关于城市轨道交通快线发展的研究

关于城市轨道交通快线发展的研究王 灏 （北京市基础设施投资有限公司 北京 100086）摘 要 对纽约、巴黎和东京的城市轨道交通快线发展特征进行分析，提出这三大城市的快线所具有的适用性。针对国内城市发展及交通需求，提出了国内发展轨道交通快线系统的概念，并结合北京不同圈层的需求及建设条件，提出不同的发展模式。关键词 城市轨道交通 快线 发展模式 北京Study on the Development of the Urban Express SubwayWang Hao（Beijing Infrastructure Investment Co., Ltd., Beijing 100086）Abstract：The applicability of express subway is put forward on the basis of research in the character of the express subway in New York, Paris, and Tokyo. It was proposed that the express subway should be involved in the network of beijing urban railway according to the analysis of Beijing development stratagem. In addition, different development modes were put forward according to the requirements and construction conditions of different regions in Beijing.Key Words: urban railway; express subway; development modes; Beijing

我国几个特大城市的发展正处于城市格局重新调整时期，轨道交通建设已进入网络化发展阶段。网络规模扩大的同时，轨道交通的需求也呈现多样化的特征。在轨道交通建设初期，其主要目的是解决市中心城的交通疏解问题。当城市的建设重点逐渐转向外围的一些发展新城时，新城与中心城之间的联系变得更加密切，居民的出行空间进一步扩大，轨道的需求构成中，长距离的出行呈现增长的趋势，需要提供更快捷、直达性更强的服务，快线系统正是应对这种需求而产生。从国外来看，纽约、巴黎、东京等国际化大都市的快线建设已经具有一定实践和经验。在国内，由于轨道交通还处于基本建设阶段，还没有完整的快线系统。应对城市发展的需求，我们必须加快对快线系统规划的研究，以提前预留好相应的建设条件，更好的满足未来居民多样化的出行需求。

1 国内外快线发展分析1.1 纽约1.1.1 纽约轨道交通系统 自1904年开通地铁以来，纽约地铁系统已有100多年的历史，连接着曼哈顿（Manhattan）、布朗克斯区（Bronx）、布鲁克林区（Brooklyn）及皇后区（Queens）。曼哈顿是主要的商业中心，其他三区以居住为主。纽约的轨道交通系统由三层系统构成：地铁、通勤铁路和城际铁路。其中，地铁系统又分为快线和慢线，主要服务于市内。1.1.2 纽约快线建设背景 纽约的轨道系统在1940年以前基本建成。由于当时的纽约开发密度不大，地下管线简单，采用明挖法施工成本不高。为了使地铁既能提供快速服务，同时覆盖更广的区域，以便与其他模式竞争，纽约决定采用4轨作为纽约地铁的标准模式。4轨模式在同一服务区间提供快慢线，形式见图1。

图1 纽约4轨模式站台布置 纽约快线的另一种模式是服务于潮汐性客流的3轨，形式见图2。该模式主要用于连接曼哈顿与其周边的布鲁克林区、皇后区和布朗克斯区，均采用高架轨道的形式。这种快线在高峰期间为客流主方向同时提供快慢线的服务。

图2 纽约3轨模式站台布置1.1.3 纽约快线特征1．快慢同向不共线 纽约地铁系统中快线与慢线同方向不同轨道，共同服务于同一个区域，既满足了不同层面乘客的需求，又提高了轨道系统的效率和运能，对于缓解高峰时段的客流压力起到了积极作用。在双向流量较均衡的市中心区，采用4轨模式；在客流呈现出明显潮汐性的郊区，采用3轨模式。2．快速运行 快速运行通过减少快线在沿途的停靠站实现。以纽约第7大街地铁线为例：地铁普线的平均站间距为0.63km，旅行速度为22km/h；快线的平均站间距为1.9km，旅行速度为33km/h。虽然纽约快线的旅行速度与国内地铁相差不多，但其快速的概念主要体现在慢线能够服务于更广范围情况下所产生的对比。3．换乘方便 纽约地铁系统的快、慢车换乘十分方便，站台设在快慢线的中间，快慢线之间可以同站台换乘。由于快车的速度快，停站少，上下车的干扰小，许多乘客即使在慢车站上车，也经常到快车站换乘快车。4．服务于中长距离的出行 曼哈顿区和邻近三个区的早高峰公交出行构成中，早高峰近70%的客流量进入曼哈顿，其中以布鲁克林区的客流量最大，而在出曼哈顿的方向上，仅有30%的客流从曼哈顿到其它各大区。曼哈顿DOWNTOWN地区距周围各区的平均距离为20km左右，快线系统可以使中长距离出行的乘客尽快到达中心城，提高地铁的吸引力。1.2 巴黎1.2.1 巴黎轨道交通系统 巴黎的轨道交通系统包含四个层次：普通地铁（Metro）、RER、铁路郊线和轻轨（Tramway）。在2000年巴黎大区公共交通的总客运周转量中，RER和铁路郊线承担了57.6%，地铁为25.3%，轻轨为0.5%，其余16.5%由常规公交承担。1.2.2 巴黎快线建设背景 巴黎RER建设的主要目的是使乘客快速穿越整个巴黎市和从近郊不经换乘就可以到达市中心。RER建设前，郊区乘客需在城市边缘换乘地铁进入市中心，地铁的速度当时仅为25km/h，从郊区到达市中心耗时长，卫星城的发展受到了限制。郊区和郊区之间的联系更加不方便，需要在城市边缘至少换乘2次才能到达目的地。为了实现“保护旧城区，发展卫星城”的目标，使人们向郊区迁移，巴黎市政府决定修建RER线路，将既有市郊铁路通过城市中心区连接起来，实现卫星城-中心城-卫星城之间的直通服务。在规划RER时，巴黎公交公司对二种方案进行了研究：（1）将地铁向郊外延伸；（2）将市郊铁路引入城市中心。最终，巴黎公交公司采用了利用既有市郊铁路，在中心城修建新线的RER方案。1.2.3 巴黎快线特征1．快速运行 RER的快速运行主要是通过二种方式实现的：在中心城地区，RER车站的平均站间距为2.9Km，平均旅行速度为50km/h；在郊区的运营中，RER在同一条线路上采用跨站运营和站站停运营相结合的方式，既缩短了长距离出行乘客的出行时间，也满足了近郊乘客的出行要求。2．共线运营 RER的共线运营长度达110多公里。在城市中心区，巴黎公交公司经营的RER-B线和法国国营铁路公司经营的RER-D线共线运营。在郊外，RER线还与铁路郊线以及货运列车共线运营。共线运营的模式提高了轨道的使用效率，节省了建设新轨道的成本，但对信号控制技术、调度管理等提出了更高的要求。3．灵活的运营方式 RER在郊区实行跨站运营和站站停运营，满足了不同层面乘客的需求。将跨站运营和站站停运营相结合，体现了“以人为本”的设计理念。1.3 东京1.3.1东京轨道交通系统 东京的轨道交通种类繁多，有地铁、城市铁路、直线电机等，目前东京都的轨道交通公司有27 家，经营着总长度为2292.5 km的轨道交通线路。城市中心东京23区的网络长度为584.8km。在整个轨道网络中，城市铁路线占整个网络长度的82%，包括JR铁路和私铁经营的山手线。地铁占整个网络长度的14%，主要集中在山手线以内的城市中心，服务于城市中心15km的范围。1.3.2东京快线建设背景 东京是一个单一中心的城市。城市中心功能的过度集中导致房价过高、交通拥挤、环境污染等一系列的社会问题。为解决这些问题，东京在距城市中心30-40km的范围内规划了4个大规模的新城。除筑波新城外，其它三座新城的主要功能为居住，以实现商业区与居住区的分离。 城市中心的地铁网主要服务于城市中心15km的范围，城市快速铁路主要服务于城市50km的范围，城市快速铁路可直接进入城市中心，也可与地铁径向线连通，使得中心城与郊区之间的联络非常方便。1.3.3 东京快线特征1.快慢结合 东京的快车和慢车在同一轨道上运营。在慢车停靠站，快车利用越行线完成跨站运营。对于城市铁路，由于客流需求量大，发车频率高，快慢共线的运营组织非常复杂，对信号控制、调度系统和车辆都提出了更高的要求。实施该模式的条件之一就是有足够的空间来设置越行线，地下车站设置越行线实施代价则比较大，因此，东京快慢共线的方式仅限于地面或地上的城市铁路。2.站距灵活 快线在城中心区的站距根据车站的服务功能设置。比如中央快速线在城市中心区与总武线平行布置，由于总武线承担主要的集散功能，中央快速线车站的功能则主要是与平行的总武线换乘，因此中央快速线的站距大，平均为4.0km。而另外一条快线筑波线的车站在中心区需要承担集散和换乘的功能，因此站间距相比于中央快速线较小，大约2.0km，但仍然比常规的地铁站间距长。3.换乘方便 在换乘站台，东京快线采用4轨模式，站台在快车轨道和慢车轨道的中间，同台换乘，非常方便。4.大小交路运营 由于郊区段与市区段的客流量存在差别，为了避免轨道能力在郊区的浪费，中央快速线采用了在郊区分支的运营方式。根据需求设置每条分支的发车频率。同时在高峰时段还开行区间车，以缓解高峰时段的客流压力。1.4 国内 国内城市快线的发展还处于起步阶段，广州地铁三号线于2005年底建成一期工程，其采用了最高时速120km/h的车辆，运营特征与普通地铁一样，只是在车站设置方面部分地段站间距长达6km左右，为快速运营创造了条件。2 快线发展特征分析 总结国内外大城市快线的模式，其特征及适用条件见表1。表1 国外城市快线模式比较表

城市	模 式	特 征	适用条件
纽约	多轨并行式	快慢线各行其轨	通道流量要求非常大，而且具备良好的建设空间。
巴黎	深层开挖式	深层地铁、独立系统	对已建成系统的补充完善
东京	快慢共轨式	快线越站式	车站具备设置越行线的条件

快线模式的形成与其建设背景密切相关。纽约快线的建设模式主要在于地铁建设初期普通地铁站距定位在600m左右，比较小，网络需要快线、慢线同时存在，从而产生了4轨或者3轨的模式。巴黎则是在地铁网络基本形成后，才逐渐暴露出小站距设置所带来的服务水平低的问题，进而衍生出了市郊铁路加新建深埋轨道构成快线的模式。东京普通地铁的站距设置相对比较大，其快线则主要通过增加车站配线组织不同的运营方案来实现。快线系统的主要实现方式见表2。表2 快线系统方式一览表

快线系统方式	特 点
提高车辆速度、加大站距	提高车辆的最高运行速度，车站分布间距适当加大，提高旅行速度。从物理上此种方式比较容易实现，但需要慎重权衡速度与服务范围两个对立因素。
增加车站配线、运营组织	在车站设置越行线，通过运营方案的组织，开行快、慢车。在保证合理覆盖范围的情况下，同时对中长距离出行的群体提供快线服务，但对系统配置、运营管理提出比较高的要求。
多轨平行、快慢线独立	两条线路平行分布，慢线服务于短距离的群体，快线服务于中长距离的群体，两者互相补充。效果比较明显，运营管理简单，但是工程代价比较大。

3 北京快线发展分析3.1北京建设快线的必要性分析 结合北京的城市发展特征进行分析，北京建设快线的必要性比较突出，主要体现在以下几点：1．城市空间结构的调整需要快线的支持 在《北京城市总体规划（2004-2020）》中规划了11个新城，旨在通过发展新城实现从单一中心向多中心的发展和过渡。相关预测表明从2004年至2020年，出行总量约增长104%，但15km之内的区域间出行仅增长50%，而15-35km的出行增长量为145%，35-80km的出行增长量为165%。可见2020年居民出行构成与2004年相比，中长距离的居民出行呈现明显的增长趋势，这个特征与北京市城市结构发展战略相吻合。以上预测只是基于规划的人口及功能得出的结论，在整体目标的实现过程中需要各种策略的支持，其中最重要的一点就是轨道交通快线系统。目前北京新城至旧城的直达性均比较差，按照普通地铁的服务特性计算，大部分新城至旧城的出行时间超出1小时，再考虑起终点两端的出行时间，如此长的出行时间很难使新城具备城中心居民外移的吸引力。因此，提供轨道快线系统以缩短中长途乘客的出行时间对于新城的发展有着至关重要的作用，巴黎和东京的经验都已经表明良好的交通系统将带动卫星城的良性发展。2．北京城市轨道交通结构需要快线 大部分特大城市在制定及实施其轨道交通发展战略中，“1小时的时间距离”的原则应用得比较广泛，这主要是基于人出行过程中一个可以接受的时间度而确定的。比如巴黎，在其市中心内，地铁线路平均旅行速度较慢，1小时圈在15km范围左右，而扩展至都市圈，RER线则将1小时圈扩大至30km的范围。 北京市轨道交通系统需要服务于三个不同层次的区域。第一个层次为市中心15km半径的范围，即中心大团和多数边缘集团；第二个层次即近郊圈层，即市中心15-35km半径的范围，主要包含通州、亦庄、大兴、门头沟、昌平、顺义和房山新城，此圈层为北京下一步实施重要战略转移的关键区域；第三个层次为远郊圈层，即市中心周围35km以外的范围，包含远郊新城（延庆、怀柔、密云、平谷）。第一个层次范围内，轨道交通网具有良好的覆盖性和直达性，交通服务已经比较完善。而对于第二个层次和第三个层次，若按照普通的轨道交通系统来服务，则很难具有吸引力。根据北京空间发展战略和交通发展政策，为构建中心城和新城之间高速、高效、大运量的客运交通走廊，引导中心城的有机疏散，支持新城的发展，以下交通目标的实现是非常有必要的： （1）近效新城到城市中心的轨道交通出行时间控制在45分钟以内。 （2）远郊新城到城市中心的轨道交通出行时间控制在1小时以内。 为实现以上目标，对于第二层次和第三层次区域的轨道交通系统，应以快线服务为主。 总之，无论是从北京市的城市发展结构分析，还是从北京市的轨道交通发展需求分析，快线层次线路的建设是必要的，需要从网络规划层次进行定位，切实体现以人为本的思想，并从规划上进行控制，因为轨道交通复杂的系统性往往决定了其改造所具有的高难度。3.2北京快线发展的模式 快线并没有固定的模式，需要根据不同的需求及不同的建设条件进行分析。对北京快线的发展模式，分别针对中心城与新城之间的连接快线和新城之间的连接快线考虑不同的解决方案。1．连接中心城与新城之间的快线 连接中心城与新城之间的快线有以下几个特点：（1）北京在四环以内基本已经建成，人口及就业岗位分布密度比较高，在此区域轨道交通车站分布比较密集，而且建设条件比较差。（2）外围发展新城与中心城通过绿隔带进行分隔，大部分区域还未建成，线路车站的实施条件比较好。 根据以上特点，旧城与新城之间的连接快线实现的模式主要为：（1）对中心城区段采用站站停的运营模式，通过适当加大站间距及提高车辆最高运行速度来提高旅行速度，车辆的最高运行速度以100km/h及以上比较合适。（2）对中心城外地面或高架区段则可以采用快慢共线、跨站运营的方式提供快速服务。2．连接新城之间的快线 连接新城之间的快线有以下几个特点：（1）具有比较好的建设条件，通常以地面线或者高架线为主，车站的建设空间也比较大。（2）在新城内车站的分布相对比较密，但新城外车站分布的间距比较大，通常在3km以上。 根据以上特点，连接新城之间的快线模式主要如下：（1）提高车辆最高运行速度，以120km/h及以上比较合适，可以在B型车单元车组和动力车组之间进行选择。（2）在部分车站设置越行线，采用快慢共线、跨站运营。4 结论与建议 国内的轨道交通正呈现快速发展的势态，需要我们理性的结合轨道交通的本质需求做出相应的变化。快线作为特大城市轨道交通建设中可能会出现的形式，需要我们提前对其进行研究，从网络规划阶段进行考虑，提前预控各种条件，保证轨道交通健康的发展。北京在新一轮的总规修编中提出要构建“两轴-两带-多中心”的城市结构，特别是东部的三大重点新城将是下一步建设的重点。在这种规划背景下，快线的发展是必然的，需要结合网络重新对部分线路进行定位，实现用地规划与轨道建设的有效结合。参考文献 [1] 北京市城市规划设计研究院等.《北京城市总体规划（2004-2020）》[R]，2004年[2] 北京市城市规划设计研究院.《北京市城市快速轨道交通线网规划》[R]，2002年[3] 陈尚文，杜文.我国大城市用地形态与交通发展模式的研究[J].系统工程，2003，21（5）:53-57[4] 钱林波，顾文莉.以快速轨道交通支撑和引导城市发展[J].现代城市研究，2001（6）:55-58[5] 郑永平.城市轨道交通建设与城市可持续发展思考[C]//地下铁道新技术文集，2003.