國內城市快速軌道交通項目前期研究的發展
北京市城建設計研究院 劉遷
1．概述
自從1860年倫敦出現世界上第一條地鐵以來，城市快速軌道交通已經為人類提供高效客運交通服務200余年，在實踐中突出顯示出以下技術優勢：
- 由于采用集約化列車編組高密度運行，客運能力十分強大，系統效率高。
- 采用獨立專用軌道的封閉運營系統，因此速度高、系統穩定受天氣等外界影響因素干擾小、安全性高。
- 開發立體交通空間，可以不占用寶貴的地面道路空間。
- 清潔、綠色、環保，符合人們對環境質量不斷增長的要求。
- 科技含量高，技術發展空間大。
即便是文明高度發達的今天，人們依然沒有開發出任何可以代替軌道交通獨特優勢的新交通方式。因此，幾乎所有發達國家都將建設軌道交通作為通過提高交通供給水平解決城市交通問題的根本手段，而且在1994年4月新加坡召開的國際市長會議上明確為現代化城市標志。我國早在1985年的《中國技術政策》藍皮書中，基本確定了百萬人口以上大城市的綜合交通運輸系統以城市軌道交通為主干的發展方向。在1995年實施的《城市道路交通規劃設計規范》中也強調指出了“規劃城市人口超過200萬人的城市，應控制預留快速軌道交通用地”。
近十年來軌道交通的發展在國內大城市中得到了普遍關注，先后有接近30個城市展開了軌道交通研究和建設準備。其中北京、上海、廣州、南京、重慶、大連、長春、武漢、天津已開工建設城市軌道交通。目前我國的城市快速軌道交通發展，正經歷著一個前所未有的高潮。隨著我國經濟的高速發展，將會有更多的城市將快速軌道交通建設納入計劃，這也為軌道交通規劃建設者提出了更高的要求。
作為城市客運體系的骨干和城市最大規模的基礎設施建設項目，城市快速軌道交通的建設不但決定了城市交通發展的水平和方向，而且還對城市結構、土地利用和經濟生活產生巨大而深遠的影響。我國軌道交通項目研究是一個從前期研究到后期設計的詳細過程，體現了由宏觀到微觀，從全面到具體的研究特點。前期研究偏重宏觀性、整體性、策略性的分析，因此掌握著軌道交通項目建設的戰略性問題，因此進行科學、全面、深入的前期研究，不但對城市快速軌道交通項目的運作和發展有著舉足輕重的作用，甚至對城市發展和人民生活都要產生深遠的影響。隨著近年軌道交通建設的迅猛發展，我國在軌道交通前期研究領域取得了長足的進步，基本建立起完整的理論方法和內容體系，并且在豐富的實踐中得到完善和發展。但是，不能否認目前的前期研究工作中還存在許多爭議并需要進一步完善的地方，如何正確審視我國軌道交通前期研究改進完善的空間，是本行業廣大同仁最關注的問題之一。
2．我國快軌前期研究的工作體系
前期研究特指總體設計之前的各階段研究，對比設計階段（總體設計、初步設計、施工設計）工作，前期研究體現出宏觀性、整體性、決策性的研究特點。我國快軌前期研究的工作體系如下：
1）綜合交通規劃
綜合交通規劃是城市交通發展戰略的宏觀研究。通過綜合交通規劃，將明確軌道交通在本城市中的功能定位和發展機會，具體來講就是要回答城市“是否需要建設軌道交通、什么時候建設軌道交通，軌道交通扮演什么角色”這些戰略問題。從目前掌握的情況看，我國基本上所有大中城市都完成了綜合交通規劃工作。
2）線網規劃和土地控制規劃
快速軌道交通線網規劃就是要根據城市現狀條件和規劃目標，在詳細分析交通發展規律和影響因素的基礎上，確定適應未來城市交通要求的軌道交通線網結構和保證可實施性的專業要求。線網規劃的具體目標主要包括下述方面：
- 分析軌道交通線網建設各項前提條件和邊界條件
- 確定軌道交通線網的規模和可能的變化范圍
- 規劃科學的線網構架方案和走廊位置。
- 進行一定深度和廣度的專業研究，保證必要的工程可實施條件
- 制定修建計劃并分析影響因素
- 協調軌道交通與城市其它交通系統的關系
目前我國的線網規劃方法內容體系呈現以下特點：交通分析為主導；定性分析和定量分析相結合；靜態和動態相結合；近期規劃與遠景方案相結合；穩定性和靈活性相結合。應該看到，我國的線網規劃起步早，受重視程度高，因此規劃水平居世界先進行列。
土地控制規劃是對線網規劃成果的深化和落實。土地控制規劃是在線網規劃完成之后，對線路、車站、車場、附屬設施的用地進行控制，保證未來的建設條件。同時對軌道交通沿線土地利用性質進行調整，適應大容量交通方式引入后對周邊土地發展的刺激和引導作用。
從目前掌握的資料看，全國約25座區域中心城市和省會城市都進行了不同深度的軌道交通線網規劃，但完成土地控制規劃的不到其中的三分之一。
3）客流預測
客流預測通過交通預測模型，在分析現狀交通情況基礎上，對各年限內軌道交通線路的客流規模、分布、特征、規律進行預測。客流預測是進行軌道交通建設必要性、系統規模選擇、系統建設效益分析，各項專業設計的基礎和前提依據，因此客流預測工作在我國城市軌道交通前期研究體系中占據非常重要的地位。目前基本采用“出行產生-出行分布-方式劃分-交通量分配”四階段預測法，理論發展和運用水平基本與世界同步。
4）工程預可行性研究和工程可行性研究
工程可行性研究是設計前期研究體系中非常重要的一步工作，是項目建設決策的重要依據。在這個工程中，主要是根據國家政策、法規，結合城市具體情況，研究項目實施的必要性和可能性，內容研究內容如下：
- 明確重大設計原則和技術標準。
- 根據客流預測結果，框定系統設計規模
- 選定線路走向、三維空間位置以及車站位置和基本形式
- 選擇土建結構形式和施工方法
- 制定行車組織方案
- 車輛選擇、運營保障和環境保障機電系統集成，以及對應的國產化安排
- 車輛基地選址、功能分配和布局
- 環境影響分析和保護
- 資金籌措和經濟效益評價
進行“預可”的主要目的實際上是希望在“可研”之前，回答“項目是否可行？工程是否可行？經濟是否可行？”這三方面問題，為編制《項目建議書》和項目立項評估提供依據。從目前編制情況看，“預可”和“可研”除工作深度差異外，二者在工作目標和研究內容上并無明顯區別，因此這兩個階段可以近似看作是一個階段。
據不完全統計，全國約約15條線路的預可或可研報告，已報請中國國際工程咨詢公司評估。
3．前期研究中存在的主要問題和改進的思路
3.1 改變局限于軌道交通系統本身的思路，建立交通一體化思想
隨著城市規模的擴大和城市土地功能布局的發展，未來中國大城市客運交通系統，一般會采用以下模式：以快速軌道交通為骨干，常規公交為主體，個體交通為補充。應該看到，未來城市客運的交通的主要矛盾，是如何構筑對于私人機動化交通有競爭力的公共交通，而不是如何處理軌道交通與常規公交的競爭關系。因此快速軌道交通和地面常規公交構成的公交系統,是一個相互支撐的協作體系。
城市快速軌道交通是城市公共交通的骨干系統，在未來的城市公共交通交通系統中將占據主導地位。由于在服務水平、服務范圍、建設投資、交通可達性、行為習慣等幾個方面與地面交通的區別，快速軌道不能替代地面常規公共交通和個體交通。快速軌道交通骨干客運地位的實現需要其它交通方式配合和銜接。它與地面交通銜接的合理性對整個城市交通網絡的正常運營起決定作用。因此，在線網規劃完成后，應及早開展快軌與其它交通方式的一體化研究，由于這項規劃非常復雜，非本項規劃所能解決，必須以專項形式進行研究。在此只列出規劃要點，對其作出框架性的分析。
3.1.1 交通一體化規劃的意義具體表現在以下幾個方面
1）研究地面交通和快軌交通的合理銜接,處理好城市客運系統的不同層次、不同功能、不同服務水平的交通模式之間的關系，使客運系統中線與面有機結合，相互補充，共同發展，形成統一的城市客運體系。
2）地面交通與快軌交通的良好銜接,可以在充分發揮各客運子系統的作用基礎上，加強子系統之間的相互滲透和互補，減少不必要的競爭，從而提高整個城市客運網絡的運行效益，提高公共交通在客運市場中的比例，確立以公共交通為城市交通主導地位。
3）地面交通與快軌交通的良好銜接，可以縮短人們的出行時間、提高舒適度，從而可大大提高公交系統的服務水平，提高公共交通的吸引力，刺激城市公交的發展，優化城市居民出行結構。
4）促進城市公交系統規劃的完善，尤其是完善線路和樞紐的分布、規模和建設計劃以及對應道路、用地的配套規劃。
3.1.2 交通一體化應達到的目標
1）從宏觀的角度把握城市的公共交通客運供需體系，使該體系供需平衡、層次分明、各要素搭配得當，系統運行通暢。
2）指導快軌站點周圍土地規劃，使建筑發展與交通發展協調一致
3）收費、票制和各交通公司財政運做一體
4）提出具體規劃方案，建立以快速軌道交通為骨干，地面公共電、汽車為主體，中小巴、出租車為補充，相互配合，共同發展的城市公共交通體系，以滿足城市現代化運輸需求。
5）對地面交通與快軌交通的銜接體系進行層次分析，從而為確定公交體系的主骨架、優化城市內部公共交通線路、樞紐和站點布置。
6）提供良好的換乘空間和設施，通過對站點綜合規劃設計，合理組織換乘客流和集散人流的空間轉移，達到系統銜接的整體化。
3.2 避免以道路網規劃思路進行軌道交通線網規劃，重視軌道交通專業性研究
從交通系統通道上講：道路是開放性的、直接互通的網絡系統；軌道交通是封閉性的，間接互通的網絡系統。
從交通系統載體上講：道路上的交通載體是汽車，汽車運行的特點是方向靈活、彼此干擾、客貨混雜；快軌系統上的交通載體是列車，運行的特點是方向一定、干擾較少，客運為主。
正是由于其系統管道和交通載體的不同，這兩大交通系統表現出明顯的差異性。這些差異主要表現在網絡形態、網絡節點、中心區網絡影響、環線功能、對沿線土地發展影響等多個方面。由于道路網絡建設發展較早，規劃理論和經驗比較成熟，因此在快軌規劃的起步階段，比較多地借鑒了道路網絡規劃經驗。隨著快速軌道交通線網規劃理論的逐步完善，業內人士應逐漸認識到與道路網絡規劃的區別。由于這些區別的存在，就必須注意在規劃和建設階段，協調二者的關系。
城市快速軌道交通是技術非常復雜和專業的系統，而規劃的可實施性受多方面技術因素的制約，比如修建計劃、車輛基地配置、運營組織可行性、三維的線路方案、換乘站形式、聯絡線建設等許多因素均能直接決定規劃能否實施，因此線網規劃可實施性的研究是專業要求非常高的規劃。目前一些線網規劃由于種種原因，專業研究非常欠缺，甚至只進行所謂概念規劃不進行起碼的專業可行性研究，這樣的規劃是否具有價值是值得懷疑的。
3.3 客流預測工作中的問題
客流預測是線網規劃中進行定量分析的主要手段，因此客流預測工作的好壞直接影響線網規劃的效果。但從目前線網歸劃中的客流預測情況看，還存在諸多問題，其中主要表現在：
1）城市交通模型還未完善建立：
建立完善的交通預測模型有三個基本條件：
- 對現狀交通情況長時間、大范圍的調查資料，并且這些資料能夠不斷得到更新，同時這些資料應是真實的。
- 具有科學、先進的交通預測模型，并且得到長時間調教和運用，各項預測結果能夠大體符合城市交通發展規律。
- 具備既熟悉交通預測模型，又熟悉城市實際情況，同時對城市交通發展顧慮有深刻理解的模型操作人員。
由此可見，以上基礎數據采集、模型建立、模型師隊伍建設三項工作，都需要長期的、扎實的基礎工作，這需要獲得城市相關政府部門足夠的重視和經濟投入，還需要專職的機構運做和維護。但應該承認，除國內幾個特大城市比較重視這方面的基礎工作外，多數城市還停留在購買模型或提升模型算法的理論水平上，現狀交通調查工作非常欠缺（大多數城市只有80年代末或90年代初的全民OD調查資料），這實際上是目前建立交通模型工作最大的誤區。
2）我國正處在經濟飛躍式發展階段，對未來交通發展規律確實難以把握
現代交通預測的基本原理，是通過對現狀交通規律的分析，推演未來交通發展規律。歐美發達國家的城市發展已經趨于穩定，其交通發展曲線比較平滑，未來交通規律把握相對容易。我國正處在經濟飛躍式發展階段，交通發展曲線呈階躍形態，發展規律曲線離散較大，且影響條件中的不定因素很多，因此在進行模型參數標定時十分困難。改進這方面的問題將對模型操作人員素質提出較高的要求，不但要具備模型分析扎實的基礎知識，還需要政治家的眼光和藝術家的感覺，因此模型師應特別注意擴大和豐富自身的知識結構和思路。
3）難以建立土地發展和交通預測的動態聯系
土地利用和交通之間有明顯的互動聯系，但是目前的客流預測工作對土地開發強度影響基本不能作出動態的反映。盡管土地發展和交通預測方面都有各自領域內的分析模型，但由于兩類模型的理論和數學語言差異很大，而且從事土地發展和交通預測研究的人員對彼此領域研究甚少，因此到目前為止還未發現在實際工作中將這兩個方面的研究聯系，并實現模型兼容，因此對彼此的考慮只能是定性分析或靜態層次的計算。這實際上是整個規劃領域存在的一個突出的技術瓶頸，但這個問題不解決，客流預測工作就很難保證可信性。
4）缺乏交通影響分析研究
客流預測的工作集中在兩個方面，一是對軌道交通內部客流增長及特征進行預測，二是對軌道交通對于城市綜合交通影響進行分析。現在，對軌道交通自身的客流預測工作進行得比較深入，但對外部交通影響的工作進行得不夠充分，難以回答“軌道交通建設后，城市交通的變化是什么”這樣的問題。
3.4 由工程可行性研究向項目可行性研究發展
在工程可行性研究階段回答三方面問題“項目是否可行、工程是否可行、經濟是否可行”。但從前文談到的研究內容和側重點上看，目前可研的重點是回答“工程是否可行”，而且工作越來越深，已經涉及到許多后期設計過程的研究內容。而在國家或城市相關部門決策軌道交通項目建設時，實際是進行項目上馬與否的宏觀決策，最關心的研究依據應該首先是“項目是否可行和經濟是否可行”，既影響城市格局、交通發展、國民經濟、人民生活等宏觀方面，而工程問題實際上是可以放在設計階段詳細研究的。因此目前的可研不是真正意義上的可行性研究報告。
而作為一部回答項目是否可行的研究報告，應主要研究以下幾個方面：
- 城市土地規劃發展目標與項目的協調性
- 城市大型工程建設項目與項目的協調性
- 項目建設、運營期間對城市交通的改善和影響
- 項目與城市綜合交通一體化研究。
- 項目主要技術原則和幾種可能的工程方案
- 項目建設的國民經濟評價
- 目運營公司財政分析和預測
- 環境評價
3.5 進行科學的系統規模決策
系統規模的確定簡單來說就是根據諸多影響因素，確定快速軌道交通系統各年限內的車輛類型、車輛編組、運行間隔、旅行速度等重要參數，明確系統客運能力。由于系統規模直接影響快速軌道交通項目的投資、建設周期和客運效果，因此系統規模問題是城市快速軌道交通建設面臨的最重要的問題之一。長期以來，國內對系統規模的決策完全依靠客流預測，這種做法已經被《地鐵規范》等國家技術標準明確作為設計規范。其實，這個決策過程值得商榷。
1）客流是交通需求和交通供給之間的動態平衡
客流是由眾多不定因素影響下的動態行為結果，如將這些因素簡化，則可以這樣描述：客流規模是交通需求和交通供給之間的動態平衡狀態。因此科學的觀點是一定的需求決定一定的供給，而一定的供給也影響著需求。目前客流預測工作為計算客流，實際上將交通供給靜態化：假設軌道交通系統是一個能力無限大的系統，有多大的客流需求都可以運輸。即便這樣，其它影響因素如土地發展風險、票價、城市道路能力、人們的行為習慣性和不確定性還是會對客流產生巨大的影響。因此客流應是一個范圍而不是一個定值。其實，不同的交通供給也決定了客流需求。比如需求預測要求修建一條客運能力4萬（單向高峰小時）的系統，但如果只修建一個客運能力2萬的系統，實際客流需求肯定就要降低。那么需求減少是如何產生的？主要原因是：部分需求被抑制，部分需求轉化到其它時間或其它方式。因此，客流是動態的。
2）軌道通運輸服務對象
3）運營效益和風險是軌道交通生命力的根本
世界軌道交通發展經驗說明，軌道交通可持續發展的關鍵在于軌道交通運營部門的運營效益（運營成本覆蓋率），而除去人為因素，決定運營成本最重要的因素是系統規模和客流風險。
- 從系統規模上講，不同的系統規模與成本的關系不是簡單的線性關系，而呈階躍分布。
- 從客流風險上講，系統規模越小，客流越容易得到滿足，風險越小，反之則風險越大。
因此在給定客流預測數據后，從原理上講采用偏小的系統設計規模，運營效益風險約小。當然科學決策系統設計規模還需要考慮眾多的因素。
4）科學的系統規模決策框架
4．結束語
總之，軌道交通前期研究是宏觀性、戰略性研究，決定著軌道交通發展方向性問題，為城市相關領導部門提供科學、全面的決策依據。因此軌道交通建設者在繼承發展前期研究取得的成果時，應以科學的精神，保持一定的否定思維，推動前期研究的學術完善，這將對軌道交通的發展具有十分積極的意義。
參考文獻
- 《城市軌道交通》--毛保華、姜帆、劉遷等著，科學出版社2001年
- 城市快速軌道交通系統與快速路網絡--劉遷，《地鐵與輕軌》2000-3
- 大城市軌道交通建設可行性研究--施仲衡、王策民，《地鐵與輕軌》1998-4
- 國內城市快速軌道交通客流預測分析--劉遷，《地鐵與輕軌》1997-2
