新三线城市轨道交通线网规模控制研究

邱品茗，杨其新，张海波

(1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室， 成都 610031；2.中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031)

2013年，随着国民经济的纵深发展，为进一步深化投资体制改革和行政审批制度改革，国务院发布了关于政府核准投资项目的目录(2013年本)[1]；2015年，按照国家行政审批制度改革要求，国家发改委下发了关于加强城市轨道交通规划建设管理的通知[2-3]；同年，为进一步解决重大民生和公共领域投资项目融资难、融资贵问题，国务院对固定资产投资项目资本金制度进行了调整和完善[4]。随着国家层面政策支持，我国正迎来史无前例的轨道交通项目建设热潮。

截止2016年末，全国共有30个城市开通运营了轨道交通项目线路，共计134条线路，运营线路总长为4 153 km。其中地铁3 173 km，占76.4%；其他制式城轨交通规模980 km，占比达23.6%。2016年度新增运营线路长度535 km，同比增长14.7%；表现出新增运营线路多、客流增长快、系统制式多元化的趋势。截止目前，全国共计44个城市轨道交通项目获得国家批准立项，规划规模4 705 km。新建、规划线路规模大、投资增长迅速，建设速度持续加快[5]。城市轨道交通已成为我国新一轮基础设施建设的重要拉动力。十三五期间，预计我国将有超过50个城市建设城市轨道交通系统，运营里程将达到6 600 km，新建3 000 km[6]。越来越多的中、小规模城市加入到了轨道交通规划、建设的热潮中，如何合理控制此类城市的规划线网规模成为了重中之重。

本文提出了“新三线城市半小时轨道交通圈”的概念和意义，结合对新三线城市修建轨道交通线网规模控制的初步研究、影响线网规划因素的基本阐述，对控制新三线城市线网规模的关键措施有了直观认识，并以此初步规划了国内某市的轨道交通线网规模，为其他新三线城市提供借鉴和参考作用。

1 我国城市分级

1.1 分级基础

近年来，全国人口流动的加剧和外来资本的大量进出，导致仅按照传统指标对全国城市进行等级划分已无法完全匹配城市的实际影响力。改革开放30多年之后，中国城市的发展正在冲破行政级别的枷锁，更贴近由商业驱动的都市，依据工商业繁荣程度对城市进行分级已成为可能。

2013年起至今，由《第一财经周刊》发起了中国新400城市综合分级[7]。分级方式打破了传统的城市行政级别的划分，摈弃了以GDP论英雄的单一指标分级；采用了综合人均收入、教育资源、大公司和大品牌的选择等多项更具现代商业意义的指标所测算出的城市综合商业指数从低到高排名作为分级基础。

1.2 基本分级

一线城市：19个。除北、上、广、深四个老牌强市之外，新增了成都等15个新一线城市。

二线城市：合肥、宁波等36个。

三线城市：三亚、赣州、绵阳等74个。

1.3 新三线城市中某城市所处分级位置

依据《第一财经周刊》中的城市分级，某城市等74个城市定义为中国新三线城市[7]。

同时根据2016年《中国城市60强》最新统计排名，某城市以第60名的身份成为引领区域经济发展的起步型三线城市的代表[8]。

2 半小时轨道交通圈的线网规模控制

2.1 “半小时轨道交通圈”的概念

国家定义新三线城市概念后，此类城市群必定得到更多的国家政策和发展机会。故以国内某市为例，以解决城市交通问题和促进组团发展为目标，从下面几个角度来定义新三线城市的“半小时轨道交通圈”。

2.1.1 城市规模

某市市域土地总面积2.02万km2，中心城区建设用地规模从2014年的118 km2发展到2020年的150 km2，到远景将达到302 km2[9]。

2.1.2 居民出行时间和半径(图1，表1)

图1 出行时耗分布

表1 居民出行时耗与出行距离

由此可见，该市居民出行时间大部分控制在30 min内，均未超出40 min；其中公共交通系统乘坐时间相较私人交通较长，约30 min左右；出行距离基本在方圆10 km以内。

2.1.3 出行工具选择

在全日出行中，居民的主要交通方式是步行和公交车，出行比例分别为44.4%和20.6%,两者占全方式出行的65%。小汽车出行比例为9%，自行车和电动自行车的比例和为15%左右，其他出行方式所占比例都不高。

某市居民出行工具选择步行和公交体系的占到了65%左右。大多居民而且因路途超过5 km后，才转而选择私家交通工具出行方式。故一旦能方便居民距离在5～10 km范围内的交通出行，将会更多的居民选择公共交通出行。

2.1.4 城区与周边组团关系

根据某市行政划分，将中心城区分为中心区、园艺、高新区等11个组团。

以上11个组团距离至该市城中心直线距离基本在25 km以内。同时根据居民出行OD图，基本都在这11个组团的范围内。见图2。

图2 某市居民出行OD期望线

2.1.5 出行时间峰值分布

某市居民出行早、晚客流高峰小时出行百分比分别为15.5%和12.0%。见图3。

图3 居民出行时间分布

2.1.6 半小时轨道交通圈概念提出

根据城市单峰最大客流断面量级、轨道交通制式、车辆运量和旅行速度等条件，某市的市区内城轨交通车辆最高速度可判断为80 km/h，旅行速度约为35～40 km/h；基本可得轨道交通半小时为17～20 km的覆盖半径，覆盖范围为900～1 250 km2。

从城市规模、出行时间及半径、出行工具、城区和周边组团关系、出行峰值时间等方面来看，“半小时轨道交通圈”均能满足其量值要求，甚至还能达到城市发展的远期、远景指标。

2.2 半小时轨道交通圈的意义

(1)便捷：中心城居民通勤出行时间控制在40 min以内；可达出行距离在20 km左右。

(2)畅通：城市轨道交通制式特殊性，具有专用路权和地下空间，保证了交通畅通。

(3)准点：城市轨道交通基本锁定了半小时交通圈内的准点必达性，大大提升了居民乘坐公共交通的幸福感，最大密度可达2 min一班。

(4)安全：完备的系统制式和成熟的运营模式，保证了居民出行的安全。

(5)发展：市区与城区、组团间关系更加紧密，空间整合满足了社会经济和产业调整的迫切需要。

(6)和谐：引导和带动城市发展，满足多样化的出行要求，打造优先发展公共交通的前沿阵地。

“半小时轨道交通圈”为新三线中、小规模城市制定更为合理的规划线网规模提供了理论基础。

2.3 半小时轨道交通圈的线网结构特征

2.3.1 国内城市常用的线网结构

(1)无环放射式(图4)

图4 无环放射式线网示意

优缺点如下：

①线网中心区域的可达性好；

②任意两条线路之间均可实现直接换乘；

③市郊与市郊之间交通联系不方便；

④加剧市中心的交通拥挤。

(2)有环放射式(图5)

图5 有环放射式线网示意

优缺点如下：

①具备放射式的所有优点；

②克服了无环放射式市郊之间联系不便的缺点；

③截流外围区之间的客流，通过环线进行疏解，可减轻中心区的交通压力。

(3)方格网式线网(图6)

图6 方格网式放射线网示意

优缺点如下：

①平行线路多，线路顺直，易于施工；

②线网布线均匀，客流吸引范围较大；

③线路走向比较单一，对角线方向的出行需要绕行，市中心与市郊之间常需换乘；

④平行线间联系较差，换乘麻烦。

2.3.2 半小时轨道交通圈线网结构特点

结合半小时轨道交通圈的概念和特征，经过研究，提出其线网结构应具有以下特点。

(1)时间：线网结构应满足其30 min出行到达目的地的标准。

(2)覆盖面积：应满足交通能力最大覆盖面积900～1 250 km2的要求，基本能覆盖主要城区和局部市郊区域。

(3)覆盖区域：使得城市政治、商业、教育、人文等聚集地彼此间不超过30 min车程，覆盖城市活力地带和人群聚集区。

(4)线网数量：线网规划(远期)线路数量不宜超过2～3条，线网规划(远景)线路数量不宜超过4～5条。

(5)线路结构：规划线网内各条线路交叉节点不宜超过2个；为避免换乘区人流量堵塞，超过2条线路的换乘点不应设置于同一位置。

(6)线路长度特点：单条城区轨道交通线路的长度不宜超过25 km，控制在20 km左右为宜。

(7)居民出行选择交通工具：线网规划(远期)时，中心城区轨道交通出行占机动化方式比例接近10%～15%，在公共交通中承担能力不宜低于30%～35%。线网规划(远景)时，分别不宜低于20%和40%。线网规划(远期)时，进出老城区线网走廊占机动化方式比例出行的分担率在30%以上；线网规划(远景)时，达到50%～60%以上。

(8)线网密度：鉴于半小时轨道交通圈特点，线网密度不宜过大，应低于全国特大、大型城市标准。远期线网密度宜控制在0.2～0.40 km/km2，远景线网密度宜控制在0.30～0.50 km/km2；线网总长度在远期年宜控制在30～50 km，远景年宜控制在100～150 km。

2.3.3 半小时轨道交通圈线网结构

规划线网结构不宜过大、换乘形式简单、换乘点不宜过多、线路串联城区和周边组团、沿线客流吸引能力较强。

综上，中、小规模城市线网结构推荐采用无环放射式(换乘点不重合)兼具网格平行特点的复合式线网结构。

2.4 半小时轨道交通圈实现的控制因素

2.4.1 城市规模、城区组团关系

城市的规模大小制约着轨道交通形式和线网的布置形式。人口规模决定了交通出行的总量，用地规模影响居民出行时间和距离，即城市规模决定了城市交通需求的特性。全国新三线城市市域面积多为0.8～2.5万km2，中心城区人口居于70万～150万人，地区生产总值处于800～2 000亿元水平。

中心城区与周边组团区的距离也是实现交通圈的控制因素之一，经过前述章节研究发现，这个距离控制在25 km以内为宜。

2.4.2 城市特色和城区重点区域

明确本城市的特色或吸引点在哪里，是否为国家级或省级科技城、创新城市、文明城市、卫生城市、交通枢纽城市等，进而确定规划线网尽可能通过城市以上区域，达到凸显城市特色、发挥城市优势的目的。

除了城市特色地带外，城市的政府所在地、经济活跃地带、高端商业地区、人口密集居住地带、医疗机构所在地、拳头GDP体现地带、文化聚集地等，都应作为线网通过或旁过的选择。

2.4.3 居民出行工具、时间、半径的选择(表2)

据不完全统计，当居民出行路途一般超过5 km后，才会转为选择私家交通出行方式。故一旦能方便居民在5 km以上范围的交通出行，将会有更多居民选择公共交通出行。

表2 中、小规模城市居民出行方式统计

虽然私家交通工具旅行速度要优于公共交通系统，但由于城市交通拥堵问题的不确定性，实际出行速度往往达不到私家交通方式正常速度。此时公共交通系统，特别是轨道交通系统的准点性、直达性、环保性则优点突出。

综上，在5～30 km的旅行长度、30 min左右旅行时间内，半小时轨道交通圈的优势较为明显；同时随着轨道交通的不断修建和线网的成型，居民在公共交通中选择轨道交通的比例将不断提高。

2.4.4 居民出行峰值、出行强度情况

全国城市的居民出行均呈现多峰型，有明显的早高峰、午高峰和晚高峰。早高峰时间多出现在早上8:00～9：00，午高峰分别出现在11:00～12:00和14:00～15:00，晚高峰出现在17:00～18:00。对于中、小规模城市，其各高峰期的峰值偏小。某中等城市出行峰值曲线见图7。

图7 某中等城市出行峰值

研究表明，当中、小规模城市的早晚高峰峰值<20%时，半小时轨道交通圈对于峰值的消化和交通的疏解有较大作用。

全国新三线城市居民平均出行强度在2～2.5次/d；半小时轨道交通圈的建成有望将出行强度提高至2.5～3次/d。

2.5 新三线城市线网规模控制的关键措施

2.5.1 匹配城市总体规划和规划周期

笔者认为，控制新三线城市线网规模的第一步就是必须匹配中、小规模城市总体规划和规划年限。

规划轨道交通线网范围应与城市总体规划相协调，原则上应以城市总体规划为依据。但在城市总体规划的年限为20年，一般都与线网规划的远景年不匹配，这就要求在线网规划之前，城市规划部门对超远期的发展有个粗略的设想[10]。

当然值得指出的是，匹配总体规划是一项动态的控制过程，特别是对于新三线城市体量相对较小、城市发展快、建设变化快的特征。归纳起来为以下4点。

(1)依据城市总体规划：城市总体规划是每5～10年修编，轨道交通规划应随之调整，线网规划总是随城市规划的发展而发展。

(2)支持城市总体规划： 支持城市总体规划的人口转移和土地开发要求，推动总体规划实现。

(3)超前城市总体规划：由于线网规划是适应城市远景的长远性规划，故已成为城市建设的骨架，具有对城市发展的超前性的引导作用。

(4)回归城市总体规划：轨道交通的布局和建设顺序规划，也会调整城市总体规划，使轨道交通线网规划融入于城市规划，最终又回归于城市总体规划。

2.5.2 合理的客流预测

客流需求预测是线网规划至关重要的环节，为轨道线网方案评价提供定量分析依据，它决定了如何选择系统的通行能力、相关设计要素和设备，将影响今后实际运营效率和服务水平。

对于新三线城市的线网客流预测，除了“四阶段法”[11]的准确运用外，还应掌握以下关键点。

(1)把握客流预测结果可信度的支撑点。这个支撑点在于城市规划的前瞻性、预见性与线网规划建设的一致性。

(2)客流预测是量级的概念，是定性分析的量化。客流预测数据难以确保十分准确，但应把握量级的可信度，敏感性分析尤为重要。

(3)客流预测数值的可信度在于：基础资料来源正确，总量控制得当，对比量级相当，客流特征真实，风险分析到位，规模判断适当，运营组织适宜。

2.5.3 科学的线网方案评价

任何轨道交通线网规划的决策最终都归结为方案评价，评价是对路网规划过程和结果的鉴定，评价的好坏直接影响着决策的正确性。

对线网方案进行评价优选，需要综合考虑每个线网在这些方面的优缺点，是定性和定量相结合的多目标决策问题。评价时首先要选择能反映线网优劣程度的评价指标，其次分析这些指标在评价轨道线网方案时的权重关系，然后计算不同方案的各指标得分，最后分别计算各方案的综合评判值，确定最优方案[12]。线网结构评价体系见表3。

表3 线网结构评价体系

表3中权重的确定对方案比较评价的意义重大，所以需仔细分析、慎重进行。每个新三线城市的线网结构评价可采用层次分析法结合专家咨询来确定系统和指标的权重，以保证权重分配的客观合理。

3 某新三线城市合理的线网规划

3.1 某城市规划线网规模影响因素分析

3.1.1 城市总体规划和年限

城市线网规划应匹配城市总体规划。

远期线网规划年限与城市总体规划的远期年限一致。远景线网规划年限为2050年，按城市远景规划作为线网远景规模的控制条件。

3.1.2 城市结构形态和规模

某市规划形成指状生长，山水间隔的多组团空间布局；四山环抱、三江汇流的自然山水格局。迫切要求以城市轨道交通为纽带，有效地连接各发展轴带和组团，引导城市发展，缩短城市交通出行的时空距离。

某城市市域总面积约20 281 km2，辖3区、5县、1县级市，市域总人口约545.4万、城区人口约183万人。

3.1.3 社会经济发展水平

2015年某市全年实现地区生产总值1 700.33亿元，增长8.6%；全市地方一般公共预算收入实现104.13亿元，增长2.34%。

3.1.4 居民出行特征

居民出行特征包含出行强度、出行方式、出行时长和距离、出行时间分布、出行空间部分等特征。

3.1.5 城市交通发展目标与策略

新三线城市应根据城市政策特点制定不同的发展策略。综上几种因素，得出影响因素结构模型如图8所示[13]。

图8 影响因素结构模型

3.2 某市规划线网规模确定

3.2.1 线网规模测算

无论是建立在定量数据基础上提出的交通需求法，还是从定性角度分析的服务水平法，都只是从一个角度来表现，需要综合分析，从定量和定性相结合的角度，分析权重取值[14]。如表4所示。

表4 权重分析法测算某市线网规模

经过综合分析，远期年某市轨道交通线网万人拥有率取值为0.25～0.4 km/万人，线网密度取值0.25～0.45 km/km2，适宜规模范围推荐为40～60 km。远景2050年线网万人拥有率取值为0.35～0.45 km/万人，线网密度取值0.3～0.45 km/km2，适宜规模范围推荐为100～140 km。

3.2.2 规划线网概况

某市远景年轨道交通线网由5条线构成，线网总长度126.6 km，换乘车站10座，线网密度0.41 km/km2。其中1、2、3号线为骨架线路，4号线为放射线联络线，5号线为市域线。轨道交通规划线网客流分配见图9。

图9 轨道交通规划线网客流分配(2050年)

3.2.3线网客流预测(表5)[15]

表5 远景规划年客流预测结果

4 结语

全国新三线城市正在迎来轨道交通规划和建设的元年。通过本文的探讨提炼出以下论点，为其他新三线城市制定合理的城市轨道交通线网规划起到借鉴作用。

(1)确定线网规模实际上是对轨道交通设施供给水平的合理把握，也是对线网总体规模的宏观控制。

(2)影响线网规模的因素有很多，但归根结底首先应匹配城市总体规划和周期。城市总体规划的修编应匹配轨道交通线网规划同步进行。

(3)对于新三线城市的线网规模预算应采用定量、定性结合的方式进行；客流预测应客观、准确、详实。

(4)远期和远景线网功能应与线网基础数据相互照应、匹配调整，最大化满足城市发展、居民出行的要求。

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