轨道交通建设规划设计前瞻性研究

俞光耀

1 中国城市轨道交通发展现状1

1.1 呈现快速发展态势

在新型城镇化快速推进和优先发展城市公共交通的大背景下，中国城市轨道交通发展呈现出世界罕有的速度和规模。截至“十二五”末，国内已开通运营的城市轨道交通线路总长度达3 618 km，“十三五”期间计划投运里程有5 702 km，到2020年左右，中国内地城市轨道交通运营线路总规模将达到9 000 km[1]。

中国城市轨道交通的快速发展，在改善城市交通状况、改变市民出行和生活方式、服务和促进城市发展、推动产业进步与升级等方面发挥了重要作用。北京、上海、广州、深圳等城市已形成网络化运营格局，城市轨道交通在公共交通体系中起到了骨干作用。上海和北京的轨道交通客流量已达每天1 000万乘次，上海轨道交通占公共交通客运量的比率由 2000年的5%逐年提升，目前已达53%，到2020年将超过60%[2]。天津、重庆、成都、南京等城市也都在加快建设城市轨道交通网络。中国城市轨道交通在服务和促进城市发展的同时，大规模的建设也造就了涵盖规划设计、工程建设、运营管理、技术装备等各领域完整的产业链。与高速铁路一样，中国城市轨道交通在过去20年间取得了巨大的进步和成绩，并在积极跨出国门，走向世界[3]。

1.2 规划设计中存在的问题

随着我国城镇化进程的加快，城市人口的快速膨胀，轨道交通建设突飞猛进。为充分发挥轨道交通对城市发展的正确引导，真正缓解城市交通矛盾，提供较高服务水平，轨道交通线网规划的编制尤为重要，其对后期建设、运营有着重要影响。在《国家发展改革委关于加强城市轨道交通规划建设管理的通知》（发改基础〔2015〕49号）中明确提出应超前编制线网规划，并提出了城市轨道交通长远可持续发展的总体性方案。

而目前，在轨道交通的快速发展中，轨道交通规划设计暴露出不少问题，一是对城市未来发展的认识不足，剖析不够，对轨道交通战略定位不准，发展模式单一；或因城市空间结构、人口规模等不稳定，轨道交通选取的系统规模与客流需求不匹配。二是网络规划缺乏前瞻性，规划设计忽略城市特性和实际需要，网络层次及系统选型单一，后期运营组织灵活度差，服务水平较低，运营效率不高。三是轨道交通规划设计与周边地下空间开发结合度不高，设计灵活度较低，地下空间没有得到高效利用，造成地下空间资源浪费。

1.3 国外城市轨道交通发展理念值得借鉴

国外轨道交通发展比中国早了上百年，也经历了轨道交通功能层次的演变。国外城市轨道交通的发展理念，充分考虑到以人为本、出行便捷，兼顾提高运营效率等，在设计上，为后期运营的灵活性预留条件，提出了组合运营、互联互通以及多系统、多制式的规划设计理念。比如，纽约地铁采用快慢车组合运营，70%以上的线路在中心区客流较大的区域都采用了多线并行模式；巴黎地铁14号线很早就采用了全自动驾驶系统；东京地铁在设计之初就考虑了与国铁的紧密衔接，以及与私铁的互通运营等[4]。

中国城市轨道交通在大规模快速发展过程中，应传承发扬好我们既有的经验与优势，也需要以未来发展的眼光审视现在的规划设计，充分借鉴国外轨道交通规划设计的理念，发挥好中国城市轨道交通发展的“后发优势”，推动中国城市轨道交通行业健康发展。

2 对轨道交通线网规划的前瞻性思考

2.1 线网规划应与城市总体发展统筹

《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》提出，“坚持以人的城镇化为核心、以城市群为主体形态、以城市综合承载能力为支撑、以体制机制创新为保障，加快新型城镇化步伐”。中国城市轨道交通的规划，首先是要与城市发展、综合经济发展、城市总体规划结合起来，是否规划发展轨道交通、发展多大规模的轨道交通，必须与城市的性质、经济社会发展实力、人口规模等统筹考虑，宜大则大，宜小则小。

2.1.1 线路走向与城市发展结合

公共交通导向型发展模式（transit oriented development，TOD）是国际上具有代表性的城市开发模式。2014年颁布的《国家新型城镇化规划（2014—2020年）》明确了城市发展模式科学合理的目标，提出使“密度较高、功能混用和公交导向的集约紧凑型开发模式”成为主导，按照这一要求，城市轨道交通的线路走向应符合城市发展需求，引导和带动城市发展。

2.1.2 围绕站点构建城市综合体

将地铁车站与楼宇结合起来，将出入口与周边开发结合起来，以城市轨道交通站点为载体，构建连通社区居民、公共活动空间、商业办公区域等为一体的城市综合体[5]。这种围绕地铁站点构建城市综合体、形成“地铁社区”、“地铁小镇”的新型发展模式，能够实现乘客、地铁运营方、土地开发商、城市管理者各方“多赢”的局面，如上海汉中路综合体，北京国贸综合体、广州太古汇综合体以及深圳地铁浅海小镇等都是非常成功的案例。

2.1.3 车辆基地上盖综合开发利用

城市轨道交通是土地资源的消耗大户。以上海轨道交通规划的车辆基地为例，全网共规划了43座车辆基地，占地面积约1 312 hm2，相当于上海原来整整一个黄浦区的面积，这些土地资源如果不进行复合利用，将是巨大的浪费。近年来，全国城市轨道交通车辆基地上盖开发机制和开发模式日渐完善，香港、上海、北京、深圳等城市都进行了有益的探索，如上海地铁的吴中路车辆基地、香港地铁的将军澳车场、北京地铁的四惠车辆基地等都成功进行了上盖开发。上海目前在建线路还有5座大型停车场正在开发中，总计可新增约230 hm2的城市建设用地。

2.2 线网规划应与城市综合交通融合

在城市综合交通体系中，各种交通模式的发展不能“各自为政”，应构建“多网合一”的城市公共交通体系。从“公交优先”角度出发，以构建“公交都市”为目标，城市公共交通应构建“以城市轨道交通为骨干，公共汽（电）车为基础，客运交通枢纽为衔接”的城乡一体化公共交通体系，实现轨道交通与城市多元化交通体系的高度融合。

2.2.1 不同交通方式的定位与分工

随着京津冀、长三角、珠三角、长株潭、成渝等城市群的规划和发展，市域快轨迎来快速发展机遇，市域快轨的建设和发展将成为联系市域和城市群体系的重要纽带。实践证明，采用地铁系统解决市域包括城际间的轨道交通问题，成本高、效率低、旅速慢，是不适应我国城市发展需求的。外围区与中心城及外围区域之间的快速通达需求，主要应通过市域快轨来解决；地铁网络定位于满足中心城区的大容量快速出行需求；中运量系统则定位于弥补地铁网络的覆盖范围；地面公交与轨道交通网络还应互补替代，站点紧密衔接，不同交通方式各司其职，从而实现融合发展[6]。目前，上海、北京、广州、武汉、成都、重庆等众多大城市都已开展了市域层次的轨道交通网络规划[5]，网络规模与原规划相比有了增加，网络形态得到扩展优化，网络层次也得到丰富和完善。

2.2.2 通过综合枢纽实现互通换乘

网络规模越大，层次越丰富，更应体现运营组织的高效性。从长远考虑，加快真正意义的网络化运营，预留互联互通条件是提高未来轨道交通运营效益的较优方式。互联互通包含两个层面的含义，狭义的互联互通是轨道交通系统内部的互联互通。由各条线路组成的运营线网间的互联互通和服务标准的提高，不仅能实现运营列车在各条线路之间跨线运行，还能实现车辆、信号等系统设备全线网的互联互通；不仅能够行驶站站停的普通列车，还可行驶大站快车；为了减少乘客换乘次数及换乘站的换乘压力，还可开行“快速”和“直通”的跨线列车。轨道交通互联互通网络化运营的构建，可以充分发挥运营线网的效率，实现快捷、方便、安全、节能的发展目标。

广义的互联互通是指轨道交通与外部交通系统的互联互通。即以车站为核心建立综合枢纽，实现与其他交通系统的衔接。大型枢纽中心将成为联接各类交通方式的重要节点，通过合理布局若干个枢纽中心，可以实现市域快轨、地铁、中运量系统和地面公交等不同交通网络间的衔接互动，促进各种交通方式间的紧密衔接。如上海在世博会前建成了虹桥综合交通枢纽，将航空港、高速铁路、城际铁路、城市轨道交通、公共汽车、出租车等不同交通方式紧密衔接在一起。在最新的规划中，还将引入2条市域快轨。对于轨道交通站点，也应在外围区域规划建设小汽车停车换乘P+R系统（park and ride），在中心城区域规划建设自行车停车换乘B+R系统（bike and ride），进一步完善城市轨道交通与其他交通出行方式的衔接[7]。

2.2.3 相互匹配衔接实现互补替代

大运量轨道交通系统，无论是市域快轨还是城市轨道交通，都是城市公共交通的骨干系统，系统的运行状态将对城市交通带来巨大的影响。大运量轨道交通系统和中运量系统或地面公交系统之间应该做好运能的匹配、运营时间的衔接、应急处置的联动，既要实现正常运营条件下的互补，也要实现应急运营情况下的互动，才能使城市综合交通体系形成一个有机的整体。如在虹桥综合交通枢纽中，地铁在运能配备和运行时间上尽量做到与航空、铁路的匹配。地面公交的线路和站点设置应当尽可能与轨道交通衔接配合，正常运营时能够实现功能互补，应急状态下能够发挥替代作用。在地铁骨干线路区段，应配备若干平行的公交线路，作为平时地铁运能的补充和应急情况下的替代。

2.3 轨道交通线网规划应具有超前性

2.3.1 网络规模要适度超前

“公交优先”是中国城市综合交通发展的基本政策，而城市轨道交通网络更是大中型城市公共交通体系的基础与核心。随着中国新型城镇化进程的加快推进，区域城市群体系的逐步形成，中国城市的发展事实上具有很大的弹性，城市轨道交通网络要适应这种具有弹性的发展需求。为适应发展的需要，城市轨道交通网络规模可适度超前，更好地控制网络通道资源，才能为未来的发展留有空间和余地。

2.3.2 网络层次应更加丰富

城市轨道交通的系统制式非常丰富，速度等级存在差异，也能够提供不同等级的运输能力，城市轨道交通网络层次应更加明晰，采用不同制式的系统适应不同的客流特征和需求。如正在编制的新一轮上海市城市总体规划提出了“一网多模”“3个1 000 km”的城市轨道交通网络，即1 000 km的市域快轨、1 000 km的市区地铁线、1 000 km的局域线[8]，网络规模与原规划相比有了增加，网络形态得到扩展优化，网络层次也得到丰富完善。

2.3.3 地下空间需统筹利用

城市地下空间资源是城市未来发展的重要资源。城市轨道交通工程建设不是一个孤立的工程活动，应该站在系统、全局的高度，处理好与相关工程的关系，处理好近期与远期的关系，在规划阶段应具有前瞻性，保护和利用好城市地下空间资源。在线路通道资源上尽可能复合利用，在地铁建设的同时，地下道路、综合管廊等应该同步规划、同步建设。

3 对轨道交通设计标准的前瞻性思考

3.1 完善标准体系

作为百年大计的地铁工程，土建设施具有不可逆的特性，设备系统牵一发而动全身，如果前期设计考虑不周，建设标准过低，后期改造难度大、影响大，也将造成更大的浪费。目前，我国已有统一的轨道交通设计技术标准，如《地铁设计规范》、《城市轨道交通技术规范》等，《轻轨设计规范》和《市域快轨技术规范》即将出台。在国家标准的指导下，一些城市可探索根据各地的实际情况编制地方标准，作为国家标准的补充；随着网络层次的丰富，系统制式的多样化，也应补充完善多层次、多系统的标准规范，从而构建全方位、多层次、科学完善的标准体系，适应未来系统多样化的需要。

3.2 在设计阶段预留灵活运营条件

在规划设计阶段应树立“建设为运营服务”的理念，在运行速度、运营灵活性方面进一步解放思想。如通过规划设计具备三线四线的运行线路布局来提升地铁行车组织的灵活性；通过规划设计更多的配线来提高线网运行效率等。上海在市域轨道交通16号线进行了“快慢车组合运营”的探索[9]，14号线设计的多点折返、双列位存车线也是较好的探索实践，运营灵活性大幅提升，这些案例彰显了“建设为运营服务”的前瞻性理念，可为我国其他城市轨道交通借鉴参考。

3.3 适当超前考虑系统冗余

实践表明，为避免城市轨道交通运营后通过改造来“补短板”，就要求在前期规划设计阶段为运营设施能力与可靠度等方面留有足够余量。如在车型选择上，A型车6节编组应作为基本配置，成为各大中型城市的必然选择；在系统运输能力上，新线建设中应留有一定的运能余量，车辆基地宜按照单一交路、30对/h来控制用地规模，出库能力要按照ATC或全自动驾驶模式设计；在客运服务能力方面，站台宽度、车站垂直提升能力、换乘通道宽度、出入口宽度等方面均应留有余量，增强对城市发展的适应性，出入口扶梯包括无障碍电梯的设置也应尽量留有余量或预留加装空间，以应对老龄化社会的到来。

提升运营可靠度是我国城市轨道交通发展面临的一个重要课题，其关键是设备的可靠度标准。以信号系统为例，以往设计中通常采用主、备系统，备用系统的可靠度水平与主用系统相比存在较大差距，通过可靠度标准的提升，将“主备系统”的设计理念提升为“双套系统”，确保故障条件下运营水平不降低，这也是对目前CBTC系统的一次根本性提升。其他设备系统，如车辆的各个系统也应有明确的可靠度标准，以满足系统设计的前瞻性需求。

3.4 升级系统安全性标准

在网络化运营时代，轨道交通作为公共交通的主体，运行的安全性将成为社会关注的焦点。以车辆为例，列车作为乘客的重要载体，安全性至关重要，我国城市轨道交通的客流特征决定了列车长时间高负荷运行的现状，而大客流高负荷情况下列车长期运行的安全性值得运营企业认真思考，如车辆转向架构架的强度标准、车辆的防火标准等。此外，隧道结构的安全性和耐久性、大客流风险管控措施等也都需要进一步研究提升。如何全面系统提升中国城市轨道交通安全性水平，需要整个轨道交通行业，包括政府部门、业主方、参建方、供应商、科研机构等共同研究推进，以适应未来发展需要。

3.5 充分考虑信息化、网络化、智能化趋势

发挥中国城市轨道交通的“后发优势”，造就“百年工程”，需要关注最新的技术发展方向并将其应用于城市轨道交通领域，保证技术的先进性。如将大数据、云计算、互联网、物联网、人工智能等现代技术应用到运营生产管理和运营服务过程中，用设备代替人，用技术保障运营，打造智慧地铁。具体措施可包括：在新线中全面推广全自动驾驶系统，提升自动化水平，提高列车运行效率和可靠度；建立基于物联网技术的车辆和关键设备在线监控系统；推进建筑信息模型即BIM技术在城市轨道交通设计、建设、运维领域的全面应用；完善地铁大数据中心，构建数字地铁，形成统一的数据分析平台；推进移动生产管理与移动巡检，加快“互联网+”的应用，实现乘务管理、客运管理、行车管理、施工管理和巡检养护等运营维护作业的移动生产管理，提升运营效率和服务质量[10]。

4 结语

中国城市轨道交通正处于快速发展的黄金时期，在大规模建设过程中作为轨道交通的管理者需要以前瞻的视角，站在“百年工程”的高度，以未来发展为导向，进一步提升规划设计理念，发挥好中国城市轨道交通的“后发优势”，推动轨道交通持续健康发展，为城市发展和有序运行不断注入新的活力。

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