北京城市轨道交通线网优化调整
——西直门城市铁路南延伸实施性探讨
摘 要:2001年9月——2002年4月参加了中国城市规划设计研究院的《北京城市轨道交通线网优化调整》工作，负责工程实施性研究的部分内容，本文从城市铁路在规划线网中的地位、作用入手，结合客流特征分析，阐述延伸的必要性，并就可能性从工程技术、经济、及政策层面进行了探讨。
关键词:西直门、城市铁路、南延伸、可行性
北京是我国的首都，是全国的政治和文化中心，是世界著名的古都和现代国际城市。北京是国内最早规划并早于其他城市二十多年率先建设地铁的城市，集四十六年的经验总结，如今面临调整优化轨道交通线网。北京规划市区是由城市中心区和环绕其周围的清河(回龙观)、北苑、望京(酒仙桥)、东坝、定福庄、垡头、南苑、丰台、石景山及西苑10个边缘集团组成。规划市区面积1040km2（规划调整后约1090km2），2010年规划城市人口650万人，其中中心区450万人，边缘集团200万人。本次《北京城市轨道交通线网优化调整》（以下简称《优化调整》）工作，首先，通过对城市总体规划的理解，把握城市未来空间发展趋势，以创造条件发展城市社会经济为立足点，促进城市空间结构的优化调整，增强区域竞争力，构筑国际城市；其次，通过对城市综合交通规划的理解，分析城市交通现状与规划的偏差（见表1、图1），从而找出无法支持发展战略实现的原因和相应策略。最后，通过明确轨道交通的作用、地位以及分析目前城市发展现状，确定本《优化调整》的工作目标。 
图1 规划与实际发展偏差示意
由目前城市发展及交通规划与统计的数据可见，上个世纪九十年代城市交通发展偏离了发展战略的轨迹，轨道交通未能对城市空间的调整起到强有力的支持作用，北京城市公共交通系统由于轨道交通的发展缓慢，目前的竞争能力在交通拥堵下日趋降低，原规划公交应吸引的客流在机动化的猛烈冲击下，向小客车转移，甚至转向自行车。对于城市的可持续发展，作为城市结构和交通结构调整的基础和前提的轨道交通规划建设，已经逐渐成为制约的关键因素。
一、《北京城市轨道交通线网优化调整》概述
为实现城市空间布局的调整，降低城区人口密度，以便从根本上改变城区简陋的居住条件，提高道路和市政基础设施水平，实施对古都风貌的保护，遏制城市“摊大饼”式的不良发展势态，确保实现城市绿化隔离带。北京城市总体规划提出“城市建设重点要从市区向远郊转移，市区建设要从外延扩展向调整改造转移”的战略目标。线网构架是根据城市的规划需要确定的。轨道交通在支持社会经济活动中的作用是相同的，但城市不同的地区发展终极目标是不同的，因而根据城市的规划交通走廊客流断面等级（见图2），确定轨道交通网络功能层次、服务水平和等级。本次规划的轨道交通线路功能层次划分为市域线、市区线及半径线（轻轨线）三个层次（详见表2），以适应不同区域、不同运量等级的客运走廊，为市民提供最适宜的服务。
图2 远期客流断面示意
北京城市轨道交通线网优化调整一览表 表2
线 别线路起迄点客运量（万人次/日）线路长度(km)
M1苹果园~通州85.848
M2环线59.323.7
M4太平庄北~南苑79.938
M5回龙观~十里河87.936
M11航天城~南磨房51.939
M12小煤厂~热电厂45.428
M15郭公庄~广顺北大街88.350
R3三河~涿县63.9178
R6机场~良乡78.688
R7密云~固安96.8234
R8延庆~廊房45.6150
R9西二旗~门头沟101.4110
R10通县~亦庄82.694
R16机场~第二机场53.583
L13王府井~垡头18. 720
L14门头沟~西单28.131
L17香山~平安大街30.224
二、城市铁路在线网中的地位及建设情况
1.在原线网中的地位
城市铁路位于北京适度发展的象限内，该象限现状城镇体系比较发育。为了加快实施科教兴国战略，推进科技创新和高科技产业的发展，实现我国跨世纪的战略目标，全面提高综合国力，1999年6月党中央、国务院决定正式启动“中关村科技园区”。按照北京“十五”计划，中心城近期发展重点是突出“一环两带”，所谓“一环”，即包括中关村地区的高科技产业环；“两带”即：沿八达岭高速公路高新技术产业带和沿机场高速公路产业带。
北京西北方向、东北方向是两条重要的城市发展轴，自八十年代中期以来，由西北、东北两个城市发展轴沿线的土地利用结构所决定的主要交通流向的流量，随着土地开发强度的提高和市区机动车保有量的迅猛增长而持续增加，且与道路设施的通过能力之间的矛盾日益扩大，道路交通拥挤状况越来越严重。修建城市铁路，可以新开辟大容量的客运交通走廊，调整居民出行方式，改善客运交通结构，缓解中心区道路交通拥堵。城市铁路是这一地区的发展线和生命线。
城市铁路西端的起点车站位于西直门，这里是汇集了铁路、长途汽车、地铁、地面公交以及自行车等多种交通方式的大型交通换乘枢纽，每日乘客集散量超过22万人次。长期以来由于未能按照综合枢纽规划建设，枢纽布局凌乱，设施简陋，换乘距离长（最长达700米），换乘站内交通组织混乱，人流与车流相互干扰，再加上枢纽周边道路狭窄，沿街布满商店、餐馆和摊贩，致使地区交通十分混乱，拥堵现象严重，地区脏乱差的环境正通过城市铁路车站的工程及广场的建设进行整治，以达到面貌的彻底改观。
为尽早实现城市人口向外转移的战略目标，促进边缘集团的发展，利用既有铁路的线路位置及其交通走廊修建城市铁路，一能尽快达到修建目的，二能节省工程投资，事实证明近期现实性极佳。
2.建设情况及存在问题
正如决策时所料到的那样，城市铁路的建设非常顺利，创下了北京城市轨道交通建设史上进度及单公里综合造价的记录，更可喜的是市民的外迁兴趣，将成为城市空间结构调整的原动力；由此引发了北部房地产业的逐波热浪，将是更多的资金聚集与投入。
根据当初的计划，初期先建西线，随后完成东线，因此客流预测结果为初期高峰小时断面流量1.13万人次，远期为2.7万人次。根据预测客流进行运营组织（见表3），并配置车站线路（见图3），已达到运能大于运量需求。
表3
年度项目200120112026
列车编组辆数（辆）466
最小间隔时间（分）443
列车对数（对）151520
列车定员（人）94414281428
运输能力（万人）1.422.142.86
西直门站
图3 车站配线示意
根据初、近、远三期的预测客流量绘制客流断面示意图（详见图4、图5、图6），其中上、下行分别用不同颜色表示，图5、图6将东线的客流示意省略掉。分析客流特征，初步得出以下结论：1. 如此的流量，确实需要轨道交通承担；2.上、下行基本均衡，非明显的钟摆式，便于行车组织，也有益于企业效益；3.西直门站上、下客量过大，初期一站竟占单方向（9座车站）总量的85%，近、远期一站竟占单方向（16座车站）总量的40~44%，显现出强烈的非目的地特征。这在线网优化调整阶段的客流预测中也得到了证明，R8线最大的客流断面在西直门以南。由于列车编组决定了车站的土建规模，因此线路配线的折返能力将是今后该线制约运能的关键。
图4 初期高峰小时客流断面示意
图5 近期高峰小时客流断面示意
图6 远期高峰小时客流断面示意
3.在优化调整方案中的地位
北京的边缘集团和卫星城镇作为中心城市发展的主要空间，承担着城市人口疏散和高新技术产业发展的两大重任，但它在极具空间优势的同时，与中心区的连接却存在时间的劣势，须以快速交通运输作为依托。随着私人机动化水平的不断提高，道路的交通压力日益加剧，快速道路拉动城市向外发展的动力是有限的，轨道交通的需求日显迫切。市域快线正是基于这种需求，实现边缘集团和卫星城镇对城市中心的直达性，增加公交的竞争力，提高运输效率。
在区域快线的布设上，主要考虑市域的六个发展轴，并辅以市区干线，有效的编织成高效、快捷的网络系统。具体为：R7、R8和R3首先构成抽去南北轴（预计该走廊在全市的地位将随着城市发展逐渐减低）的“米”字形主骨架，突出东西方向交通走廊的重要性，及东南到西北方向、东北到西南方向最具发展潜力的交通走廊。城市铁路西段是市域快线R8的一部分，结合城市目前开发状况，应北部高科技园区的建设而先行建设，今后R8线将北连延庆、昌平、沙河，南接亦庄、大兴、永乐店、廊坊，中段横贯中心区，在城市这一主导方向的发展上，将起到无法替代的作用。从客流预测的结果来看，远期全线最大高峰小时断面出现在西单附近，为西直门的1.3倍（见图2），这与城市铁路预测的西直门的客流特征基本吻合，进一步证明了西直门不是目的站，除与东西向线及环线换乘外，南北向通过客流占相当比重。因此从规划角度来看，城市铁路远期延伸是必要的。
三、西直门城市铁路南延伸方案
从支持城市拉开空间布局框架的角度论证延伸的必要性是远远不够的，关键是实施的可能性，即回答：能否实施？怎样实施？在城市铁路前期研究阶段，对项目建设的总体方案及该项目与国铁的关系进行了深入专题研究，提出了三个具体方案。其中，方案一为西直门火车站北移至清河的方案，这样清河以南的京包铁路改建城市铁路，性质单一，便于西直门地区的统筹规划，但对铁路及沿线有铁路专用线的工矿企业影响较大，投资较高，工期较长，铁路与地方的关系协调困难，经分析，不能满足迫切的使用要求，而未被采用；方案三为利用既有铁路走廊两侧规划方案中确定的紫线范围的绿化隔离带，按轨道交通建设标准，新建城市铁路的双线，从工程投资，运输能力以及项目的可操作性方面看，方案三因为由北京市负责投资、建设、运营管理以及初期每年的财政补贴，目前的投资对象及今后的运营管理主体单一而明确，较为现实，因而被推荐采用。
1.关于西直门南延伸路径
在城市铁路前期研究阶段，曾经研究过多种西直门站敷设方式和配线形式，旨在解决换乘问题、车站折返以及线路延伸问题，从当时的情况看，延伸出路只有一条，即：高梁桥路接北礼士路（详见图7）。但从敷设方式、换乘距离、折返型式等几方面考虑（详见表4），延伸方案难以兼顾各方面的利益。
图7 西直门站线路方案
由于城市铁路当时建设的紧迫性及铁路北站改造的不现实性，由开发商投资建设，采用了改良后的第二方案，换乘从高架到地下，且距离大于两百米；站前折返，能力满足当初预测远期运量及编组的要求。本次《优化调整》工作。
线路及站位线路斜穿铁路站场，车站设与西直门立交西北角线路沿铁路货场线高架，车站位于铁路新站房西侧，与铁路北站合建线路沿高梁桥路向南，车站设于铁路站前广场西侧
敷设方式地下线高架站地下线
折返型式站前折返站前折返站后折返
换乘关系靠近环线西北出入口，的下换乘厅换乘地下通道横穿站前广场，连接环线及预埋的东西线车站地下通道横穿站前广场，连接环线及预埋的东西线车站
换乘距离近远远
折返能力有限有限较大
工程难度大相对较小大
备 注基本采用
对城市铁路进行了重新定位，并辅之以客流预测，显示出重新调整后的该线，今后的客流量将远远突破城铁建设时的预测。通常情况下的解决办法无外乎扩大编组或减小行车间隔，目前情况下此两点都难以实现；西直门枢纽的客流如何疏解，看起来减少换乘次数，增大直达性，不失为一种解决办法。
2．延伸线与既有线的关系（出岔方式）
城市铁路南延伸从大钟寺站入手，考虑到车站改造的难度，将东侧站台向南延长，于站南JD6及JD7间的夹直线（K2+780）设渡线、出岔，可调出一坡长157m、坡度5‰的坡段（且做到缓和曲线与竖曲线避免重迭），站东侧增设汇入方向的平行进路（详见图8）此配线可有两种运营方式，高峰时南延伸线作为主线运营，大钟寺至西直门间进行往复运行（俗称拉抽屉），平峰时可混合运营。岔线向南随即钻入地下。
图8 线路示意
3.实施关键
通过较为深入细致的研究，城市铁路的西直门南延伸除了枢纽自身疏散客流的需要外，存在着工程技术上的极大可能性，但其实施的关键在于与京包铁路的关系处理，即：大钟寺站北线路的接轨问题。为确保运营安全，混合运营或配合往复运营必须于车站增设至少一条平行进路，大钟寺站北紧连跨三环路的桥梁，线路也呈曲线，所增线路是利用京包线复线位置，利用既有线跨路桥？还是通过大钟寺车站自身的改造来实现？尚有许多工作要做。铁路北站北迁可能性在城市铁路建设初期曾经探讨过，当时考虑对铁路及沿线有铁路专用线的工矿企业影响较大，投资较高，工期较长，铁路与地方的关系协调困难，而未实施，随着时间的推移，有些问题将淡化而不成为问题。归根结底，最后将由规划统筹考虑综合交通问题，很可能最终剩下一座仅仅作为文物的铁路北站。
四、初步结论
如同城市铁路当初的建设一样，投资的问题、工期的问题、建设难度的问题以及需要协调处理的关系问题，都将成为实现轨道交通线网中其他线路的首要问题，利用铁路沿线的土地，使城市铁路走了捷径，迅速构成交通骨干，有力支持城市西北地区的发展，有利于规划布局调整的实现。
城市铁路南延伸以形成线网规划争议多轮但一直未下决心布设的对角线，是本《优化调整》工作的重要成果之一，必要性和可行性都存在。其实施的必备条件：①充分论证并确立该线在规划线网中的无可动摇的骨干地位；②客流增长迅猛，致使西直门枢纽的交通难以组织；③城市经济足以支撑工程的实施或投融资体制改革，引来投资；④铁路北站或京包铁路复线作出相应调整。
随着城市经济的迅猛发展，加上为迎接奥运，市政府加大城市基础设施的投资力度，北京的轨道交通目前迎来了快速发展期。新线网规划即将出台，除了在建的城铁、八通、5号线外，4号线（接3号线、9号线）、奥运支线等正加紧研究，其他几条轻轨线也在酝酿之中。4号线的建设方案虽然是阶段性的运营组织方案，但无意间竟构成了对角线，而且其作用不在城市铁路延伸方案之下。总而言之，线网规划具有相对稳定性和适量的弹性，还可能寻求出更好的对角线替代方案，这正是我们轨道交通规划工作的责任和义务所在。
文章出处：中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会首届中青年专家论文集
