特大型高铁综合客运枢纽规划设计关键技术研究——以高铁南京北站综合客运枢纽为例

叶 斌， 王 钶， 郜俊成， 钱 军， 梁树敏

（1.南京市规划和自然资源局，江苏 南京 210008； 2.南京市城市与交通规划设计研究院股份有限公司轨道与公共交通规划院，江苏 南京 210008； 3.南京市江北新区枢纽经济发展管理办公室，江苏 南京 211800； 4.河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210024）

引 言

进入新世纪以来，中国迎来了高速铁路建设的热潮。“十三五”期间，我国高铁运营里程突破3 万公里，高铁通达城市超过300 个。随着高速铁路加快推进、综合客运枢纽功能进一步完善、运行模式更加丰富多元、枢纽间协同机制不断健全，新时代的到来对特大型高铁综合枢纽的发展提出了新要求。

《综合运输服务“十四五”发展规划》［1］提出：要不断提升综合交通枢纽衔接换乘水平、集疏运能力、转运效率、运营管理效能，推动打造现代化综合交通枢纽服务体系。

在新的综合客运枢纽中，需要提升各层级综合交通枢纽的衔接水平，加强各层级综合交通枢纽与周边城市之间、城市内部城际、市际、市郊间的快捷联结体系。

推动综合客运枢纽站城一体化发展，引导城市轨道交通与公交系统有机衔接，加强与城市公交线网之间无缝对接；强化公交系统对中心城区以及周边区域服务功能的补充作用［2］。

1 我国综合客运枢纽建设发展现状与存在的问题

1.1 发展现状

综合客运枢纽是交通方式之间和区域之间大规模客流组织换乘的大型交通站场，是提高客运效率和服务质量的关键，具有支撑空间布局、引导资源集聚的关键作用［3］。目前，我国已建成了众多大型综合铁路客运枢纽，如北京南站、上海虹桥站、广州南站等。这些枢纽不仅承载着大量的铁路客运任务，还成为城市交通的重要节点。

目前大型综合铁路客运枢纽发展现状主要是以下三点：

（1）设施建设不断完善。枢纽内部设有高标准的候车大厅、售票厅、行李寄存处等服务设施，为旅客提供便利的出行环境。

（2）线路联通不断加强。越来越多的高铁线路与综合客运枢纽相连，实现了不同城市间的快速交通。

（3）公交交通不断完善。地铁、公交等城市交通与枢纽进行无缝对接，提供便利的换乘条件。

1.2 存在问题

“十四五”以来，各地建设综合客运枢纽的热情持续高涨，期间将重点建设百余座城市的综合客运枢纽，优化提升20 余个国际性综合交通枢纽的城市服务功能，加快推进80 个左右的全国性综合交通枢纽城市建设，但目前我国高铁综合客运枢纽普遍存在以下的问题。

1.2.1 换乘问题

（1） 与周边区域一体化衔接度差。

我国大型枢纽车站建设正处于初期阶段，大量枢纽车站周边已经初步形成了一片城区，原有的城市规划及交通规划没有充分考虑到该区域内的枢纽交通的形成，在规划布局、设施配置等方面都缺少了对其的支撑。由于城市规模、人口密度等原因，导致部分枢纽车站与周边之间存在明显的换乘流线复杂、交通组织困难、以及周边衔接不畅等问题。

（2） 公共交通体系不完善。

枢纽站作为交通一体化的核心区域，其与周边区域之间呈一种紧密联系。然而，目前我国在枢纽站建设中，仅仅注重枢纽节点间的相互联系，忽视了区域间的联系。在此情况下，很难有效提高枢纽区的整体运营效率。

1.2.2 布局问题

（1） 枢纽点线能力不协调。

随着铁路网的发展，从最初1~2 条发展到了辐射状，多个城市形成了“米”字形高铁网络。与此同时，随着高铁建设规模不断扩大，车站之间容量不协调问题日益凸显。部分铁路枢纽节点存在建设项目难以实施、拆迁费用高昂、站点预留空间不足、改扩建条件较差等问题，无法满足新线路开通和客流增加的需求。

（2） 对外客运通道不足，技术标准偏低。

目前我国地区交通网络尤其是高铁网络布局不均衡、不充分，截至2018 年末，我国还有61 个人口超过50 万的城市没有高铁。由于时间节点的限制，一些枢纽的外部高铁通道技术水平并不高，与城市群、都市圈的快速发展需求不符。例如：重庆、武汉、合肥、福州、厦门的高铁枢纽。

2 特大型高铁综合客运枢纽规划关键技术

2.1 功能定位

在城市化成熟阶段，特大型高铁综合客运枢纽与城市发展融为一体，其与周围区域的公共服务、购物、休闲娱乐等多种城市功能在枢纽及其周围区域得到了充分的融合，其多样性的特点使其城市空间呈现出“公共”的特性［4］。目前，我国部分铁路客运枢纽仍以运输为主，辅以三产服务，离城市职能中心的定位尚有很大的距离。在城市化过程中，特大型高铁综合客运枢纽要与周围区域的规划和用地发展相结合，使其与周围的发展融合在一起［5］。在未来的城镇化发展阶段，城市的内涵发展和高质量发展是其主要内容，因此，特大型高铁综合客运枢纽需要将城市的发展质量、功能定位合理，从而提升城市的综合发展功能。

2.1.1 集群协同

枢纽集群协同要求提升国际性综合交通枢纽集群互联互通水平和辐射能级，同一城市同一类型多综合枢纽之间相互分工、协同服务。南京北站综合交通枢纽的打造，沪渝蓉沿江高铁、宁淮城际的建设，将有效提升南京对苏北、皖北、鲁南等地区的辐射能力，将打通南京向东北通往环渤海方向的径路，推动南京实现“米”字型铁路网结构［6］，提升南京国际性综合交通枢纽城市的地位，有效促进南京与都市圈各城市1 小时通达、建设高品质宜居生活圈目标的实现。形成北站与江北核心区、江南主城、都市圈成员市及地区等主要腹地的快速联系轴，建成服务都市圈核心圈层的综合交通枢纽。

2.1.2 衔接一体化

综合交通枢纽区域由于客流量具有短时大规模高集聚的特点，容易成为城市交通拥堵的“高发区”和出行服务的“洼地”。衔接一体化是从“枢纽-城市-交通”三位一体的视角，增强“城市-交通”的匹配度，将枢纽地区的交通出行环境中的各种设施进行整合，从而提升城市的出行服务质量和效率［7］。建设一个多网融合的、集约高效的、便捷的综合运输系统。南京北站作为特大型高铁综合客运枢纽是南京三大主站之一，围绕CTC（CTC 即交通换乘中心）城市交通换乘中心，打造融合高速铁路、轨道交通、公路客运、出租车、社会车等多种交通方式的综合交通枢纽［8］。按照“零距离”换乘要求，推动统一规划、同步建设和一体化运营，实现枢纽区域城市空间与综合交通协同共生。

2.2 需求预测

交通需求预测是城市综合客运枢纽划和设计的重要基础，是综合客运枢纽研究的关键问题之一，也是特大型高铁综合客运枢纽规划设计的重要支撑。李文勇等［9］提出考虑长期自相关引起的异方差性对ARIMA 模型（ARIMA 即自回归积分滑动平均模型）进行改进，具有更小的平均绝对百分误差和均方根误差，在低流量时刻能提供更为精确的置信区间。杨金龙［10］提出首先开展机动车流量流向调查，借助TransCAD 软件，采用OD（Origin-Destination，即交通起止点）反推技术，获得现状OD 数据。从而基于近年来区域经济、人口及机动车增长规律，预测未来OD。何宁等［11］提出对交通设施层面规划的需求预测进行细化，探讨适合我国城市一体化综合交通枢纽规划与设计的思路与方法。陶思宇等［12］提出了基于“站城融合”理念细分需求构成，对枢纽需求预测的四阶段法进行改进。

目前，在铁路客运需求预测方面的研究主要集中在客运总需求的预测和具体线路客运需求的预测上，关于铁路枢纽客运需求的预测研究较少，且预测方法有一定的局限性：①只考虑城市的外部需求，未考虑到城市的内部和外部的需求，导致预测结果不全面。②单一点预测的思想有“各自为政，只以点论点”的局限性，造成单一枢纽的预测结果盲目地偏大，各个枢纽之和大大超过城市的实际需要；③采用时序分析方法，必须建立在历史资料的基础上，对新的铁路枢纽旅客需求量的预测并不适合。

南京北站片区集疏运交通需求预测可分为集疏运需求预测、片区需求预测及过境交通需求预测三部分［13］，最终结果是集疏运交通量、经济区交通量和背景交通量的总和。各部分均采用“四阶段”交通预测方法，建立交通需求预测模型。在出行生成阶段，根据现状数据，综合考虑班次增加、出行需求增加等因素，采用弹性系数法、出行次数及综合法进行预测。以划分率经验模型为各交通方式需求预测的基本模型，以多元选择模型为方式划分基本方法。在枢纽吸发量预测结果以及根据场站综合体、周边地区用地方案预测的用地开发需求基础上，基于城市交通模型对枢纽各种集散方式旅客需求进行预测。以全面的接驳方式预测作为基础，在充分考虑多条城市轨道交通接驳的条件下开展预测，确保衔接一体化在各层次、各功能区的统一。如图1 所示。

图1 需求预测框架Fig.1 Demand forecasting framework

2.2.1 总量及分布预测

对于区域的出行总量，本次提出了基于区域引力的空间需求预测模型，引力模型是应用用比较广泛的空间相互作用模型，是分析和预测空间相互作用形式的数学方程［14］：

式中Vij为区域i与区域j的出行量（人次/天）；Tij为区域i与区域j的引力；kij为修正系数，利用现状区域间交通需求规模、区域引力的计算值拟合获得；Qi为 区 域i的 质 量；dij为 区 域i与 区 域j的 时 间距离（h）；Gi为区域i的地区生产总值因子；Ri为区域i的常住人口因子；xn(n=1，2，…，n)表示通过某种方式到达目的地的时间（h）；α，β，γ为系数。

根据预测，南京北站综合客运枢纽高峰小时吸引量为3380 人次/小时，生成量为4082 人次/小时，如表1 所示。

表1 交通客流分布预测结果（单位：人/小时）Tab.1 Traffic flow distribution prediction results （Unit：person/h）

通过区域引力模型获得各区域的出行总量，实际上也获得了对外出行分布。本方法不仅适用于枢纽与其他城市区域之间出行预测，还适用于外部城市相互之间出行（过境交通）预测。

2.2.2 方式分担预测

对外出行方式主要有城市轨道交通、小汽车、网约车、出租车、常规公交、客运巴士、慢行与非机动车等，利用Logit 模型进行方式划分，获得铁路方式客运需求总量。如表2、表3、表4 所示。

表2 南京北站综合客运枢纽日发送量（单位：人次/天）Tab.2 Daily delivery volume of comprehensive passenger transport hub of Nanjingbei Railway Station （Unit：person-times/d）

表3 2035年南京北站各交通方式换乘量预测表（单位：人/天）Tab.3 Forecast of transfer volume by mode of transportation at Nanjingbei Railway Station in 2035 （Unit：person/d）

式中pi为从出发地至目的地出行总量中方式i分担比例；n为方式总量；ui为方式i的成本效用；uj为方式j的成本效用，与出行距离、费用、舒适度等相关。

这一研究思路改变了以往枢纽传统的单点预测方式，将不同区域间的影响充分地展现出来，实现对各接驳方式的客流特征进行全面预测。特别是城市轨道交通多线换乘规模及分布研究，为城市轨道交通在铁路枢纽空间内的布局和预留工程提供精准的指导。

3 关键技术研究

3.1 区域服务

根据《南京江北新区国土空间总体规划（2020~2035 年）》，北站高铁新城是地区级中心，通过纬三路快速路、轨道4 号线与18 号线可以便捷地联系江北中心。与其他主要地区的直线距离如表5 所示。

表5 南京北站与主要地区之间直线距离Tab.5 Straight-line distance between Nanjingbei Railway Station and major areas

在南京北站及各轨道站点（9 个站点）周边400~800 m 范围内采用TOD 发展理念［15-16］，集聚商务办公、商业金融、文体休闲、创新研发、社区生活等多元城市功能，提出三大产业发展导向，形成各类公共服务中心，提升各片区区位价值，并带动北站地区快速发展。如图2 所示。

图2 TOD 发展理念Fig.2 TOD development concept

3.2 高快一体

南京北站是南京唯一集高速铁路、城际铁路和普速铁路为一体的综合客运枢纽。

南京北站将引入北沿江高铁，宁淮城际铁路、宁滁蚌城际铁路、京沪铁路、宁启铁路。如图3 所示。

南京北站与南京南站、南京站作为南京铁路枢纽的三大主客站，各有侧重。南京北站主要办理宁滁合、宁蚌、宁通、宁淮的部分城际客车始发终到以及合肥扬州方向（沪渝蓉沿江方向）、徐州扬州方向、合肥淮安方向途经客车通过作业，少量办理沪宁城际、京沪高速铁路跨线客车始发终到作业。如表6 所示。

表6 发车数对比Tab.6 Comparison of the number of departures

南京南站：京沪、宁杭方向及宁安方向，兼顾合武渝蓉方向。如图4 所示。

图4 发车数雷达图Fig.4 Radar chart of the number of departures

南京北站：扬泰通方向及合武渝蓉方向，兼顾宁淮方向。如图4 所示。

南京北站综合集疏运体系规划布局“一横两纵”H 型快速路骨架，形成快速集散为主、地面主次干路为备、枢纽内部环路为支撑的多层级道路集疏运系统。如图5 所示。

图5 道路集疏运规划Fig.5 Road collection and transportation planning

中横线-北站快速路：南京北站综合客运枢纽重要的集疏运通道，承担强化南京北站道路集疏运功能及剥离南京北站枢纽经济区快速到发功能。

西快线-宁连高速公路集散道和纬三路西延：宁连高速是国家公路网的重要组成，是江北新区快速路系统的重要组成部分，同时也是马鞍机场和南京北站集疏运系统的重要组成。

东快线-浦六路：北站地区的辅助联络通道，串联宁连高速公路、北站快速路、江北大道的联络线。此外，浦六路过江北大道向南衔接建宁路过江通道。

以上各线路实施后，能够高效服务与周边城市、重要城镇的通勤联系。

3.3 集约高效

根据南京北站区位特点，本着以人为本、高效畅达、集约绿色、和谐可持续的理念，统筹轨道、公交、机动车、出租车、长途车等各类交通，构建轨道集疏运为主，道路集疏运为辅的综合交通枢纽集疏运体系，实现枢纽地区交通与市域内其他组团、枢纽的快速联系，打造“高标准、高水平、全融合”的综合交通枢纽。

轨道集疏运方面，规划引入5 条线路，呈综合式交叉，方便各方向客流疏散。采取快线与普线组合运营方式，服务不同地域对象。如图6 所示。

图6 轨道集疏运规划Fig.6 Track collection and distribution planning

道路集疏运方面，规划布局“一横两纵”快速路骨架，形成快速集散为主，地面主次干路为备、枢纽内部环路为支撑的多层级道路集疏运系统。

实施后，南京北站综合交通枢纽将形成层次分明、布局合理、换乘便捷、功能完善的集疏运体系，对于南京建设国际性综合交通枢纽城市具有重要战略意义。

4 结束语

特大型高铁综合客运枢纽高铁南京北站将实现区域服务、高快一体、集约高效的发展目标，实现枢纽对外、对内多种交通方式衔接顺畅，枢纽与城市高度融合。

南京北站将进一步完善“米”字形高铁网络，构建南北纵向大通道，并通过长江大桥、上元门过江通道与南京站、南京南站实现南京环形铁路枢纽的全向贯通运行。将有力促进形成以省会南京为中心的全省1.5 h 高铁交通圈，对打造“轨道上的江苏”、助力交通强省建设具有重要意义。