我对地铁设计中几个问题的看法

我对地铁设计中几个问题的看法梁广深【摘要】 本文对如何看待地铁预测客流量，北京地铁客运量增长缓慢问题，关于跑40对通过能力问题，以及远期列车编组问题发表了自己的看法。认为预测客流量有不确定性，在设计中应留有余地。票价高是制约北京地铁客运量增长的主要因素。我国地铁列车采用动车、拖车混合编组，启动、制动加减速度低，加上终点站返返能力制约，无法跑到40对通过能力。根据发达国家地铁列车编组逐渐加长的发展史，现在不应该缩短在建项目远期的列车编组长度。【关键词】客流量、通过能力、列车编组、留有余地。1 引言 随着我国经济的飞速发展和综合国力的提高，我国城市快速轨道交通建设进入了大发展时期。目前，对地铁设计中的几个重大技术问题，如远期预测客流量、地铁现状客运量估价、通过能力跑40对、以及缩小远期列车编组等问题上，存在着不同意见。对这些重大技术问题，如果得不到正确合理的解决，势必影响我国城市快速轨道交通建设的健康发展。 为此笔者愿就此问题发表一点拙见，作为引玉之砖，以期引起业内同行们的关注和思考。2 预测客流量分析 目前在对快速轨道交通项目评审中，部分专家往往认为预测的远期客流量偏大，要求压缩远期预测客流量，缩小列车编组长度。对此我想从客流预测的机理上发表一些看法。2.1 预测客流量在轨道交通设计中的作用 预测客流量是进行城市快速轨道交通工程设计的基础资料。它是确定系统的总体建设规模，机电设备容量，车辆配置，系统运输能力，以及工程分期建设的依据。 但由于各种条件制约，目前客流预测结果还有不尽人意的地方，业内人士也有不同看法。2.2 客流量预测的基础资料 当前进行轨道交通客流量预测，使用的基础资料有两类：一类是城市近十几年来的统计资料。包括城市人口数量、国内生产总值、历年公共交通客运量、居民出行OD、出行方式等。 另一类是未来第十年的城市总体规划资料。如城市规划人口、城市经济发展规划、城市道路网规划、公共交通规划、地铁沿线的土地利用和开发规划等。2.3 客流量预测方法 现在轨道交通客流量预测，都是采用交通流四步法：即按出行生成、出行分布、出行方式划分和交通流分配四步进行预测。 客流预测，首先根据城市既有资料的特征因子，建立和较核数学模型。然后代入未来第十年的城市规划参数，进行城市未来第十年的交通量预测。在此基础上，用趋势外延法进一步进行初期、近期和远期城市交通量预测，并由此预测快速轨道交通承担的客运量、站间OD、车站上下车人数、以及区间断面客流量等数据。2.4 如何看待预测客流量2.4.1预测客流量有不确定性 从客流预测原理看出，在预测模型中对各因子的取值大小，直接影响预测客流量的大小。未来城市总体规划的变更或实施滞后，也会影响预测客流量大小。 另外，客流量预测的时间跨度长达30年，预测使用的城市规划资料又与客流预测年限不吻合，这就必然会造成预测误差。其预测结果有一个置信度范围。因此，我主张在设计中不要把预测客流量看的太死，对系统运输能力应该留大不留小。为以后可持续发展留有余地。2.4.2预测客流量会随着经济的发展而增长。 客流量是社会经济活动和文化生活活动的产物。它会随着城市经济的发展而增加。 （1）随着人民生活水平的提高，大批骑自行车的乘客会转乘公共交通上下班。 （2）由于城市面积的扩大，地铁线路向郊区延伸，扩大了它的服务范围和吸引量。 （3）随着城市化的发展，大批农业人口涌进城市经商和做工，使公共交通客运量增加。 （4）随着汽车时代的到来和城市道路堵塞，迫使乘小汽车的人在郊区换乘地铁进城上班。 看一看已有百年地铁历史的发达国家，仍在不断地扩建地铁网络、现在地铁车内拥挤不堪，甚至要用人推送的现状，就说明了这一点。2.4.3 预测客流量是否总是偏大 有人提出现在地铁预测客流量普遍偏大，要求压缩。上海的例子并非如此。1999年4月，上海市为进行地铁1号线北延伸段设计，委托上海城市综合交通规划研究所，对1号线的客流量重新进行了预测。预测结果，延伸后的1号线（莘庄至泰和路站）到2005年，全日客运量为68万人次，高峰小时最大断面客流为2.18万人次。 上海地铁1号线2001年平均日客运量为42万人次，节日达60万人，高峰小时断面客流量为2.4万人次。由此可见上海地铁1号线新预测的客流量，小于2001年的实际客运量。3 我国地铁现状客运量分析
图1 北京地铁客运量统计表 现在有人经常说北京地铁1号线运营30年，高峰小时断面客流才达到2.5万人次。于是拿北京地铁类比，认为一些正在筹建项目的远期预测客流量偏大，要求压缩。我经过对北京地铁、上海地铁的实际客运量调查研究之后，有不同看法。3.1北京地铁客运量分析 北京地铁1号线于1971年开通，已有30年的运营历史。北京环线地铁于1987年12月投入运营，也已运营了15年。目前北京地铁全日客运量为150万人次（其中有月票近18万张）。地铁1号线高峰小时最大断面客流量约为2.5万人次，行车间隔为3.5分钟。 北京地铁采用人工售检票。1987-1995年单程票价为0.5元，月票每张18元。1996年1月，单程票改为2元，月票改为40元。1999年12月单程票改为3元，地铁专线月票改为50元，地铁与公交通用月票为80元。 从北京地铁近13年的统计表可以看出，在1987-1995年票价为0.5元时，地铁的客运量增长率一般在10%左右。1996年、2000年的两次客运量大跌落都是由于车票涨价引起的。1996年1月票价由0.5元改为2元，当年的客运量减少1.18亿人次，折合每天减少乘客32.3万人次，降幅为21%。1999年12月票价由2元改为3元，2000年的客运量又减少了6千万人次，折合每天减少乘客16.4万人次，降幅为12.2%。3.2 上海地铁客运量分析 上海地铁1号线于1993年建成，运营9年来客运量增长很快。目前1号线的票价分为2元、3元、4元三种，1号线换乘2号线的票价为5元。 从地铁1号线的客流统计表可以看出，1993年地铁1号线试营业期间，票价为5元，年客运量为108.7万人次，1994年 月票价改为2元、3元，当年客运量达到469.1万人次。增长了4.3倍。从1995-1998的4年中，地铁1号线的客运量平均每年增长25%。
1999年3月1号线的票价调为3元、4元，使当年客运量减少了1685万人次，折合每天减少乘客4.6万人次，降幅为13%。 图2 上海地铁客运量统计表3.3 制约地铁客运量增长的因素3.3.1车票价格 通过对北京地铁和上海地铁实际客运量的分析说明，车票价格是制约我国地铁客运量增长的主要因素。地铁票价每涨一次其客运量就下跌一次。由于票价高，使大批乘客被拒之地铁门外。例如北京地铁环线的票价为3元，在地面上与其并行的44路汽车票价为1元。结果44路汽车的客流量很大，而地铁的客流却不那么火爆。地铁1号线也有类似情况。 目前北京地铁的专线月票为50元，地铁与公交通用月票为80元，因企业改革地铁公司不再增发新的地铁月票。近日报纸披露，黑市上一张地铁月票的价格已经炒到1000元。这说明还是有很多人想少花钱乘坐地铁上班，如果把北京地铁的票价降到可与公共电汽车竞争的水平，我相信地铁的客运量定能大幅度增加。3.3.2 职工收入水平 经济条件是职工出行选择交通工具的基础。这与我国职工收入低密切相关。北京市2000年全市职工的平均工资为15726元，低收入职工的月工资不足千元。花3元钱买一张地铁票相当于职工收入的1/200-1/300，这自然会使他们对地铁望而却步。而在香港和其他发达国家，乘一次地铁的票价只相当于其收入的1/1000，甚至更低。乘坐地铁出行的比例就高。 因此，目前我国劳动者的收入水平不高，是制约地铁客流量增长的第二位因素。3.3.3地铁线路网规模 地铁在城市交通中发挥的作用与线网规模有密切关系。凡是地铁线网发达的城市，地铁就起着骨干交通的作用。现将2001年8月英国卫报发表的世界六大地铁概况摘录如下： 世界五大地铁概况表 表1

城市指标	巴黎（普通地铁）	莫斯科	东京	纽约	墨西哥
第一条线建成年份	1900	1935	1927	1868	1969
线路条数	14	11	12	25	11
线网长度（公里）	210	264	285	1055	159
车站数量	297	162	209	468	175
单程票价	8法郎	5卢布	160日元	1.5美元	1.5比索
日客流量（万人）	440	900	700	470	420

北京地铁目前只有2条线，直达性较差，大部分乘客都要经公共交通换乘才能到达目的地，在城市交通中起不到骨干作用，也是影响客运量增长的一个原因。3.3.4 政府宏观管理 北京地铁客运量增长缓慢，与政府的宏观管理有关系。如果政府职能部门对全市的公共交通有一个合理的调控规划，变无序竞争为合理分工。地铁的客运量也会大量增加。 2001年上海市政府因打浦路过江隧道能力紧张，取消了几条经该隧道开往浦东的公交车路线。鼓励乘客坐地铁2号线过江，并规定在黄浦江两侧乘车在4站以内的票价为1元。这一调控为地铁2号线增加了一大批客流。3.3.5 城市基础设施条件 城市基础设施也是影响地铁客运量增长的一个因素。北京的城市道路网较发达，公交车的营运速度不算低，能满足职工上下班要求，许多人选择公交车上下班。 上海的城市道路网先天不足，堵车严重，公交车不能保证职工的上班时间。而上海地铁因速度快、准时，成为上班族的首选交通工具。尽管上海地铁的票价比北京地铁高，乘坐地铁的人还是越来越多。上海地铁1号线才运营8年，高峰断面客流量已达2.4万人次。 笔者认为，在当前形势下应该注重总结我国新建地铁的新鲜经验，而不是老回头向后看。因为我国今后的发展模式肯定与过去30年的发展模式不同。4 关于40对通过能力问题 新修编的《地下铁道设计规范》，将地铁的通过能力提高到每小时40对。对此我是有疑虑的。目前世界上有近百座城市建成了快速轨道交通，其中只有俄罗斯的莫斯科地铁，圣彼得堡地铁，跑到了每小时40对列车以上。东京地铁最高跑到32对，香港地铁近几年花7亿港元资金改造信号设备，也只能跑到34对列车。并认为行车密度再增加的可能性很小。 有专家认为，地铁跑40对通过能力要具备以下条件： （1）信号的设计间隔应达到75秒 信号是保证列车运行安全的设备，列车要跑90秒的行车间隔，信号的设计间隔应达到75秒，作为调度员调整运行秩序的余量。目前最新的信号设备区间可以跑到75秒。 （2）列车的起动、制动加减速度要大 地下铁道站间距短，列车起动、制动频繁。要跑40对能力，列车的起动加速度应达到1.0-1.1 m/s2，制动减速度不能小于1.2 m/s2 。莫斯科地铁采用全动车编组，车辆的起动、制动加减速度能达到上述条件，已经跑到了40对、45对。 欧美各国和我国在建的地铁，全部采用动车、拖车混合编组，列车的起动加速度约为0.8 m/s2左右，制动减速度在0.9 m/s2上下，因此这些地铁没有一个能跑到40对。 （3）列车停站时间不能超过25秒 列车停站时间是限制车站通过能力的重要因素。要跑40对能力，列车的停站时间不能超过25秒钟。莫斯科地铁车内每平米余富面积站立4.5人，加上列车间隔较短，上下车的人不太集中，其停站时间就短。 像我国这样的人口大国，车内每平米余富面积站立6个人，要缩短停站时间很困难。 （4）折返站通过能力是最终制约因素 折返站的通过能力，是最终限制系统通过能力的环节。经过几家设计单位按移动闭塞信号和折返站配线计算，4辆以上编组的列车，其折返站的最大通过能力不超过每小时34对。 总而言之，正是由于上述条件制约，使绝大多数城市的地铁都跑不到40对通过能力 。 有同志说，里尔地铁可以跑到每小时60对列车。据我所知，里尔地铁属于新交通系统.其车宽2.05m,车高3.2m。采用胶轮车和无人驾驶。列车由2辆车组成，长25.6m，列车定员为130人，系统运输能力约8000人次，它和我们讨论的大容量地铁是两回事。 法国人能使里尔地铁跑60对，却不能让巴黎地铁跑40对，这不是很能说明问题吗？ 笔者认为，像通过能力这样的重大技术问题，应该在调查研究的基础上，先进行专题``论证，再进行现场实际测试，取得成功之后再推广较为稳妥。5 关于远期列车编组问题5.1 国外地铁列车编组的发展趋势 在地铁设计中，有些专家极力要求新建地铁缩短列车编组数量，这不符合世界地铁一百多年的发展史。各国地铁列车的编组数量经历了一个由短到长的发展过程。请看，东京地铁列车编组由4辆发展到6、8、9、10、12辆；汉城地铁由6辆发展到8、10辆；莫斯科地铁由6辆到8、9辆；巴黎普通地铁由5辆到6、8辆；地铁快车线由4辆到6、 8、9辆。5.2 改善乘车舒适度势在必行 目前我国地铁设计都是按车厢内每平米余富面积站立6个人计算，乘车条件要差一些。欧洲地铁规定每平米面积站立4个人，莫斯科地铁规定为4.5人。想通过提高舒适度，吸引更多的乘客乘坐地铁。 现在我国人民的生活水平大幅度提高了，带空调的公共汽车已很普遍，新建地铁车站也增加了空调，由此改善地铁乘车舒适度势在必行。5.3 青岛地铁列车编组该不该缩短 青岛地铁经过多年反复论证，确定采用B型车，列车6辆编组。现在有人建议将该线改为4辆车编组，我认为这样做会留下后遗症。 青岛地铁远期高峰小时预测客流量为4.04万人次。按列车6辆编组、系统通过能力30对计算，远期高峰小时应开行28对列车。为改善乘车舒适度，若按每平米面积站立4个人计算，远期高峰小时需开行38对列车，已接近了部分专家提倡的40对能力。因此从发展角度看，青岛地铁列车采用6辆编组是合适的。 试想，当青岛地铁按4辆编组把车站建好后，40对能力也用足了之后，该系统将永远被锁定在车内每平米面积站立6个人的境地。想减少定员提高舒适度、想扩大系统运输能力等都无从谈起。而随着经济的发展和实际客运量的增加，会使车厢内更加拥挤。这样的服务水平是不能满足乘客需要的。如果将来跑不到40对能力，那情况会更糟。 我国是个人口大国。我主张，在列车编组问题上应该为后人多留一点发展余地。当前跑40对能力只是一个奋斗目标，还不是现实能达到的生产力。因此，不要急于让大家现在就缩短列车编组，应该把40对能力作为以后改善乘车舒适度和提高系统运输能力的储备。6 缩短列车编组不是降低车站造价的有效方法 众所周知，站台长度和车站管理用房面积,是控制车站长度的两大因素。在车站内增加了空调以后，管理用房面积成为主要控制因素。据统计，设在站厅层的生产用房面积约达1900m2，站台层的用房约400 m2。据此布置的车站长度约在170—180m。如果将列车编组缩短1—2辆车，就会出现站厅层长度大于站台层长度。从施工方法考虑车站无法错台施工，最终车站结构还得按站厅层长度施工。 如果把站厅层与站台层长度拉齐，车站结构就得加宽，由此又增加了车站投资。如果从车站缩短节省的投资中扣除车站加宽增加的投资、扣除区间隧道加长增加的投资，其节省的投资大打折扣。因此，缩短列车编组长度不是降低车站投资的有效方法。如果将站厅层的部分房间移到地面上,对降低车站投资会更有效。何必以缩小列车长度、牺牲系统发展潜力为代价来降低车站投资呢。7历史的经验值得注意 地下铁道的隧道结构一旦建成，改建十分困难，代价沉重。东京地铁早期修建的丸之内线，车站是按4辆车编组修建的。因客运量增加，被迫从60年代开始，对车站按6辆车长进行改造。因为改造是在不停运的情况下进行的，只能利用夜间的3-4个小时进行施工。由于施工场地狭小和技术复杂，这一改造工程用了15年时间才完成。 1984年建成的天津地铁1号线一期工程，线路长7.3km，设8座车站，站台按3辆车编组设计。现在1号线要按6辆编组向两端延伸，对既有的8座车站要加长改造。改造的方法就是将部分区间结构爆破拆除，用以加长车站。有的车站改为换乘站须整体拆除重建。其代价是很大的。为此天津地铁已经停运，改造工程即将开始。我希望上述教训不要再重演。 最后我要说明，本文所谈的几个问题只是个人的一孔之见，由于水平所限，错误在所难免。欢迎同行们批评指正和争鸣。2003年6月