缩短时间距离的问题上可以作以下四点讨论：
第一、无需使用更高水平的车辆、技术装备。目前，我国的几个城市已建的轨道交通和正在筹建的若干条线路选择的系统和车辆与世界普遍采用的水平虽然在质量指标上还存在一定差距，但构造速度、加减速度等技术指标相差无几。也就是说该技术与国内的需求和承受能力基本是相符的。速度更高的高速铁路系统适用于城市之间的交通，而且其加减速指标还不如轨道交通车辆；低速磁悬浮系统和线性电机系统电机国内目前还难以解决造价过高的问题；而高速磁悬浮系统目前在日本、德国也仅仅是实验性质没有推广，实际上也是造价过高和不适应市内交通的缘故。
第二、合理延长站距充分发挥车辆和技术装备的作用。城市轨道交通的重要特点就是"快速"，他的旅行速度（含站停时间）应当比常规的公共电汽车高出一倍以上。但是从既有轨道交通线路的运营情况看，车辆的效能没有能充分发挥，其中站间距过小是十分重要的原因。目前北京、天津、上海、广州等城市地铁配备的电动客车技术速度都在70km以上，其中起动加速度和制动减速度分别为1m/s和1.2m/s的水平。在站间距为1km的线路上运行时，列车基本上是20s时间启动，速度达到60km左右后电机驱动列车保持这个速度，由于区间短小这个过程不足半分钟，而后列车断电惰行，准备下一段制动20s，再加上车站停车30s，全过程约2分钟。列车在这种短站距的区间运行制动频繁，效率根本无法发挥，技术速度为70 km公里的电动客车，运转起来只有30km多的旅行速度。设站过多站距过小成了快速轨道交通快不起来的重要原因。下图列出了目前技术水平的站距与旅行速度之间的关系（推导从略）。
原有的一切条件不变，只将列车时速60km以上的时间延长若干秒到1分钟，列车在线路上的旅行速度将提高20-30%。在城市的边缘区和郊区完全有条件适当拉大站距，充分发挥车辆的潜力，使被起制动和站停所吞噬时间变为宝贵的财富贡献于社会贡献于市民。在时间就是金钱效率就是生命的今天，采用这样的技术措施取得的效益应该说是十分巨大的。
第三、延伸运营公里扩大吸引范围。前面已多处论证，在城市化的进程中城市规模在扩大、城市人口在增加，特别是边缘区和郊区的兴旺和繁荣有赖于轨道交通的支持。但是轨道交通技术复杂、投资巨大、建设周期长，不论是对于我们这样的发展中国家还是一个具体的城市都是一个不小的问题。这就需要我们认真规划采取必要的技术措施，尽可能地节约投资、降低造价、提高轨道交通建设的综合效益。从建设投资角度看，整个轨道交通工程中车站上土建工程量大，各种设施、设备多，占整个投资比重很大。据几个城市已经修建的地铁统计，一座车站的投资约２亿元人民币，相当于修建几公里隧道和区间线路的投资。轻轨、独轨等其他形式轨道交通的投资略有出入，但车站与区间建设每延米投资比例也都是几比一和十几比一。如果在边缘区和郊区的线路上通过精心安排适当拉大站距，减少那些可设、可不设的近距离车站，使车站总数减少两三座则可节省好几亿投资，如果把他们用于延长几公里线路，就可增加若干平方公里的吸引范围，至少有几万到十几万的居民受益。
四、另外由于旅行速度的提高，在同一条线路上可以减少列车的周转时间，因此如果保持行车间隔不变线路上的列车配备数量也可以适当减少。例如在一条20公里的线路上，如果列车以30km/h的旅行速度行驶，要保持4min行车间隔，需配备20组电动客车；旅行速度提高40km/h，仍然保持4min行车间隔，需配备15组电动客车；当旅行速度提高到50km/h时只需配备12组电动客车。由此可见由于旅行速度的提高节约电动客车配车数量所取得的效益也是相当可观的。
四、应用等时线模型对轨道交通站距的分析
等时线是指到图中特定点所需时间为常数各点的轨迹。应用等时线模型可较直观的分析城市交通的效率和质量。
1．等时服务区面积定性分析
矩形街坊中常规公交的等时线。矩型街坊是城市普遍采用的建筑方式。为便于分析起见我们假设区域内的街坊均为等边长的矩形街坊，不考虑换乘及等待时间，且车辆运行X、Y方向的速度相等，均为V。
原文作者：北京地铁设计研究所 蒋玉琨
2001年年会暨第十九次学术研讨会论文集
