城市轨道交通线网合理规模计算

线网合理规模的确定要考虑影响线网规模的因素，并进行定性分析。同时，要参考国内外一些城市轨道交通线网建设与使用指标，针对城市的具体特点，从城市的交通出行总量和交通结构以及线网的覆盖面积和服务水平上进行定量分析，最后计算城市轨道交通线网总长度的合理范围。当然，计算合理规模只是理论规模，而对规模是否合理的最终检验需要依据交通模型的测试结果。目前的规划实践中，主要是确定线网长度或线网密度。多种城市轨道交通线网计算方法被研究学者在实际中应用，定量计算方法主要有：按交通需求估算线网规模、按线网服务覆盖面计算线网规模、按综合因素分析法估算线网规模、按定性与定量结合分析法估算线网模型。

1.按交通需求计算线网规模

按交通需求计算线网规模主要包括城市轨道交通需求预测、城市轨道交通方式出行比例和线网负荷强度的确定等方面因素。计算思路：首先，根据人口规模或经济发展水平或用地规模和强度预测城市总体交通需求；然后，根据公共交通出行比例、城市轨道交通在城市公共交通中的承运比例计算城市轨道交通需求；最后，根据城市轨道交通需求和线网负荷强度计算线网长度。

（1）城市总体交通需求预测。

①根据人口规模确定。由于线网规划的规划年限往往超越城市综合交通规划的规划年限，因此线网规划往往无法得到所需规划年限的出行总量，但却能从规划年人口和出行强度的关系去推算，计算公式如下：

式中：D——城市总体交通需求量，人次/日；

　　P——城市居民平均出行强度，次/（人·日）；

　　N——城市居民人口，人。

根据我国的人口政策和人口发展现状，城市人口规模是政策影响下的规模，各城市往往都有城市规划年的人口控制目标。如果缺乏这一数据，也可由当地权威部门根据城市特点和人口发展规律进行统计及预测。

居民出行强度的影响因素主要是城市的结构、经济发展水平、交通设施的完善程度等。居民出行强度相对比较稳定。例如，东京1968年的人均出行强度为2.48次/（人·日），1978年为2.53次/（人·日），十年内增加0.05次/（人·日），增长不大。根据1984年广州市居民出行调查，居民人均出行强度为2.09次/（人·日），1996年的人均出行强度为2.30次/（人·日），略有增长。

②根据经济发展水平确定（弹性系数法）。

式中：A——年交通需求增长率；

　　AGDP——GDP年增长率；

　　K——弹性系数；

　　D——远期交通量；

　　D0——现有交通量。

③根据用地规模和强度确定。

式中：i——城市中的土地类型；

　　vi——第i种土地类型的单位面积交通产生率；

　　si——城市中第i种土地类型的面积。

（2）根据城市轨道交通需求计算线网长度。

式中：L总——线网中规划线路总长度，km；

　　Q——规划年城市轨道交通客流量，万人次；

　　q——线网负荷强度，万人/km。

其中，远期城市轨道交通客流量Q计算公式如下：

式中：f公共交通——城市交通系统中公共交通出行比例；

　　f轨道——城市轨道交通在城市公共交通中的承运比例。

公共交通预测总客流量D可以通过以上交通需求预测获得。公共交通出行比例、城市轨道交通在城市公共交通中的承运比例和线网负荷强度确定方法如下。

①公共交通出行比例。从国外的情况看，世界上大城市客运交通中，因为公共交通客运效率比私人交通高得多，致使公共交通在城市综合交通运输中占有明显的优势。如，纽约公共交通年客运量占全市总客运量的86%，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%。

城市远景公共交通出行比例应根据城市未来出行的需求与供给平衡关系，通过适合城市特点的数学模型进行预测。但合理规模研究的目的是大致推算城市轨道交通规模，因此无法事先给出公共交通的供给能力，科学预测就失去了基础。所以比较可行的办法是从分析城市居民出行特征入手，结合类比其他城市的情况，根据城市未来交通发展政策，以定性分析的方法进行估计。

目前，我国多数城市交通结构不合理，这一现象的主要表现形式为公共交通的出行比例过低。

我国大城市与国外城市相比，道路面积率低、人口密度大，因此必须建立高效的交通结构，即鼓励居民使用公共交通方式出行。类比国外情况，公共交通优先发展的要求就是大力发展以城市轨道交通为骨干、以常规公交为主体的公共交通系统，远景公共交通的出行比例应在50%以上。

②城市轨道交通在城市公共交通中的承运比例。城市轨道交通占城市公交客运量的比例，与常规公交网密度、常规公交服务水平、城市轨道交通线网密度、城市轨道交通运送速度及车站分布有关。从国外一些大城市的城市轨道交通的运行情况看，巴黎的城市轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的65%，纽约的城市轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的54.9%，墨西哥城的城市轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的42.9%，莫斯科的城市轨道交通所承担的客运量占城市公交客运总量的40%。(www.xing528.com)

③线网负荷强度。线网负荷强度为线网全日客运量与线网长度之比。线网负荷强度影响因素有社会经济发展水平、城市结构和线路布局等。有研究资料表明：城市轨道交通建设有两种模式，一种是采用高运量、低密度的线网，线网负荷强度高；另一种是采用低运量、高密度的线网，线网负荷强度低。像巴黎和伦敦这样的发达城市着重于提高城市轨道交通的舒适性和方便性，以吸引私人交通，减少私人交通工具大量使用带来的城市交通阻塞，所以采用的是低运量、高密度的线网，城市轨道交通的服务水平很高，效率相对较低。而莫斯科、墨西哥、中国香港采用的是高运量、低密度的线网，它注重的是提高城市轨道交通的运输能力和运输效率，以缓解持续增长的客运需求与公共交通运力严重不足的矛盾。

我国各大城市刚刚开始建设城市轨道交通，建设投资还很有限，在这种情况下，要求用最少的投资最有效地解决城市交通问题，同时期望城市轨道交通能取得较好的经济效益，使得运营和建设能达到一个良性的循环，所以城市轨道交通适宜选择高运量、低密度的模式。提高线网负荷强度，城市轨道交通才能具备取得较好经济效益的条件。

课堂测试

已知某城市远景常住人口规模为390万，出行强度为2.6次/人·日，流动人口为80万，出行强度为3.2次/人·日，公交出行比例为51%，城市轨道交通占公交比例为46%，线网负荷强度为2万人次/（km·日），城市面积为311km2。请用交通需求分析法确定线网的合理规模。

2.按线网服务覆盖面积计算线网规模

作为一种公共交通网络，城市轨道交通线网应具备一定的线网密度，对于呈片状集中发展的城市，人口就业密度比较平均，这就要求城市建成区处于城市轨道交通的吸引范围之内。根据这一特点，可以利用城市建成区面积和线网密度的关系，推导线网规模。

按线网服务覆盖面积计算线网规模，需要根据线网的覆盖面积和合理服务水平进行计算，计算公式为：

式中：L总——规划年城市轨道交通线网规模（km）；

　　S中、S边——规划年城市中心区和边缘区面积（km2）；

　　ρ中、ρ边——规划年中心区和规划年边缘区城市轨道交通线网密度。

在不考虑城市轨道交通运量的前提下，当整个城市用地都在城市轨道交通的合理吸引范围内时，城市轨道交通的覆盖面最大，此时在城市的各个角落都可以乘坐城市轨道交通。但是覆盖面相同时，线网密度并不相同。

3.按综合因素法计算线网规模

综合因素法是在以城市面积及估算城市轨道交通年客运量综合计算法的基础上改进的一种方法。这种方法没有考虑城市经济发展水平对城市轨道交通线网规模的影响。资金缺乏是发展中国家建设城市轨道交通面临的最大问题，城市经济增长前景、城市中心区的发展潜力也是需要考虑的重要因素。在进行城市轨道交通规划时，应综合考虑城市的社会经济发展水平、人口和用地规模的现状及发展等因素。以综合因素法确定城市轨道交通线网规模，采用的计算公式为：

式中：L——城市轨道交通线网长度（km）；

　　s——城市建成区面积（km2），建成区面积以城市建设部门或规划部门提供的范围为准；

　　P——城市中心区人口（万人）；

　　a、b、c——待定参数。

4.按定性与定量分析法估算线网规模

综合定性与定量的分析，对影响城市轨道交通的城市人口、城市面积、城市轨道交通分担率、城市轨道交通建设资金技术投入力度、城市轨道交通负荷强度及已有城市轨道交通线网规模等六个因素给予量化，综合考虑建立城市轨道交通线网规划模型。

数学模型为：

式中：　L——线网规划总长度；

　　　CA——规划年城市面积；

　　　CP——规划年城市人口；

　　　GDP——目前人均国内生产总值；

　　　GDP′——规划年的人均国内生产总值；

　　　RS——城市轨道交通负荷；

　　　PT——城市轨道交通客运总量；

　　　ER——现有的城市轨道交通规模；

　　　γ——规划年限；

　　　α、β、η、δ——几个待定参数。

以上是线网合理规模计算方法，交通需求法和线网服务覆盖面积法分别从交通供给和服务水平的角度分析城市轨道交通线网的合理规模，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城市轨道交通线网规模的影响，而且这两种方法简单易懂，分析思路清晰，在实践中应用最为广泛。