国内城市快速轨道交通项目前期研究的发展
北京市城建设计研究院 刘迁
1．概述
自从1860年伦敦出现世界上第一条地铁以来，城市快速轨道交通已经为人类提供高效客运交通服务200余年，在实践中突出显示出以下技术优势：
- 由于采用集约化列车编组高密度运行，客运能力十分强大，系统效率高。
- 采用独立专用轨道的封闭运营系统，因此速度高、系统稳定受天气等外界影响因素干扰小、安全性高。
- 开发立体交通空间，可以不占用宝贵的地面道路空间。
- 清洁、绿色、环保，符合人们对环境质量不断增长的要求。
- 科技含量高，技术发展空间大。
即便是文明高度发达的今天，人们依然没有开发出任何可以代替轨道交通独特优势的新交通方式。因此，几乎所有发达国家都将建设轨道交通作为通过提高交通供给水平解决城市交通问题的根本手段，而且在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标志。我国早在1985年的《中国技术政策》蓝皮书中，基本确定了百万人口以上大城市的综合交通运输系统以城市轨道交通为主干的发展方向。在1995年实施的《城市道路交通规划设计规范》中也强调指出了“规划城市人口超过200万人的城市，应控制预留快速轨道交通用地”。
近十年来轨道交通的发展在国内大城市中得到了普遍关注，先后有接近30个城市展开了轨道交通研究和建设准备。其中北京、上海、广州、南京、重庆、大连、长春、武汉、天津已开工建设城市轨道交通。目前我国的城市快速轨道交通发展，正经历着一个前所未有的高潮。随着我国经济的高速发展，将会有更多的城市将快速轨道交通建设纳入计划，这也为轨道交通规划建设者提出了更高的要求。
作为城市客运体系的骨干和城市最大规模的基础设施建设项目，城市快速轨道交通的建设不但决定了城市交通发展的水平和方向，而且还对城市结构、土地利用和经济生活产生巨大而深远的影响。我国轨道交通项目研究是一个从前期研究到后期设计的详细过程，体现了由宏观到微观，从全面到具体的研究特点。前期研究偏重宏观性、整体性、策略性的分析，因此掌握着轨道交通项目建设的战略性问题，因此进行科学、全面、深入的前期研究，不但对城市快速轨道交通项目的运作和发展有着举足轻重的作用，甚至对城市发展和人民生活都要产生深远的影响。随着近年轨道交通建设的迅猛发展，我国在轨道交通前期研究领域取得了长足的进步，基本建立起完整的理论方法和内容体系，并且在丰富的实践中得到完善和发展。但是，不能否认目前的前期研究工作中还存在许多争议并需要进一步完善的地方，如何正确审视我国轨道交通前期研究改进完善的空间，是本行业广大同仁最关注的问题之一。
2．我国快轨前期研究的工作体系
前期研究特指总体设计之前的各阶段研究，对比设计阶段（总体设计、初步设计、施工设计）工作，前期研究体现出宏观性、整体性、决策性的研究特点。我国快轨前期研究的工作体系如下：
1）综合交通规划
综合交通规划是城市交通发展战略的宏观研究。通过综合交通规划，将明确轨道交通在本城市中的功能定位和发展机会，具体来讲就是要回答城市“是否需要建设轨道交通、什么时候建设轨道交通，轨道交通扮演什么角色”这些战略问题。从目前掌握的情况看，我国基本上所有大中城市都完成了综合交通规划工作。
2）线网规划和土地控制规划
快速轨道交通线网规划就是要根据城市现状条件和规划目标，在详细分析交通发展规律和影响因素的基础上，确定适应未来城市交通要求的轨道交通线网结构和保证可实施性的专业要求。线网规划的具体目标主要包括下述方面：
- 分析轨道交通线网建设各项前提条件和边界条件
- 确定轨道交通线网的规模和可能的变化范围
- 规划科学的线网构架方案和走廊位置。
- 进行一定深度和广度的专业研究，保证必要的工程可实施条件
- 制定修建计划并分析影响因素
- 协调轨道交通与城市其它交通系统的关系
目前我国的线网规划方法内容体系呈现以下特点：交通分析为主导；定性分析和定量分析相结合；静态和动态相结合；近期规划与远景方案相结合；稳定性和灵活性相结合。应该看到，我国的线网规划起步早，受重视程度高，因此规划水平居世界先进行列。
土地控制规划是对线网规划成果的深化和落实。土地控制规划是在线网规划完成之后，对线路、车站、车场、附属设施的用地进行控制，保证未来的建设条件。同时对轨道交通沿线土地利用性质进行调整，适应大容量交通方式引入后对周边土地发展的刺激和引导作用。
从目前掌握的资料看，全国约25座区域中心城市和省会城市都进行了不同深度的轨道交通线网规划，但完成土地控制规划的不到其中的三分之一。
3）客流预测
客流预测通过交通预测模型，在分析现状交通情况基础上，对各年限内轨道交通线路的客流规模、分布、特征、规律进行预测。客流预测是进行轨道交通建设必要性、系统规模选择、系统建设效益分析，各项专业设计的基础和前提依据，因此客流预测工作在我国城市轨道交通前期研究体系中占据非常重要的地位。目前基本采用“出行产生-出行分布-方式划分-交通量分配”四阶段预测法，理论发展和运用水平基本与世界同步。
4）工程预可行性研究和工程可行性研究
工程可行性研究是设计前期研究体系中非常重要的一步工作，是项目建设决策的重要依据。在这个工程中，主要是根据国家政策、法规，结合城市具体情况，研究项目实施的必要性和可能性，内容研究内容如下：
- 明确重大设计原则和技术标准。
- 根据客流预测结果，框定系统设计规模
- 选定线路走向、三维空间位置以及车站位置和基本形式
- 选择土建结构形式和施工方法
- 制定行车组织方案
- 车辆选择、运营保障和环境保障机电系统集成，以及对应的国产化安排
- 车辆基地选址、功能分配和布局
- 环境影响分析和保护
- 资金筹措和经济效益评价
进行“预可”的主要目的实际上是希望在“可研”之前，回答“项目是否可行？工程是否可行？经济是否可行？”这三方面问题，为编制《项目建议书》和项目立项评估提供依据。从目前编制情况看，“预可”和“可研”除工作深度差异外，二者在工作目标和研究内容上并无明显区别，因此这两个阶段可以近似看作是一个阶段。
据不完全统计，全国约约15条线路的预可或可研报告，已报请中国国际工程咨询公司评估。
3．前期研究中存在的主要问题和改进的思路
3.1 改变局限于轨道交通系统本身的思路，建立交通一体化思想
随着城市规模的扩大和城市土地功能布局的发展，未来中国大城市客运交通系统，一般会采用以下模式：以快速轨道交通为骨干，常规公交为主体，个体交通为补充。应该看到，未来城市客运的交通的主要矛盾，是如何构筑对于私人机动化交通有竞争力的公共交通，而不是如何处理轨道交通与常规公交的竞争关系。因此快速轨道交通和地面常规公交构成的公交系统,是一个相互支撑的协作体系。
城市快速轨道交通是城市公共交通的骨干系统，在未来的城市公共交通交通系统中将占据主导地位。由于在服务水平、服务范围、建设投资、交通可达性、行为习惯等几个方面与地面交通的区别，快速轨道不能替代地面常规公共交通和个体交通。快速轨道交通骨干客运地位的实现需要其它交通方式配合和衔接。它与地面交通衔接的合理性对整个城市交通网络的正常运营起决定作用。因此，在线网规划完成后，应及早开展快轨与其它交通方式的一体化研究，由于这项规划非常复杂，非本项规划所能解决，必须以专项形式进行研究。在此只列出规划要点，对其作出框架性的分析。
3.1.1 交通一体化规划的意义具体表现在以下几个方面
1）研究地面交通和快轨交通的合理衔接,处理好城市客运系统的不同层次、不同功能、不同服务水平的交通模式之间的关系，使客运系统中线与面有机结合，相互补充，共同发展，形成统一的城市客运体系。
2）地面交通与快轨交通的良好衔接,可以在充分发挥各客运子系统的作用基础上，加强子系统之间的相互渗透和互补，减少不必要的竞争，从而提高整个城市客运网络的运行效益，提高公共交通在客运市场中的比例，确立以公共交通为城市交通主导地位。
3）地面交通与快轨交通的良好衔接，可以缩短人们的出行时间、提高舒适度，从而可大大提高公交系统的服务水平，提高公共交通的吸引力，刺激城市公交的发展，优化城市居民出行结构。
4）促进城市公交系统规划的完善，尤其是完善线路和枢纽的分布、规模和建设计划以及对应道路、用地的配套规划。
3.1.2 交通一体化应达到的目标
1）从宏观的角度把握城市的公共交通客运供需体系，使该体系供需平衡、层次分明、各要素搭配得当，系统运行通畅。
2）指导快轨站点周围土地规划，使建筑发展与交通发展协调一致
3）收费、票制和各交通公司财政运做一体
4）提出具体规划方案，建立以快速轨道交通为骨干，地面公共电、汽车为主体，中小巴、出租车为补充，相互配合，共同发展的城市公共交通体系，以满足城市现代化运输需求。
5）对地面交通与快轨交通的衔接体系进行层次分析，从而为确定公交体系的主骨架、优化城市内部公共交通线路、枢纽和站点布置。
6）提供良好的换乘空间和设施，通过对站点综合规划设计，合理组织换乘客流和集散人流的空间转移，达到系统衔接的整体化。
3.2 避免以道路网规划思路进行轨道交通线网规划，重视轨道交通专业性研究
从交通系统通道上讲：道路是开放性的、直接互通的网络系统；轨道交通是封闭性的，间接互通的网络系统。
从交通系统载体上讲：道路上的交通载体是汽车，汽车运行的特点是方向灵活、彼此干扰、客货混杂；快轨系统上的交通载体是列车，运行的特点是方向一定、干扰较少，客运为主。
正是由于其系统管道和交通载体的不同，这两大交通系统表现出明显的差异性。这些差异主要表现在网络形态、网络节点、中心区网络影响、环线功能、对沿线土地发展影响等多个方面。由于道路网络建设发展较早，规划理论和经验比较成熟，因此在快轨规划的起步阶段，比较多地借鉴了道路网络规划经验。随着快速轨道交通线网规划理论的逐步完善，业内人士应逐渐认识到与道路网络规划的区别。由于这些区别的存在，就必须注意在规划和建设阶段，协调二者的关系。
城市快速轨道交通是技术非常复杂和专业的系统，而规划的可实施性受多方面技术因素的制约，比如修建计划、车辆基地配置、运营组织可行性、三维的线路方案、换乘站形式、联络线建设等许多因素均能直接决定规划能否实施，因此线网规划可实施性的研究是专业要求非常高的规划。目前一些线网规划由于种种原因，专业研究非常欠缺，甚至只进行所谓概念规划不进行起码的专业可行性研究，这样的规划是否具有价值是值得怀疑的。
3.3 客流预测工作中的问题
客流预测是线网规划中进行定量分析的主要手段，因此客流预测工作的好坏直接影响线网规划的效果。但从目前线网归划中的客流预测情况看，还存在诸多问题，其中主要表现在：
1）城市交通模型还未完善建立：
建立完善的交通预测模型有三个基本条件：
- 对现状交通情况长时间、大范围的调查资料，并且这些资料能够不断得到更新，同时这些资料应是真实的。
- 具有科学、先进的交通预测模型，并且得到长时间调教和运用，各项预测结果能够大体符合城市交通发展规律。
- 具备既熟悉交通预测模型，又熟悉城市实际情况，同时对城市交通发展顾虑有深刻理解的模型操作人员。
由此可见，以上基础数据采集、模型建立、模型师队伍建设三项工作，都需要长期的、扎实的基础工作，这需要获得城市相关政府部门足够的重视和经济投入，还需要专职的机构运做和维护。但应该承认，除国内几个特大城市比较重视这方面的基础工作外，多数城市还停留在购买模型或提升模型算法的理论水平上，现状交通调查工作非常欠缺（大多数城市只有80年代末或90年代初的全民OD调查资料），这实际上是目前建立交通模型工作最大的误区。
2）我国正处在经济飞跃式发展阶段，对未来交通发展规律确实难以把握
现代交通预测的基本原理，是通过对现状交通规律的分析，推演未来交通发展规律。欧美发达国家的城市发展已经趋于稳定，其交通发展曲线比较平滑，未来交通规律把握相对容易。我国正处在经济飞跃式发展阶段，交通发展曲线呈阶跃形态，发展规律曲线离散较大，且影响条件中的不定因素很多，因此在进行模型参数标定时十分困难。改进这方面的问题将对模型操作人员素质提出较高的要求，不但要具备模型分析扎实的基础知识，还需要政治家的眼光和艺术家的感觉，因此模型师应特别注意扩大和丰富自身的知识结构和思路。
3）难以建立土地发展和交通预测的动态联系
土地利用和交通之间有明显的互动联系，但是目前的客流预测工作对土地开发强度影响基本不能作出动态的反映。尽管土地发展和交通预测方面都有各自领域内的分析模型，但由于两类模型的理论和数学语言差异很大，而且从事土地发展和交通预测研究的人员对彼此领域研究甚少，因此到目前为止还未发现在实际工作中将这两个方面的研究联系，并实现模型兼容，因此对彼此的考虑只能是定性分析或静态层次的计算。这实际上是整个规划领域存在的一个突出的技术瓶颈，但这个问题不解决，客流预测工作就很难保证可信性。
4）缺乏交通影响分析研究
客流预测的工作集中在两个方面，一是对轨道交通内部客流增长及特征进行预测，二是对轨道交通对于城市综合交通影响进行分析。现在，对轨道交通自身的客流预测工作进行得比较深入，但对外部交通影响的工作进行得不够充分，难以回答“轨道交通建设后，城市交通的变化是什么”这样的问题。
3.4 由工程可行性研究向项目可行性研究发展
在工程可行性研究阶段回答三方面问题“项目是否可行、工程是否可行、经济是否可行”。但从前文谈到的研究内容和侧重点上看，目前可研的重点是回答“工程是否可行”，而且工作越来越深，已经涉及到许多后期设计过程的研究内容。而在国家或城市相关部门决策轨道交通项目建设时，实际是进行项目上马与否的宏观决策，最关心的研究依据应该首先是“项目是否可行和经济是否可行”，既影响城市格局、交通发展、国民经济、人民生活等宏观方面，而工程问题实际上是可以放在设计阶段详细研究的。因此目前的可研不是真正意义上的可行性研究报告。
而作为一部回答项目是否可行的研究报告，应主要研究以下几个方面：
- 城市土地规划发展目标与项目的协调性
- 城市大型工程建设项目与项目的协调性
- 项目建设、运营期间对城市交通的改善和影响
- 项目与城市综合交通一体化研究。
- 项目主要技术原则和几种可能的工程方案
- 项目建设的国民经济评价
- 目运营公司财政分析和预测
- 环境评价
3.5 进行科学的系统规模决策
系统规模的确定简单来说就是根据诸多影响因素，确定快速轨道交通系统各年限内的车辆类型、车辆编组、运行间隔、旅行速度等重要参数，明确系统客运能力。由于系统规模直接影响快速轨道交通项目的投资、建设周期和客运效果，因此系统规模问题是城市快速轨道交通建设面临的最重要的问题之一。长期以来，国内对系统规模的决策完全依靠客流预测，这种做法已经被《地铁规范》等国家技术标准明确作为设计规范。其实，这个决策过程值得商榷。
1）客流是交通需求和交通供给之间的动态平衡
客流是由众多不定因素影响下的动态行为结果，如将这些因素简化，则可以这样描述：客流规模是交通需求和交通供给之间的动态平衡状态。因此科学的观点是一定的需求决定一定的供给，而一定的供给也影响着需求。目前客流预测工作为计算客流，实际上将交通供给静态化：假设轨道交通系统是一个能力无限大的系统，有多大的客流需求都可以运输。即便这样，其它影响因素如土地发展风险、票价、城市道路能力、人们的行为习惯性和不确定性还是会对客流产生巨大的影响。因此客流应是一个范围而不是一个定值。其实，不同的交通供给也决定了客流需求。比如需求预测要求修建一条客运能力4万（单向高峰小时）的系统，但如果只修建一个客运能力2万的系统，实际客流需求肯定就要降低。那么需求减少是如何产生的？主要原因是：部分需求被抑制，部分需求转化到其它时间或其它方式。因此，客流是动态的。
2）轨道通运输服务对象
3）运营效益和风险是轨道交通生命力的根本
世界轨道交通发展经验说明，轨道交通可持续发展的关键在于轨道交通运营部门的运营效益（运营成本覆盖率），而除去人为因素，决定运营成本最重要的因素是系统规模和客流风险。
- 从系统规模上讲，不同的系统规模与成本的关系不是简单的线性关系，而呈阶跃分布。
- 从客流风险上讲，系统规模越小，客流越容易得到满足，风险越小，反之则风险越大。
因此在给定客流预测数据后，从原理上讲采用偏小的系统设计规模，运营效益风险约小。当然科学决策系统设计规模还需要考虑众多的因素。
4）科学的系统规模决策框架
4．结束语
总之，轨道交通前期研究是宏观性、战略性研究，决定着轨道交通发展方向性问题，为城市相关领导部门提供科学、全面的决策依据。因此轨道交通建设者在继承发展前期研究取得的成果时，应以科学的精神，保持一定的否定思维，推动前期研究的学术完善，这将对轨道交通的发展具有十分积极的意义。
参考文献
- 《城市轨道交通》--毛保华、姜帆、刘迁等著，科学出版社2001年
- 城市快速轨道交通系统与快速路网络--刘迁，《地铁与轻轨》2000-3
- 大城市轨道交通建设可行性研究--施仲衡、王策民，《地铁与轻轨》1998-4
- 国内城市快速轨道交通客流预测分析--刘迁，《地铁与轻轨》1997-2
