路网规划与线路设计课件.ppt 83页

第二章路网规划与线路设计 了解：线网规划的意义和目标，线网规划的主要内容、历史沿革，确定线网合理规模的意义。城市轨道交通线网方案评价原则、准则。了解车辆段设施。理解：城市轨道交通线网规划的基本原理，线网规划的方法体系，包括确定线网的原则、研究的思路与方法，线网结构分析，线网构架的一般方法。 掌握：城市轨道交通线网构架的类型、特点及使用条件，线路网络布局的基本原理，线网合理规模的确定方法，线网设计，通过实例了解国内外城市轨道交通线网规划的过程及方法。线网方案的综合评价，包括评价原理、指标体系，候选方案的综合评述。线路平、纵断面的定义。限界种类。 第四章轨道交通线网规划4.1线网类型及发展趋势4.2路网规划4.3线路设计4.4限界4.5车辆段补充：线网规划的实例 一、线网类型路网按线路布置方式的划分（1）网络式（2）无环放射式（3）有环放射式2.1线网类型及发展趋势 路网形态结构基本类型路网几何结构图形 (1)放射形线网A以城市中心区为核心，呈全方位或扇形放射发展。B至少以三条相互交叉的线路为基本骨架，逐渐扩展、加密。C中心区多点换乘。D放射形线网突出优点是：1)方向可达性较高。2)符合一般城市由中心区向边缘区土地利用强度递减的特点。路网形态结构的特征分析 (2)设置环线的线网环线主要有两个作用：一为加强中心区边缘各客流集散点的联系；二为截流外围区之间的客流，通过环线进行疏解，以减轻中心区的交通压力。 轨道交通网络中的环线与城市道路网中的环线，其作用有明显的差异。在城市道路网络中，环线的作用在于分流过境交通，屏蔽中心区道路交通，虽然环线会造成车辆一定程度的绕行，但高速度可以抵消空间上的损失，因此环线对过境或跨区这样的交通出行有较大的吸引作用。 轨道交通环线的特点轨道交通是方向固定的交通系统，受技术条件的限制，线路间的转换不能象汽车那样灵活，而是要通过换乘站的换乘来实现，而换乘的时间损耗是明显的。因此轨道交通环线的作用受到限制，尤其是交通屏蔽作用不如道路环明显。轨道交通环线的客流取决于沿线人口和就业数量，也就是环线自身串联的客流集散点的规模。 伦敦轨道交通网络图 上海市 (3)棋盘式线网棋盘式线网有以下优点：1)线网布线均匀，换乘节点能分散布置；2)线路顺直，工程易于实施。缺点:该类型线网平行线路间的相互联系较差，其客流换乘需要通过第三线来完成。据前苏联有关研究，棋盘式线网的运输效率较放射线加环线线网低18%。 二、轨道交通线网发展趋势目前世界上大城市轨道交通的发展思路大致可以概括为三种：1)在原来的轨道交通线网基础上，开辟快车线。如巴黎,莫斯科等。2)在原来线网的基础上，向外围延伸，线路逐渐延长。3)轨道交通线网的规划是长远的，实施计划要分期、分段进行，保持工程实施和运营的连续性，以便尽快发挥效益。 轨道交通线网发展已经使轨道交通成为影响特大城市的结构与功能发展的重要因素，概括归纳如下：（1）轨道交通线网的系统形成，已成为整个城市客运交通的基础和骨架。（2）轨道交通线路的布局，已成为城市土地利用规划和交通规划的双重核心。（3）轨道交通车站分布，将成为吸引大量居民的中心，社会活动的中心和文化、商业聚集的中心，在城市规划结构中占有重要地位。 一、线网合理规模的含义和指标城市轨道交通系统建设是庞大而复杂的系统工程，具有非可逆性，线路一经建成不可更改。因此规划布局合理和规模适当的线网就显得很重要。它的好坏直接影响城市交通结构的合理性、工程项目的经济效益及社会效益。如果作为前期基础研究之一的线网规划发生失误，后期则难以挽回，因为用地控制、规划导向均与线网直接相关。2.2路网规划 1．支持城市总体规划的实施和发展2．有利于城市科学制定经济发展规划3．线网规划有利于城市各项设施的建设4．为控制快轨建设用地提供基础5．为快速轨道工程立项建设提供依据 线网合理规模的含义和指标规模是从交通系统供给的角度来说的，从一个侧面体现系统所能提供的服务水平。它主要以线网密度和系统能力输出来反映，其中系统能力输出又与系统的运营管理密切相关。 从系统能力和线网密度来看有四种性质的规模度量中等规模1大规模小规模中等规模2大大小小路网密度轨道交通线网规模构成系统能力 规模的合理性关系到建设投资、客流强度，也关系到理想的服务水平的设定、建设用地的长远控制。 线网规模指标1．城市轨道交通线网总长度式中：——城市轨道交通网第i条线路的长度，km。L反映了线网的规模,由此可以估算总投资量、总输送能力、总设备需求量、总经营成本、总体效益等，并可据此决定相应的管理体制与运作机制。 2．城市轨道交通线网密度σ=L/S或σ=L/Q式中：S——城市轨道交通线网规划区面积，km2；Q——城市轨道交通线网规划区的总人口，万人；σ——一个总的城市轨道交通网密度，km/km2或km/万人。 城市轨道交通线网密度是指单位人口拥有的线路规模或单位面积上分布的线路规模，它是衡量城市快速轨道交通服务水平的一个主要因素，同时对形成轨道交通车站合理交通区的接运交通组织有影响。实际中由于城市区域开发强度的不同，对交通的需求也不是相对均等的，往往是由市中心区向外围区呈现需求强度的逐步递减，因此线网密度也应相应递减。评价城市轨道交通网的合理程度需按不同区域（城市中心区、城市边缘区、城市郊区）分别求取密度。 3．城市轨道交通线网日客运周转量（人·km/日）式中：——第i条轨道交通线路的日客运量，人/日；——城市轨道交通网第i条线路的长度，km。 城市轨道交通线网日客运周转量是评估城市轨道交通系统能力输出的指标。表达了轨道交通在城市客运交通中的地位与作用、占有的份额与满足程度。它涉及到轨道交通企业的经营管理，是轨道线路长度、电力能源消耗、人力、轨道和车站设备维修及投资等生产投入因子的函数。所以，在一定程度上，城市轨道交通网的规模还可用能源总消耗量、产业总需求量、人力总需求量等反映生产投入规模的指标来表示，可根据需要选择使用。 城市轨道交通网的规模在规划实施期内，往往要根据城市发展的需求进行适当调整。相对而言，总长度的调整幅度不应很大。因此，城市轨道交通网的总长度是一个必须确定也是可以确定的基础数据。 线网规模的影响因素合理规模的影响因素有：城市的规模、城市交通需求、城市财力因素、居民出行特征、城市未来交通发展战略与政策和国家政策等。其中，城市发展的规模又包含城市人口规模、城市土地利用规模、城市经济规模、城市基础设施规模四个方面。 线网规模与其影响因素的有向连接图城市轨道交通线网规模城市人口城市交通需求城市面积城市国民生产总值城市基础设施投资比例城市交通发展战略及政策国家交通政策城市规模形态及布局 线网规划的主要内容1．前提与基础研究主要是对城市的人文背景和自然背景进行研究，从中总结指导轨道交通线网规划的技术政策和规划原则。主要研究依据是城市总体规划和综合交通规划等。具体的研究内容包括城市现状与发展规划、城市交通现状和规划、城市工程地质分析、既有铁路利用分析和建设必要性论证等。 2．线网构架研究线网构架研究是线网规划的核心，通过多规模控制-方案构思-评价-优化的研究过程，规划较优的方案。这部分研究的内容主要包括：合理规模研究、线网方案的构思、线网方案客流测试、线网方案的综合评价。 3．实施规划研究实施规划是轨道交通规划可操作性的关键，集中体现了轨道交通的专业性，主要研究内容是工程条件、建设顺序、附属设施规划。具体内容包括车辆段及其他基地的选址与规模研究、线路敷设方式及主要换乘节点方案研究、修建顺序规划研究、轨道交通线网的运营规划、联络线分布研究、轨道交通线网与城市的协调发展及环境要求、轨道交通和地面交通的衔接等。 二．线网长度、线网密度规模指标的确定1)服务水平法2)交通需求分析法3)吸引范围几何分析法4)回归分析法 1)服务水平法该法先将规划区分为几类，例如分为中心区、中心外围区及边缘区，然后或类比其他轨道交通系统发展比较成熟的城市的线网密度，或通过线网形状、吸引范围和线路间距确定线网密度，来确定城市的线网规模， 服务水平法技术路线规划区域分类界定各类分区的线网密度轨道线路长度：（Σ（线网密度*各类分区面积））确定各类分区的面积 高密度低运量与低密度大运量的选择决定了我们对服务水平的取舍，从现实的经济实力，倾向于投资较少的方案，而线网建设的长期性，又必须考虑乘客要求不断提高服务水平的矛盾。 线网长度、线网密度规模指标计算方法的特点服务水平法的优点是借鉴了其他城市的经验，计算简单，但是却存在类比依据不足，让人难以信服的缺陷。因为影响一个城市的轨道交通线网规模的因素很多，要借鉴其他城市的网络密度来进行类比分析，须得两个城市中影响网络规模的许多因素至少基本相同才具有可比性。但在现实中，很难找到两个在多方面都相近的城市。即使有，也很难说就可以拿来作为本城市设计网络规模的依据，因为被类比城市本身的网络规模就可能是不完善甚至是不合理的。因此，用这种方法很难得出一个令人信服的结果，只能作为参考。 L=Q•α•β/γ其中：L——线网长度（km）；Q——城市出行总量；α——公交出行比例；β——轨道交通出行占公交出行的比例；γ——轨道交通线路负荷强度（万人次/公里·日）。2)交通需求分析法 未来居民出行总量QQ=mττ——人口出行强度(次/人·日)一般情况，居民出行强度相对比较稳定。 部分城市居民出行强度 交通方式结构1、公共交通占交通总量的比例α东京公共交通年客运量占城市总客运量的70.6%，莫斯科公共交通年客运量占城市总客运量的91.6%。目前我国多数城市交通结构不尽合理，主要反映就是公交比例过低。一般认为:远景公共交通的出行比例应在50%以上。 2、轨道交通占公交的比例β从国外一些大城市的轨道交通运行情况看，巴黎的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的65%(平均运距约5.3km)，纽约的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的54.9%，墨西哥城的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的42.9%，莫斯科的轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的40%。 国内城市规划轨道交通方式占公共交通方式的比例（％）建议各城市根据自身的实际情况，a在0.3～0.6之间。城市北京广州沈阳青岛长春大连取值50～5545～5060～8860～652170.3 线网负荷强度γ线网负荷强度是指快速轨道线每日每公里平均承担的客运量，它是反映快速轨道线网运营效率和经济效益的一个重要标。 线网负荷强度γ 线网负荷与效益从统计资料上看，香港、莫斯科的地铁有较好的经济效益，例如香港1990年每人公里车费收入为0.5元，每人公里经营开支（含折旧）为0.34元，盈利0.16元。 从国外轨道交通日平均线路负荷强度的指标看，大部分在2.5～4.0万人次/公里·日之间，建议我国城市轨道交通线路负荷强度取2.5～4.0万人次/公里·日。 交通需求分析法从交通需求满足供给的角度出发匡算线网规模，易于理解，但是计算数据需要进行推算。 作业4已知某城市远景人口600万人，出行强度1.61次/（人·日），若未来公交出行比例为52％，轨道交通方式占公交出行比例为45％，线网负荷强度为3.67万人次/（公里·日）,试按交通需求推算轨道交通线网规模。 3)吸引范围几何分析法吸引范围几何分析法是根据轨道交通线路或车站的合理吸引范围，在不考虑轨道交通运量并保证合理吸引范围覆盖整个城市用地的前提下，利用几何方法来确定轨道交通线网规模的方法。它是在分析选择合适的轨道线网结构形态和线间距的基础上，将城市规划区简化为较为规则的图形或者规则图形组合，然后以合理吸引范围来确定线间距，最后在图形上按线间距布线再计算线网规模。 L=S•m（km）其中：S－城市建成区面积(km²)，m－线网密度(km/km²)。 A轨道交通车站的吸引范围据统计，在市中心区，乘坐轨道交通的大多数乘客居住在距车站步行时间不大于15分钟的范围内。一般在车站停留时间为3—5分钟，步行速度为4km/h。由此确定市中心区轨道交通车站吸引范围为650—800m(可取750m)。 在城市中心外围地区，步行去车站的距离每侧在800—1000m的范围内，除此之外骑自行车或乘公交车去车站换乘的距离不超过2km，由此确定城市中心外围区轨道交通车站的吸引范围每侧为2km。 B轨道交通的线网密度线网密度是衡量快速轨道交通有效性、方便性和可达性的一个重要指标。线网密度是路网线路总长与城市用地面积之比。 均匀棋盘形路网条件下，轨道交通线网线间距为1.5km时，线网理论密度约为1.33km/km2；线间距为4km，线网理论密度为0.25km/km2。 伦敦和莫斯科在30km2的市中心范围内，线网密度分别为2.0km/km2、1.98km/km2。根据我国城市情况，线网密度取1.2km/km2比较适宜。 例：某市中心区的面积为68.1km2,全市远景的总面积为555km2。按上述线网指标计算线网长度=68.1×1.2+486.9×0.25=203.4km。相应地，全市线网平均密度为0.366km/km2。 吸引范围几何分析法的特点是根据城市用地规模和轨道交通服务水平来确定轨道交通线网规模，因此能够保证一定的服务水平，而且由于城市规模比交通流量容易控制，规划线网规模受不确定因素干扰少，可以用来确定规模范围。缺陷是没有考虑轨道交通运量的限制，而且假定将合理吸引范围覆盖整个城市用地也会导致规划线网规模偏大。 4)回归分析法这种方法先找出影响城市轨道交通网络规模的主要因素（如人口、面积、国内生产总值、私人交通工具拥有率等），然后利用其它轨道交通系统发展比较成熟的城市的有关资料，对线网规模及各主要影响因素进行数据拟合，从中找出线网规模与各主要相关因素的函数关系式，然后根据各相关因素在规划年限的预测值，利用此函数关系式确定本城市到规划年限所需的线网规模。 4)回归分析法式中L——城市轨道交通线路长度，km；P——城市人口，万人；S——城市面积，km2；bn,b1,b2——回归系数，如对世界48个城市轨道交通系统进行回归，其中：。 以上方法分别体现了城市交通需求、城市人口规模和城市用地规模等主要因素对轨道线网规模的影响作用，应用时可用上式分别计算出应有的线网总长度，然后取其平均值或最大值，作为控制路网规划线路总长度的参考值。 回归分析法有较强的理论根据，所得结果容易被大家所接受。但在具体应用中存在着难以寻找合适的拟合样本等问题。 总之，以上几种方法各有特点和一定的局限性，它们是对同一事物不同侧面的反映，在实际工作中可共同使用，相互印证，重点是在把握所规划城市或地区的特点和发展趋势的基础上来对线网规模进行匡算。对各模型的差异性结果应经多方面定性分析及综合协调后加以判定。 三、轨道交通网络规划方法线网规划是城市总体规划中的专项规划，在城市规划流程中，位于综合交通规划之后，专项详细控制性规划之前。线网规划是长远的、指导性的专项宏观规划。它强调稳定性、灵活性和连续性的统一。 稳定性：规划核心在空间上（城市中心区）和时间上（近期）要稳定。灵活性：规划延伸条件在空间上（城市外围区）和时间上（远期）要有灵活变化的余地。连续性：线网规划要在城市条件不断变化的情况下，不断调整完善。 线网规划特点1．线网规划是综合的专业交通规划，同时又是全市综合交通规划的延续和补充，由于轨道交通的特点，规划和建设均对全市规划格局产生相当程度的影响，因此线网规划既有相对的独立性，又要与城市的总体规划有机地融为一体。 2．线网规划的研究工作涉及城市规划、交通工程、建筑工程及社会经济等多项专业。各专业及相互联系紧密有彼此独立，因此整体研究方法是一个包含多项子方法的集合体系。 3．线网规划作为一项复杂的系统工程，除本身各子系统具有复杂的关系外，各种外界的影响因素和边界条件对线网规划又产生了不同程度的影响。因此，不能把线网规划作为一个孤立的系统来进行规划，既要重视其自身的建设运行机制，又要注重与外部环境及各影响因素的协调关系。 1、根据城市公共交通客流量分配决定路网构成2、根据城市布局需要决定路网构成3、城市轨道交通网络规划与城市道路网络规划同步进行，两者之间应保持良好的互相配合、互相竞争、总量平衡的关系。 2.3线路设计一、城市轨道交通线路分类（一）正线正线是指供载客列车运行的线路，包括区间正线、支线、车站正线及站线。正线一般按双线设计，右侧行车，全封闭，立交。辅助线为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业的线路，包括折返线、停车线、渡线、车辆段出入线、联络线、检修线、试验线、出入库线。 （二）折返线（图）在端点站与中间站或中间站和中间站之间组织区段运行进行列车折返的线路。1、环形折返线2、尽端折返线3、利用渡线折返4、单轨铁路折返方法 （三）联络线（图）连接不同城轨交通网的线路。 （四）渡线渡线是使列车掉头由一股进入另一股线路的轨道。一般每隔3～5个车站的站端设置。（五）停车线一般设在端点站，专门用于停车，进行少量检修作业的尽端线。 （六）检修线设在车辆基地检修库内，专门用于检修轨道交通车辆的作业线，设有地沟，配有架车设备、检修设备（如行车等）。（七）试验线设在车辆基地，用于对检修完毕的轨道交通车辆进行运行状态检测的线路，为达到必要的运行速度，试验线需有一定长度标准和平纵断面特点。 （八）出入库线（图）车辆段与正线连接的线路。 二、城市轨道交通线路设计城市轨道交通线路设计主要包括平面设计、纵断面设计等。（一）线路平面设计在确定线路路由的情况下，对线路的平面位置、车站的站位以及全线的辅助线进行详细分析和计算，以最终确定线路的准确位置。 2.3限界限界（LoadＧauge)是指列车沿固定轨道运行时所需要的空间尺寸。限界一般按平直线路制定，曲线和道岔地段考虑适当的加宽和加高。一、限界的种类可分为车辆限界、设备限界、建筑限界和接触网或接触轨限界。１、车辆限界车辆限界是指车辆的外形轮廓尺寸加上在静态或动态所能达到的横向和竖向偏移量所确定的范围。２、设备限界是保证轨道交通系统的列车等移动设备在运营过程中的安全所需的限界３、建筑限界是指行车隧道和高架桥的结构物的最小横断面轮廓线并考虑施工误差、测量误差、结构变形等因素以及固定设备和管线安装所需的限界。 三、车辆段车辆段是车辆运营管理、停放及维修保养的场所。一般：一条线可设一个车辆段，线路长度超过20km时，可考虑设一个车辆段、一个停车场。车辆段任务是承担列车的运营及定期检修作业，目前车辆的修程基本分为四级：厂修、架修、定修、月修。车辆段设计原则包括：1、收发车顺畅；2、停车检修分区合理；3、用地布置紧凑。布置形式：贯通式或尽端式；多层式和平面式 小结轨道交通线网规划是具体某条轨道交通线路建设的依据之一。本章探讨了轨道线网规划的主要内容与基本原理，探讨了一般城市轨道交通线网规划的方法体系，重点分析了城市轨道交通线网规模的确定、网络框架结构的分析及其形成、方案评价与选择，并结合实例给出了城市轨道交通线网规划确定的具体操作过程。线路平、纵断面的定义。限界种类。 思考题1．试述在城市轨道交通规划中城市轨道交通线网规划的意义和作用体现在哪些方面。2．简述城市轨道交通线网规划包括哪些主要内容。3．简述城市轨道交通线网规划的技术路线。4．试述城市轨道交通线网规模的含义，说明描述它的指标有哪几种。5．简述线网的三种基本形式及其优缺点。6．简述线网架构的基本要素和思路。7．分别说明预选方案评价和候选方案综合评价的过程及作用。