城市轨道交通综合规划设计地铁篇.docx

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城市轨道交通综合规划设计地铁篇

都市轨道交通规划设计—地铁篇

第一章综述

近年来，国内都市地铁建设又浮现了一种新勃发之机,不但北京、上海、广州等特大都市加速地铁建设，某些百万以上人口规模大都市如西安等也在积极谋划和兴建地铁，无疑,这是国内都市交通加速当代化进程一种好兆头。

地铁是都市综合交通体系中一种子系统,其内在构成构造及外部运营环境都是决定系统整体效能核心因素。

地铁网络总体布局规划任务一方面是要研究其内在构造,另一方面是要研究它与都市综合交通体系中其他子系统（如道路及地面常规公共客运等）协调关系,乃至与都市形态和土地使用布局协调关系。

不言而喻,如果没有地铁线网总体布局规划作为线路建设根据,将来形成地铁系统很难保证有较抱负运营效能。

在地铁线网规划中如何拟定线网合理规模、线网空间构架形态以及与其他交通方式衔接关系是线网规划理论中尚待探讨问题，同步也是涉及规划办法问题。

第二章地铁线路网规划

2.1线网合理规模论证问题研究

线网规模（线网营运总里程）取决于都市规模、都市形态以及社会经济发展水平等诸多因素,换言之,一种都市地铁线网总体规模无疑应当与上述客观条件相匹配,否则无法保证线网运营整体社会经济效益。

编制线网总体布局规划时,往往只注意线网覆盖面及线网详细构架,而不作合理规模论证,这是当前国内都市地铁网规划中普遍存在一种问题。

从国外状况看,伦敦、巴黎、东京以及莫斯科等

都市,由于修建地铁年代十分久远，限于当时结识水平和技术水平,没有条件进行合理规模论证,这是可以理解。

然而也正是这些先行者历史经验告诉咱们,线网规模和布局论证是十分必要。

伦敦和巴黎最初地铁网覆盖范畴较小,线网密度偏大,站间距过密，运营效益低下。

尽管随着都市发展,都采用了某些补救办法（巴黎和伦敦后期扩展线路既照顾了必要覆盖面,又恰当调节了线网密度,使线网总体规模与都市规模匹配合宜限度有了改进。

巴黎为了适应都市规模扩展,在但是分扩大线网规模前提下,选当增开地区快轨交通线,即RER）。

诚然，线网规模大小与都市空间形态及与此有关地铁覆盖范畴和线网密度规定不无关系,但笔者以为,线网合理规模在很大限度上取决于由都市土地使用所决定出行总量、出行距离分布以及出行方式构造。

与前者相比,后者对线网规模仿定更为核心。

“线网密度”和“吸引（服务）半径”不应当成为决定线网规模重要指标。

在按上述研究路线拟定了线网合理规模取值范畴之后“，线网密度”和“吸引（服务）半径”是可以在布置线网构架时，因地制宜地予以解决。

事实上,线网密度和服务半径重要体当前车站密度上。

为了保证有较高运营速度，同步又但是分增长线网总里程,可以采用图1布置方式。

此外，许多都市为了争取更大线网覆盖范畴,而又但是多地增大线网规模,采用了开辟支线和敷设局部小网络办法。

这种布置方式加上合理交路设计,还可以使线路负荷均衡性得到改进。

地铁线网合理规模仿定应当满足如下几条规定。

（1）线网要有与都市土地使用布局相适配覆盖面。

（2）线网客流负荷有较好均衡性。

各线单向最大断面负荷水平差别不适当超过一倍,且最低不少于3万人次/小时;对每条线路来说,末端最小负荷断面与最大负荷断面负荷差别不适当超过70％。

（3）每公里线路负荷强度不适当不大于3万人次/日。

上述条件是基于线网运营经济合理性规定提出来,可视作线网规模研究基本制约条件。

在满足上述条件下,根据都市出行总量预测值及都市客运系统构造（出行方式分担比例）规定,计算出地铁（轨道）交通系统总体负荷量,尔后便可拟定线网运营总里程（即线网规模）合理取值范畴。

随着轻轨（LightRail）客运方式浮现,使得中低运量公共客运系统更为充实,也更具吸引力。

就建设成本而言,地面迅速公交系统更具优越性,同等运量迅速公交走廊（公交专用道系统）建设费用只相称于轨道交通线10％～20％左右。

此外，就都市交通方式与都市布局形态之间互动作用关系而言,无疑地面常规公交方式会更有助于都市紧凑发展。

追求良好可达性目的“紧凑都市”（CompactCity）布局观念已经成为当代发展中华人民共和国家愈来愈普遍接受新观念,也非常符合国内国情。

2.2线网空间形态与构架问题研究

在研究制定地铁线网规划时，咱们总是一方面试图谋求一种通用“合理”线网形态模式（例如：

方格网、环线加放射线⋯⋯）,并且往往以当前已经形成一定规模伦敦、巴黎、莫斯科及东京等发达国家大都市地铁线网为样板。

不可否认,这些都市通过几十年,甚至百年以上地铁建设与运营,有十分宝贵经验可资借鉴。

问题在于学习和借鉴不是简朴地照搬,而是要从这些都市规模、布局形态、社会经济特性以及发展地铁历史背景去研究其线网形成过程,对照分析其实际运营状况以及对都市土地运用影响,从中找出规律性东西。

从上述几种都市状况来看，最初建造地铁时,并没有一种完整总体布局构想,当前形成线网格局是在地铁发展与都市土地使用布局演变互动过程中逐渐形成,是共生共存。

最初网络都是为满足中心区公共客运需求而修建，尔后，随着都市扩展，逐渐向外延展，形成放射状格局。

为理解决各放射线之间联系（换乘）,多采用修建环线办法。

伦敦、巴黎和莫斯科是这种发展格局典型代表。

东京由于市区东南部临海，因而地铁线网向西部和北部放射,除藉助于市郊铁路沟通各条放射线之外,也加了一条U字型半环线。

北京地铁是采用浅埋形式,敷设于都市道路下方，因而其线网格局与地面道路网毫无二致,均为原则方格网。

如上所述，这些都市地铁线网无论是方格网形式,还是环线加放射线形式,都未必是可以普遍推广最佳形式。

事实上这些都市当时没有条件以都市出行源流强度定量分析为根据,事先对地铁线网整个布局与运营状况作出全面评价分析，尔后一次完毕最后布局。

实践证明,在线网格局相似,密度相近状况下,它们实际运营效果却有很大差别。

由既有各种线网布局实例对比分析,应当对线网形态及构架格局有如下结识。

（1）地铁或其他形式迅速轨道交通线网空间形态与都市形态有密切有关性，两者之间互相制约，互相依存，最后形成吻合。

（2）线网构架要与都市高强度客运走廊空间分布形成良好吻合关系。

（3）线网构架形式差别一定会导致线网运营质量（效率与服务水平）差别。

线网布置方案。

要充分考虑各线路自身以及整个线网负荷均衡性以及换乘以便性,还要考虑乘客一次直达率（即最大限度地减少换乘率）及与其他交通方式合理衔接关系。

香港迅速轨道交通线网形态与构架格局对上述三点是满足得较好实例。

就网络系统上换乘点布置方式而言，方格网或者三角形网络布局方式也许要比环线加放射线方式更好些。

东京和莫斯科同样都意识到环线位置与放射扩展扇区大小不成比例，原有环线已经无法满足换乘需要。

这一点，莫斯科线网体现得尤为突出,除了既有环线以内30余km2范畴换乘还算以便,别的近800km2范畴内线路之间换乘十分不便。

因而,日后又规划了一公约65km外环线。

即便如此，也难以彻底改进线网整体服务水平。

此外，这种线网布置方式还导致向心负荷增强。

2.3关于地铁线网与都市其他交通方式衔接

在编制地铁线网规划时，应当充分考虑与地面其他客运交通方式衔接关系,特别是重要人流集散点。

这就规定依照都市土地使用布局及出行源流分布规律,制定出都市客运枢纽系统布局规划。

地铁线网规划中，不但线路布置要与地面其他交通网络协调配合,并且重要换乘站安排也要与都市客运枢纽布局相吻合。

这当中要特别注意几种衔接因素。

（1）地铁线路及车站布置要满足都市综合交通枢纽功能性质规定。

对于都市对外交通出入口枢纽（火车站、航空港、水运港、公路客运主枢纽等），其重要功能是对外交通与市内交通接驳，因而，要依照接驳量及也许安排接驳方式来拟定与否需要有地铁站,地铁站可承担接驳换乘量,以及接驳通道布置等。

对于市区公互换乘枢纽则要视区位条件及集散量拟定与否要由地铁线路（一条或数条）接入。

（2）客流换乘条件及集散方式。

地铁与其他地面交通方式在客运枢纽衔接仅仅是一种方式，并非所有换乘衔接点都要集中在几种点上。

依照客流及其他公交客运方式运营状况调查,可以掌握市区内不同地区客流集散状况，在此基本上运用网络运营模仿手段（例如TRIPS模型）可以作出不同地铁线网布置方案与地面交通衔接效果分析,以全方式总体出行时间最短为优化目的,谋求最佳配备方案,同步获得每条线路沿途换乘量,作为日后地铁站或地面换乘设施（如公交站、社会停车场等）设计根据。

不但如此,这些数据也将成为地铁线网布局优化根据（地面换乘条件及集散方式往往受土地使用等客观因素制约）。

第三章地铁站站址规划

地铁站站址选取，出了受上文中因素影响外，还受施工办法及施工工艺因素限制。

地铁车站按开挖办法分类，重要分明挖车站、全暗挖车站和局部暗挖（明暗结合）车站两种办法。

在各国地下铁道工程发展初期，因明挖法具备简朴迅速、经济、安全特点，而成为众多国家修建地铁车站首选办法。

但随着都市发展，市区中商贸经济繁华区、政治和文化中心越来越多，这些地区建筑物高大密集、人口拥挤、车流量大、公交线路多，因而在繁华市区内设立明挖车站所受到限制日益增多，加之明挖法对周边环境干扰大、影响地面正常交通，其应用体现出一定局限性。

于是，浅埋暗挖法应运而生，并且越来越多应用于都市地铁建设中，不断体现出对于当代都市环境较强适应性。

3.1车站开挖对地标建筑物影响

地下隧道在施工时会对一定范畴内地层导致扰动，使该范畴内地层浮现应力重分布并产生变形。

关于车站开挖引起地表变形规律，往往依照所选用开挖工法不同而有较大差别。

采用明挖法时，地层变形规律普通与两个因素关于:

基坑开挖引起地表变形曲线、基坑周边土体最大沉降;而采用暗挖法时，地层变形规律普通也与两个因素关于:

地表沉降槽曲线、地表最大沉降值。

由于地表变形必然会对处在该影响范畴内建筑物产生不利影响，因而对于临近都市高层建筑物修建地下隧道，除了需要关注基坑或隧道自身强度和稳定外，还需要保证地表变形在可控范畴内及周边地面建筑物安全稳定，特别对于地面高大建筑物和居住、医疗、文教、科研等敏感建筑物更应注重。

而地面建筑物稳定性鉴别又与地表变形规律以及建筑物类型密切有关。

3.2车站开挖对地下建筑物影响

本节讨论地下构筑物暂不涉及地下管线。

由于某些市区发展先于地下轨道交通，地铁线路途径地区多是繁华商业和居住区、交通枢纽区、工业区以及重要政治中心等发展成熟区域，这些区域地上密布有各种高大建筑物，地下存在大量构筑物，地下空间十分局促。

因而在这些区域修建地铁车站，不可避免会遇到各种地下构筑物。

地铁车站附近常用地下构筑物有:

地面建筑物基本、桥梁基本、既有地铁隧道、盖板河、防爆层等。

设计地铁车站时，普通会避让既有地下构筑物，但当无法避让（即车站主体构造与地下构筑物近接）时，则需要考虑车站开挖对地下构筑物影响，进而确开挖办法。

地铁车站与地下构筑物位置关系涉及并列（地铁车站在地下构筑物左侧或右侧）和立交（地铁车站在地下构筑物上方或下方），这两种位置关系统称为近接。

为了更加详细描述地铁车站与地下构筑物之间位置关系，将地下空间做如下划分:

从地下构筑物横断面中央水平线向上、下方各引一条450线，于是以地下构筑物为参照，空间被分为上、下、左、右四个区域。

当车站位于地下构筑物左方或右方区域时，两者关系为并列;车站位于地下构筑物上方或下方区域时，两者关系为立交。

明挖法开挖车站时，会使得近接地下构筑物周边荷载产生局部松弛或解除，进而产生变形（多为向车站主体构造开挖方向变形）。

明挖法仅当车站与地下构筑物为并列关系、或车站位于地下构筑物上方（间距有限制）时可以使用。

暗挖法可合用于车站与地下构筑物位置关系为并列关系或立交关系，合用范畴广于明挖法。

3.3车站开挖对地下管线影响

依照地下管线不同刚度及接头与否容许转动，可将管线分为刚性管线与柔性管线两种。

采用焊接接头连接煤气管道、给排水管道、燃气以及由预制钢筋混凝土管道保护重要通讯电缆、光缆等，均具备一定刚度，因而普通可以被以为是刚性管线，刚性管线直径普通较大。

此类管线在土体位移不大状况下，可以正常使用，但如若土体位移幅度超过一定极限值，则会发生断裂破坏。

柔性管线涉及普通通讯电缆、普通光缆等，普通来说直径较小，其刚度也远不大于刚性管线;对于设有接头管道柔性管道，普通状况下其接头构造中均设有可以适应一定接缝张开度接缝填料。

因此柔性管线对地表变形适应性强于刚性管线。

地下管线会影响地铁车站设立，详细体当前地下管线在一定限度上会控制车站站位、埋深及施工办法。

设计地铁车站时，若能有其她适当设立空间，则对与地下管线普通采用避让办法。

但在有些状况下，地下管线普通存在改移量大、改移路由困难、改移费用较高实际问题，因而这些管线往往会成为控制车站站位、埋深和施工办法重要因素。

同步，地铁车站不同开挖办法又会对管线带来不同影响。

当车站采用明挖法开挖时，普通对车站主体正上方管线采用悬吊保护、暂时改易、永久改易、暂时拆除和永久拆除等解决办法。

而对于位于基坑两侧管线，明挖施工也会使其发生沉降和水平位移。

基坑开挖施工对基坑两侧地下管线影响是通过管线周边土体发生传递，最后以法向土压力与切向摩阻力等荷载形式作用在地下管线上，地下管线反过来又阻碍了土体变形进一步发展，这就构成了基坑周边地下管线与土体之间互相作用问题。

基坑开挖施工中引起地下管线产生了附加变形与附加应力，这将影响到管线正常运营。

本地铁车站设立方式为暗挖车站，即采用浅埋暗挖法开挖地铁车站主体构造时，地层扰动会直接影响到管线，地下管线沉降变化规律与车站隧道周边土体沉降变化规律相近，大体可分为三个重要变化阶段:

（l）初期缓慢变化期;

（2）车站隧道掌子面通过管道正下方时急剧变化期;（3）车站隧道掌子面通过后稳定期。

在车站隧道掌子面逐渐接近阶段，管道沉降缓慢增长。

但是普通管线沉降不大于地表沉降，这是由于管线刚度大，抗变形能力强。

3.4车站开挖对地面交通和周边环境影响

普通而言，地铁车站多位于都市大中型商贸中心、大中型交通枢纽、大中影地铁车站开挖办法选取因素及暗挖地铁车站设立原则分析型集会场、大中型工业区及位置重要政治中心地区，且多布设于交叉路口或都市主干道下方，地面人流、车流密度大，交通十分繁忙。

地面交通直接影响明、暗挖地铁车站主体构造设立。

3.5地铁车站开挖办法受多因素影响时选取

当存在各种因素影响地铁车站开挖办法选取时，对于地铁车站来说，这些因素之间比较很难用完全定量方式描述，因而需要采用合理办法，将这些半定性、半定量影响因素转化为定量计算问题，在此基本上进行比较分析。

本文选用层次权重决策分析法对影响暗挖地铁车站设立因素进行综合分析。

3.6小结

综上所述，在地铁车站开挖时，要综合考虑开挖办法对周边环境导致影响，以及地质环境对开挖办法限制。

尽量做到，少扰动，易稳定，少冲突，安全合理开挖办法。

这也是在地铁站点设立时需要综合考虑问题之一。

第四章发展与展望

随着都市经济和社会发展，以及都市集约化限度不断提高，老式单一功能单体公共建筑，己不能完全适应都市生活日益丰富和变化，因而逐渐向综合化、人性化发展。

本文从地铁选线、站台选取、出入口设立等几种方面系统分析了地铁在规划设计时需要考虑各种因素。

上述因素对地铁规划设计分别起着不同作用和影响。

同步，各因素之间又存在着互相影响。

因此，在地铁规划时需要对上述因素综合考虑，详细分析。