【硕士论文】轨道交通线路设计与评价方法研究.pdf 167页

摘要捅要北京、上海等我国典型特大城市正在从以市区轨道交通建设为主阶段逐渐进入市区轨道交通与市郊轨道交通并举发展阶段，迫切需要一套适应市域轨道交通线路和客流特征的设计理论与方法。为此，本学位论文依托国家863计划项目“大城市快捷公交客运交通系统设计技术”，在借鉴国外典型城市轨道交通发展经验的基础上，以“提高效率、降低成本”为出发点，重点围绕市域轨道交通线路的衔接模式、敷设方式选择和车站设置方法等展开了比较系统的研究工作，主要研究成果归纳如下：首先，在国内外城市轨道交通噪声和振动领域既有研究成果的基础上，提出了基于市域轨道交通线路和运营特征的沿线噪声及振动预测的修『F模型。其次，在对市域轨道交通线路分段或贯通模式的特征和衔接模式选择的关键影响因素分析的基础上，从服务水平、经济性和环境影响三个方面建立了衔接模式的评价指标体系，基于总费用现值比较法提出了市域轨道交通线路衔接模式选择的评价模型，并以上海轨道交通9号线为例进行了案例研究。再次，从环境影响、建设成本和运营成本三个方面提出了市域轨道交通线路郊区段敷设方式的评价指标体系，并具体探讨了各项指标的量化方法，同时基于总费用现值比较法建立了市域轨道交通线路敷设方式选择的评价模型，形成了与沿线环境相协调的敷设方式优化设计新思路，并以上海轨道交通9号线的九亭站～七宝站区间为例进行了案例研究。最后，考虑客流、车站周边房产价值、．出行时间、建设成本、运营成本等方面的因素，从车站设置的合理性角度，提出了市域轨道交通线路车站设置的评价指标体系，并具体探讨了各项指标的量化方法，同时基于成本效益分析法建立了市域轨道交通线路郊区车站设置的评价模型，形成了区别于传统最优站问距理论的市域轨道交通线路郊区车站设置新方法，并以上海轨道交通9号线的郊区车站为例进行了案例研究。本研究成果为市域轨道交通线路设计领域提供了一套有别于传统地铁线路设计的理论和方法，从而为城市轨道交通规划与设计单位提供良好的技术支撑，并为最终实现提高市域轨道交通线路设计质量和运营效率的目的奠定了良好的基础。关键词：市域轨道交通，线路设计，衔接模式，敷设方式，车站设置，评价模型I无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/ 第1章绪论第1章绪论1．1研究背景和目的1．1．1研究背景1．1．1．1国外城市轨道交通的发展现状及其发展趋势正如JohnMichaelThomson所说的那样【l】，如果一个城市有一个强大的中心区，那么它必须有一个规划良好的城市轨道交通网络，在城市罩形成合理的交通通道。城市轨道交通是世界上许多特大城市交通体系的重要支柱(如东京、巴黎、伦敦、纽约等城市的轨道交通客运量占公共交通客运量的比例达到了50％以上，其中东京城市轨道交通客运量更是占到了城市客运总量的50％以上)，它满足了人们中长距离出行的要求，能够承担大运量客流，并成为中心区与郊区新城、新镇之间的快速联系通道。发达国家城市轨道交通发展的过程充分说明，城市轨道交通作为一种大运量的快速交通方式不仅是解决交通拥堵、环境污染、能源与资源短缺问题的手段，也是优化城市结构布局、实现城市总体发展目标的重要策略。在伦敦，巴黎，柏林，纽约，莫斯科和东京等轨道交通发达的城市中，除拥有强大的地铁系统支持市区范围内的出行外，还有覆盖范围广泛的市域轨道交通系统支持整个市域范围内的出行。而在发展市域轨道交通的过程中，这些国家在市域轨道交通线路的衔接模式(在本文中，衔接模式是指市域线进入市区或穿越市区的模式，包括分段与贯通两种模式)、敷设方式和车站设置等方面积累了丰富的实践经验(相关内容参见本文“第2章国外城市的轨道交通线路特点分析”)，为我们规划和设计市域轨道交通线路提供了很好的借鉴和参考。1．1．1．2国内市域轨道交通线路的发展现状及存在的问题从我国目前已建成并投入运营的城市轨道交通来看，大部分城市轨道交通线路主要分御在市区，以缓解市区的交通拥挤为主要目标。随着城巾^范凼的不断扩大，为了疏散人口，缓解市区的交通压力并带动城市剧边的发展，一些城市也建设了部分连接城市中心区与外围副中心的市域轨道交通线路【2J(以下简称市域线)。我国的市域线既具有市区地铁的特点，又具有郊区通勤铁路的功能，既能为市区和郊区之问的长距离出行提供服务，又能为市区内的密集出行提供服务，是城市轨道交通网络中的主要骨架线路，并将逐渐成为市区与郊区新城、新镇之间的快速联系通道，对促进城市外围土地开发和城市总体规划的实现具有重要的无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/ 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第l章绪论作用。城市轨道交通的建设对一个城市来讲属于重点工程，不但投资巨大，而且影响久远。其线路设计的好坏不仅影响到工程造价，还会影响到建成后的运营效果，并对沿线的环境和土地开发，以及城市发展规划产生极其重要的影响。鉴于我国处于发展中国家的实际情况，在有限财力的条件下，应本着“提高效率，降低成本”的原则，根据线路特征和客流需求特征来进行线路设计【3】，合理控制投资规模，以确保城市轨道交通的运营效率和城市经济的发展。然而与国外100多年的发展历程相比，我国城市轨道交通起步晚、技术积累薄弱，特别是市域线还处于初期发展阶段，在规划和设计市域线的过程中，大多数还是采用与市区线路相同的设计理念和方法，缺乏针对区段差异性线路(尤其是市域线的郊区段)的系统设计方法及其有效的评价方法，线路设计方案不能很好地与周边环境、土地利用、客流特征和线路特征相结合，造成有些市域线建设与沿线区域土地开发结合不好，出现郊区段客流吸引能力差、而建设与运营成本又相对较高的状况，从而导致线路整体运营效率低、效益差，服务质量下降，影响了市域线的可持续发展。具体来说，由于市域线连接市区与外围新城或新镇，线路较长(以上海R线为例，线路长度达到100km以上)且区段差异性较大，线路所经过的市区段和郊区段在人口、经济、环境等方面有很大的不同，导致了不同区段的客流需求和建设成本差异较大，而这种差异性的表现形式和差异程度会由于线路的具体特征而有所不同。在这种情况下，如果对市域线的不同区段采用同样的设计方法来进行线路设计，一方面可能会造成郊区段运能的较大浪费，市区段客流量与郊区段客流量差别越大，这种浪费就越明显；另一方面，可能会由于线路较长、平均旅行速度较慢，导致出行时问较长，造成市域线的客流吸引能力降低等一系列问题。1．1．2研究目的为了解决我国市域线发展过程中存在的问题，在线路规划与设计层面，需要针对线路分段或贯通模式、系统制式、线路敷设方式、车站设置以及运行组织方案等方面JI：展比较系统的研究工作。为此，本文以我国市域线的线路特征和客流特征分析为基础，研究市域线的设计与评价方法，主要目标是解决市域线在衔接模式设计、敷设方式选择、车站设置等方面1字在的问题，为市域线的关键设计技术提出定量的评价指标和评价模型，使线路设计更加符合客流需求和未来发展要求，避免因盲目决策导致的不合理投资，节省大量建设资金和运营成本，提高市域线的建设效益和运营效率，促进城市轨道交通与社会、经济、环境的协调发展。2 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论1．1．3研究意义我国典型特大城市J下在从以市区轨道交通建设为主阶段逐渐进入市区轨道交通与市郊轨道交通并举发展阶段，迫切需要一套适应市域线线路特征和客流特征的设计理论与方法。本研究成果可以为市域轨道交通线路设计领域提供一套有别于传统地铁线路没计的理论和方法，以完善城市轨道交通线路规划、设计与评价方法的理论体系，并为城市轨道交通规划与设计单位提供良好的技术支撑；研究成果将为最终实现提高市域线设计质量和运营效率的目的奠定良好的基础。1．2国内外研究综述由于本文研究涉及的内容比较广，因此在进行国内外研究现状调查时，笔者根据本文的研究目的把研究资料大致分为衔接模式、敷设方式、车站设置和环境影响4类。1．2．1国外相关研究现状1．2．1．1衔接模式从市域线和市郊铁路的发展历程来看，国外主要城市早期的市郊铁路的终点站基本上都位于线路建设当时的市区边缘地区。随着城市的发展，郊区与市区通勤的需求越来越大。一些城市通过建设穿越市区的连接线连接原先终止于市区边缘的郊区线路，使市郊铁路最终以贯通模式直接进入市区，并形成新的市域线系统(如巴黎的RER线路)；一些城市则保持了原有的分段模式，市郊铁路终止于市区边缘的某个(些)车站，郊区客流在这个(些)车站通过换乘地铁或其他交通方式进入市区(如莫斯科的市郊铁路)；还有一些城市虽然也保留了分段模式，但通过市郊铁路与地铁的直通运营，使郊区客流也能够通过直通运营服务直接进入市区(如东京的京王线)。国际公共交通联合会(UITP)2003年报【4】介绍了东京一横滨市郊铁路的概况，市郊铁路为东京地铁、横滨地铁以及千叶独轨交通系统提供大量的客流，许多市郊铁路的列车可以沿市区地铁线路开到市区甚至穿越市区。报告还介绍了美国市郊铁路的概况，指出美国最成功的公共交通系统——纽约公共交通系统，在很大程度上是依靠市郊铁路的；密集的市郊铁路服务网络足区域交通的骨架，是在急剧扩张的都市区域能够与小汽车交通竞争的重要手段，防止城市无限制地扩张【5】o 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论在发展市域线和市郊铁路的过程中，国外对市域线或市郊铁路的衔接模式进行了一定程度的研究。巴黎在规划和建设RER线路之前，对采用贯通模式后引起的不同运营商之间的共线运营问题及其解决方案进行了研究。通过一些管理手段解决了不同的运营商在同一条线路上共同运营的问题。研究了市域线或者市郊铁路在不同制式下的车辆兼容问题、供电制式转换以及设计标准等问题，提出了一系列市域线衔接模式的方梨6】【7】【8】【91。日本针对市郊铁路的分段模式，研究在分段模式下的直通运营可行性，并通过实证研究指出直通运营的高效性。1．2．1．2敷设方式从所查阅的文献来看，国外对敷设方式进行专项研究的文献很少。在一些与敷设方式相关的研究中，对轨道交通线路敷设方式的选择与评价都离不开环境影响评价：如美国、加拿大、日本等，均建立了完善的环境影响评价(EnvironmentalImpactAssessment，EIA)制度【101【11】【121【131【j4】【15】【161，在可行性研究阶段就要对线路敷设方式的环境影响进行充分论证，在方案比选中对环境保护的重视程度甚至高于工程造价。这些研究成果对于本课题定量研究敷设方式的环境影响提供了丰富的基础。从世界各国的实践经验来看，在国外的主要城市轨道交通线路中，位于市区、尤其是位于城市中心区的线路一般均采用地下线路形式，但是在城市中心区边缘或者市区以外的地区，其轨道交通线路一般都采用地面或者高架线路形式。对于市域线来说，由于市域线一般都有穿越市区的线路，因此大部分市域线在穿越市区部分的线路采用地下线路，而在市区外的线路一般采用地面或者高架线路。1．2．1．3车站设置国外对于车站选址和设置方面的研究基本都是依循传统的最优站间距和平均站制距理论展开的。Wirasinghe(1988)117J提出了轨道交通沿线车站吸引范围的计算方法。文献[18】使用分析方法建立车站选址模型，对车站数目进行估算，并采用最小生成树的概念进行优化，使得地铁建设费用和列车运营费用之和最小。M．Gendreau等(1995)U9]将TabuResearch的启发式方式，应用到城市轨道交通线路的规划中，建立了网格系统，从一初始线图式通过移动网格单元，寻求相邻单元的较优答案，最终形成较优的线路走向和车站分布方案。在设计理念方面，欧洲的城市轨道交通车站设置体现了“以人为本”的建设宗旨。设计者在努力保障乘客的乘坐方便、安全、舒适、快捷的同时，尽可能地缩短车站长度，减小车站规模，以降低：I=程造价，这值得我们学习。从国外城市轨道交通的实际车站分布来看，国外城市的地铁线路在市区的站间距都比较小，但是市域线和郊区线路位于市区范围的站间距则出现了大站间距和小站间距并4 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论存的局面。国外对车站周围房产价格也展开了大量的研究。Lewis—Workman于1997年以旧金山BART快速线PleasantHill车站为中心，研究轨道交通车站对l英里(约1．6km)半径区域内住宅价值的影响，结果表明每远离车站100英尺(约30m)，平均每栋住宅价格大约下降1578美元；美国联邦交通管理局于2002年在华盛顿全市范围内选取了2800个商用房产作为样本，研究轨道交通对其价值的影响，结果表明每远离车站1000英尺，每平方英尺的商用房价格大约下降2．30美元【201。RobertJ．Armstrong和DanielA．Rodriguez(2006)【21】利用空间特征价格模型验证曼切斯特的市郊铁路对房产的影响，通过研究认为市郊铁路车站附近的房产比远离市郊铁路车站的房产高了9．6％～10．1％。1．2．1．4环境影响在轨道交通比较发达的一些国家，轨道交通引起的环境问题已被列为重要的科学研究课题，他们早已开始研究噪声和振动的产生原因、传播路径、控制方法以及对人体的危害等等，并把这些研究成果应用于城市轨道交通的舰划与设计中，使噪声和振动在线路投入使用前就得到有效控制。美国WilsonGP．针对铁路车辆引起的噪声和振动，提出了不少降低轨道交通噪声和振动的建议【22J；KutzweilL．G研究了地铁列车的振动波在不同地层中的传播路径、衰减特性以及邻近建筑物的二次振动和噪声问题【23J；日本FuikakeT．A．、青木一郎和HayakawaK．等对交通车辆引起的结构振动的发生机理、振动波在地下和地面的传播规律及其对周围居民的影响进行了研究【241；瑞士以A．Zach为首的研究小组则研究了地铁列车和隧道结构的振动频率和加速度特征，从改善线路结构的角度提出了控制地铁列车引起的地面振动的措施【25】；T．M．Dawn在1979年研究了列车运行引起的地面振动睇引。1．2．2国内相关研究现状1．2．2．1衔接模式山于国内市域线还处于初期发展阶段，有关其分段、贯通模式的专门研究还很少。多数研究仅限于对线路特征和客流特征的定性研究，提出了采用区别于一般贯通模式的建议【6】【71，目前还缺乏具体的设计方法和定量的评价模型支撑。但是国内已有的一些对于城市轨道交通线路特征和客流特征的研究成果【271【28】【291，以及有关城市轨道交通制式选择的研究成果可以为本文提供一部分的研究基础。在市域线规划与设计过程中，分段或贯通模式的选择实际上是线路在轨道交通系统制式、运行模式等一系列组合方案的设计【30】【3¨，因此其评价不仅要考虑5 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论到经济效应，还要考虑到其社会、环境等因素【321【33】。沈景炎(2003)12】、葛世平(2004)[34】、卢渝(2004)1351等对城市轨道交通的制式特征与选择都做了较为细致的研究。刘丽波(2006)[36】在其博士论文中指出，市域线究竟采用分段还是贯通模式，主要应该根据其线路功能和客流特征来确定。刘红梅(1997)[37】、陈浩然(2002)[47】等在轨道交通系统运行模式设计上的研究为本文提供了一些参考。1．2．2．2敷设方式伴随着轨道交通在我国的快速发展，许多学者也开始注意到城市轨道交通的不同敷设方式对建设成本、运营成本和环境的影响，并分别对其影响程度进行了一些研究。马振海(2004，2005)[381[391、邱云舟(2006)[1291等对城市轨道交通不同敷设方式的特征、适用情况以及工程投资规模等方面进行了阐述。覃烨(2006)【401选用“目标一指标"层次分析方法，对城市高架轨道交通进行评价。从目前已有的研究成果来看，国内缺乏对轨道交通敷设方式一个系统完整的评价指标体系和评价模型。1．2．2．3车站设置在参考借鉴国外研究成果的基础上，国内对与城市轨道交通车站设置有关的站问距、车站规模也进行了大量的研究，提出了许多有关合理站间距、最优站间距、平均站间距的模型和理念⋯【42】【43】f44】f451。覃鬻(2002)m】在其博士论文中指出车站间距的优化目标分为两种：一是在保证轨道交通车辆运行性能的前提条件下乘客的平均出行时间最小；二是轨道交通线路系统的总成本(包括建设成本、运营成本以及乘客出行时间成本和票价成本)最小。朱蓓玲(1999)141】、吴红兵(2006)[43J、胡刚(2003)【461、陈浩然(2002)1471、蒋玉琨(2002)[481、黄丽彬(2006)1491分别从牵引性能的最佳利用和出行时间最小两个方面分析城市轨道交通的合理站间距。魏金丽(2006)[501通过分析轨道交通车站布设各相关影响因素，并建立以系统成本最小为目标函数的轨道交通车站间距优化模型。李君等(2004)[511分析了车站分布对客流吸引、乘客出行时间、工程、运营和沿线士地开发、城市轨道交通与其他交通方式衔接以及城市空问结构和城镇体系布局等的影响，提出了城市轨道交通车站分布的费用效益分析的思想。这篇文献对本文的研究有很大的启发。在国内，许多学者也对车站与房产价格的关系进行一定程度的探讨和研究【52】【53】【541，比较有代表性的研究包括：何宁等(1998)155】、叶霞飞等(2002)[561、郑捷奋(2004)[571等。另外，赵旭等(2005)f58】、孙壮志(2002)[591等对车站周围的客流覆盖量进行了一定程度的研究。6 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论1．2．2．4环境影响目前针对我国城市轨道交通噪声、振动的环境影响问题，国内已经开展的主要工作包括：有关城市轨道交通噪声、振动产生及传播特性的研究(张潞等，2003[83J；陈佐，2001[60】；等)；噪声振动预测模式和方法的研究(蒋通、张晰，2004[1叫；辜小安、刘扬，2004[85】；薛大建等，1997[86】)；噪声振动控制措施的研究(雷晓燕等，2004[84】；刘枫、高同，2000[61】；王逢朝等，19991114】；等)；相关标准的研究，如列车噪声允许值及测量方法、车站站台声环境允许值及测量方法、环境噪声测量方法等国家标准的修制订(辜小安等，2003Ill3])；各项城市轨道交通建设项目工程环境影响评价以及各项工程中的噪声、振动控制工程设计和实施等相关工作。但是我国关于城市轨道交通建设项目环境影响的评价工作起步较晚，目前尚无一套统一完整的、可供线路规划设计阶段使用的噪声和振动影响评价方法和模式；同时，与国外相比较，国内对城市轨道交通噪声振动的研究多数仅限于事后的环境影响研究，而很少有学者把这些研究成果与城市轨道交通规划结合起来，用于优化城市轨道交通的规划与设计。1．2．3已有研究存在的问题通过以上文献综述分析，可以看到目前国内外在市域线关键设计技术方面还缺乏系统的方法指导及有效的评价方法，具体问题如下：(1)相对于国内单一的贯通模式，国外城市轨道交通在衔接模式的设计上比较灵活，能够把分段或贯通模式设计与客流需求、运行组织方案等因素结合起来，值得我们借鉴。国内一些学者也已经开始注意到对国外经验的学习和借鉴，但是多数仅限于提出建议和设想，丽对具体模式的选择与设计没有系统的方法，缺乏客观的评价指标体系和评价模型，很难应用于实际设计。(2)国外对轨道交通敷设方式的研究主要集中于各种敷设方式对环境影响的研究，并把其研究成果结合到轨道交通的规划与设计中去。而国内对敷设方式的研究主要集中于对不同敷发方式建设成本的分析，虽然对敷设方式的环境影响也进行了一定程度的研究，但是多数是～种事后研究，其研究成果很难应用到市域线设讨‘的评价中。(3)从已查阅的文献资料来看，国内外学者对车站分布与设置理论的研究多数是考虑出行时间成本最小，按照传统的最优站问距和最小站问距的理论来研究车站分布与设置。但是从目前来看这些研究成果在应用到郊区车站设置时，其实用性较差，造成一些市域线郊区车站设置不合理的现象。这主要是因为，在实际的市域线规划设计中，郊区车站设置除了要考虑出行时间、合理站间距等因素7 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论以外，更多的需要根据沿线客流量、工程费用、运营费用以及沿线土地规划与利用等因素进行综合考虑。而有关郊区车站设置对这些因素的影响及其影响程度理论研究却很少，很难从现有的研究成果得到有关郊区车站设置的基本方法。(4)随着人们环境意识的逐步增强，轨道交通的环境影响问题越来越受到规划者、建设者、运营者和沿线居民的关注。但是我国关于轨道交通建设项目环境影响的评价工作起步较晚，目前尚无一套统一完整的、可供市域轨道交通线路规划设计阶段使用的噪声和振动影响评价方法和模式；同时，与国外相比较，国内对轨道交通噪声振动的研究多数仅限于事后的环境影响研究，而很少有学者把这些研究成果与轨道交通规划结合起来，用于优化轨道交通的规划与设计。1．3研究思路和研究方法1．3．1研究思路针对以上问题，本文以市域轨道交通的线路特征和客流特征为基础，以提高效率和降低成本为出发点，研究区别于市区轨道交通线路的市域线设计和评价方法。总体思路是通过文献资料和实践资料的收集整理，分析目前我国市域线设计中存在的问题，在线路走向确定的前提下，按照线路规划与设计的进展顺序，分别研究市域线的衔接模式设计、敷设方式选择和车站设置方法。首先，研究线路分段或贯通模式的主要影响因素和影响程度，提出适合市域线特征的衔接模式设计方法，建立全面的评价指标体系，并对单项指标进行量化方法研究，构建评价模型对衔接模式进行评价；其次，研究市域线在郊区段的敷设方式选择，建立相应的评价指标体系和评价模型；最后，研究市域线郊区车站的设置方法与评价模型。在研究过程中，将充分利用国内外已有研究成果，对市域线设计方法进行优化，并建立相应的评价模型和决策方法，以填补国内在市域线设计某些领域的空白。论文研究的技术路线如图1．1所示： 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论【文献资料的收集整理l●研究进展和存在问题ll实践资料的收集整理l+数据分析和经验总结l1．3．2研究方法图1．1论文研究技术路线图本文是在前人定性分析的基础上，用系统的观点，应用相关的理论和实践数据对市域线设计方法进行优化，形成相对完整的区别于市区轨道交通线路的设计方法体系，主要包括衔接模式设计、敷设方式选择、车站设置方法，建立相应的评价模型，结合实证分析方法，对所提出的方法和模型进行验证。主要采用的方法如下：1)系统研究的方法从大处管眼，本文研究既涉及到理论分析、实践调查、模型设计等基础研究，又涉及线路衔接模式、敷设方式、车站设置等各个专项研究，彼此间的研究成果相互渗透，相互影响。需要在市域线这个大的层面上加以系统的考虑和研究，彳‘能使各个子项的研究成果更具有说服力。从各个专项考虑，也需要运用系统的方法，考虑模型之间的匹配一致及优化决策。2)渗透着规划理念及可持续发展思想的优化设计实际的轨道交通线路设计是复杂细致的工作，除了受所能获取的数据制约外，还要根据具体情况选择对解决问题有针对性的指标。本文研究的是市域线设计的普遍优化方法，只有结合规划理念及可持续发展思想才能使研究成果具有可移植性和生命力。9 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论3)从定性到定量综合集成的方法从定性到定量的综合集成是钱学森先生提出的一种研究复杂巨系统的方法。其核心是将专家群体数据和各种信值与计算机仿真有机地结合起来，把有关学科的科学理论与前人知识和经验结合起来，发挥综合系统的整体优势去解决实际问题。这一理论方法为我们在市域线的设计与评价中，将定性指标量化提供了基础，有助于改进面向复杂系统的决策理论和方法。1．4主要内容和创新点1．4．1主要研究内容本文的研究内容主要分为以下3个部分：1)市域线衔接模式设计系统分析市域线衔接模式的影响因素和影响程度，从充分发挥线路运能、满足客流需求、降低建设和运营成本等角度建立不同层次的评价指标体系，研究单项指标量化的方法，构建市域线衔接模式评价模型，对衔接模式方案设计进行评价。2)市域线郊区段敷设方式的选择与评价分析影响线路敷设方式(地下线路、地面线路、高架线路)选择的因素及其影响程度，从环境影响、建设成本、运营成本等角度建立市域线敷设方式选择的评价体系和方法，结合土地利用形式和城市规划，研究与沿线环境相协调的敷设方式优化设计方法。由于市区轨道交通线路的敷设方式受人口密度、建筑密度和周边环境等条件的限制，多数采用地下形式，因此本论文主要研究市域线郊区段线路敷设方式的选择及其决策方法。3)市域线郊区段车站的设置方法由于传统的平均站间距和最优站间距等车站设置理论在市域线郊区段上的应用性较差，本文从增设车站的角度分析市域线郊区车站设置对工程投资、运营成本、运营方案、客流量等产生的影响及其影响程度，从与城市发展及线网结构的协调性、对居民出行条件的改善、提高客流吸引能力以及线路工程与运营成本等方面研究提出市域线郊区车站的设置方法，建立市域线郊区段车站设置的综合评价指标体系和评价模型。本文的各个部分都是紧紧围绕着市域线设计的关键技术与评价模型展丌的，涉及的内容较多，研究的范围较广。全文共分为7章：第l章绪论：对论文中关键词汇的进行概念解释，阐述论文的研究背景、10 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪论研究目的和研究意义，分析国内外研究现状和发展趋势，阐述本文的研究思路和研究方法，最后总结论文的主要内容和创新点。第2章国外城市的轨道交通线路特点分析：对巴黎、伦敦、柏林、莫斯科和东京的轨道交通线路在衔接模式、敷设方式和车站设置等方面的特点进行分析、对比，从中提炼出国外在市域线或市郊铁路发展过程中的经验教训。第3章轨道交通的环境影响研究：由于市域线设计中各项关键技术的评价都要涉及环境影响的评价。因此，作为市域线关键设计技术的研究基础，本论文首先对轨道交通的噪声、振动环境影响进行分析，把线路特征和运营特征作为参数结合到轨道交通的环境影响预测中，建立了适用于市域线规划与设计‘阶段的环境影响预测与评价方法，提出了轨道交通环境影响效益评价方法的思路。第4章市域线衔接模式设计与评价方法研究：在国内外既有研究工作的基础上，对不同衔接模式的特征和适应性进行了分析。通过衔接模式对关键因素的影响分析，提出了市域线衔接模式的设计方法和评价指标体系，并对各具体指标的量化方法进行了研究；同时基于总费用现值理论建立了市域线衔接模式的评价模型。第5章市域线郊区段线路敷设方式选择与评价方法研究：分析轨道交通线路敷设方式的特点、应用范围，定量分析了不同敷设方式对环境及其他因素的影响程度，建立了市域线郊区段线路敷设方式的评价指标体系和评价模型；提出了与沿线环境相适应的市域线郊区段线路敷设方式的优化设计方法。第6章市域线郊区车站设置与评价方法研究：通过总结国外市域线和郊区线路在车站设置与评价方面的实践与理论方法，分析了增设车站对客流、出行时间、配车数、建设成本、运营成本和车站周围房产价格等方面的影响，并对各因素的影响程度进行了量化研究；从增设车站的角度提出了市域线郊区车站设置的评价指标体系，基于成本效益分析方法建立了车站设置评价模型，形成了市域线郊区车站设置新方法。第7章结论与展望：总结了论文的主要研究成果和创新点，并对后续研究工作进行了展望。论文各章节的结构框架如图1．2所示。 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第1章绪沦1．4．2主要创新点图1．2论文内容的框架图本课题的重要特色是综合系统工程、工程经济、交通工程等多个学科理论，对市域线的关键设计技术和评价方法进行了系统研究，填补了国内在相关研究领域的空白，主要创新点如下：(1)把环境影响引入市域线衔接模式的评价指标体系中，对不同衔接模式的服务水平、经济性和环境影响进行定量计算，利用总费用现值理论建立了市域线衔接模式的评价模型。(2)把坏境影响转化为可量化的经济指标，提出了市域线郊区段线路敷设方式的评价指标体系，基于总费用现值方法建立了市域线郊区段线路敷设方式评价模型，提出了与沿线环境相协调的市域线郊区段线路敷设方式的优化设计方法。(3)从增设车站的角度研究市域线郊区车站设置对客流量、出行时间、项目建设与运营成本、车站周围房产价格等冈素的影u向程度，与传统的平均站问距和最优站问距等车站分布理论不同，以成本效益理论为基础构建了市域线郊区车站设置的评价模型，提出了市域线郊区车站设置的新方法。12 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析第2章国外城市的轨道交通线路特点分析随着城市化发展进程的加快，城市发展的空|’自J范围不断拓展，城市规模不断扩大，在城市中心、城市副中心与郊区之间产生了巨大的通勤交通需求，很多城市的通勤吸引范围延伸到了距离城市中心50km的郊区，甚至更远的地区。而大部分在城市发展早期建设的地铁、轻轨等轨道交通系统，仅能满足在城市中心或者城市中心与副中心之问的交通需求。面对同益增长的长距离出行需求，一些城市通过发展市郊铁路来扩大城市轨道交通的覆盖范围，使郊区铁路与市区地铁、轻轨相互配合完成市域范围内的出行；也有一些城市通过发展穿越市区的市域线来连接市区与郊区，满足郊区居民对城市中心区的通勤需求。这些服务于郊区、连接郊区与市区的轨道交通线路，与市区的轨道交通系统一起，完善了整个市域范围的轨道交通系统，满足城市向外拓展的需求，并为城市的良性发展做出了巨大贡献。在此背景下，本章通过分析国外主要城市轨道交通线路的发展过程，研究世界主要城市的轨道交通线路设计特点，其中特别关注市域线的衔接模式、敷设方式和车站设置。2．1巴黎的轨道交通线路巴黎的轨道交通主要由地铁线路和RER(R6seauExpressR69ional，以下简称RER)线路构成。地铁线路主要服务于市区范围，而RER线路则是连接巴黎的市区与广泛郊区的市域线(图2．1)。2．1．1巴黎的市区轨道交通——地铁巴黎的市区轨道交通主要是地铁，目前有16条线路(包括两条最近独立出来的支线)，线路总长214km，大部分线路位于地下，有300个车站【621。地铁线路主要服务于巴黎市区，其车站分布是世界上最密集的：在市区41km2的范围内有245个车站，平均站问距只有562m[631。巴黎地铁很少延伸到巴黎的郊区，地铁的延伸距离一般在距离巴黎市中心10km以内。 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析邕21巴黎地铁与RER线j{各幽2．12巴黎的市域线—R印在20世纪70年代以前，巴黎城市轨道交通网络中属于法国国营铁路公司(SocieteNationaledesCheminsdeFor，简称SNCF)的郊区铁路基本都终止于巴黎早期市区周边的Saint-Lazare、Austerlitz、Lyon和Nord车站(见图22中的三角形和方框标注)，还有些终止于早期城市边缘的Montparaasse和Est车站。没有横穿巴黎市区的线路；而属于巴黎交通自治管理局(RegieAutonomedesTransporlsParisiens，简称RATP)的通往巴黎南部郊区的通勤线路情况也一样，其线路也终止于巴黎ofJ．期市区外的Luxcrabourg(见陶2．2中的倒三角形和方框标注)牟站，没有横穿巴黎市区的线路Ⅲ】I“】。随着巴黎大都市人口件1950年～1980年问激增，都市幽的范围也越来越广。20世纪60年代，法国决定利用已有的郊区线路兴建从地下穿越市区的区域快速轨道变通RER线路，即现在的RERA线。A线于1977年启用营运，通车后效益比预期高山许多。1990～1996年刺，巴黎城市外围的5个卫星城镇的快速发展，产生了这些区域与市区巨大的交通需求，于是义进一步建设了新的交叉于市中心的RER线路来满足这种变通需求畔]f66]．截至2008年．RER艿有五条线(A 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析线，B线，C线，D线及E线)，257个车站，系统全长587km。其线路在市区的线路如图2．2所示。图22巴黎PER市区线路圈从总体来看，与地铁在市区的小站间距不同，为了提高线路在市区的运行速度，RER在市区采用了较大的站间距，而在市区外的站间距与市区的平均站削距则相差不多，有些线路(D、E线)上郊区的平均站问距甚至要比市区的平均站间距要小；但是，从单条线路的站间距来看，RER线路郊区的最大站问距通常都远远大于其市区的最大站间距，而RER线路郊区的最小站间距往往都要小于市区的最小站间距(表21)。以RER-A线为例，其市区(指巴黎l区和2区)的平均站间距约25km，最大站间距达到3km，最小站间距也有214kin。而RER-A线的郊区平均站间距也为25km，与其市区平均站『自J距相同；但是该线最大站间距可达57km．比其市区最大站间距多了27km；该线郊区最小站间距只有13km，比其市区214km的撮小站间距还要小。这充分说明，RER在站距设置方面充分考虑了郊区客流的通勤需求。2．1．3巴鐾轨道交通线路的特点1)地铁仅服务于市区范围 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析地铁的平均站间距较小，运营速度较慢，线路没有延伸到郊区，一般地铁线路与城市中心的延伸距离在10km以内，线路敷设方式一般都是地下线路形式，成为市区出行的便捷交通方式。2)RER采用贯通模式进入市区以贯通模式穿越市区的RER是一个混合型系统，集结地铁及国铁的特征，使郊区铁路最终进入市区并穿越市区，从而实现了各卫星城、两大国际机场与市区的直达联系，保证了城市各组团间大量客流的高速、高效交换，为市郊新城的发展提供了强大的交通支持。3)市区以外线路的敷设方式主要是地面和高架形式从轨道交通的线路敷设方式来看，巴黎地铁和RER线路在市区范围内基本都是地下线路形式，在市区外多采用地面或者高架线路形式。总体来说，地铁的地下线路大约占了46％左右，RER的地下线路占了线路总长的22％左右。4)RER郊区车站分布不均衡性强RER为了提高线路在市区的运行速度，在市区采用了较大的站间距，市区平均站间距约为2．49km，而郊区的平均站间距约为2．38km，郊区平均站间距比市区平均诂间距更小。在全线平均站间距较大的前提下，RER线路在郊区的车站设置不均衡性很强，许多线路的郊区最小站间距要比其市区最小站间距更小，而郊区最大站问距都要比其市区最大站间距更大。表2．1RER线路市区与郊区站闻距(km)市区郊区线路、严均站蹈最人站距最小站印-、F均站蹲最人站距最小站距RER．A2．532．142．55．71．3RER—B1．63．570．861．87．1O．86RER．C1．862．91．43237．141．86RER．D3．34．62．572．87．14I．86REIoE3．24．32．32．54．71．43、17均值2．493．671．862．386f371．46注：1．市区足指巴黎的l区和2区；郊区是指巴黎的l区和2区之外的区域。2．段人站距和最小站距足根据Googleearth地幽的测距功能得到的。2．2伦敦的轨道交通线路伦敦的轨道交通由之前国铁所属的市郊铁路、11条地铁线路、Docklands轻轨和有轨电车构成。伦敦地铁服务于伦敦市区以及泰晤士河北面的大多数郊区(图23)，而泰晤士河南面的地区则主要是由地面线路构成的郊区线路网络覆盖的【671。因此，伦敦的市区轨道交通主要包括地铁与轻轨，而郊区轨道交通则主16 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城IIf轨道受通线路特点分析要是由原先的市郊铁路和挑际铁路构成的幽2．3伦敦轨道交通嘲络21伦敦的市区轨道交通线路22．1"伦敦地铁伦敦地铁线路总长465．6km，车站数370个，其中大部分位于市区范围之内，只有5个牟站在伦敦M25环线之外(4匠)。地铁服务的最远距离(与城市巾心的距离)约为40km。蛙大站距626km(Metropolitanline)，最短站距0．26km(piccadillyLine)，，F均站州距约为I．24km(表22)。伦敦地铁只有在市区是地下线路，而在市区之外的范田(2区以外)，地铁人部分足地E线路。地下线路又分为两类：浅埋和深埋。浅埋线路大约位叶：地表下5m。j苯埋线路大约在地表F20m左右。两种线路在市区外通常都转变为地山线路。丑然深埋线}!{}足相对独伊的系统，fH是浅埋线路卸构成了与H他线路兆线运营的局面。这主要是山于浅埋线路的车站与线路建设相对成本较低，容易实现=线或者四线的格局。 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析表2．2伦敦地铁线路及其站间距名称帻色类型长度，km车站撤平均站距，km“i“⋯”!墨74049I51Circ_c⋯r拽埋22527083陵Ⅱ64060l07¨ammcrsmlIl】＆“【、lilac滢埋26528095JublI∞lk≮m362271．34注埋_o—n㈣Ⅱl16目埋25212DockIands轻轨图2．4伦敦地铁在市区的线路图DoeklandsLightRail(以F简称DLR)——是一个无人驾驶的自动轻轨系统，服务于伦敦东部的Docklands和格林威治。目前有31km，39个车站，2006年的客流量达到6000万，线路大部分是高架形式的，只有一小部分足地面或足地下线路形式的。目前有5条主要的支线连接LsleofDogs和RoyalDocks到伦敦中心区，该系统同时连接伦敦城市机场(图25)。DLR作为伦敦地铁系统的补充，也经常被称为是伦敦的第二套地铁系统。 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析幽2．5Docklands轻轨线路酗2．2．2伦敦的市郊铁路和城际铁路伦敦的郊区轨道交通网络主要是}|_I市郊铁路和城际铁路共同构成的，他们都是原先英国国铁网络的一部分，大部分位于伦敦的郊区(2区之外)．线路基本上都是地面线路。2．22．1伦敦市郊铁路伦敦市郊铁路开始运营于19世纪中叶，但是市区的轨道交通建设于1859年被禁止，因此．市郊铁路终点站都位于当时城市市区边缘的城乡结合部和郊区。虽然市区的轨道交通被禁止了，但是一些企业家对轨道交通有着浓厚的若趣．他们坚持在市区以外修建市郊铁路和城际铁路，并在早期市区边缘形成了10多个市郊铁路终点站，但很少有穿越市区的线路。如今，虽然城市的发展甲已超过这些终点站了，原先的郊区都发展成为城市的市区范围，但是伦敦市郊铁路不穿越市区的结构至今还保留着，形成市郊铁路与市区分段衔接的模式。唯一例外的是由FisrtCapitalConnect运营的Thameslink线(图2．6)，这条线路利用伦敦桥车站的直通站台贯通穿过伦敦市区，在市区停靠Blackfriars车站，cityThameslink，Farfingdon和StPancras。郊区终点站分别位于Bedford、Brighton和Moorgate(支线终点站)。Thameslink的贯通模式使偏远的南部海岸小镇Brighton和北部的Bedford与市区直接连通，而不需要换乘。 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析-__Th⋯ll“瓣IGliB《日■*c月一硼i)墨墨n％M％1iml{H*§(月一～目j)⋯【H_㈣HH●m’图2,6伦敦Thameslink线线路图罨。= 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析⋯“”。磕》、。i毫√”‘。⋯n。心飞灌姆善∥。二 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析政府最初是反对的，认为增加一个车站将使整个项目的可支付能力大大恶化，但是后来经过协商又同意了增设车站。同样的情况也发生在Reading和Ebbsfleet，但是到目前为止这两个地方增设车站的提议还没有最终通过。在经过2008年5月的讨论之后，Crossrail决定在Maryland增加一个车站(图2．7中黑色三角形和方框标注)。增设的Maryland车站是一个规模较小的车站，由于整列的列车长度要比车站的站台长度更长，出于安全的考虑，Crossrail在该站只会打开一部份车厢的车门，只有那些正对站台的车厢的门会打开。2．2．3伦敦轨道交通线路的特点1)地铁和轻轨主要服务于市区范围由于伦敦原先的城市发展主要集中于泰晤士河北边的地区，因此地铁线路大部分位于泰晤士河北边的市区范围内，但是一些线路也延伸到泰晤士河北部的郊区，最远可以延伸到距离市中心40km左右的地方；而轻轨线路是地铁的辅助，位于城市中的某个区域，并没有向郊区延伸，车站最远延伸到距离市中心15km左右的地方。2)市郊铁路和城际铁路大部分终止于市区边缘市郊铁路和城际铁路由于历史的原因，大多数终止于市区边缘的车站，只有l条线路(Thameslink)得以直接进入市区并穿越市区。随着市郊铁路与地铁换乘压力的增大，目前币在继续建设穿越市区的Crossrail线路，利用Crossrail线路连接两端的市郊铁路，使市郊铁路最终以贯通模式进入市区并穿越市区。3)市区外线路的敷设方式基本都是地面和高架形式伦敦地铁只有在市区是地下线路形式，而在市区外的范围，地铁大部分是地上线路。而伦敦的市郊铁路和城际铁路，大部分位于伦敦的郊区(2区之外)，线路基本上都是地面和高架线路彤式。正在规划建设的Crossrail线路也遵循同样的规律，在市区采用地下线路形式，在市区外采用地上线路形式。4)Crossrail线路采用大站间距为了使连接后的线路运行速度与地铁相比有较大的提高，Crossrail设计的全线站间距都较大，市区的站间距达到了2．7km；但随之出现的问题是，许多地区要求增设车站。2．3柏林的轨道交通线路柏林的城市轨道交通网络主要有U．Bahn，S-Bahn和有轨电车(表2．3)。U．Bahn是市区的地铁网络，S-Bahn是连接市区与郊区的城市快速铁路网，有轨 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析电车主要在东柏林区域内运营。U-Balm与S-Balm其同构成柏林公其运输系统的骨干(图2．8)。表2．3柏林城市轨道交通网络构成I系统钱路虢长虚车站数平均站陋说明|UBahn15l71(m{170生∞是地下轨道系统，位十柏林市KIs．Bahn{璺是地叫铁路系统．挂于困铁线路，连接柏林郊E‘0市区l仃轨-u乍±莹n冻棺林区域内运*幽2．8十n林的城市轨道交通网络2．31柏林的市区轨道交通线路—u—BahnU．Bahnl902年丌始运营，U前总长l5l7km，9条线路，170个车站，线路的80％是建_地r的。高峰小时的运行删隔为2～5分钟，其他时间的运行I剐隔为7～12分钟，每天承担了110万人次的客流最，占了柏林公共变通的很大部分。9条U—Bahn线路以柏林的核心区为起点向外放射，堪远延伸到距离城市中一IL,15km的I¨区边缘。末束网络丰要的延伸包括U7延伸到柏林的新国际机场；U5延伸到Lehrter，柬满足由r政府功能从Bonn转移到柏林而产小的新的交通需求。 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析这些线路对城市的发展极为重要．因为这些线路为进出城市中心区提供了方便快捷的服务(图2．9)。表2,4U—Bahn线路及其平均站距线路懒色长度mm车站平均站Ⅲ／Ira■■■8．814_11．940■■一。tmI’888■■■31760■■”m图2．9柏林U-Balm线路图 无锡轨道交通http://www.wxguidao.com/第2章国外城市轨道交通线路特点分析2．32柏林的城市快速铁路一S-Bahn目前S-Balm有15条线路170l，331km，166车站，平均站『自J距约为1．99km，每天的客流量约有77万。】5条线路太部分都与U-Balm相连，形成柏林快速轨道交通系统的骨架。S-Balm线路都汇聚在三条核心线路上㈣：一条是穿越市区的高架东西线路(Stadtbahn)；一条是穿越市区的，大部分位于地下的南北线路(Nord-StldBahn)：另外一条是位于市区边缘的高架环线(Ringbalm)，在环线图210柏林s-Balm线路图233柏林轨道交通线路的特点1)U．Bahn主要服务于市区柏林市区轨道交通线路主要就是U．Bahn，其服务范围主要是在市区范围内，大部分线路部位于S-Balm环线(Ringbalm)以内．线路延伸到距离城市中心lO～12km的地方。唯一例外的是u5，这条线路一直向西延伸到柏林的边界，距离城市中心20km的地方。线路以地下线路为主，地下线路占了80％左右。2)S-Bahn采用贯通模式穿越市区 第2章国外城市轨道交通线路特点分析S-Bahn除了有连接市区与郊区的线路外，还有环绕市区的环线，环线上连接了大量通往郊区的S．Bahn线路，这些线路通过连接环线提高了郊区的可达性，并刺激了郊区偏远地区的发展。除了环线以外，S．Bahn通过东西向的Stadtbahn和南北向的Nord．SiidBahn以贯通模式进入市区，并穿越市区。这些线路为柏林市域范围内的出行提供了保障，并刺激了柏林多中心的发展模式。3)S．Bahn以地面和高架线路为主从线路敷设方式来看，S．Bahn在市区外的线路大部分都是地面线路；Ringbahn在市区边缘，大部分采用高架形式；在市区的S—Bahn线路中，东西线(Stadtbahn)采用了高架形式，而新建的南北线(Nord．StidBahn)则采用地下线路形式穿越市区。4)S．Bahn的平均站间距较大由于U—Bahn主要在市区范围内，其平均站间距较小，各条线路的平均站间距都在O．8kan以下。而S—Bahn除了一小部分位于市区范围内，其余都在环线以外，其平均站间距要比U．Bahn的平均站间距大一倍多，达到1．99km。这说明，柏林的轨道交通线路在市区的平均站间距较小，在郊区的平均站间距较大。2．4莫斯科的轨道交通线路莫斯科的城市轨道交通主要有地铁、市郊铁路及城际铁路，通过范围广泛的轨道交通系统把莫斯科市区与郊区联系起来，郊区和卫星城市也通过市郊铁路(电气化铁路)相连接(图2．11)。但是，大部分的旅客交通是由莫斯科地铁承担的，地铁客流量最高达到9百万人次／天，占了莫斯科公共交通客流量的50％。市郊铁路和城际铁路每天也承担了l百力．从郊区进入市区的客流【731。相比之下，市郊铁路在莫斯科公共客运中处于次要的地位。2．4．1莫斯科地铁莫斯科地铁全长为277．9km，拥有12条线路以及171个车站。莫斯科地铁的主要结构为中心向四周辐射，所有的线路按照其开通的先后顺序获得1～12的编号。其中5号线是一条环线，连接所有的放射线路，半径约2～3kma，其长度大约为20km。其它的放射状线路，从城市中心向外延伸，大部分线路位丁半径为15km的公路坏线内(图2．12)，但也有一些线路延伸到距离城市中心较远的郊区，延伸距离达到20km以上。8以城市中心为网心。26 第2章国外城市轨道交通线路特点分析几乎整个莫斯科地铁系统都是在地下的，只有不到10％的车站和线路在地面或者地面之上。与其它城市相比，莫斯科地铁平均站『白J距较大，达到1．8km，最短05km，撮长6．7km。较大的站叫距，保证了莫斯科地铁较快的运营速度，达到417km／h。由于在中心区外围的地铁车站『uJ距很大(达到4km)，因此每个车站都有发达的公交网络发散到附近的居住区。同时，发车频率都比较高。高峰小时，大部分线路的运行间隔为90秒，其他时『日』问隔为2～3．5分钟，夜『II|为6～lO分钟。幽211莫斯科的城市轨道交砸网络 第2章国外城市轨道交通线路特点分析2．4．2莫斯科市郊铁路图212莫斯科地铁线路图莫斯科的市郊铁路承担了从郊区进出市区的通勤交通。莫斯科有9个服务于市郊铁路和其他城际铁路的铁路车站，9个车站都位于中心区附近，大多数线路终止于地铁环线上，市郊铁路没有直接进入中心区，因此乘客进入中心区必须换乘地铁或者其他交通方式。目前，莫斯科的一些轨道交通专家指出，莫斯科地铁的轨距也为1520ram，与市郊铁路的轨距一致．同时供电制式也是一样的，都采用第三轨供电。因此，如果地铁线路能与电气化的市郊铁路、城际铁路连接并实行直通运营的话，将使一些地铁主干线上的客流有所下降，同时有助于缓解市区主要换乘节点和终点站的拥挤状况。但目前莫斯科还没有连接市郊铁路与地铁的计划。 第2章国外城市轨道交通线路特点分析2．4．3莫斯科轨道交通线路的特点1)地铁主要位于市区范围地铁线路主要位于市区范围内，在半径为15km的公路环线内发展。由于莫斯科的地铁站间距都较大，因此莫斯科地铁向郊区延伸的能力也比其他欧洲城市强，其地铁延伸距离可以达到20kin远的郊区。同时，地铁还有一条半径约为2～3km的围绕城市中心区的环线，这条环线几乎连接了莫斯科地铁的所有放射线路，大大提高了放射线连接的郊区与中心区之问的可达性。2)市郊铁路终止于中心区外的地铁环线上莫斯科的市郊铁路没有直接进入中心区，而是终止于地铁环线上或者地铁环线外的一些车站，因此乘客进入中心区必须换乘地铁或者其他交通方式。3)市郊铁路基本都是地面线路与其它城市相比较，莫斯科地铁的另一个特点是地铁线路90％都位于地下，而市郊铁路基本都是采用地面线路。4)地铁与市郊铁路的平均站间距都较大与其他欧洲城市的地铁线路不同的是，莫斯科的地铁站间距都较大，平均站间距达到1．8km，中心区外围的地铁站间距达到4km。由于站I、日J距较大，一般中心区外围的车站都有发达的公交网络发散到附近的居住区。而市郊铁路由于基本都在地铁环线以外，同样也采用了大站间距的模式。2．5东京的轨道交通线路东京都含23个区及27个市，而通常所说的东京都市圈是一个以东R本旅客铁路公司(JR．EAST)的东京车站为圆心，半径50km的圆圈【74】，包括神奈川、琦玉和千叶的大部分区域。东京都市圈的轨道交通网络主要由JR(国铁)线、私铁线和市区地铁线路组成。JR(国铁)线路，有环绕都心行驶的JR山手线与横切都心行驶的JR中央线、总武线；在LJ-I手线内侧有众多的地铁线路，分属于两家地铁公司，营团(TokyoMetroCo．，Ltd．)和都营(TokyoMetropolitanBureauofTransportation)；在山手线外侧有呈放射形状的各家私铁和困铁经营的市郊铁 第2章国外城市轨道交通线路特点分忻路线路。国铁和私铁的市郊铁路通常在山手线上或者附近的车站终止，乘客通过换乘交织紧密的地铁网进入市区。然而有些市郊线路，从市郊直接运行到市区的地铁线路上，穿越市区后在市区的另一端运行到地面卜，并继续运行到另嚎国铁或者私铁位于郊区的地面线路上(图213)。2．51东京的地铁线路蚓213采京的轨道交通网络东京大部分的地铁线路是位于东京都内的(图214)，线路的延伸范围在距离尔京都中心20km左右。fH是这些线路通过t，市盍|f铁路的直通运营而拓展其服务范围；而一些在东京都外的市郊铁路也通过与东京地铁的直通服务而得以直接进入市区，也成为了东京城市轨道交通网络的一部分。 第3章轨道交通的环境影响研究3．12轨道交通噪声的产生与传播从影响对象来看，轨道交通噪声可以分为车厢内噪声，车站内噪声和路边噪声。车厢内的噪声由乘坐该车的人承受，车站内的噪声由在车站内候车的人承受，而路边噪声影响着在轨道交通沿线区域居住或工作的人们。各种类型的噪声可能来自一个或多个噪声源，并且沿着各种各样的途径进行传播和扩散。本文主要从市域线规划与设计的角度研究轨道交通的噪声对沿线环境的影响，即路边噪声对环境的影响。轨道交通路边噪声的产生与传播是通过声源、传播路径及接收点这3个方而进行的(图3．2)：轨道交通在运行过程中形成了噪声源；噪声源在传播过程中，由于发生扩散、吸收、屏蔽等作用而减弱；昂后，噪声到达接收点，并结合其他因素影响接收者的活动。壬o』幽3．2卢，7龟＼j路径接收点I。i辫2，／尤气∥7≮。一0型鬯!源一足i}衽一接收^示意幽Ioi3121噪声源分析总体来说，城市轨道交通的噪声源主要来自以下4个方面{“】【86】：(1)轮轨噪声。轨道噪声辐射表现为3种形式：第一种是列车行驶于弯道或轮轨转弯处，山于切削和摩擦发出的啸叫声；第二种是轮轨经钢轨接头处的撞击声，这种噪声随着长_轨的使用将有所减少，有缝铡轨比无缝钢轨噪声要高5dB(A)左冉：第三是车轮与钢轨接触之间不平所产生的“轰鸣声”。轮轨噪声被视为列车运行的稳态辐射噪声，当车速高于50km／h时，轨道交通以轮轨噪声为主。(2)高架结构噪声。一般商架线路噪声较地面线蹄噪声高得多。高架结构噪声不但2j车辆的运行速度、牟轮表面状态等有关，也与线路钢轨、道床结构以及曲线半径等因素有关，还与高架结构形式、材料、结构特点有较大的关系。它辐射的噪声将影响沿线环境，而且山于采用高架结构，声源位置提高，噪声影响范嘲扩大。当列车经过高架桥时，噪声会增加2—10dB(A)。(3)车辆设备噪声。车辆设各噪声包括牵引电机噪声、齿轮箱噪声、空压机噪声、空调制冷设备噪声、制动噪声、车辆牵引噪声、电气噪声、受电弓噪声、车辆运行中卒气动力噪声、鸣笛噪声以及门窗安装不牢等产生的噪声，其中以牵 第2章国外城市轨道交通线路特点分析地铁与市郊铁路的车辆尺寸和标准、轨距、供电方式都不一样。因此，地铁与市郊铁路的直通意味着有关标准的修订以及部分线路的改造。虽然，这将耗费巨大的资金，但是考虑到直通运营对轨道交通运营效率以及对城市发展等因素的正面影响，参与直通运营的各方还是克服了直通运营所面临的许多困难，并最终形成了东京轨道交通富有特色的直通运营。目前，市郊铁路与地铁丌展直通服务的线路如表2．5所示。表2．5市郊铁路与地铁直通的线路市郊铁路地铁京滨特快电车都≯￥浅单线京成押．卜线都营浅单线东急东横线营团【l比谷线东急⋯同都市线营团半藏门线小州原急线营团干代【}I线京，l!线都营新宿线中央线彳￥团东西线两武池袋线Ii团有乐瞰J线东武东I：线}；团有乐州+线东武伊辨崎线营团lI比镩线常磐线营团T．代⋯线2．5．2．2市郊铁路的车站设置市郊铁路连接的大多数是城市郊外的住宅区和城市的市区，其线路的大部分区域是位于郊区的。因此，本文选取了东京大都市圈范围内的一些市郊铁路，对其郊区8车站的分布进行分析。具体情况如表2．6。表2．6东京部分郊|叉：铁路站间距(km)市区郊区线路名称、I，均站距最人站距最小站距il‘均站距最人站距最小站距⋯岗都市线1．61．91．32．31．50．6京‘卜线1．13．60．61．32．40．6京急线0．91．4O．5l-32．60．7京成线1．631．91．82．60．6小⋯腺线0．91．4O．72．24．7O．6、|，均值1．222．26l1．782．76：0．62从整体情况来看，东京市郊铁路郊区线路的平均站距要比|巾．区线路的平均站距大O．5km左右，最大站间距郊区也比市区的大0．5km左右，而最小站问距郊区则比市区小了0．4km左右。从单条线路来看，郊区平均站问距也都要比市区平均a确i进行东京人都市I卷|Ilf区和郊区范粥的划分时，为fr便于比较分析，本文把东京所属的东部23个区划为市区，j￡余地区均定为郊区。32 第2章国外城市轨道交通线路特点分析站问距大0．2km～1．3kin；而从最大站间距来看，郊区线路的最大站问距有的比市区线路的最大站间距大，但是有的郊区最大站间距反而比市区最大站间距小；从单条线路的最小站距来看，郊区线路的最小站距基本都在0．6kin左右，郊区最小站距基本都要比市区最小站距小，或者一样(京王线)。只有京急线的郊区最小站距比市区最小站距大了0．2km。这些都说明在东京的郊区线路中，其郊区车站的设置并没有因为车站位于郊区而一味地增大站间距，而是根据实际需要进行车站设置，其站问距有的甚至比市区的站间距还要小。在郊区段较小站间距的条件下，为了尽量同时实现吸引沿线客流和提高旅行速度的目标，东京市郊铁路大部分都采用了灵活的运营组织模式，在同一条线路上开行快慢车。同时，近郊线路沿线形成的连续开发的局面也为一些小规模的车站带来了大量的客流。2．5．3东京轨道交通线路的特点1)地铁服务于市区范围，通过与市郊铁路直通延伸到城市近郊大部分的地铁线路是位于东京都内的，线路的延伸范围在距离城市中心20kin左右。但是很多线路通过与市郊铁路的直通运营而拓展其服务范围，延伸到城市的近郊区。2)市郊铁路采用分段模式，通过与地铁直通运营进入市区东京城市轨道交通线路的最大特色就在于数量众多的市郊铁路并没有直接贯通进入市区，而是通过与地铁系统的直通运营方式直接把旅客输送到城市中心区。连接城市两端郊区线路的地铁线路形成了共线运营的模式，线路上既有地铁车辆，也有不同(1个或者2个以上)市郊铁路的车辆。使郊区客流直接进入城市中心区，同时也满足了穿越市区的客流需求。3)市郊铁路一般采用地面或者高架线路在东京的城市轨道交通系统中，位于市区的地铁线路一般都是采用地下线路的敷没方式，而大部分线路位于郊区的市郊铁路采用地面线路形式居多，有的地方也采用高架线路形式。4)市郊铁路郊区平均站间距较大，分布不均衡性明显市郊铁路的郊区平均站距要比市区平均站距大O．5km左右，在1．78kin左右。但是郊区站l’IIJ距的分布比市区站间距的分布更为不均衡，一般来说线路上郊区的最大站间距都比市区最大站问距大，而郊区最小站间距则比市区最小站间距小。这说明在东京的郊区线路中，其郊区车站的设置并没有因为车站位于郊区而一味的增大站间距，而是根据实际需要进行车站设置。33 第2章国外城市轨道交通线路特点分析2．6国外城市的轨道交通线路特点比较结论在以上分析研究的基础上，笔者对主要市域线或市郊铁路的衔接模式、敷设方式和车站设置等线路设计特点进行总结。2．6．1经验总结通过对国外主要城市的轨道交通线路特点的分析，我们总结出以下经验：1)以地铁为主的市区轨道交通线路延伸距离有限，很难覆盖郊区范围几乎所有的城市都在市区范围内发展以地铁为主的市区轨道交通线路，虽然在覆盖范围上有些差别，但是地铁线路在市区的交通中都扮演了重要的角色。从地铁的延伸距离来看，由于地铁的站间距都比较小，地铁的平均旅行速度较慢，因此各个城市地铁的延伸距离都非常有限，一般都不会超过20km(具体情况见表2．7)，很难覆盖到较远的郊区范围。表2．7国外主要城市地铁延伸距离城市地钦延伸距高市域范m巴黎lOkm35km柏林lOkm26km伦敦40km45km莫斯科20km30km东京18km50km注：“地铁延仲距高”指根据地幽测量的地铁末端下站．‘j城市中心的直线距离；“市域范用”指城市中心到市域边界的最远距离。2)市域线和市郊铁路与市区需要有良好的衔接在城市向外发展的同时，市域线和市郊铁路也得以发展。在伦敦、巴黎、柏林、莫斯科和东京，这些城市早期的市郊铁路主要的终点站都位于线路建设当时的市区边缘地区。随着城市的发展，郊区与市区通勤的需求越来越大，市郊铁路需要迫切解决与市区的良好衔接问题。一些城市采用贯通模式发展市域线使市郊铁路得以直接进入市区，这些城市包括巴黎、柏林；东京市郊铁路则采用分段模式，通过市郊铁路E』地铁的直通运营，使郊区客流也能够通过直通运营服务直接进入城市中心区；伦敦也面临着市郊铁路与市区轨道交通系统换乘的巨大压力，而正在建设穿越中心区的线路使市郊铁路以贯通模式直接进入城市中心区；莫斯科的市郊铁路是采用分段衔接模式，通过与地铁换乘进入市区，但是发挥的作用很有限，因此也有相关专家提出了有关地铁与市郊铁路直通运营的意见。3)轨道交通线路在市区以外一般采用地上线路 第2章国外城市轨道交通线路特点分析各城市地铁或者市区轨道交通线路一般都采用地下线路形式，但是其比例也不高，一般不超过50％。只有莫斯科地铁例外，其地下线路占了90％还多。而各个城市的市域线或者市郊铁路线路则大部分采用地上线路形式，只有少数位于城市中心区的市域线或者市郊铁路线路是地下线路形式。4)郊区车站设置以客流需求为导向，分布不均衡性显著从站间距来看，市域线或市郊铁路在市区的车站分布有两种趋势：一种是以巴黎RER为代表的大站间距形式；一种是以东京市郊铁路为代表的小站间距形式。而市域线或市郊铁路在郊区的车站设置主要是以客流需求为导向的，其郊区平均站间距普遍大于市区平均站间距，但是同时郊区车站分布的不均衡性明显，主要表现在郊区的最大站间距要比市区最大站问距大，而郊区的最小站间距往往比市区最小站问距更小。2．6．2国外城市的轨道交通线路发展和特点对本文的启示以上经验告诉我们，在大城市发展过程中，城市轨道交通必然要解决郊区客流进出市区的通勤需求，而仅仅依靠地铁是很难满足这种需求的，因此必须让覆盖范围更加广泛的市域线和郊区轨道交通系统充分发挥其作用与优势，使其与市区有良好的衔接方式，满足郊区与市区的巨大通勤需求。由于一般地铁的造价和运营成本都要比市郊铁路和市域线的造价高，因此如果能保证市域线或市郊铁路与市区轨道交通系统有很好的衔接，可以让造价较高的地铁线路在市区高密度发展，不用延伸到较远的郊区；而市区与郊区的连接功能通过与市区轨道交通系统衔接良好的市域线或市郊铁路完成。这样可以大大节省整个市域范围内的轨道交通线路造价和运营成本。同时，在市域线敷设方式的选择和车站设置方面都应该从提高运营效率，降低建设成本和运营成本的角度来考虑。在这种情况下，我们就要考虑在市域线规划和设计过程中，市域线与市区如何衔接才是合理的，其敷设方式该如何选择和评价，市域线的郊区车站该如何设置?下文就针对这几个问题进行探讨。考虑到对这几个问题的探讨都会涉及到市域线对环境的影响，因此本文先就轨道交通财环境的影响展开研究，作为对以上问题研究的基础。35 第3章轨道交通的环境影响研究轨道交通投入运营后可能产生的环境影响因素包括：噪声、振动、电磁辐射、固体废弃物以及城市景观影响(表3．1)。在上述环境影响因素中，目前最为突出的是噪声和振动影响。由于市域线的衔接模式设计、敷设方式优化等技术都要涉及市域线对沿线环境的影响，因此本章主要就国内轨道交通的噪声和振动影响及其影响程度进行调查和分析，为后文进一步研究市域线设计关键技术评价中的环境影响指标奠定基础。表3．1轨道交通的主要环境影响冈素㈣I土要影响l大I素设备电磁同体城市噪声振动辐射废物景观地下线路√列车运行地面线路√-_高架线路√风亭、冷却塔√嗣定设施调市作业、列市柃修、运用整备√注：表中√对应十有影响的环境洲素。3．1轨道交通噪声对沿线环境的影响3．1．1噪声产生的影响根据美国环保局于20世纪70年代进行的调查研究结果表明，交通噪声是公众最反感的一种噪声，公众对交通噪声的剂量反应关系被TheodoreJ．Schultz综合整理于图3．1，即Schultz曲线【7‘丌。近年来，环保局又对铁路噪声、城市轨道交通噪声、街道交通噪声作了补充调查研究，Schultz曲线形状得到了进一步确认。如图3．1所示，在昼夜等效声级为45dB(A)时，受到严重干扰的人数为0％；在60dB(A)时，受到严重干扰的人数为lO％；在噪声等级为85dB(A)时，受到严重干扰的人数也达到了70％。 第3章轨道交通的环境影响研究受到严重羊扰的人数百分比JZ图3．1受剑噪声干扰的居民数统计虽然轨道交通的噪声影响要比道路和航空噪声影响小得多，但是由于轨道交通沿线的居住比例较高、人口较为密集，因此其噪声影响也是不容忽视的。根据Rademaker等在1996年开展的交通噪声调查报告f781，在芬兰有3．2％的人口受到轨道交通噪声的影响，其中1．3％的人声称受到了严重影响。表3．2说明了在芬兰受到不同交通方式噪声以及不同噪声程度影响的人口百分比。根据该表总体上大约有5．6％的人受到了轨道交通噪声影响，而道路和航空的噪声影响人口百分比要高的多。同时表中数据也反映了另一个事实，即随着噪声水平的升高，轨道交通噪声影响人口与道路和航空噪声影响人口的相对比例在上升。这个事实说明，在较高的噪声水平条件下，由于城市轨道交通沿线人口较多，其噪声比道路、航空噪卢更容易影响人们的生活与工作。城市轨道交通列车只有在运营期间产生噪声影响，运营时间一般为5：OO至23：00；列车的发车I、日J隔通常为2-6min；长度为140m的列车以80km／h通过某点的时间约为6．3秒。因此，城市轨道交通引起的噪声不是全天候的，其噪声影响与运营时间、发车l’日J隔相关联，具有问歇性的特点。城市轨道交通噪声主要影响区域包括居民区、学校、医院、疗养院等敏感点。长期受到噪声的影响，会严重损害人们的身体健康，出现生理和心理的不良变化。表3．2不同交通方式的噪卢影响人口比例【79】噪声慢度／dB(A)；55～60：60，、65：65～70；70～75：>751总霹l道路交通34．016．02．71．O0．354．0____———P轨道交通4．5O．9O．30．2O．135．6航窄交通21．012．O2．OO．7O．333．837 第3章轨道交通的环境影响研究3．12轨道交通噪声的产生与传播从影响对象来看，轨道交通噪声可以分为车厢内噪声，车站内噪声和路边噪声。车厢内的噪声由乘坐该车的人承受，车站内的噪声由在车站内候车的人承受，而路边噪声影响着在轨道交通沿线区域居住或工作的人们。各种类型的噪声可能来自一个或多个噪声源，并且沿着各种各样的途径进行传播和扩散。本文主要从市域线规划与设计的角度研究轨道交通的噪声对沿线环境的影响，即路边噪声对环境的影响。轨道交通路边噪声的产生与传播是通过声源、传播路径及接收点这3个方而进行的(图3．2)：轨道交通在运行过程中形成了噪声源；噪声源在传播过程中，由于发生扩散、吸收、屏蔽等作用而减弱；昂后，噪声到达接收点，并结合其他因素影响接收者的活动。壬o』幽3．2卢，7龟＼j路径接收点I。i辫2，／尤气∥7≮。一0型鬯!源一足i}衽一接收^示意幽Ioi3121噪声源分析总体来说，城市轨道交通的噪声源主要来自以下4个方面{“】【86】：(1)轮轨噪声。轨道噪声辐射表现为3种形式：第一种是列车行驶于弯道或轮轨转弯处，山于切削和摩擦发出的啸叫声；第二种是轮轨经钢轨接头处的撞击声，这种噪声随着长_轨的使用将有所减少，有缝铡轨比无缝钢轨噪声要高5dB(A)左冉：第三是车轮与钢轨接触之间不平所产生的“轰鸣声”。轮轨噪声被视为列车运行的稳态辐射噪声，当车速高于50km／h时，轨道交通以轮轨噪声为主。(2)高架结构噪声。一般商架线路噪声较地面线蹄噪声高得多。高架结构噪声不但2j车辆的运行速度、牟轮表面状态等有关，也与线路钢轨、道床结构以及曲线半径等因素有关，还与高架结构形式、材料、结构特点有较大的关系。它辐射的噪声将影响沿线环境，而且山于采用高架结构，声源位置提高，噪声影响范嘲扩大。当列车经过高架桥时，噪声会增加2—10dB(A)。(3)车辆设备噪声。车辆设各噪声包括牵引电机噪声、齿轮箱噪声、空压机噪声、空调制冷设备噪声、制动噪声、车辆牵引噪声、电气噪声、受电弓噪声、车辆运行中卒气动力噪声、鸣笛噪声以及门窗安装不牢等产生的噪声，其中以牵 第3章轨道交通的环境影响研究引电机噪声、齿轮箱噪声和空压机噪声为主。(4)列车运行车体噪声。机车、车辆因振动而辐射的结构噪声以及牵引噪声经机车车体作二次辐射的噪声，此类噪声呈中、低频特性；列车表面与空气作用，气体粘滞性在列车表面引起附面层压力变化，激发表面振动，同时产生气流涡旋和摩擦冲击、形成高频气流噪声。车体噪声亦被视为列车运行的稳态辐射噪声。同时，不同敷设方式的主要噪声源是不同的。为了便于研究不同轨道交通类型的噪声级，笔者根据前人研究成果对不同敷设方式的主要噪声源进行归纳(表3．3)。表3．3轨道交通不同敷设方式的主要噪卢源敷改方』℃土婴噪声源备注轮轨冲击取决十轮轨的状况动力推进系统在加速和高速运行的时候制幼停乍的过程中地面或赢架线路辅助设施停卞的时候车轮啸叫在小曲线半径总体情况与列车速度和长度相关风机通风U的噪声地下线路隧道中的列乍通风U的噪声总体情况噪声对环境的干扰不大从以上表格内容可以看出，在城市轨道交通中，噪声影响较大的是地面线路和高架线路，而地下线路对沿线环境的干扰不大。因此，本文也主要研究地面和高架线路噪声对沿线环境的影响。3．1．2．2噪声强度的影响因素城市轨道交通的噪声强度直接与系统的特性有关。首先，线路敷设方式，即地下线路、地面线路或高架线路形式，是影响噪声的决定因索【801。地下线路噪声大多在地下隧道内传递、折射、吸附、衰减，主要是对车厢内噪声的影响，而其路边噪声影响的范围和群体相对较少；地面和高架线路对沿线城市坏境噪声的影响较大，其路边噪声影响的范围和群体相对较多；同时通过现场实测分析和理论计算，高架线路产生的路边噪声比地面线路的噪声大。其次，城市轨道交通的噪声强度与列车的运行速度直接相关。MartijnBrons，PeterNijkamp等【sI】指出，在不同的速度下轨道交通的主要噪声源也不同，同时噪声强度随着速度的增大而提高(图3．3)。根据其研究成果，当列车以50km／h以下的速度平稳运行时，牵引电机噪声成为主要的噪声源；当列车运行速度为39 第3章轨道交通的环境影响研究50---300km／h之间时，轮轨噪声成为主要的噪声源；当速度超过300km／h时，空气阻力噪音成为主要噪声源。我国城市轨道交通列车运行速度一般在60,-,120km／h，故相应的主要噪声源为轮轨噪声。d掰A；．ZI|f轮轨噪声1t／一∥．／章司电机逯魇，kw"h图3．3在不同速度条件I卜．不同噪声源的噪声水平此外，列车采用的钢轨型式、车轮踏面上的擦伤、钢轨表面局部粗糙状况以及线路小半径曲线等其他因索，也会影响噪声的强度。3．1．2．3噪声传播特性噪声从声源传播到接收者主要是通过空气，在传播过程中，嗓声由于发散、吸收、屏蔽等作用而减弱。首先，由于噪声在传播过程中的衰减，所以如果计算点离声源点越远，相应的噪声计算值也就越小。研究表明，当计算点到声源点距离大于7．5m时就要考虑距离的修正【8引。实际测试结果显示一般情况下，在100m范围内，到轨道交通线路的距离加倍，噪声衰减3dB(A)左右【831。其次，噪声除了随着距离增大而降低外，如果噪声传播路径靠近土壤或者植被时，噪声由于发生吸收作用而降低。不同地面的噪声吸收强度不同，通常定义一个地面噪声吸收系数G来表示，对于像水泥混凝土和沥青之类的地面定义G=0，像草地这样的地面定义G=I，其他地面的噪声吸收系数G可取o~l之f．tJ的某一数值。在有地面植被的地区由于吸收作用产生的噪声降低程度可以达到5dB(A)。同时，噪声在传播过程中经常被一些噪声阻隔物(如声屏障，建筑物等)所屏蔽而降低噪声强度，其中声屏障经常用于噪声敏感区域作为降噪措施。经过声屏障时，噪声的传播路径被改变，噪声的强度随之就会变化。如图3．4所示，噪声源只能绕过声屏障的顶部，发散后／j‘能影响接收者。根据声屏障的高度、长度 第3章轨道交通的环境影响研究不同，以及相对声源和接收者的距离不同，声屏障可以降低噪声级5～15dB(A)。●，●列车声屏障图3．4声屏障降噪原理3．1．3轨道交通噪声理论计算模型声影区为了评价轨道交通噪声的影响，除了进行实际调查外，还需要对未来的噪声影响进行预测，这就必须有一个比较准确简单的计算模型。多少年来各国的研究者都结合具体交通情况，研究了一整套计算方法，并且还在继续研究之中。由于本文的工作着眼于市域线规划与设计这个大方向，不是从声学工程的角度去研究问题，不是也不可能重新提出一套计算模型，更主要的目的是研究在市域线规划和设计过程中如何根据线路特征和运营特征来评价其噪声影响；如何把噪声评价统一到有关规划和设计的评价体系中去，形成与沿线环境相协调的线路优化设计方法。至于在轨道交通噪声评价中所需要的噪声计算模型，主要是借鉴目前已有的计算模型，结合市域线的线路特点和运营特征，对模型进行适当的修正，初步提出一套适用于市域线规划没计阶段的噪声计算方法，为线路规划和设计时进行噪声评价提供依据。3．1．3．1评价交通噪声的几种参数在研究轨道交通噪声计算模型之前，我们首先需要了解一些用于评价交通噪声的参数。以下就常用的评价参数做简略介绍哺引。1)A声级(LA)用响度来反映人耳对声音的主观感觉太复杂，于是在等响曲线中选了三条曲线，一条是40phone的，一条是70phone的，一条是100phone的。按照这三条曲线的形状，设计出A、B、C三条计权网络，作为噪声测量仪器——声级计的组成部分，直接读出A声级、B声级、C声级。实践表明，不论声音强度是高还是低，A声级都可以较好的反应人耳对噪声的主观感觉，因为它对人耳不敏感的低频声衰减多些，中频衰减少些，高频不衰减甚至有些放大。此外，在所有的评价方法中，A声级同人耳的损伤程度也能对应的很好，A声级越高，损伤愈严重。冈此普遍用A声级进行测量、评价声音的大小。2)暴露声级(SEL，SoundExposureLevel)41 第3章轨道交通的环境影响研究“暴露”代表某一点声源在一个时段内通过某一定点接收到的声能量总和，通常简记为“SEL”。暴露声级数学表达式如下：sEL=lo·r(鲁)2dt(3-1)式中：足，——参考声压，在我国一般规定名f=20#Pa；厶——f时刻在定点测得的A声级；丁为连续取样的总时间。理论上可以证明，在有效时间t，～t：内测点接收到的噪声能量可以代表整个噪声过程(T时段)在该点产生的能量。因此，实际测量中，通常利用下式：SEL=10．109f2lonlLtdt(3．2)3)等效连续A声级(k)三绷是指测量时间段的等效连续声级，是在某～段时间内能量平均的方法，将I’日J隙暴露的几个不同声级用一个声级表示这段时间内噪声的大小，又称为连续A声级，单位为dB(A)，其计算公式为：妒m№(；p‰t)㈣3)式中：三。。——丁时间段内的等效连续A声级，dB(A)；其他符号意义同上。由于A声级的测量，实际上是采取问隔取样的，所以连续A声级又可按下式表示：牛m崦(专抄屿)㈣4，式中：厶——第i次读取的A声级，dB(A)；舻一取样总数。4)有关参数使用的说明在这些噪声评价参数中，由于等效噪声级三。。数值和人们的主观吵闹感觉程度有较好的相关性，目前国内外在交通噪声评价中一般用￡。。作为评价指标。在轨道交通噪声预测中，等效声级是指在相同的运行条件下，同类型列车在某测点的等效声级t。，常按-FYU公式进行计算：42 第3章轨道交通的环境影响研究Leq=SEL+lO-log(N")c3射式中：卜等效声级的计算时间；舻一时间T内通过的列车数量；SEI，_一一列车的暴露声级。有时候人们希望用一个综合数值来表示交通产生的全天噪声污染情况，因此国外也有用昼夜噪声级三dn来评价噪声的。它定义为：k=10·1。gEo．625·10n‘k+o．375·1001‘川∞](3—6)式中：上厂从7：00到22：00的昼间等效声级；J乙。——从22：00到第二天7：00的夜间等效声级。本文考虑到在进行城市轨道交通噪声评价时要参考我国《城市区域环境噪声标准》(GB3096—93)中有关噪声的取值标准，因此采用t。作为评价指标，分别计算厶和￡。等效声级。3．1．3．2轨道交通噪声计算步骤及模型目前国内还没有关于规划阶段通用的城市轨道交通噪声计算方法，许多研究人员根据噪声产生、传播等特性提出了一些轨道交通噪声计算方法，由于噪声的产生和传播过程较为复杂而且有许多不确定因素，同时研究人员对于噪声产生和影响的关注点有所不同，所以得出的预测方法的科学性和可操作性均不强；还有一些学者根据现场实测数据进行归纳拟合，得出了一些线路噪声的拟合公式【851【86】，但由于各条线路具体情况差异较大，很难用这些拟合后的公式去预测其他线路的噪卢影响。本文参照道路EIA(EnvironmentImpactAnalysis)指标体系中声环境评价指标的评价方法和美国联邦公共交通管理局于2006年5月颁前j的《交通噪卢与环境评价手册》【87】(以下简称《手册》)，结合线路制式、敷设方式和运营组织的特点，采用的轨道交通噪声预测过程如图3．5所示，可以利用该方法对不同线路和运营特征的市域线进行噪声预测和评价，并对结果进行比较。43 第3章轨道交通的环境影响研究图3．5轨道交通噪声预测流样图3．1．3．3参考点的基础噪声值厶．。1)参考暴露声级SELref根据不同的轨道交通类型，噪声源的参考暴露噪声级有所不同，首先需要按照具体线路选择的制式或类型，根据表3．4中的内容确定暴露声级参考值SEL耐。该值是在特定运行条件下(距离轨道中心线15m处，速度为80km／h)通过1列车的参考暴露声级。表3．4城市轨道交通参考暴露卢级(SEkf)f871制式／类型参考情况SEL，。JdB(A)机乍IU力90通助铁路车辆道渣道床，焊接K=钢轨82地铁道沧道床，焊接K钢轨82钢轮一曲架，混凝十道床，焊接K钢轨80白动导轨橡胶轮商架，混凝十．导轨78独轨-西架，跨^妊梁822)运营特征修正值根据噪声源在计算点的参考暴露声级，参考不同运营特征的修正公式和修正值，计算噪声源在参考点(距离轨道中心线15m处)的基础噪声值厶船。具体运营特征包括车流量、运行速度等。相关计算模型如表3．5所示。 第3章轨道交通的环境影响研究表3．5噪声源基础噪声计算模型【6l】【85】f87】声源汁算模型修正值机车￡h，￡b。。L=sEL。f+l。·l。g(ⅣL)+10-log(盖0)+lo·l。g(丁)一35．6有缝线路，+5车辆￡敞LbasC=sEL,。f+10-l《Ⅳc)+20．109(盖)+10-log(丁)一35．6地面线路，+3高架线路，+4叠加后的￡k。m崦r目枷惭)]昼间￡bas(d)k。(d)=三妇p=瓦夜间￡bas(n)￡№(n)=Lh。p=瓦^rL为列车的平均机车数量，台／列；,vc为每列车，P均编组车辆数，节／列；V为列车速度，km／h；参数说明T、F均每小时通过列数，列／h；死为昼问(7：00～22：00)每小时平均通过列数；兀为夜间(22：00～第二灭7：00)每小时、l‘均通过列数。3．1．3．4传播过程的噪声修正值厶or根据轨道交通制式和运营特征，可以得到轨道交通在线路上行驶时产生的噪声强度，而我们不仅关心列车在线路上噪声的大小，而且要能够得到轨道交通沿线不同距离和高度地点的噪声值，这罩就涉及到噪声扩散传播时由于距离、吸收和屏蔽等作用产生的衰减，对基础噪声进行修J下，关于这几个方面的修正方法已基本达成共识，相对来说比较成熟。本文的几种修正模型或修正值是结合城市轨道交通地面和高架线路的特点，参考文献[88】【89】【90】的相关研究成果得来的。1)无阻挡传播衰减三dis￡dis是无阻挡传播距离修『F值，由于噪声在传播过程中的衰减，所以如果计算点离声源点越远，相应的噪声计算值也就越小。在图3．6中，S表示噪声源，R是接收点，从R到S的水平距离是d，垂直距离足h，则R到S的直线距离是D=√d2+h2，Ldis=一10．109(D／13．5)[89】。4机乍￡basL的计算仅用于市郊铁路。45 第3章轨道交通的环境影响研究R＼。／。＼／h＼／-、、譬d“‘h～一u、“—～—hh～—。、．。，．L～r叶十l2030405060708090100110120130140150160170180190200距离D／m幽3．6噪卢的距离衰减2)地面吸收的修正￡IanLlan是地面吸收修正值，从轨道交通线路到计算点的地面有些是像草地这样的容易吸收噪声的，这时候就要考虑地面对噪声吸收的修正。地面吸收噪声的大小与接收点到声源点的距离D、计算范围内噪声传播路径的平均高度H和吸收系数G有关。其计算公式如下【88】：nLI柚=-10·G·log(-篙4)(3—7)lJ公式中相关系数的计算方法如下：(1)接收点到声源点的距离D计算方法同前文中D的计算。(2)噪声传播路径的平均高度日声障屏图3．7传播路径高度示意图如图3．7所示，假设声源点高度为风，声屏障高度为风，接收者高度为风，则传播路径的平均高度H计算公式如下：H=Hs+2Hb+Hl2Hs+HI。。。。—————。‘●。一●2，有声屏障无声屏障其中根据轨道交通的具体特征以及现实情况，一般来说：(3—8)O屯q喝cP加挖一《一∞p／毫q趔目迸缒氍 第3章轨道交通的环境影响研究12．4m，市郊列车日。={0．6m，地面线路(3-9)10．6m+高架桥高度(m)，高架线路G=当H≤1．5当1．512．8当地面为水泥、沥青等硬质地面时，G=0。3)屏障传播修正￡。。，￡∞，是屏障修正值，由于修建诸如隔音墙之类的屏障后，噪声的传播路径被改变，噪声的强度就会变化，通过测量和计算可以得到噪声与路径差P的关系式。如图3．8，S是声源点，R是接收点，B是屏障上的最高点，S、R、B在同一个竖直面中，本来噪声是沿着SR传播的，由于屏障改变了传播路径，噪声沿着SB+BR的路径传播，这之间的差值(P=a+b—C)带来了噪声的修『F值，假设X=log(P)，其计算公式如下：f-5．0，当x<一3￡。。：{～15．4—8．3X一2．8X2—0．8X3—0．2X4+0．2X5+o．1X6，当一3sX<1．2(3—11)～I一30，当x>1．2s多多地面声屏障图3．8屏障产生的路径差4)建筑物吸收对噪声的修正厶ui对于轨道交通沿线第一排建筑物的噪声强度可以按照通过参考点的基础噪声值和传播过程中的噪声修正值来计算。对于第二排和之后的建筑物，还需要计算阻隔建筑物的降噪效果，如果不计算建筑物阻隔效果，影响程度可能被扩大。由于建筑物的形状各异，不同形式的建筑群有不同的衰减特性，所以很难用普遍使用的估计方法。根据《手册》187]，可以用以下的规则来确定中问建筑物的降47旦㈣69670O0 第3章轨道交通的环境影响研究噪效果：(1)对于只有第一排建筑阻隔的，￡bui_4．5dB(A)；(2)其后的建筑，每排阻隔建筑依次减少2dB(A)，减满10dB(A)为止。3．1．3．5计算噪声级厶q由不同线路特征和运营特征计算得到的基础噪声值￡bas加上由于扩散和传播产生的修正三。o，，最终可以得到轨道交通在计算点处产生的噪声强度￡踟吐bas-乜cor。3．2轨道交通噪声影响的评价3．2．1噪声评价基础噪声的评价基础主要包括评价标准和评价数据。3．2．1．1噪声的评价标准从国内外地铁和轻轨的建设情况来看，各国对噪声的控制情况没有统一的标准，其控制原则是根据本国国情采取各种手段使其危害减少到沿线居民和建筑物能够承受的程度。我国现在普遍采用等效声级三闪作为环境噪声标准，并分昼夜两个时问进行评价，评价标准选用《城市区域环境噪声标准》(GB3096．93，参见表3．6)。凡是由于轨道交通引起噪声水平超过国家标准规定的数值，就要采取相应的措施设法减轻噪声影响水平，包括向受害者进行补偿等等。表3．6城市区域环境噪声标准值／dB(A)f911环境噪j堕堡到适用范|=14类别昼问夜f．-j{O5040疗养区，·盘级别影区、高级宾馆等特别需要J支静的区域l5545以居住、文教机关为生的区域250居住、商业、_T业混杂区36555-T业区47055城市中的道路交通}线道路两侧【×：域等3．2．1．2噪声评价范围和数据噪声环境影响评价范围～般是受噪声影响较大的居民区、学校、医院等环境敏感点。一般敏感点控制在临线第一排楼房以内区域，重要敏感点如学校、医院等扩大至临线路第二排楼房‘921。噪声数据是进行噪声评价的前提，轨道交通噪声的数据资料主要有两个方面48 第3章轨道交通的环境影响研究的柬源，一是通过现场实测来获取噪声的现状资料，另山浊足用相应的预测模型计算噪声值，根_I瞄评价日的和评价条件，以求通过最小的赀用获得准确的数据资料进行噪声评价。322轨道交通沿线噪声影响的实测调查与分析根据干H天文献和研究进行现场实测得到的数据，本文对轨道交通沿线噪声实际影响情况进行整理分析。3221北京城铁T3号线以北京城铁13号线为例，在无任何噪声防护措施区段，地面线路两侧50--60m范围内，高架桥线路两侧100m范围内的敏感建筑物，唇问噪声岛为60--74rIB(A)m】(图39)，超过GB3096-93《城市区域环境噪声标准》中的2类区昼问60dB(A)的限值。通过比较也可以发现，在其他条件都相同的情况下，高架线路噪声水平要比地面线路高出4-5dB(A1。807060o50％40d33020i0o圜7．h60m100■与轨道中心线的距离幽3．9北京城铁13号线环境噪声范l刊322长春轻轨根{{【：在长春轻轨沿线不同距离监测点的实测，可以说明距轨道中心距离越近，噪卢越犬．噪卢随距离而衰减，在距轨道中心48m左右，噪声值降为548dB(A)，满足《城市区域环境噪声标准》巾的I类【并昼问55dBCA)的要求。同时，距离增加2倍。噪卢减少约3dB(A)；*^离增加3倍，噪声约减少4dB(A)：距离增加5倍，噪声减少lIdB(A)。 第3章轨道交通的环境影响研究表3．7长春轻轨噪声与距离的关系f94l序号髓测点到轨道中心的距离／m等效声级／dB(A)噪声随距离哀减规律l866．32．’j轨道中心线距离近噪声人22465．Ol足巨离增加2倍，噪声约减少3dB(A)33262．03距离增加3倍，噪声约减少4dB(A144854．80距离增加5倍，噪声约减少lIdB(A)3．2．3轨道交通沿线噪声影响的预测计算与分析为了具体研究不同线路特征和运营特征对噪声的影响程度，我们利用3．1．3中的预测方法，对轨道交通线路进行噪声影响预测和分析。3．2．3．1假设条件假设规划的轨道交通系统制式为地铁，采用双线，焊接长钢轨，固定编组为6节，高峰时间行车间隔为3’，平峰时间行车间隔为8’，线路设计速度为80km／h；线路的敷设方式有两种选择方案，即地面线路和高架线路；如果是高架线路，高架桥高度为lOre；如果使用声屏障，声屏障位于线路中心线1．5m处，高度为1．5m；接收者高度为1．6m；计算中均假设声源与接收者处于同一高度上；线路运行时刻表和车流量如表3．8所示。表3．8规划线路运行时刻表和下流量行车间隔(分钟)中流量(列／11)昼夜、It均车流量昼夜时段．1：行下行一I-行下行总共(列／11)7：oo～9：00320409：00～16：006lO1020昼问26．6716：00～19：oo32040l9：00～22：OO6102022：00～23：006lO1020夜间23：OO～5：oo6．675：oo～7：00610203．2．3．2计算过程1)参考暴露声级SEL比f的计算根据表3．4中的内容，我们町以知道规划线路在计算点的噪声参考暴露声级SEL，ref为82dB(A)，该参考值是特定运行条件下(距离轨道中心线15m处，速度为80km／h)通过l列车的暴露声级。2)基础噪声值厶。。根据噪声源在计算点的参考暴露声级，参照不同运营条件下的估算公式和敷设方式修正值，计算噪声源在15m处的基础噪声值三bas。具体运营特征包括车流 第3章轨道交通的环境影响研究量、运行速度等，根据表中的公式和假设条件计算得到的昼间基础噪声值厶勰(d)和夜间基础噪声值厶鹞(n)如下表所示。表3．9规划线路基础噪声值厶私的计算昼夜地面线路：如架线路昼问￡dd)70．8671．86夜间￡bas(n)64．1765．173)无阻挡传播衰减三dis由于噪声在传播过程中的衰减，所以如果计算点离声源点越远，相应的噪声计算值也就越小。由于距离传播修正公式Lais=-10·log(D／13．5)仅与距离相关，而与运营特征和线路敷设方式无关，所以可以对其进行单独计算和分析。根据公式，对不同距离的衰减程度进行计算，结果如表3．10所示。表3．10无阻挡传播衰减￡djS的计算I距离／m2025303540455060708090100ll裒减最／dB(A)1．7l2．683．474．14}4．72；5．235．696．487．15：7．738．248．70l4)地面吸收的修正上蛔从轨道线路到计算点的地面有些是像草地这样的容易吸收噪声的，这时候就要考虑地面对噪声吸收的修正，对于不同的地面吸收噪声的不同强度，定义一个地面噪声吸收系数G来表示。在本文中考虑到规划线路特别是市域轨道交通线路所经过的市区和郊区的地面情况会有所不同，所以分别对G=0和G=I的情况进行计算。当地面为水泥、沥青等硬质地面时，G=0，因此也就不存在地面吸收的修正￡I。。。依据前文假设条件和公式，计算结果如表3．11和表3．12。表3．11地面噪声吸收系数G的计算水泥、溯青等碘质地面G=0牛地、十．地地面线路／4=1．1mG=0．66尤声如#障赢架线路H=6．1mG=0．3926地血线路，批1．85mG=0．64仃声Df障商架线路，仁11．85mG=O．0057表3．12地面吸收的修止厶。。的计贷=趴离／m2025；30：3540；45；50：6070|8090100无声JJf障地面线路1．231．872．402．843．223．56：3．86：4．384．835．2I5．555．85r—H“⋯⋯⋯一地面吸收量·矗架线路0．731．1l1．431．691．922．122-302．6l2．873．103．303．48LIar-／dB(A)地曲线路1．201．82；2．322．753．123．45；3．744．254．685．055．385．67有声Df障商架线路O．0l0．020．03O．030．030．040．05O．055l 第3章轨道交通的环境影响研究5)屏障传播修正厶。，由于修建诸如隔音墙之类的屏障后，噪声的传播路径被改变，噪声的强度就会变化。前文我们已经解释了其计算公式的含义，我们为了简化计算，采用FTA手册中在线路规划设计阶段使用的粗略估计方法，对￡∞，统一取值为5dB(A)。6)建筑物吸收对噪声的修正厶ui由于本文主要是研究规划市域轨道交通线路沿线第～排建筑物的噪声影响，所以可以不考虑建筑物吸收对噪声的修正Lbui。7)不同距离处的昼夜噪声计算根据以上1)～6)的计算结果，笔者对地铁线路不同敷设方式不同距离处的昼夜噪声值分别按照有声屏障和无声屏障两种情况进行计算，结果如表3．14、表3．15。3．2．4实测与预测计算的比较为了验证计算结果的准确性，我们把利用理论计算模型得到的地铁噪声预测值与上海轨道交通3号线、北京城铁13号线的实测数据进行比较分析(这些线路的运营特征与3。2．3．1的假设条件基本相符)。首先，我们把预测得到的距离地铁高架线路15m和25m处的噪声值与距离上海轨道交通3号线高架区段15m处8和25m处6的实测数据进行比较(表3．13)，需要说明的是二者都是取有声屏障条件下的噪声值。在表3．13中，我们可以看到在15m处的实测值和预测值的误差很小，只有不到ldB(A)的误差；而在25m处的预测值要比实测值高出约5dB(A)，误差较大。这主要是由于在15m处的实测点与预测假设环境基本吻合，测点与轨道交通线路之问无其他建筑物阻隔，可以认为是沿线第一排建筑物(如图3．10所示)；而在25m处实测点与轨道交通线路之间有两排树木(高度超过3楼)阻隔(如图3．11所示)，如果把这两排树木看成一排建筑物，则建筑物吸收对噪声的修正为4．5dB，经过修正后的预测值与实测值的误差也不到ldB(A)。通过以上的比较分析，我们基本可以认为对于有声屏障的轨道交通噪声预测值基本与实测值相符，误差可以控制在IdB(A)以内。表3．13高架线路噪声预测值和实测值比较／dB(A)燃缃}¨肼蔷鼍嗡黔喾警蜷喘5m⋯颅测值66．8660．1764．1757．48二：基坪i焦_二乏97：《：￡一60．8：己黧互：52．6⋯．娑左!一0．94i-0．634．574．88⋯一修矿后的以差{一|0．070．38注：实测数据来源十文献【95】。3实测地点l(图3．10)为武宁路300卉12；j-3楼楼道窗外(‘j轨道交通30线问尤le他建筑物阻隔)5实测地点2(图3．11)为[J．1i新村11403楼窗外(‘j轨道交通30线问有曲州·树术)52 樱磊N寸o荨．，、No口一口一哑t中一∞Inl，、lnoO辎ln。on●寸non口寸h嘧NtnPqoOnln心o螂n寸口N’r-no。o口∞口咄o。n口v、_n寸o。n口hN’中In葛o“卜、nh吐‘o口寸口v、‘n"中tn挂寸口。。n寸In—oN口n寸Ⅱ蟹—r，、Inoln、o寸I^艇h寸凸寸o寸ln若”on寸嘧寸一o●—_h_——n。_—“hH量鲁累i型：逭舞：口剁一=L铤HⅡ缸捌2缸i凿鼍擀螺凸挂tt口o"中In-^V、N寸t中寸∞o难一、ohV、口nN锱n寸—lnInn。一寸"中N曲。o—。。fqIn∞一挂N。N口‘，、nInhnr、o略西卜∞Nn口一—Ho。∞锱m口n、o．nI^ok·H_nh晗onon口一。o挂o寸卜、tnV、nh-—_●“p¨一∞Nrq卜Ⅱ血．m●o葛nv、N寸、o。o|^I^∞o一N口’中略凸一NIno∞p-．h挂一—口oIn、oV1一口吐．a0o。n口鲁i累趔量舞i：宦、刖霉；蔷坦2忆吝登更趔设凿星文键基叵怿瀣《粤愀娶f寨L芒熊堑哇诅忙nI．￡群n西裕o口凸No寸Inhon一nN口略n心、oa‘nlno。—1锱n口omnln寸oflq小noON唆on卜、o．n口—、寸rqn寸V’‘no一∞一nNm吐．口or、nol^fq一NIn．nInV、o口卜、广qn缸口寸oo∞In口锱一o。nonov、ho卜oN哑o卜、o卜、oI"Mo口N口艇口一寸h-n．nholnN∞略n00no口黾：累划g璺；：苣’剁超柩n血。j型，聋}芸i≥)!琳豁∞N柩n∞L，、hInln寸ln’t寸c’q卜、一哑0InN寸口、on寸铤rqIn、o。。I^In一o—、寸N广q—、啦口NrqIno口寸裕一nh凸In|nInn——、No。n啦o。9n暑口N∞骼口—、oI^、ohoDn一o卜咚ov、、oorq∞佟心m口v、口。n卜N●一h瞄no口o。∞on饪rqhN、o口o．，、N一rqN啦a寸h口!h橙●—葛In口V、一口略魍o。oh宜累{型基舞j匠删：强l吐‘H培乏诅吝营罩覃}诅銎g矧键目匿恃普蝌矧杈捌黍■芒媒监噻设限芝．c群妖畜善醭辫簧星冒杈翼【墨料n躲 第3章轨道交通的环境影响研究圈3】0实测地点(A)墙内(B)墙外图311实测地点2 第3章轨道交通的环境影响研究其次，我们把预测得到的距地铁线路60m和100m处的噪声值与北京城铁13号线的实测数据进行比较分析(表3．16)，需要说明的是二者都是取无声屏障条件下的噪声值。通过比较发现对于无声屏障的轨道交通噪声预测值与实测值也比较接近，差值在o~2dB(A)之间，误差较小。表3．16不同敷设方式噪声预测值和实测值比较／dB(A)磷i离线路中心60m距离线路中心100m比较项目离架地面南架地面预测值62．7760．0059．6956．32实测值65．OO60．0060．OO56．00—fri吴差．2．230．00．O．31O．32注：数据均为昼问噪声值，实测数据来源于文献【93】。从总体上来看，利用该理论计算模型得到的预测噪声值与实测值误差较小，表明预测方法和预测结果的可信度较高，在规划与设计阶段可以依据该噪声理论计算模型对不同线路与运营特征的市域线的噪声影响进行估计和评价。3．2．5轨道交通噪声影响评价根据以上理论分析和计算，我们可以得到不同轨道交通制式和敷设方式，以及不同运营特征条件下的轨道交通噪声影响范围和程度，并把结果运用到市域线的设计与规划中，使市域线的设计与周围环境相结合。一般来说，在其他条件都相同的情况下，市郊列车产生的噪声影响范围和影响程度都要比地铁产生的噪声影响大5dB(A)左右，其影响范围也要比地铁线路大30,--"40m左右。从敷设方式来说，高架线路噪声较地面线路噪声要高1-6dB(A)，因此高架线路的噪声影响范围也要比地面线路大5～40m。如图3．12，假设线路为地铁制式并有声屏障(两侧1．7m高的倒L型吸声型隔卢屏)，那么高架线路在距离线路中心20"--"25m处能满足3类区的噪声控制要求，而地面线路在15"--"20m左右就能满足3类区的要求了；高架线路在65-"--"70m处能达到2类区噪声控制要求，而地面线路在30"-,35m处就能达到2类区的要求；高架线路在100m范围内无法达到1类区的噪声控制要求，而地晴f线路在距离线路中心60"-"65m处就能达到l类区噪声控制要求。55 第3章轨道变通的环境影响研究高架线路——地面线路5202j3035404j5060708090100距离／m注：1类K域以居住、文教机关为主的区域：2兴E域是居住、商业I业混台Ⅸ；3娄K域足I业区图3化不同敷设方式的噪卢影响范围3．3轨道交通振动对沿线环境的影响31振动产生的影响随着现代工业的迅速发展、城市规模的R益扩大．振动对大都市生活环境和工作环境的影响引起了人们的普遍关注。国际上已把振动列为七大环境公害之一，并开始着手研究振动污染规律、振动产生的原因、传播路径与控制方法以及对人体的危害等问题。所谓振动公害，是指人类活动引起的地面、建筑物、交通车辆等振动对人的生活和工作环境的影响、对人体健康的影响、对建筑物安全的影响以及对精密仪器正常使用的影响等。据日本的数据统计，除工厂和建筑施工之外，交通系统引起的环境振动问题(主要是建筑物的振动)是公众反映中最强烈的‘％1，约占总投诉率的14％，如图313所示。城市轨道交通因列车行驶而产生的振动是间歇性的，每次列车振动持续的时间比较短。根据北京地铁的调查：一列地铁列车通过时，在地面建筑物上引起的振动持续时间约为lOs。在一条地铁线路上，高峰时，2个方向1h内可通过30对列车，或更多一些。因而振动作用的持续时间，可达到地铁总工作时|白J的150／∥20％，其对环境产生的振动影响是不容忽视的197]198l。对建筑物来说，轨道交通引起的环境振动，振幅和能量都比较小，从安全的角度讲．轨道交通振动对于现代的建筑不会造成太大的危害．但是对于许多旧建56 第3章轨道交通的环境影响研究筑，则可能会造成较大的危害，甚至会造成破坏。同时，由于这种振动的作用是长期存在和反复发生的，有可能引起结构的动力疲劳和应力集中，严重时还会引起结构的整体或局部的动力失稳，如地基产生液化、基础下沉或不均匀下沉，墙体裂缝，建筑物倾斜甚至局部损坏。在捷克，繁忙的公路或轨道交通线附近的某些砖石结构的古教堂因车辆通过时引起振动而产生裂缝，甚至发生了由于裂缝不断扩大导致建筑物倒塌的事例f99】。同时，城市轨道交通线路不可避免地会穿过安装有精密仪器的厂房、医院、实验室等对振动特别敏感的区域。当振动达到一定强度时，就会影响这些区域中精密仪器的iF常使用。比如，北京地铁4号线将要经过的北京大学东门地段，是北大理科院系的主要分布地带，全校80％以上的大型仪器设备分布在这一地区，．如不采取特殊措施，地铁经过时产生的地面振动，将对其正常工作产生不利影响。6050静30"*怎辎2010O建筑施TTJ‘道路交通铁路交通其它图3．13日本振动影响的公众投诉率(％)3．3．2轨道交通振动的产生与传播总体来说，轨道交通振动的产生和传播可通过图3．14加以说明：由运行车辆对轨道的冲击作用产生振动，经过轨枕、道床，传递至隧道或桥梁基础，再传递给地面，从而对周围区域产生振动，激励附近地下结构或地面建筑物产生振动，并进一步诱发室内结构和家具的二次振动。 第3章轨道交通的环境影响硼院剀314振动的产生与传播⋯”321振动源的影响因素列车运行时产生的振动是一个比较复杂的问题，影响的因素很多．且具有随机性，目前普遍认为城市轨道交通振源强度的影响因素可以归纳为运营因素、轨道因素和结构因素三大类。由于本文着重研究在不同运营条件下，振动对环境影响的程度，因此，在后文中丰要是针对运营因素和结构因素对振动的影响展丌研究，而对轨道因素只做火体介绍【㈨¨2I。1)运营因素这一类包括了与城市轨道交通列车运行和车辆特征相关的些参数，如运行速度、车辆类型、列车载重等。对于运行速度，速度越高，振动干扰越强，影响范围越大。国内外的研究成果都证明振动与速度的关系可以表示为AVL，=Alog(v／v。)，式中dvt为运行速度的振级修『F最。，dB：A为参考系数，一般取值为20，一些国家也取10或肯15；v为列车运行速度，km／hlv0为参考速度．对于城市轨道交通系统一般取值为80kngh。根据馥公式，可以推算得到列车速度提高一倍，隧道和地面的振动增加4--6dB，这。I实测数据的分析电是相符的。对十车辆类型，目前在城市轨道交通中，一般按照载客量分为A型、B型、C型车，也有分别将其称之为大型车辆、中型车辆和小型车辆。根据同本的研究成果，存其他条件都相同的情况下，使用小型车辆可以降低5dB左右ml。而对于车辆载重，根据文献[100]的研究成果，在同种车辆类型的条件下，列车载客量对振缴的影响很小，可以忽略。通常^f『1用L代表振g或者≠级。为ro，《≯缓逸剐开米．奉义用儿米表示振级，雌位为dB。58 第3章轨道交通的环境影响研究2)轨道因素轨道的种类和状态都会对振动源的振级强度有所影响。有缝线路，轨道状况不良(如钢轨接头处的不均匀、轨道的不平顺和车轮的损伤)都会提高振动强度。受条件限制，本文不对由于轨道因素造成的振动影响做深入分析，在后文的研究中均假定轨道种类和状态处于相同状态或者理想状态。3)结构因素从整体结构来看，一个城市轨道交通系统可以是地下线路、地面线路或者是高架线路。相对于地面线路，地下线路多了隧道结构，高架线路多了高架结构，因此其振源强度要受到影响。如果把整个地下线路的隧道当作一个振动源的话，其振动强度要受到隧道基础和衬砌结构类型以及隧道埋深的影响。在相同地质条件下，当隧道材料相同，结构厚度加大1倍，墙壁振动可降低5～18dB。而混凝土单洞隧道振动低于铸铁或铸钢单洞隧道壁振动；三洞隧道结构振动低于双洞隧道结构振动，站台结构振动最低。目前我国既有的隧道结构形式主要有：矩型、马蹄型及圆形3种。矩型隧道结构由于边角折射，振动比马蹄型及圆形隧道略大，当地质条件相同时，其差值约为2"--"4dB。同时地铁振动影响的范围在很大程度上还取决于隧道的埋深。埋深越大，影响范围越小。而对于高架线路，由于高架桥梁结构的存在，其振源强度要受到桥梁型式和基础类型、桥梁的跨度、刚度、挠度、桥梁支座的类型和减振性能、桥梁接缝、路桥过渡段的刚度不一致性等因素的影响。其中桥梁基础类型对地面振动的影响很大。采用桩基时，由列车运行引起地面振动的位移、速度、加速度值均比采用平基时小许多，且用桩基时地面振动随距线增加而衰减的速度也较平基时大。而且由于采用了不同的桥梁基础，沿线建筑不同楼层的振动响应也有所不同，采用浅平基础时，高楼层的响应比低楼层的剧烈，采用桩基时各楼层的差别就小得多[10t】。总体来看，高架桥线路与地面线路相比，环境振动将大幅度降低，距线路中心线30m处的振动强度可降低5～10dB。3．3．2．2振动的传播特性由于能量的扩散和土层对振动能量的吸收，城市轨道交通列车引起的振动强度在其传播过程中将有所衰减。不同类型的振源，不同的振动方向，不同的传播方向以及不同的土层介质，对振动的衰减是有区别的。同时，对于不同的建筑物基础，其受振动影响的程度也会有所不同。就地面振动随距离的衰减而言，距轨道越近，同一列车引起的地面振动就越大，反之则越小。一些文献认为列车运行所产生的地面振动随至线路距离增加而有较大的衰减是一般规律，也有研究发现在距离轨道交通线路20～40m处，振动59 第3章轨道交通的环境影响研究出现反弹增大区【102】【103】【104】【1051。由于总体趋势是随距离下降的，所以本文不对反弹进行研究。列车振动引起的沿线地面建筑物的振动，其振级的大小与建筑物的结构形式及基础类型也有密切联系。在振动的传播过程中，由于振动影响主要发生在室内，而室内振动强度取决于到达建筑物基础的振动能量，建筑物基础与土地的耦合，以及振动在建筑物中的传递。总的规律是建筑物的重量越大，产生的振动越小。就不同楼层高度而言，一般来说，对于低层建筑，特别是在4层以下，随着楼层的增高，振动的强度有增大的趋势。沈阳、北京、西安等地对4座3～5层楼房的测试结果表明：在相同的距离处，3～5楼的振动强度较1楼约高3～5dB。3．3．3轨道交通振动强度计算方法与噪声评价一样，本文借鉴目前已有的振动计算模型或者是经验公式[106】【107】【108】【109】【Ilo】【1111，结合线路特征和运营特征，对已有模型进行适当的修正，为市域线规划和设计时进行振动评价提供粗略的依据。3．3．3．1评价振动的参数由于环境振动对人体的影响十分复杂，所以各种情况的评价标准和评价方法不完全相同。但是从劳动保护和环境保护的角度出发，各国的研究者大多采用振动加速度的有效值作为评价振动强度的指标。因为振动对人体的影响实际是振动能量转换的结果，而振动加速度的有效值可以较好地反映这一情况。由于人体对振动强度感觉的范围较广，所以一般将有效加速度值表示为以分贝(dB)为单位的加速度振级比。描述振动的加速度值a，应表示为有效值，即均方根值，是指一个振动周期内^—_=■———一瞬时值口，平方的平均值的平方根，单位为m／s2，即q5√亭f口?(芒)dt。评价坏境振动的物理量是加速度振级比，单位为分Ijl．(dB)，定义为比=20．109(兰)，以D其中a，为振动加速度有效值；a。为基准(参考)／JH速度值，在我国一般取10。6m／s2。对于轨道交通来说，振动预测评价量包括昼l、日J振级、夜间振级。餐间振级、夜问振级应为不包含坏境本底振动的，列车运行引起的铅垂向轨道交通振动级比：值。列车运行引起的铅垂向轨道交通振动级的最大值FL。。是轨道交通采取措施的判定依据。60 第3章轨道交通的环境影响研究3．3．3．2轨道交通振动的计算方法1)地下线路的振动预测方法对于地下线路，参考国内外相关研究成果，本文采用的预测方法是通过确定不同隧道结构的基本振级【1021，根据振动在产生与传播过程的影响因素对基本振级进行修正，最终得到地面预测点的垂直振动级，可以用公式表达为：VL，=VL％+4VL，+dVLt+AVL。+AVLd+AVLo(3-12)其中：况．，——速度为’，时地面测点的垂向振级；况％——速度为％时的基本振级；4脱，，4VL,，4％，4VLd，4％——分别为速度修正值，隧道结构修J下值，车辆类型修正值，距离修正值和建筑物修正值。具体计算过程如下：(1)基本振级目前我国既有地铁的隧道结构形式主要有矩型、马蹄型及圆形3种形式，北京1号线地铁采用的矩型隧道结构由于边角折射，振动比上海、广州地铁大部分区域采用的马蹄型及圆形隧道结构对地面环境振动影响大，当地质条件相同时，其差值约为2～4dB。根据已有的研究和调查结果，基本振级况砷可以参考文献【112][113]的研究成果，按照不同的隧道结构进行取值(表3．17)。表3．17地铁隧道壁测点振级统计结果地钦名称隧道结构隧道埋深D／rnLddB矩形框架结构75-97北京地铁(1吁线)9~16单洲马蹄彤结构84一母O}：海地铁单涮网彤结构10,--1686～88广州地铁双jfl4马蹄形结构12～1590-llO汪：夕IJ下运行逐度为60km／h(2)振级修正值速度修正值定义为4VL，=20·log(v／v。)[114]其中4勉，为速度的振级修正值，dB；1，为列车的运行速度，km／h；vo为参考速度，取80km／h。隧道结构振级修证值AVL．参考表3．18中的取值。车辆类型修iF值仪考虑对小型车辆的修正，如果使用小型车辆则4VL。=一5dB；否则4VL。=0dB。距离修正值定义为4VL。=一B·logd，其中B为不同隧道结构的参考系数，根据文献[961的研究成果，当隧道为圆形隧道时，B=12；当隧道为箱形隧道时，B=16；d为隧道衬砌边缘至地面预测点的最短距离，m。建筑物修正值4纥。的取值参见表3．19。6l 第3章轨道交通的环境影响研究表3．18隧道结构对振动的影响f1131隧道结构形式相对振级L／dB铸铁或铸钢单洞隧道+4混凝j卜单涮隧道结构+2双洞隧道结构O三}||4隧道结构．2站台结构-4表3．19建筑物结构和基础类型对振动强度的影响【⋯】堆础类型’祭础质量相对振级／dB商层建筑、钢筋混凝．卜框架结构壤础良好O多层建筑、砖石结构皋础一般+卜石轻型结构、简易结构，临时建筑基础较差+“122)高架和地面线路的振动预测方法(1)高架线路的振动预测文献Uoo]根据上海轨道交通3号线沿线约10个观测区段的振动实测结果，说明振动强度与距高架线中心距离d的对数值(109d)的关系接近于线性关系。参照鲍尼兹关于弹性半空间土体在表面扰力作用下地表振动衰减的一般公式及日本国铁技术研究所用于预测铁路高架区间振级的经验公式，对实测数据利用回归方法进行拟合，得到上海轨道交通3号线高架轨道交通沿线地面振动振级经验公式为f100】：VLn。=70—13．6·log(d／10)(3-13)式中：卜观测点与线路中心的距离，m。该经验公式是针对上海轨道交通3号线的，如果要把该研究成果应用于其它高架线路还应该对运营速度、车辆重量和建筑物进行修『F。由于经验公式中已经反映了有关高架线路距离的修萨，所以无需对距离进行修正。其它修『F量的修正方法与地下线路相同，即VL，=VL‰+4VL，+4％+4％，所不同的是该处的基本振级J乙。是根据上述经验公式进行取值。(2)地面线路从查阅的文献来看，目前困内外对城市轨道交通振动的研究主要集中于地下线路和高架线路，而对地面线路的研究却很少见，因此对地面线路只能根据高架线路的振动预测进行线路结构调整。本文中，对于地面线路引起的振动，根据一般统计规律，把相应条件下高架线路产生的振动增加5～10dB。62 第3章轨道交通的环境影响研究34轨道交通振动影响的评价341振动的评价标准目前我国在城市轨道交通工程设计及环境影响评价中，大多数都是参照《城市区域环境振动标准》(GB1007．88)中的规定(表3．20)。表320城市各类区域垂向振级标准坩B⋯!I娄剐j昼间在月适用范围0二6565特殊＆宅El7067居B、文教区27572％音区，商业中心Ⅸ37572I业集中区变通干线遭路两侧580l80铁路干线两侧34．2轨道交通沿线振动影响的实测调查与分析根据现场实测及理论分析，北京、上海、广州的城市轨道交通地下线路，当列车以80km／h的速度运行时，隧道壁处垂向振级见表317；对地面环境振动影响状况为：北京地铁距离线路两侧40～50m，上海地铁距离线路两侧20m，广卅l地铁距离线路两侧lOm范围外，可满足居民文教区振动控制的要求(表321)。该实际测量结果表明：北京、上海、广州地铁由于隧道结构和地质条件不同，其环境振动影响范围也不同。807570胃65’60窖5550454001020304050与轨道中心拽^图3I5不同城市地下线路振动强度图 第3章轨道交通的环境影响研究表3．2l不同地区地下线路振动强度实测影响范同地区居民、义教区(2类区)昼fHJ控制标准70dB北京40～50m．I：海20m广州lOm3．4．3轨道交通沿线振动影响的预测计算根据“3．3．3轨道交通振动强度计算方法"，我们对市域线进行振动预测计算。3．4．3．1假设条件假设规划的市域线线路设计速度为80km／h，线路采用地铁制式；线路的敷设方式有三种选择方案，即高架、地面和地下线路；高架结构与上海轨道交通3号线高架结构一致；地面线路为混凝土道床；地下线路为单洞圆形结构。沿线第一排建筑物均为基础良好的多层建筑、砖石结构，其他条件与噪声预测中采用的假设条件一致。3．4．3．2计算过程与结果计算中使用到的参数及其取值见表3．22，计算结果如表3．23所示。表3．22振动预测中的参数及其取值(dB)儿~oVL，儿VLc儿dI／Lb-盘粲线路702．5O地面线路752．5O地F线路882．52012log(饥O注：表中7母含义以及参数的取值方法见3．3．3中有关内容表3．23不同敷设方式振动预测计算结果距离／m0lO2030405060708090loo“’o架线路，dB；一{。72：568．4l66．0l64．3l62．99地血线路／dB一77．573．4I：71．0l69．3167．99地下线路／dB92．5080．5076．8974．7773．2772．1l71．1670．3669．6669．0568．503．4．4轨道交通振动的影响评价同样根据以上理论分析和计算，我们可以得到不同轨道交通制式和敷设方式，以及不同运营特征条件下的轨道交通振动影响范围和程度，并把结果运用到市域线的设计与规划中。总体来说，除非建筑物距离轨道交通线路过近(10m以 第3章轨道交通的环境影响研究内)，否则高架线路的振动影响很小；而对于地面线路，一般来说其振动影响要比高架线路大5dB左右，但比地下线路小3dB左右；对于地下线路，振动是其主要的环境影响因素之一。根据区域振动控制限值和预测结果来分析不同敷设方式的振动影响范围(围316)，我们可以看到：距离高架线路中心10m以内就可以达到2类区(混合区、商业中心区)以及3、4类区的振动控制要求，距离高架线路15m左右就可以达到1类区(居民、文教区)的振动控制标准，距离高架线路35～40m能满足0类区(特殊区域)的振动控制要求；距离地面线路约15m处能满足2、3、4类区的振动控制要求，距离地面线路35m左右能满足1类区的振动控制要求；对于地下线路来说，满足2、3、4类区的振动控制要求要到距离线路中心30m以远，而满足1类区的振动控制要求则要到距离线路70ra以远处。高架线路地面线路地F线路．、lI!-I_＼H__：．’o102030405060708090100距离向匿316不同敷设方式的振动影响范围3．5轨道交通环境影响的成本效益评价在轨道交通的环境影响评价中，就评价的性质来说可以分为三个方面，第～是现状评价，主要是对正在运营使用的轨道交通产生的噪声振动情况进行具体的描述，从而掌握线路所经过地区的噪声振动分布情况，为有关部门提供依据，采取相应的措旅，同时这方面的评价也可以作为轨道交通EIA的一部分。第二是预测评价，对未来的交通噪声振动水平进行预测，特别是在轨道交通规划和设计阶段，可以根据未来的预测评价来改进规划和设计方案，这有非常重要的意义，因为能够做到预先采取积极的措施总比项目实施以后采取消极补救的措施要好得多。第三个是环境效益评价。噪声振动会使周围的环境恶化，产生的后果有可能会使土地的商业价值下降。要控制噪声和振动的影响就要采取各种措旌，那就必然要进行投入．这样就带来了一个问题，以什么样的标准进行投入才最合理，或者说要评价带来最大经济效益的投入水平。由于本文主要是从提高效率，降低∞己罩督鞲 第3章轨道交通的环境影响研究成本的角度研究环境对线路设计方案的影响，特别关注噪声与振动对市域线设计方案的影响。因此，本节主要是在前文关于轨道交通线路噪声振动的预测评价和实测评价基础上，提出轨道交通环境影响的效益评价方法。成本效益分析(Cost．benefitAnalysis)是评价各种公共项目的经济效率性的最基本的方法⋯61。它把项目实施所要的成本和项目产生的效益换算成货币后进行对比、评价，从而确定该项目实施的可行性。成本是指因项目的实施而丧失的财产或者福利的价值。效益是指用货币单位表示出的因为项目的实施而产生的效果。如果可以把轨道交通产生的各种环境影响换算成货币，我们就可以用成本效益分析方法对其进行效益评价，并作为市域线关键设计技术方案评价的基础。从噪声振动构成的环境影响来分析，其经济成本可以分为间接损失、直接损失和减振降噪措施成本⋯¨。表3．24列出了轨道交通环境影响的经济成本涵盖的内容。由于噪声振动形成的直接和间接损失随着噪声振动的影响程度的提高而增加，所以减振降噪措施的最终目的还是减少间接损失和直接损失。这也就意味着增加对减振降噪措施的投入，即减振降噪措施成本的增加，可以降低噪声和振动对沿线环境的影响，因而减少其间接和直接损失。这就存在一个投入多少的问题，总的原则自然是希望通过一定量的投入获得最佳的经济效益。这也J下是噪声振动效益评价的思想和原理。表3．24轨道交通环境影响的经济成本的内窬损失减振降噪措施成本直接损失问接损失用于治疗相关疾病的费用噪声控制成奉房产价格的下降个人T作效牢下降振动拄制成本3．5．1直接损失和间接损失噪声和振动影响造成的直接损失是降低了居住和工作环境的舒适度和安全性，虽然这种降低程度很难用经济来直接评价，但是我们可以通过一些相关的经济行为来间接估计其损失程度。一个常用的方法是利用特征价格法研究房价受噪声和振动影响的程度，产生噪声敏感指数(NoiseDepreciationSensitivityIndex，NDSI)和振动敏感指数(VibrationDepreciationSensitivityIndex，VDSI)用以计算房价下降程度【811【l幅l。例如NDSI为0．4％，噪卢控制标准值为55dB(A)，则房产受噪声影响产生的价格降低百分比为：(房产处噪声值．55)×0，4％。反过来说，也就是如果能将噪声出比较高的水平降低ldB(A)，那么相当于沿线房价升值O．4％。对于不同的交通方 第3章轨道交通的环境影响研究式以及噪声源NDSI的取值范围在0．2～1．3％之间，其中由于轨道交通产生的NDSI平均值为0．9％t¨引。间接损失中用于治疗相关疾病的费用是指由于噪声和振动造成的心理和生理疾病的治疗费用，还有包括因为噪声和振动导致个人工作效率的降低。由于这些损失根据不同的影响个体其具体情况会有很大不同，根据市场经济的特点，我们可以认为在直接损失的货币计算过程中，已经把间接损失计算在内了，即房产价格已经反映了由于噪声和振动造成的个人损失。因此，在评价过程中可以用房产价格的下降代表整个环境影响的损失。3．5．2减振降噪成本为降低列车运行噪声和振动对沿线敏感点的影响，可以通过多种方法和途径来实现。宏观层面，可以通过合理的线路设计避开噪声振动敏感点，比如采用不同的轨道交通制式和不同的敷设方式降低线路的噪声振动影响。而具体措施更是多种多样，包括车辆选型优先选用声学性能优良的城市轨道车辆；采用重型轨，铺设无缝线路，分路段采用弹性短轨枕整体道床、浮置板结构、道碴减振橡胶挚板或道碴减振橡胶挚板与轨枕挚相结合的减振措施，并加强轨道交通运营管理，小曲线半径地段进行钢轨涂油，定期对车轮及轨道进行打磨，保持其平顺度；对噪声超标的敏感点地段设置吸(隔)声屏障；车辆段总体靠局将噪声振动源远离敏感区域，空压机等设备采取消音减振措施；等等。不同的方法和途径其成本也各有不同。因而，减振降噪措施成本与所采用的噪声振动控制方法和措施紧密相关。具体计算中，可以根据实际情况选择合适的减振降噪方法，统计其费用。3．5．3轨道交通环境影响的成本效益评价方法成本效益分析中成本和效益不是根据项目实施前后的变化来计算，而是进行有无比较，计算项目实施和不实施情况下的差异。在噪声振动超标的情况下，假定如果不采取减振降噪措施将导致房产价格下降，如果采取了减振降噪措施房产价格的下降程度将减少或者价格升高。因此，可以把受到噪卢、振动影响的房产价格作为效益项，把减振降噪措施成本作为成本项进行评价。评价标准可以采用成本效益比(CBR，CostBenefitRatio)，即用项目实施所产生的成本总现值和效益总现值的比值来表示项目经济上的核算性，如果CBR≤l，就可以判断项目比较合理。具体方法如图3．17所示。67 第3章轨道交通的环境影响研究图3．17轨道交通环境影响的成本效益评价方法首先通过噪声振动预测方法得到评价区域的噪声振动值L和VL，根据区域环境控制标准对噪声和振动控制值三s和VLs，判断预测值是否超标，如果未超标说明该项目符合环境要求，不需要实施减振降噪控制；如果预测值超标，即L>Ls或者VL>VLs，可以考虑采用各种减振降噪控制措施降低噪声和振动值，通过实施控制措施后会得到新的噪声F和振动值VL’。利用噪声敏感指数(NDSI)和振动敏感指数(VDSI)(其取值可以参考文献[118][119】)，以及噪声振动的降低量，可以得到采取控制措施得到的效益，即房地产的升值，表示为B=NDSIX(三吨’)+VDSIX(比一儿’)；同时通过研究所采取的不同控制措施的成本Ci(i-l，．．．n)，可以得到整个项目进行环境控制所花费的成本，即C=ye。最后f∥计算成本效益比CBR=兰，如果比值小于或者等于l表示所采取的控制措施是68 第3章轨道交通的环境影响研究合理的，项目可行；如果大于l，表示采取的控制措施不合理，通过调整控制措施(包括不采取任何控制措施)最终使成本效益比小于l。在轨道交通环境影响的成本效益评价中，所采用的减振降噪方法包括采用不同的轨道交通制式、敷设方式等线路设计方法，也包括一些具体的线路和车辆减振降噪技术。利用该方法可以对市域线的衔接模式方案、敷设方式选择等一些关键设计方法进行环境影响评价。3．6小结本章通过研究分析轨道交通噪声、振动的产生、传播特征，在已有的研究成果基础上，把线路特征和运营特征以参数修正的形式结合到已有的噪声振动预测模型中，形成了可应用于市域线规划设计阶段的噪声振动预测模型，得到了不同线路特征和运营特征的轨道交通噪声振动影响程度和影响范围。在此基础上，借用成本效益理论，提出了轨道交通环境影响的成本效益评价方法。这些研究成果为本文后续开展的市域线衔接模式、敷设方式的坏境影响评价奠定了基础。 第4章市域线衔接模式评价方法研究第4章市域线衔接模式设计与评价方法研究4．1衔接模式的概念、特征和适应性分析在进行市域线衔接模式评价之前，我们需要结合世界主要城市市域线和市郊铁路的衔接模式，根据我国的幽情对市域线衔接模式做一个概念解释。4．1．1衔接模式的概念从市域线与市区的衔接模式来看，基本上可以分为分段与贯通两种模式。目前国内外对分段、贯通模式的相关定义还很少，不同文献对分段、贯通模式的理解也都有所区别【6】【36】。因此，本文在此对这两种模式做一个概念解释。在本文中，所谓贯通模式，是指市域线在郊区和市区采用同一种轨道交通制式，乘客可以利用轨道交通无需换乘直接进出市区；而分段模式，是指市域线上存在1个或者多个物理分段点把线路分割成几段，各段采用不同的轨道交通制式，通过这些分段点的乘客必须通过换乘才能进入其他段线路的车站。这两种模式最主要的区别在于市域线进入市区的方式，因此，本文在此把这两种方式统称为市域线的衔接模式。4．1．2分段、贯通模式的基本特征世界主要城市早期的郊区轨道交通系统与市区轨道交通系统的衔接模式基本上都是采取分段模式，即郊区线路终止于市区或者城市中心区附近的轨道交通车站，在这些车站，郊区客流通过换乘市区轨道交通或其它交通方式进入城市中心区。目前，莫斯科和东京的通勤铁路都是采用这种衔接模式。贯通模式在欧洲的主要城市中被广泛采用，包括巴黎、柏林和伦敦(J下在形成这种模式)。在这种模式下，郊区线路以贯通方式直接进入市区，通常采用地下线路(柏林的Stadtbahn采用高架线路)穿越市区，然后在市区的另一端转为地面线路与该端的郊区线路连接，形成穿越市区、连接市区两边郊区的市域轨道交通线路。值得注意的是，采用这种方式进行衔接，必须在市区修建地下或者高架的轨道交通线路，而这些位于市区的线路通常都形成共线运营的局面，即不同方向的市域线共用一些位于市区的线路进入并穿越市区。贯通后的市域线与地铁系统相对独立，相互问在一些主要车站可以进行方便的换乘。70 第4章市域线衔接模式评价方法研究为了更好地理解市域线的这两种衔接模式，现对分段、贯通模式的特征做进一步的归纳。从系统制式来看：分段模式下，在分段点前后可以采用不同的轨道交通制式；而在贯通模式下，市域线全线一般采用同一种轨道交通制式。从运营组织的角度来看：分段模式意味着分段点前后的运营组织相对独立，可以根据各段的客流特征独立设计其运营组织方案；而贯通模式的运营组织是全线统一考虑的，虽然可以采用大小交路，但是大小交路的方案设计还是需要互相配合的，并不是完全独立的。从分割点的性质来看：分段模式中的分段点是线路中的物理分段点，分段点前后的线路可以看作是两条不同的线路(但从功能上看，还是构成了一条市域线)；而贯通模式中，如果采用大小交路的运行方案的话，也存在折返点，但是这个折返点并不是线路上的物理分段点而只是运行交路的分割点，折返点前后的线路还是～条贯通的线路；另外，如果在贯通模式中并没有采用大小交路的运行方案的话，线路上就不存在分割点。从乘客出行的角度来看：在分段模式下，线路上需要通过分段点的客流必须在分段点车站进行～次换乘；而在贯通模式下，通过折返点的客流可以不用换乘进出市区。表4．1分段、贯通模式的基本特征衔接摸，I=系统制式运化组织分割点性质乘客⋯行分段2种或2种以．1：制』l=分段点前后相对独t物理分段点通过分段点要换乘贯通1种制式伞线统一考虑折返点通过折返点4i一定要换乘4．1．3不同衔接模式的适应性分析由于不同衔接模式在系统制式、运营组织方案、分割点性质和乘客出行等方面表现出来的特征有较大差别。因此，不同衔接模式的市域线的适应性也不同。4．1．3．1功能适应性市域线的功能主要足起连接市郊新城、中心镇与市中心的作用。从总体功能角度讲，贯通模式直达性好，使郊区与市区的联系更紧密、连贯，郊区客流一般不需要通过换乘进入市区；而分段模式由于物理分段点的存在，使得市域线郊区与市区的联系相对脱节，进入市区的乘客需要通过换乘刁‘能到达目的地车站。因此，如果市域线的主要功能定位是为市中心的直达客流提供服务，则宜采用贯通的衔接模式；如果线路的主要功能是联系市区与郊区，则应结合客流分布特点，比较选择分段或贯通模式。 第4章市域线衔接模式评价方法研究4．1．3．2客流适应性根据文献[36】，市域线的客流可以分为三类：市区与郊区之间的客流，市区范围内客流，两端郊区穿越市区的客流。采用贯通模式，全线采用同一车型、相同列车编组、相同列车最高运行速度的运行方式，其特点是客流直达性好，适合于客流在全线各个断面分布较为均匀的线路；而分段模式则可根据一个或若干个分段点前后线路客流特征的不同，采用不同车型、不同列车编组、不同列车最高运行速度的运行方式，其特点是客流符合性好，适合于客流分布不均的线路。4．2衔接模式选择对关键因素的影响分析市域线衔接模式的选择，除了要考虑不同衔接模式的特征与适应性外，还需要考虑衔接模式选择对哪些因素产生影响，其影响程度如何，这些是对市域线衔接模式进行评价的基础。总体来说，不同衔接模式将对市域线的建设成本、运营成本、环境影响以及市域线乘客出行等因素产生不同程度的影响。需要说明的是，市域线不同衔接模式对这些因素的影响，实际上是由系统制式、运营组织方案和分割点构成的组合方案产生的。因此，在分析衔接模式对关键因素的影响和影响程度时，我们需要结合系统制式、运营组织和分割点的特征进行综合考虑。4．2．1建设成本在不同的衔接模式下，线路所采用的轨道交通制式、运营组织方案都有可能不同。因此，在同样满足客流需求的前提下，其线路总体建设成本将会有所差别。以不同轨道交通制式的总体建设成本为例，根据已有的资料显裂1201，在我国地铁的总体投资费用最高，轻轨次之，而市郊铁路的总体投资费用一般较地铁和轻轨低。同时，在不同的衔接模式方案中，由于其配套的运营组织方案也会有所差别，使分割点(分段点或折返点)前后的列车编组数和行车间隔不同，造成车辆购置数量和站台长度的不同，因而对建设费用中的车辆购置费、车站土建工程费等项目产生影响。4．2．2运营成本不同的衔接模式配合不同的运营组织方案，线路的运营成本必然也会受到影响。在分段模式下为适应不同段的客流特征，可以在分段点前后采取不同的运营组织方案。在客流量较高的市区，可采用“大编组高密度”模式，而在市郊段可根据具体客流情况，适当缩小列车编组，即采用“小编组高密度”模式，或其他72 第4章市域线衔接模式评价方法研究模式。在贯通模式下，为了满足市区大客流的需要，市域线一般采用大编组运行。而这两种模式对运营成本的具体影响程度还需要结合不同的运营组织方案通过详细计算才能分清。4．2．3环境影响在分段模式下，分段点前后采用不同的轨道交通制式和运营组织方案，其产生的噪声和振动对沿线的影响程度和范围是不同的。一般来说，市郊铁路的噪音、振动要比地铁和轻轨的噪声、振动影响大f871，同时线路上的行车速度和行车间隔以及列车编组数都将对噪声、振动产生不同程度的影响。因此，在不同的衔接模式与运营组织方案组合下，市域线对沿线的环境影响程度是不同的。4．2．4乘客出行不同衔接模式对乘客出行的影响可以分为两方面，一方面是对乘客出行时间的影响，一方面是对乘客出行方便性的影响。从出行时间来看，在同样满足客运需求的条件下，采用分段模式，市区段与郊区段可以采用不同的列车编组数量和发车密度，从而减少部分乘客的候车时间，但是部分乘客的换乘时间增加。同时，分段模式下郊区与市区交路相对独立，因此郊区线路可采用与市区段不同制式的高速车型，以节约郊区段乘客的乘车时间【l21J。采用贯通模式，减少了部分乘客的换乘时间，但是在郊区段有可能因为发车l、日J隔加大，增加郊区乘客的候车时间和郊区段乘客的乘车时问。从出行直达性来看，如果采用分段模式，则有些乘客在分段点车站必须通过换乘才能进出市区，必然降低部分乘客出行的直达性；而采用贯通模式，线路上的乘客无需换乘就可以到达目的车站，线路直达性好。4．3衔接模式评价指标体系的建立衔接模式的评价指标体系，就足根据衔接模式对相关因素的影响分析，对各因素具体化后的结果。由于市域线衔接模式对关键因素的影响是结合系统制式、运营组织和分割点的不同特征而形成的，因此，对分段、贯通模式的评价实际上是对一系列的组合方案进行评价。考虑到评价对象的复杂性和评价指标的多样性，同时各指标之fHJ还存在着相互影响、相互制约的关系，因此需要建立一套层次清楚、关系合理的指标体系，提出一个多目标、多层次的评价指标体系。73 第4章市域线衔接模式评价方法研究4．3．，目标层衔接模式方案的评价指标体系的建立，以“按需设计、经济合理、环境友好”为目标。4．3．2准则层衔接模式的相关影响因素是建立准则层的基础，根据衔接模式对相关影响因素的分析以及衔接模式选择的目标，确定衔接模式选择的综合评价准则有3个，即评价指标体系应该反映以下3个方面的准则。1)服务水平合理的衔接模式组合方案可以为乘客的出行提供高质量的服务，节省乘客的出行时间，减少换乘时间，提高乘客的出行效率和舒适度。指标体系的建立要能反映不同衔接模式方案对乘客服务水平的影响。2)经济性投入与成本的最小化，效益和利润的最大化，是城市轨道交通建设与运营所追求的目标，同时这也是市域线衔接模式选择的重要原则。所建立的指标体系应该能够反映不同衔接模式的经济性。3)环境影响不论是采用分段还是贯通的建设方式，作为城市交通骨干的市域线必须融入城市建设的大环境中。城市轨道交通的建设必须与城市环境保持一致，与城市发展保持一致。为此，必须做好工程环境、运营环境和城市景观的设计和评价。评价指标的建立要能反映不同衔接模式对环境影响的程度。此评价准则层从不同的层面上反映衔接模式组合方案与相关因素的关系，同时从出行者、运营者和沿线居民3方利益出发，体现市域线衔接模式选择是权衡多方利益进行价值判断的冲突分析过程。4．3．3指标层4．3．3．1评价指标选取原则指标选择对方案的评价决策来说是非常重要的，指标选择合理与否，不仅会影响评价整体工作量的大小，而且还会对评价结论的可靠性产生影响，参考其他评价指标体系构建的要求与原则【m】【1231，确定构建评价指标体系时应遵循的原则有：1)科学性与全面性原则74 第4章市域线衔接模式评价方法研究科学性原则是建立评价指标体系的基本原则。整个综合评价指标体系从元素构成到结构，从每一个指标计算内容到计算方法都必须科学、合理、准确，只有这样才能对实践起到指导作用。同时，评价指标体系应力求从不同侧面反映评价对象，不能“扬长避短”，否则将使评价结论不准确。2)层次性和可操作性原则拟定的评价指标体系应当条理清楚、层次分明，能准确和全面地反映市域线衔接模式方案的优劣。一个评价方案的真J下价值只有付诸实施才能够体现出来，这就要求指标体系中的每一个指标都必须是可操作的，必须能够及时搜集到准确的数据。对于指标数据搜集困难的指标，应该设法寻找替代指标、统计估算的方法。3)可比性和可测性相结合原则所构造的评价指标体系必须对每一个评价对象是公平的、可比的，指标体系中不能包括一些有明显“倾向性”的指标。同时可比性必然要求可测性，因此评价指标应尽量建立在定量分析的基础上。4．3．3．2评价指标的选取评价指标的选取是对衔接模式选择进行正确评价的基础。在确定评价体系三个方面的准则后，根据衔接方案评价指标体系的目标，笔者建立了图4．1所示的市域线衔接模式评价指标体系。市域线衔接模式评价指标体系I服务水．、P经济住环境影响l旅建，—-还噪振行设节等吉动时成影问本叁响图4．1市域线衔接模式评价指标体系4．4衔接模式评价指标的量化研究为了方便相关指标的说明，我们先对市域线的车站和区段做一些标注。如图75 第4章市域线衔接模式评价方法研究4．2所示：市域线上的车站表示为s，，待1,2，．．．，I；在分段模式中，市域线上会出现分段点s，，．，=O，l，2，．．．，J；同样，在贯通衔接模式中，如果采用大小交路在分段点的地方会出现大小交路的折返点，因此也可以把折返点标注为s；，J=0，l，2，．．．，J；根据分段点或者折返点可以把线路分为，+l段，相应的分段点或者折返点S，前后的线路长度分别标注为￡，和LM(如果在贯通衔接模式中不采用大小交路，而只用一种单一的交路，则全线仅为一条线路，不存在分段点和折返点)。一乙．b+l一‰_℃∥、“j譬。l车站s『分段点或折返站％4．4．1服务水平指标图4．2市域线车站、区段示意图在服务水平指标中，只有一个指标项，即旅行时间。对于乘客来说，旅行时间是一个重要的服务水平指标，而旅行时间可以大致分为乘车时间和在车站的候车和换乘耗时。不同的衔接模式涉及不同轨道交通制式，其运行速度也会有所差别，并导致乘客乘车时间的差别。一般来说，城市中的地铁旅行速度一般为35km／h"-"45km／h，而郊区铁路的旅行速度可以达到60km／h，甚至更高。在分段模式下，由于在分段点前后采用了不同的轨道交通制式，其最高运行速度和旅行速度都会有所不同；而在贯通模式下，折返点前后的最高运行速度和旅行速度基本一致。在贯通模式下，根据客流特征有可能采用一种交路运行，也有可能采用大小交路运行。从乘客的候车时间来说，采用一种交路时，线路上所有客流的等候时间及概率是一样的；而如果采用大小交路的话，小交路与大交路重叠车站之外的车站乘客的等候时间就会变长。在分段模式下，一般考虑刁il司段的线路采用单一的交路形式运行，其等候时间主要取决于不同段线路的发车间隔，而同一段线路客流的等候时问及概率是一样的。但是在分段模式下，由于在分段点车站是一个物理分段点，通过该车站的乘客必须下车换乘才能到达目的地车站，因此增加了一次换乘的耗时。而这种换乘耗时并不是所有乘客都会遇到的，只是发生在需要通过该车站的客流身上。同时，由于乘车时问、候车时问和换乘耗时等不同的时问给人的感觉长短是76 第4章市域线衔接模式评价方法研究不一样的，因此需要把不同的时间分别给以权值以转化成同一概念的感觉时间。假设车站客流的平均等候时间为车站发车间隔时间的一半，则该指标的计算方法如下：％2喜c≠斋‘‰车‘Q+曝车，荟IiLii,鹞_。+喜嚷乘‘丢‘彩(4一t)式中：％——线路上乘客的总旅行时间，小时／天；f，——f车站的平均发车间隔，分钟；f?——第／个分段点的平均换乘耗时(取决于分段点的车站换乘设计和分段点的发车问隔)，分钟；‰车——候车时间权值；f乘车——乘车时间权值；‰乘——换乘时间权值；厶∥——f车站到f’车站的站l"日J距离，km；K∥——f车站到i’车站的旅行速度，km／h；Q。．——在f车站上车到f’车站下车的客流量，人次／天；Q——f车站的上车客流量，人次／天；Q?——／分段点的换乘客流量，人次／天；。珞——第／段线路的旅行速度，km／h；-，——线路上分割点(分段点或折返点)的个数，个；，——线路上车站的个数，个。其中，Qf=∑Qf∥，(f-l，2，．．．，)；Q一可以通过客流预测中的站问OD得到；K∥则可以通过列车牵引计算得到；各种时间的权值可根据各城市的具体情况而定，根据文献[124]，乘车时间的权值可以定为1，候车时问的权值可以定为1．50，而换乘时问权值可以定为1．30。4．4．2经济性指标从经济性来看，每条线路的情况千差万别，很难用一般的规律进行概括。从制式、敷设方式和设备之间的关系分析，每一个专业之间的关系是十分错综复杂的，有着千丝万缕的联系，是一个综合性很强的系统工程。对方案组合的经济评 第4章市域线衔接模式评价方法研究价，只能抓住相对比较独立的主要内容进行评价。这也是本文对不同衔接模式进行经济评价时所把握的主要原则之一。因此，在进行衔接模式的经济评价时，主要关注不同制式的轨道交通和运营组织方案组合下对建设成本、运营成本的影响，而有关不同敷设方式和车站设置方案对方案的影响，将在后续章节中进一步讨论。4．4．2．1建设成本城市轨道交通的建设成本主要由下列几部分构成：施工准备，车站土建，区间土建，轨道，通信及信号系统，供电系统(包括主变电站、牵引降压变电所、接触网、电力监控系统、杂散电流防护等)，综合监控系统，通风、环境控制与保护系统，给排水及消防，防灾报警、设备控制及门禁系统，自动售检票系统，自动扶梯与电梯，控制(指挥)中心，车辆基地，人防，工程建设其他费用，预备费，车辆购置费，建设期贷款利息等。根据我国目前的情况来看，不同衔接模式对区间土建工程、轨道、通信及信号系统等项目的影响不大。在分段或者贯通模式下，对建设成本产生影响的最大因素是在于分段、贯通所采用的不同的轨道交通制式和运营组织方案(包括列车编组数和行车间隔)，这些因素将对建设成本中的车站土建工程、线路供电制式、车辆购置产生影响；同时由于衔接模式的不同导致一些车站规模的变化将引起车站拆迁成本和用地成本的变化，从而对工程建设其他费用产生影响。因此，建设成本就从这些方面进行分析。1)车站土建工程车站土建工程的区别来自于车站规模，包括车站的长度、宽度和层数。其中，由于不同的衔接模式，将对站台长度、宽度和折返站的折返线长度造成影响。贯通模式下，如果采用大小交路运行，一般需要考虑折返站的规模和折返线的设计、建造；在分段模式下，分段点前后有可能采用不同的列车编组，因此分段点前后的站台长度有可能不同；同时在分段模式下，必然要考虑分段点车站的设计，一般为了便于换乘采用双向岛式车站，其车站规模要比一般车站大。根据列车编组来看，一般列车编组数越多车站站台长度也越长。同样编组而不同功能的车站，如标准站、折返站、换乘站，其主要区别是在站台宽度，站台宽度的不同导致了车站宽度的不同。在大小交路下，必然出现折返站与折返线。而折返线长短也会对车站土建工程造价产生影响。因此，车站土建工程造价可以表示为：78 第4章市域线衔接模式评价方法研究c车站=∑C年i站·，j·w+∑c磊返线·，刍返线(4—2)／=1j=o其中：c，车站——钱路上的车站总造价，万元；矗站——f车站的土建造价指标，万元／m2；t——f车站的长度，m；Ⅵ——f车站的宽度，m；《返线——／折返站的折返线造价，Ji元Im；瑶返线——歹折返站的折返线长度，m。2)线路供电制式从国内外铁路及城市轨道交通所采用的车辆受电电压制式看，大体有AC25kV，ACl5kV，DC3000V和DCl500V，DC750V几种，一般为单一供电制式。在欧洲国家之间亦开行有双流制的列车车辆，如法国RER线路车辆可同时适应AC25kV和DCl500V受电方式【1251。在我国，一般的城市轨道交通都采用DCl500V，但是市郊铁路一般是采用AC25kV。AC25kV由于相对于直流制供电减少了牵引变电所、中压坏网电缆、接触网导线、杂散电流防护等工程量，具有显著的经济优势【1251。如果在市域线采用不同的轨道交通制式，其供电制式也有可能不同，因此对线路供电设备成本产生影响。可以用下式表达：，+IC供．乜=∑‘x4．。乜(4-3)j=o式中：C供电——线路供电设备费用，万元；￡，——第，段线路的长度，km；c盘，u——第／段线路的供电制式单价，)J元．Wkm。3)拆迁工程和用地成本不同的衔接模式结合不同的运营组织，线路上各个车站规模会有所差别，而车站规模的差别除了对车站土建工程产生影响外，也对车站剧围的拆迁工程和用地成本产生影响。考虑到同一地点的拆迁单价和用地价格是一致的，因此由于衔接模式造成的车站拆迁工程和用地成本的差别(统称为工程建设其他费用)，可以通过不同衔接模式下车站的拆迁面积和占地面积来计算。，吒他=∑(《迁·口丢辽+略地·口用i地)(4—4)f=l 第4章市域线衔接模式评价方法研究式中：cje他——不同衔接模式下的工程建设其他费用，万元；嚷迁——f车站周边的拆迁价格，万元／m2；a拆i迁——f车站建设产生的拆迁面积，m2。c知地——f车站周边的土地价格，万元詹；口名地——i车站建设占用的土地面积，m2。4)车辆购置费主要考虑在分段和贯通情况下，列车编组数量、列车速度、车辆种类等不同引起运用车辆数量以及车辆购置费用的差别。在分段条件下，由于分段点前后的客流特征不同，分段点前后的所采用的轨道交通制式、车辆以及运营方案都有可能不同，最终导致车辆购置费的不同。-，+IC车辆=∑刀，×《辆(4-5)／=o式中：C车辆——车辆的总购置费用，万元；，2，——第／段线路的车辆购置数，辆；《辆——第J段线路所采用的车辆单价，万元／辆。其中，车辆购置数以可以通过下式计算：，z=，z如峰×％xM×(1+‰修+，备州)／60(4．6)式中：‰峰——高峰小时丌行列车对数，对；吼，f——列车的周转时间，min；膨——列车编组数，辆；％修——检修车系数，％；％HJ——备用车系数，％。其中，高峰小时丌行对数咒高峰可以通过下式计算：船南峰=p腑。／c列(4—7)式中：P。。——高峰小时单向最大断面客流量，人次／ll；c列——列车定员数，人／列。列车周转时间是指列车在线路上=往返一次所消耗的全部时阳l。包．括列车的区 第4章市域线衔接模式评价方法研究削运行时f．自J、中I刈站停车时间、以及在折返站的作业时I司。其中，列车的区问运行时间、折返时间会由于不同的衔接模式而产生差别，并最终导致运用车数的不同。所以，列车周转时间％可以通过下式计算：锄=∑f运+∑f站+∑f折返(4—8)式中：∑飞——列车在线路上往返一次各区间的运行时问之和，min；∑‰——列车在线路上往返一次各车站的停站时间之和，min；∑‰返——列车在折返站的折返时间之和，min。根据以上三个方面的分析，与市域线衔接模式相关的建设成本可以表示为：C建设=C车站+C供电+c其他+c车辆(4-9)其中c车站、‰电、C其他、C牟辆的定义和计算方法分别参见公式(4—2)～(4·5)。4．4．2．2运营成本主要考虑在分段或贯通模式中，由于不同的运营组织方案造成的运营费用的差别。通常我们以年车辆·公罩成本来评价运营成本，由年车辆·公里数与其单位成本的乘积表示【3们。因此，可以通过计算不同衔接模式下的车辆年走行公罩数来衡量运营成本的大小。吒营=∑M呓膂(4一lo)7=o式中：C运营——线路的年运营费用，万元／年；Ⅳ；——第，段线路年车辆走行公里数，车辆·公罩／年；《营——第／段线路运营费用单价，万元／(车辆·公罩)。其中，年车辆运行里程数Ⅳj的计算方法为：．，+lM=365‘∑[毗如峰+Ⅳ毫峰(巧旷％峰)](4—11)式中：毗峰——第／段线路高峰小时车辆走行公罩数，车辆·公早／h；Ⅳ毫峰——第／段线路平峰小时车辆走行公罩数，车辆。公早／ll；％峰——全天的高峰小时总数，h； 第4章市域线衔接模式评价方法研究珏日——全日运营总小时数，h。其中：Ⅳ高峰2，z岛J峰。M酾J峰+z名峰(4-12)式中：吆峰——第J段线路高峰小时列车开行对数，对；M。ji峰——第／段线路高峰小时列车编组数量，辆／列；瑞峰——第J段高峰小时列车交路双向长度，km。以此类推，得到Ⅳ毒峰。4．4．3环境影响指标4．4．3．1噪声影响在不同的衔接模式下，由于采用的轨道交通制式、行车间隔、速度等都有可能不同，因此，其产生的噪声影响也不同。在评价中我们以不同衔接模式产生的基础噪声作为评价标准，对于沿线环境和轨道交通投资方来说，产生的基础噪声越小越好，同时在同一条线路上基础噪声小的轨道交通制式和运营特征所延续的距离越长越好。而有关不同轨道交通制式和运营特征的基础噪声￡b。的计算方法已在文中(3．1．3)有所论述，此处不再重述。4．4．3．2振动影响与噪声相类似，不同的衔接模式导致的轨道交通制式和运营特征所导致的振动影响也不同。同样采用本文“3．3．3轨道交通振动的计算方法”的相关内容可以计算得到不同衔接模式下的基本振级。4．5衔接模式的总费用现值评价模型由于本文的目的足从“提高效率，降低成本”的角度来研究问题，因此为了对不同衔接模式的各项经济成本有一个更直观的认识，本文利用总费用现值方法把各项指标量化为经济指标，对衔接模式进行评价。在评价指标体系中，“建设成本”和“运营成本”指标本身就是经济性评价指标，可以直接计算成现值进行比较。因此，主要是把“旅行时问、“噪声影响”和“振动影响”3个指标进行经济化。82 第4章市域线衔接模式评价方法研究4．5．1服务水平指标的经济化——旅行时间成本在服务指标中的“旅行时间”可以通过时间价值转化为市域线上旅客总体的出行时间。旅行时间费用可以表示为：C旅行时问=％。h·365·10。(4—13)式中：％行晰u——线路上乘客的总旅行时间成本，万元／年：％——线路上乘客的总旅行时间(参见公式(4—1))，小时／天；h——乘客的单位时问价值，元／d,时。4．5．2环境影响的经济化——环境影响成本根据本文第3章的相关内容，轨道交通沿线的噪声、振动要符合有关的控制标准(表3．6和表3．20)。在分段或者贯通模式下，不同线路产生的噪声、振动必须通过采用各种措施把噪声、振动控制在标准限值以内。根据已有的资料显示，不同的减振降噪措施的成本是不同的。因此，环境影响成本可以表示为：．，+1．，+I％境=∑(比一t)·‘·c噤声+∑(吃一心)·■·c振动(4—14)j=0j=o式中：C环境——衔接模式方案中的环境影响成本，万元；％声——噪声控制的成本，万元／km·dB(A)；％动——振动控制的成本，万元肥n·dB；厶——轨道交通沿线的噪声控制标准，dB(A)；咀——轨道交通沿线的振动控制标准，dB；“。。——第／段线路的基础噪声值，dB(A)；咏。。——第／段线路的基本振级，dB。其他符号意义同上。根据以上分析，市域线衔接模式的总费用现值评价指标包括旅行时间成本、建设成本、运营成本以及环境影响成本构成。 第4章市域线衔接模式评价方法研究4．5．3总费用现值方法分析通过把评价指标体系中的指标进行经济化分析，所有的指标都可以量化为经济成本，因此用经济评价方法中的总费用现值比较方法就可以对衔接模式的组合方案进行评价。即将各评价指标的成本换算到某一年的现值，总费用现值最小的方案为最优方案。总费用现值比较分析法的过程一般可分为3个阶段：确定备选方案一计算费用一评价【1261。1)确定备选方案备选方案：可供选择的方案。2)计算费用设某项费用流表示为：Co，C。，C：，⋯，C，小C它表示从当前时间0年(基年)到项目计算周期t的费用。e是第f年的费用。由于在不同的时间付出或得到同样数额的资金在价值上是不同的，也就是说，资金的价值会随时问变化，因此应该将费用的值换算到一个相同的时间点，假设折现率为P。则费用现值可以表示为：P：上‘0+py式中：P为现值；F为终值；P为折现率；t为时间周期数。该式表示在折现率为P，时间周期数为t的条件下，现值P和终值F之间的等值关系。于是费用流的现值(PVC：PresentValueofCost)是：一南+南+南+．．．+南=圭n=O南4．5．4市域线衔接模式的总费用现值评价模型根据以上内容，假设市域线的建设期为m年，计算周期为t年(包括建设期与运营期)，建设成本中的车站土建成本、工程建设其他费用(拆迁成本和用地成本)作为一次性投资计入整个计算周期；供电设备、车辆和减振降噪设备都有一定的使用年限，在整个计算周期内根据其使用年限重复购买；运营成本和旅行时间成本在各个年度的年末产生。把以上所有成本折现到运营第一年年初形成市域线衔接模式的总费用现值评价模型如下： 第4章市域线衔接模式评价方法研究PyC衔接模式=P阳旅行时阃+PyC建设+P比运营+P比环境(4·15)其中：t-mP‰删阃=∑％行时问·(1+p)一f=lP‰设：(C牟站+qe他)．(1+p)m+n∑f4,E％电．(1+p)山砒供屯+芝嚷辆．(1+p)山柏车辆l-mP魄营=∑魄营·(1+p)qi-lnff．境Pb境=∑％境·(1+p)一”D锄式中：P‰接模式——衔接模式方案的总费用现值，万元；P‰行时fHJ——衔接模式方案中乘客旅行时间的总现值，万元5P％设——衔接模式方案中建设费用的总现值，万元；P阳运营——衔接模式方案中运营费用的总现值，万元；P‰境——衔接模式方案中环境控制费用的总现值，力．元；c靠行Il十『Hj——第f年线路上乘客的总旅行时问成本(参见公式4—13)，万元：c墨营——第f年的运营费用(参见公式4—10)，万元；％咆——计算周期内第n次购买供电设备的费用(参见公式4-3)，力．元；q辆——计算周期内第n次购买车辆的费用(参见公式4—5)，万元；％境——计算周期内第刀次进行环境控制的费用(参见公式4—14)，万元；m——建设期，年；f——计算周期，年：P——折现率；”供。u——供电设备在计算周期内的购买次数；，z饰——车辆在计算周期内的购买次数；n蚪境——减振降噪设备在计算周期内的购买和安装次数；‘供也——供电设备的平均使用年限，年；‘牟辆——车辆的平均使用年限，年；k境——减振降噪设备的平均使用年限，年。 第4章市域线衔接模式评价方法研究其中：n供电=im(t，-m)，甩车辆、n环境可以以此类推。‘供电其他符号意义同上。4．6案例研究本文以上海轨道交通9号线(以下简称9号线)为案例进行市域线衔接模式的设计与评价。4．6．1案例简介9号线是上海市第一条以市域快速线理念设计的轨道交通线，连接中心城及市郊新城，对支持、引导城市总体布局向“多中心”发展和落实城市规划具有不可替代的关键性作用【Ⅲ】。根据上海市远景轨道交通网络规划，9号线连接枫泾、松江、徐家汇、浦东，远景线路有可能连接崇明(图4．3)。4．6．1．19号线线路特征该线从松江火车站途经徐家汇站，到达浦东的东靖路站，线路全长60．15km(图4．4)，设站31座(含3座预留车站)，其中松江火车站～七宝路站区间土建按最高行车速度100一-．120km／h预留条件，其余地段按80km／h设计。在中春路站～七宝站区间北侧、沪杭铁路外坏西侧，设九亭车辆段及综合维修基地一处，车辆段东侧与国铁设联络线；东靖路站接外高桥停车场。线路沿途经过松江新城、佘山国家旅游度假区、泗泾镇、九亭镇、七宝镇、漕河泾新技术开发区、徐家汇城市副中心、浦东新区等重要地区，将新城、中心镇、一般集镇与繁华的市区联接起来，并以径向线方式穿越市区，将极大地促进郊区段沿线地区的开发建设。线路在虹梅路站、宜山路站、徐家汇站、东安路站和东方路站形成换乘枢纽(表4．2)。表4．2上海轨道交通9号线换乘枢细序‘j：下站名称!换乘线路Ii虹梅路⋯⋯⋯·-“—·--——·—⋯：一⋯一2i宜山路“。”’¨⋯⋯⋯一⋯一⋯—“3{徐家fL——⋯“”⋯——。。——～4l东安路———-————．．-．—．-，-———-一—。5l东方路⋯⋯“’1‘“‘⋯。”⋯⋯⋯站{R2，M2，L4 第4章市域线衔接模式评价方法研究图43上海市域轨道交通弼络规划示意圈 第4章市域线衔接模式评价方法研究目449号线期、一期1．样线路示意吲46．129号线客流特征分析该线远期(2034年)高峰小时单向高峰断面流量及拿日客流量分别为445万人次，h和1243万人次／R[”51。由于该线主要为居住在松江新城及沿线区域到市区上班的居民上下班服务，客流队工作客流为主；同时，松江新城和大学城的建设所带动的相关产业所形成的商业客流潜力较大，增长较快。从客流构成来看，市区部分客流较为稳定，客流出行目的综合性较强，是9号线客流的主要组成部分；郊区部分和浦东新区客流主要表现为集聚性的上下班客流，一般生活型客流较少。从客流特征来看，9号线客流存在明显的时空分布不均衡性(圈45)：客流高峰小时断面位于桂林路站一宜山路站之间，而七宝站和世纪大道站以外的客流量大幅减少：早晚2个高峰小时的客流占了全同客流的30％左右，而平峰小时的客流量摹本是全同客流量的3％～4％。同时，线路两端之问的直达客流很少，九亭站及以远组团与罗山路～东靖路纽团之问的客流交换量仅占全开总客运量的0I％(图46)。 第4章市域线衔接模式评价方法研究口仞期口近期口远朝阻珊赢痢而几_n唧¨¨J|}咖觚88；8$；2；o；；lll!!!!!；；§§8e自§8；§时段图4．5上海轨道交通9号线全FJ分时段客流分布示意图I”l／艺：．：；≥—’●墨m霄、!≈＆＆j≮≤黟j篆登夕弋_：竺蝥／四图4西上海轨道交通9号线远期大组团2间的OD流精示意图f“q4．6．2衔接楼式方案的形成根据9号线的线路特征和客流特征，同时，考虑到车辆段位于中春路站和七宝站之间，为方便列车出入段和折返，线路浦西段分割点可选择在中春路站或者七宝站：而浦东段的分割点则可选择在世纪大道站或者是民牛路站。考虑到衔接模式的功能适应性和客流适应性，借监文献f135]对有关运行交路的方案比选研究，本文以中春路和民生路为分割点形成以下4种衔接模式方案．有关方案的主要技术参数如4．3所示。慨姒瞄㈣触觚慨姒磷墨筮嚣摊¨o；l—e；}¨o8 第4章市域线衔接模式评价方法研究方案l：采用贯通模式，线路折返点分别在中春路站和民生路站，其列车运行交路如下图所示。松站图4．7衔接模式方案1方案2：采用分段模式，分段点在中春路站，折返点在民生路站，其列车运行交路如下图所示。36．12km松站图4．8衔接模式方案2方案3：采用分段模式，线路分段点在民生路站，折返点在中春路站，其列车运行交路如下图所示。松站方案4：采用分段模式，线路分段点分别在中春路站和民生路站，其列车运行交路如下图所示。，2垒：Q三k虫、2垒：Q三k盟．i2．09kin松蹩三三三零三三三嘉邑站 第4章市域线衔接模式评价方法研究表4．3上海轨道交通9号线衔接模式方案主要技术参数项U／参数：办案1方案2方案3方案4衔接模式贯通分段线路区段LlkL3LIkL3LlL2L3LIkL3线路制式地铁市郊铁路地铁市郊铁路地铁市郊铁路高峰小时22317444819095223174448l9095223174“819095223174“8l9095断面流量高峰小时2030lO30lO2030开行对数．，F峰小时1015lO15lO1015开行对数列车编组6362362车型A型车下辆定员12681：车辆定员全部按照5A／m2计算。4．6．3衔接模式的评价根据相关资料[1211，按照本文的指标计算方法，对上述4个方案的进行总费用现值评价。在总费用现值计算中，本文计算周期为50年计算(其中建设期5年，运营期45年)，所有费用折算到线路开通运营第一年的年初。为了简化计算，在计算过程中高峰时间为4个小时，其余时间为平峰时间，每天的运营时间为18小时。计算过程中涉及的参数和取值依据如表4．4所示，通过计算得到各指标的总费用现值如表4．5所示。通过计算，方案4为总费用现值最小的方案，各方案按照总费用现值从小到大的排序为：方案4，方案2，方案3，方案1。同时分段模式都要优于贯通模式。从具体数据来看，采用分段模式虽然会增加一些乘客的换乘时问，但是由于分段后在郊区段通过小编组高密度的发车形式减少了大部分乘客的候车时间，因此客流总体的旅行时问并不一定会增加(分段模式中的方案3的旅行时间成本小于贯通模式方案1的旅行时间成本)。在分段模式下，由于郊区段一般采用郊区铁路制式，同时郊区段可以采用小编组的运营组织，因此分段模式的建设成本和运营成本都要比贯通模式节省。然而，在郊区段采用郊区铁路制式会增加沿线的噪声振动影响程度和范围，相应的环境控制成本也会有所增加。从总体成本来看，分段模式都要比贯通模式节约成本。值得注意的是，采用分段模式，为了尽量减少在分段点通过客流的换乘时间，需要对分段点车站进行优化设计，便于线路双向折返和同站台换乘；另外，对于采用市郊铁路的区段，要对其环境影响进行控制，采用一些减振降I噪措施减少线路对环境的影响。9l 第4章市域线衔接模式评价方法研究表4．4上海轨道交通9号线衔接模式方案主要计算参数参数参数取值取值依据／浼明‰车1．50碾乘1．30文献[124】r乘车1．001．9万元／m2(地下)唣站0．87万元／m2(地面)文献[135]推算1．17万元／m2(高架)略电3358．91万元／kin(地铁)2858。91万元／km(市郊铁路)嚷迁0．5页元0蔷c名地0．03万元／m2仅估算全线4座高架车站拆迁和用地成本140m(6节编组)l，80m(3’雠编组)文献[1351推算60m(2：铮编组)17．6m(一般车站)w21m(折返站)文献[135】，文献[149】25m(分段点乍站)纭照线23万／m文献[149】％返线200m文献[1351估算厶．f．11．88km由_丁．暂时无法取得客流的站间OD数据，冈此本文采用文¨。．35km／h献【135】中全线客流的平均出行距离代替厶-f．，同时采瑚平均旅行速度(为避免不同速度对车站和区间十建l：程的影，∑如Q响，案例中市郊列车和地铁的设计速度均为80km／h)代替，’=I¨-f．，v_2d：简单估算乍站上午客流的总旅行时间。●—●L11．88km文献[135】_——文献[135】，为避免不同速度对车站和区间十建l：程的影y35km／h响，案例中市郊列屯和地铁的设计速度均为80km／h。h16．7元／ll文献[178】t55dB(A)表3．6％80dB表3．20p6％文献[135】f0≮电30年f车辆40年’文献[128】t坼巍30年t50年⋯』致声⋯40万元／km·dB(A1根据隔而同(青岛)振动控制有限公司针对城市轨道交通‰础40万元／km．dB噪声振动控制产品的报价估算。 第4章市域线衔接模式评价方法研究表4．5衔接模式方案总费用现值计算结果(亿元)方案f旅行时问成本建设成本运营成本环境影响成本总费用现值!方案排序方案1513．4296．37138．232．13750．154方案2517．7089．22126．7l5．90739．532方案3513．0994．60131．654．03’743．373方案4515．2387．11106．967．80717．1014．7小结本章对衔接模式的特征进行分析，分析了不同衔接模式的适应性和对关键因素的影响，在此基础上从服务水平、经济性和环境影响三个方面建立了衔接模式的评价指标体系，并对指标的量化方法进行研究，以总费用现值原理为基础构建市域线衔接模式的定量评价模型。最后，以上海轨道交通9号线为例，进行衔接模式设计和评价。93 第5章市域线敷设方式的评价方法研究第5章市域线郊区段线路敷设方式选择与评价方法研究在市域线规划与设计过程中，线路的敷设方式通过直接影响城市景观、空间结构与用地布局，对城市总体发展规划的实施产生深远影响；同时，轨道交通建设是复杂的系统工程，需要巨大的资金投入，而不同的敷设方式所产生的建设成本也不同，一般来说地面线路的土建投资要比地下线路和高架线路都少【129J。另外，由于不同的敷设方式对周边环境会产生不同的影响，并间接地影响土地利用形式和规模。市域线所经过的郊区段在土地利用形式和规模、土地资源成本、线路周边环境等方面与市区都有区别，如果在市域线的设计中对敷设方式不加以区别，可能会产生较大的浪费。因此根据市域线的线路特征和客流特征，在确定市域线衔接模式的基础上，分析线路敷设方式对郊区土地利用、环境、建设和运营的影响程度，这对工程投资、城市规划以及市域线的运营都至关重要。根据前文有关世界主要城市轨道交通线路特征的研究，我们可以发现世界主要城市中地铁主要服务于市区范围内，因此大部分采用地下线路的形式，而在市区以外的地铁很多也采用了地面和高架线路的形式。对于市域线和市郊铁路来说，世界主要城市几乎无一例外的都采用地上线路形式；只有少数需要穿越市区的市域线或者市郊铁路在市区采用地下线路形式，但是这些线路在市区之外还是采用地上线路形式。从总体上看，与国外相比较，我国地面线路和高架线路比例还比较少【l叫J[131]。许多城市在建设轨道交通时，总是首选地下线路。这一方面是因为我国城市轨道交通建设还处于初期，许多线路都是建设在建筑密度较高的市区，只能采用地下线路；另一方面，是由于目前我国尚没有形成对不同线路敷设方式较为客观的评价指标体系和评价模型，因此，敷设方式的选择只是根据以往经验和一些定性的比较分析来确定，使地面线路和高架线路的优越性没有充分体现出来。本章尝试通过分析线路敷设方式选择的影响因素，建立敷设方式的评价指标体系并对指标进行量化，从提高效率、降低成本的角度构建市域线敷设方式的评价模型。由于市区的敷设方式受人口密度、建筑密度和周边环境等条件的限制，多数只能采用地下形式，因此本文主要研究市域线郊区段线路的敷设方式选择及其决策方法。5．1线路敷设方式及其特点城市轨道交通线路主要有以下几种敷设形式：地下线路、地面线路和高架 第5章市域线敷设方式的评价方法研究线路【1241。5．1．1地下线路地下线路(图5．1，图5．2)是指线位完全埋设在地表以下一定深度，线路以隧道形式敷设。由于地下线路能较好地解决立交问题和城市景观问题，节省土地，使土地资源得到合理的利用，适用于城市中心区、建筑密度高的地区、规划的重点地区以及对环境要求高的地段【38】【39】。上j!塑垫兰望土，I塑垫兰望辨垫垫主壅一；}_』生垫垫型|，，{L————————————7}1。——，F—————————————————————————爿与F—————————————————————————爿‘———f—————一——————r分隔带18．6m左右图5．1土也r卜．线路一单圆盾构邀区：I机动笙道——』l麴至遒．1塑匿图5．2地。卜|线路一舣圆盾构95 第5章市域线敷设方式的评价方法研究5．1．2地面线路地面线路(图5．3)是指线路直接铺设在地面的路基上，适用于非城市中心区，较空旷的地带，横向道路和建筑稀少的地区【1321。地面线路一般要求道路红线不小于60m8，并需协调好与相交道路的关系，保证道路的行人、车辆通行需求。地面线路的优点是可以节省大量的土建费用；其缺点是会占用一定的土地，隔断线路两侧的交通；同时运营噪音较大。另外地面线路的沉降变化较大，故多采用碎石道床，因此运营后维修养护工作量较大。5．1．3高架线路图5．3地面线路高架线路(图5．4)是指线路铺设在高架桥面上，一般在市区外、建筑稀少及空间开阔的地段采用，并需协调好与规划道路网、交通设施的关系，具有全封闭、全立交、占地少、造价低、工期短等特点，更有利于穿越地质情况比较复杂的地段。高架线路的突出缺点是运营噪音大，对城市景观影响也较大，市区一般不采用。上海己建成运营的轨道交通3号线主要为高架线路，在市区穿行，对沿线声环境造成一定的影响。因此，当线位距离楼房较近的地段，要充分考虑噪音和振动对周围楼房的影响，可考虑设置隔音屏，采用减振效果好的道床。对噪音和振动有特殊要求的可考虑改为地下线或采取绕避。地铁(窖；}侧办案)地铁(路中，，_鬟)地铁(路侧，l塞)卜—————宴擞————0J塑垫l驯．：-——扭叠笙塑————l—生史分强外——盟叠尘丝—一1．JJ垃蝗睦堑}—一缱坐障盛董————1}。疆带公路5’隔带图5．4高架线路目前，上海还修建了“申”字型高架路(图5．5)，在个别交通拥挤路段由。确：实际规划用也自‘用40m的。 第5章lli域线敷蹬方式的评价方法研究城市地面道路、轨道交通高架线、道路高架线三者重合的形式。i者合理的结合，很好地解决了城市空问紧张的问题。蹦—揣—L葫广L尝r躲封封l～』世50m*％*【蚓5．5“中”宇型高架线路为了便于比较，根据以上内容，我们把不同线路敷设方式的特点列于表5．1。表51线路敷设方式特点一览表№较内容№T蛙镕地面线路商架线路城1H中心M、建筑衷度商的地道用范州区；规划的蕾点地KU＆对环1#触市中oE#耻市中心M境要求高的地段J，城市规划雕台罐好。能促进对沿线一定范嘲存在十对址市h地利用的搬响碥断丫线路两侧十地枯线十地利用利#响≈道路红线的g求无特殊g求竹一定要求十r一定要求％％r线蹄两侧的横向交对触11j空面的够目^￡车无蟛响影响牧小通，需报据情批处理地质十n地带将付小较≈T程对T程地厩条件的适用性代竹：岩旃，堞层采十“等十好自地质地【!十适用占地n地下，地面坩L占地很少^较少城1|『景m1．光牡,fq，对☆蛙i城市暴mI冉*响运“时城市景现1．肯影响；运仆对“境的影1自P生的噪音和振动对沿线时产生的噪音和搬功对g*响魁《fY产生的妊动一2越m有始响B线一定托¨j柯蟛响T程边价“最低较低 第5章市域线敷设方式的评价方法研究5．2线路敷设方式选择的原则与影响因素5．2．1线路敷设方式选择原则目前，在线路规划与设计过程中，我国城市轨道交通线路敷设方式主要取决于线路在城市中所处的地理位置和铺设条件。一般来说，线路敷设方式的规划满足下列基本原则‘129】：(1)在高密度、高就业、高交通流量、高建筑(即四高)地区，考虑采用地下线路；(2)对于道路红线宽度不小于60m的区域，考虑采用地面或高架线路；(3)对于特殊地质如断裂、岩溶地区的轨道交通线路，考虑采用地面或高架线路。5．2．2线路敷设方式选择的影响因素不同的线路敷设方式有不同的特点和适用条件，因此在进行线路敷设方式选择时，我们要从多方面考虑其影响因素，总体来说影响线路敷设方式选择的因素包括：城市规划，环境因素，工程地质，建设与运营成本等因素。5．2．2．1城市规划随着城市的发展扩大，城市空间结构发生了变化，对城市形态结构也提出新的总体发展目标，以区域共同发展与生态优先为前提，城市发展要充分保护和合理利用自然地理条件，保持地区生态环境的平衡，强调经济的发展必须同资源丌发利用及环境保护相协调。因此，城市规划是城市轨道交通的一个重要影响因素和限制条件。应根据城市总体规划的要求，结合沿线土地利用规划和丌发计划，考虑选择合适的线路敷设方式，使城市轨道交通的规划与建设配合城市规划最终促进城市的可持续发展。5．2．2．2工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件不仅影响线路敷设方式的选择，而且在很大程度上决定了地下线路的埋置深度和施工方法。在基岩的岩性为灰岩、石英砂岩、泥质砂岩、灰质页岩央薄层煤及煤线地区，岩层断裂发育，含大面积采空区以及分布有土洞或溶洞地区，线路很难采用地下线通过，适宜采用高架线路敷设。在三角洲地区，由于地壳运动形成不同方向的岩层断裂，在此断裂地带不利于地下隧道方案，适宜采用地面或高架线路敷设方式。线路穿越河流地段需要采 第5章市域线敷设方式的评价方法研究用高架线路或深埋隧道方案通过。因此，在选择线路敷设方式时，要充分考虑地形、地貌和地质条件，尽量避开不良地质地段和重要的地下管线等构筑物，以利于工程实施和降低工程造价。5．2．2．3环境影响因素城市轨道交通投入运营后可能产生的环境影响因素主要包括：噪声、振动、电磁辐射、固体废弃物以及城市景观影响【129】。这些因素又反过来影响线路敷设方式的选择。根据已有的理论和实践研究表明，对于不同的线路敷设方式，噪声和振动的影响程度有所不同：对于地下线路，振动影响问题是突出的环境影响因素；对于地面和高架线路，列车运行噪声是主要的污染源【1331。通过“第3章轨道交通的环境影响研究”的理论分析和计算，可以知道不同敷设方式对噪声的影响程度是不同的。一般来说，在其他条件都相同的情况下，高架线路噪声较地面线路噪声要高1-6dB(A)，因此高架线路的噪声影响范围也要比地面线路大5～40m。而总体来说，除非建筑物距离轨道交通线路过近(10m以内)，否则高架线路的振动影响很小；而对于地面线路，一般来说其振动影响要比高架线路大5dB左右，但比地下线路小3dB左右；对于地下线路，振动是其主要的环境影响因素之一。5．2．2．4建设成本与运营成本在城市轨道交通线路设计中，线路敷设方式不同对工程投资的影uI匈很大，直接影响到轨道交通项目的土建工程造价，而且涉及到一些设备造价以及运营后的运营费用。因此，建设与运营成本也是敷设方式选择的一个重要影响因素。首先，地面线路、高架线路及地下线路土建投资有较大差别。另外，地下线路还要配备环控通风等设备，又要增加投资。高架线路～般可以不必过多考虑坏控通JxL设施，这样可以减少设备费用和车站房屋面积。而地面线路的沉降变化较大，因此多采用碎石道床，运营后的维修养护工作量较大。由于轨道交通工程投资巨大，为降低造价，节省投资，在适宜的路段合理选择上述线路敷设方式，可有效控制工程造价，使投资更加合理。5．3市域线敷设方式评价指标体系和评价模型目前我国在线路敷设方式的选择过程中主要足根据城市总体规划的要求，结合城市现状以及工程地质、环境保护等定性原则，决定采用地下线路、地面线路，或是高架线路。由于根据目前的研究成果很难确定各种影响因素的影响 第5章市域线敷没方式的评价方法研究程度，也没有关于线路敷设方式选择的评价体系和评价模型，因此很难从客观的角度判断敷设方式选择的合理性和经济性。本文在现有研究成果的基础上，通过深入研究关键影响因素的具体影响指标及其影响程度，建立一套适用于市域线规划与设计阶段使用的敷设方式评价指标体系，构建评价模型对市域线郊区段线路敷设方式进行评价分析。5．3．1评价指标体系的构成在城市规划和工程地质、水文条件允许的前提下，本文根据“提高效率，降低成本”的宗旨来考虑市域线郊区段线路敷设方式的选择与评价，因此从环境影响、建设成本和运营成本三个方面建立了一套线路敷设方式的评价指标体系。指标体系框架如图5．6所示，具体指标说明如下。线路敷敬方式评价指标体系图5．6线路敷设方式评价指标体系5．3．2单项指标的量化方法研究从指标体系的构成来看，建设成本和运营成本都是成本型指标，而环境影响则是比较难以量化的指标。因此要根据该评价体系进行敷设方式的评价，关键足埘敷设方式的环境影响指标进行量化，结合第3章中关于噪声与振动对沿线环境的影响分析，我们考虑利用轨道交通坏境影响效益评价的思想，分析噪声振动影响造成的损失和相应的控制方法和成本，来量化线路敷设方式的环境影响，把环境影响也转化为成本型指标，得到噪声控制成本和振动控制成本。这样，整个线路敷没方式评价指标体系就形成一个经济评价指标体系，可以采IOO 第5章市域线敷没方式的评价方法研究用经济评价方法对线路敷设方式进行评价。5．3．2．1环境影响指标的量化研究噪声和振动影响将产生一系列的环境问题，造成一些经济损失。由于噪声和振动影响造成的损失属于交通运输的外部成本【B41，同时安静没有一个统一的市场价格，所以需要间接地推算噪声和振动影响的成本。从整个环境影响和控制的过程来看，在噪声和振动形成影响后，根据相应的控制标准，如果超出控制标准应该有相应的减振降噪措施或其他赔偿方案【8l】，而这些控制措施和赔偿方案的实施是需要经济成本的，这样通过对控制措施和赔偿方案的研究我们就可以把环境影响指标进行量化。环境影响指标量化的具体思路如图5．7所示。首先根据市域线的线路和运营特征，确定噪声和振动的产生、传播特点，可以得到噪声振动的影响程度和影响范围，结合沿线有关控制标准、用地规划和控制方法，在噪声振动成本效益评价的基础上，确定所要采取的措施和赔偿方案，形成环境影响成本，主要是噪声控制成本和振动控制成本。图5．7环境影响指标量化思路1)噪声控制成本由于采用的不同降噪方法会有不同的价格及其降噪程度，因此根据线路噪10l 第5章市域线敷设方式的评价方法研究声预测结果和沿线土地利用类型，噪声控制成本可以表示为：C噤声=∑《声·厶(5—1)f其中：《声——线路上使用的第衍中降噪措施的成本，万元触；厶——采用第i种降噪措施的线路长度，km。2)振动控制成本与噪声控制成本一样，振动控制成本取决于所采用的减振方法，线路振动预测结果和沿线土地利用类型，振动控制成本可以表示为：C振动=∑c；；动·■j其中：《动——线路上使用的第J种减振措施的成本，万司m；三，——采用第门呻降噪措施的线路长度，km。5．3．2．2建设成本指标的量化研究因此根据(5—2)在线路建设过程中，不同敷设方式所引起的土建造价、拆迁成本和用地成本等工程造价有所不同。由于不同线路敷设方式不仅对区间线路形式产生影响，同时也会影响车站形式，因此土建造价包括区问线路土建工程造价和车站土建工程造价。拆迁成本主要体现在不同线路敷设方式的方案设计产生的拆迁量有所不同，最终导致拆迁成本的不同。用地成本体现在不同线路敷设方式的占地面积有所不同，导致征地费用的不同。另外，由于地下线路一般需要使用空调、通风、照明等设备，而地面和高架线路一般采用自然通风和照明，不需要空调和通风等设备的购置成本或者需要量较少(仅在设备和管理用房采用通风和空调设备)，因此，不同敷设方式的相关设备购置费用也有所不同。这些建没成本中，由于不同的线路敷设方式产生的差异主要体现在土建造价，拆迁成本和用地成本(合并在工程建设其他费用中)，以及一些设备的购置与安装成本。我们就试着从这些方面对不同敷设方式的建设成本进行量化研究。1)土建造价不同敷设方式的土建造价应该包括三部分的成本，即区I’日J线路工程造价、车站工程造价以及变电站房建造价，表示为：C上矬=∑罐nIJ．嚷M+唾站·喀站·吆站+c姚k站·口变电k站(5—3)正式中：《问——第k种线路敷设方式的区间工程造价，力．元／km；名f¨J——线路上采用第k种线路敷设方式的区间线路长度，km；102 第5章市域线敷设方式的评价方法研究唾站——第七种线路敷设方式的车站工程造价，万元／m2；唾站——线路上第七种线路敷设方式的车站总长度，ml畦站——线路上第七种线路敷设方式的车站总宽度，m；c变k电站——第尼种线路敷设方式的主变电站房建成本，万元／m2；口羹也站——线路上采用第七种线路敷设方式的变电站面积，m2。2)拆迁成本针对不同的具体情况，线路拆迁成本会有很大的差异，也是目前影响城市轨道交通建设成本指标的最大的因素，一些城市其经济指标已经从几年前2000万元／kin提高到目前的2亿元／kin左右，甚至更高；在总投资中的比重从7％增加到了30％。因此，拆迁成本很难量化。但是考虑到在同一地点对于不同的线路敷设方式其拆迁单价是一样的，不同的只是拆迁面积。所以可以用某一区域范围内的平均拆迁成本作为拆迁单价，通过计算拆迁面积得出不同敷设方式产生的拆迁成本，即：C拆辽=∑嚷迁·口岳迁(5-4)，式中：嚷迁——，地段拆迁价格，力．元／m2；口矢迁——z地段拆迁面积，rIl2。3)用地成本与拆迁成本一样，用地成本可以用一个区域范围内的土地均价作为用地价格，通过不同线路敷设方式设计方案的不同占地面积来区别，即：‰地=∑c乙地·口州／地(5—5)，式中：cf}l地——，地段的土地价格，万元／m2；口名地——，地段的线路和车站用地面积，m2。4)设备购置与安装成本除了以上土建、拆迁和用地成本受线路敷设方式影响外，在建设成本中，接触网、车站和区问动力照明、车站空调通JxL、防灾报警系统、设备控制系统等设备的购置与安装成本也因敷设方式的不同而不同。我们把这些成本统一称之为设备购置与安装成本，可以表示为c『设备=∑c袅触时·厶+厶力·厶+盎腿·s晕站+c岛火·s复站+《制·s象站(5—6)上式中：《触H——第七种线路敷设方式接触网的造价成本，力．元／l(m；103 第5章市域线敷设方式的评价方法研究三。——线路上采用第k种线路敷设方式的线路长度(包括车站线路)，km：芭★——第k种线路敷设方式的动力照明成本，万元／km；c§风——第k种线路敷设方式车站的空调通风成本，万元／站；硌，。——第k种线路敷设方式车站的防灾报警系统成本，万元／站；兹制——第k种线路敷设方式车站的设备控制系统成本，万元／站；s叁壮——线路采用第k种线路敷设方式车站的数量，站。5．3．2．3运营成本指标的量化研究在运营期间，根据有关资料显示，不同敷设方式对运营成本最大的影响是耗电量。理论上来看，耗电量可以分为牵引耗电和照明耗电两部分，由于不同敷设方式所处的空间环境不同，因此列车在运行过程中克服的阻力有所不同，导致其牵引耗电有所差别；同时由于正常情况下地面和高架线路在白天不需要进行灯光照明，而地下线路在运营时间内都需要照明，其产生的照明耗电将有所区别。运营期间，不同线路敷设方式产生的线路维修养护工作量是不同的，因此其维护成本也是不同的。1)耗电成本根据相关资料调查，不同敷设方式对运营成本影响最大的指标是耗电量，下面，我们就不同敷设方式的耗电成本进行量化研究。为了区别不同线路敷设方式的耗电成本，我们以2001、2002和2003年度上海轨道交通l、2、3号线的运营资料进行分析比较。其中：l号线大部分线路区段为地下线路、小部分线路区段为地面线路；2号线基本上为全线地下线路；3号线基本上为全线高架线路。表5．2上海轨道交通1、2、3号线运营繁和耗电肇运li量乖-jI耗I【l照I刿耗ILL总耗JU量年度线路名称(万列公擎)(万T．瓦时)(万干瓦时)(万T‘瓦时)II"线237．343741．64493．58235．1200l20线176．962198．345656763．33‘"线124．681770．71182．72953．4Il’}线269．024395．948209215．9200220线195．062524．35414．7793930线162．692183．21557．837411‘，线322．655088．85116．510205．3200320线251．273455．461469601．43I’}线178．892735．61837．84573．4根据以上资料，我们分别对不同线路的单位列车公里的牵引耗电量和照明耗电量进行比较，结果如图5．9和图5．10所示。 第5章市域线敷设方式的评价方法研究2001年2002盔2003矩年度口1号线口2号线D3号线图5．8上海轨道交通1、2、3号线的单位列车公里牵引耗电量_——厂I---t—12001年2002在2003伍年度口1号线口2号线口3号线图5．9E海轨道交通l，2、3号线的单位列车公里照明耗电量从图5．8和图5．9可以看出，上海轨道交通l、2、3号线的单位列车公罩的牵引耗电量和照明耗电量有比较大的差别。从牵引耗电量来看，2号线单位列车公里的牵引耗电量最小，3号线次之，l号线最大。可以认为地下线路由于多数采用盾构形式，线路比较易于建成高站台的节能坡，列车牵引过程中克服的空气和重力阻力比较少，其单位列车的牵引能耗也较少：而地面和高架线路在出入段、穿越建筑等过程q1，需要克服空气和重力阻力要比地下线路多．因此其单位列车的牵引耗电量比地下线路稍多一点；而对于既有地下线路又有地面线路的混合型线路，其单位列车的牵引能耗最大。从照明耗电量来看，情况则有所不同，2号线的照明耗电量最大。l号线次之．3号线最小。究其原因是由于地下线路在运营时削内都需要照明及空调通风耗电，其单位列车的照明耗电8642O86420^钎q抖赢＼苔皿巾)|删掣鞯∞拍舯坫mi^酬审卅赢＼窖崾卜)|唧脚耀 第5章市域线敷设方式的评价方法研究量最大；而地面和高架线路则只需要在清晨和夜晚照明，其他时候可以自然采光，车站可以使用自然通风，节省了大量的电源，其单位列车的照明耗电量最小；既有地下线路又有地面线路的单位列车耗电量则居中。因此，不同线路敷设方式的耗电成本可分为牵引耗电量和照明耗电量，用以下公式计算其耗电量：吒电=∑蘸引·M·≮引+菇明·M·铴明(5—7)七式中：硅日I——第尼种线路敷设方式每列车公罩的牵引耗电量，千瓦时／列车公里；p惫明——第后种线路敷设方式每列车公里的照明耗电量，千瓦时／列车公罩；c牵qI——每千瓦时的牵引电价，元／千瓦时；c照明——每千瓦时的照明电价，元／千瓦时；M——第后种敷设方式线路上的年列车走行公罩，万列车公罩。2)维护成本运营期间，不同敷设方式的线路维修养护成本以及设备系统的维修养护成本是有所不同的，一般维修养护成本与其土建和设备购买成本成一定的比例关系。因此，不同线路年维护成本可以用下式表达：％扩=C上建。吼建+c设备‘‰备(5—8)其中：吼建——土建维修成本占土建成本的比例，％；缈设备——设备维修成本占设备购买成本的比例，％；cI建和c设备的含义和计算方法可参见5．3．2．2的相关内容。5．3．3评价模型由于本文所选择的评价指标均为可以量化的成本型指标，因此用经济评价方法中的总费用现值比较方法(有关方法参见“4．5．3总费用现值方法分析”的内容)就可以对敷设方式的设计方案进行评价。通过计算各评价指标相关的费用，将所有费用折现，总费用现值最小的方案为最优方案。需要说明的足，在评价指标的计算过程中，建没成本中的土建造价、拆迁成本和用地成本可以作为一次性投资计入整个计算周期中去，而设备一般设计使用年限只有20年，因此设备购置与安装成本需要在整个计算周期中根据设备使用年限重复计算；运营成本是在运营期问产生的，其成本经过 第5章市域线敷设方式的评价方法研究折现后应计入每一个运营年度中去。因此，最终敷设方式的总费用现值评价模型如下(所有费用折算到运营第一年的年初进行计算)：LPVC敷设方式=LPVC环境+上PyC建设+LPVC运营(5-9)其中：”嘬一‰动LPVC环境=∑％声·(1+p)一”D锄+∑％动·(1+p)-‘”D。★功LPVC建设：(C±建+％迁+‰地)(1+p)m+笠％备(1+p)山柏珏LPVC运营=∑(嚷电+嚷护)(1+p)一i=l式中：LPVC环境——敷设方式方案的环境控制成本现值，力．元；￡尸嗡设——敷设方式方案的建设成本现值，万元；LPVC运营——敷设方式方案的运营成本现值，万元；q声——计算周期内第n次购买降噪设备的成本(参见公式5．1)，万元；％动——计算周期内第n次购买减振设备的成本(参见公式5-2)，万元；c美备——计算周期内第n次购买设备的成本(参见公式5-6)，I力．元；嚷电——计算周期内第f年的耗电成本(参见公式5—7)，万元；嚷护——计算周期内第f年的维护成本(参见公式5—8)，力．元；n噪声、玎振动、玎设备——分别为各种噪声、振动控制设备和建设设备在计算周期内的购买次数，其计算方法为，l噪声=int(；竺)，其他以此类推；t噪声、t振动、‘设备——分别为各种噪声、振动控制设备和建设设备的使用年限，年；m——建设期，年；，——计算周期，年；p——为折现率。5．4市域线郊区段线路敷设方式优化设计方法与市域线连接郊区与市区的功能相对应，市域线不同区段沿线的土地利用形式有较大差别。而不同的土地利用形式对噪声、振动等环境影响的要求不同，107 第5章市域线敷设方式的评价方法研究因此在城市规划过程和市域线规划过程中，对尚未规划的地段(特别是郊区段)可以通过调整土地利用形式使沿线环境与线路敷设方式相协调，也可以通过调整线路敷设方式使线路设计与沿线环境相协调。同时，在进行线路敷设方式的设计时又要考虑到不同敷设方式建设成本和运营成本的差异。因此，我们可以利用线路敷设方式评价指标与评价方法对线路敷设方式进行评价，围绕线路敷设方式和土地利用形式，形成与沿线环境相协调的敷设方式优化设计方法。以线路敷设方式和沿线土地利用形式为核心的线路优化设计技术思路如图5．10所示。图5．10与沿线环境相协调的敷设方式优化设计思路在线路敷设方式限定的情况下，如果其噪卢和振动影响超过沿线土地利用类型的环境控制标准，可以首先考虑通过各种减振降噪手段降低影响，并利用轨道交通环境影响效益评价方法对所采取的减振降噪措施进行成本效益评价，从中选择出叮行的减振降噪方法并实施，预测实施后的噪声振动影H向程度，如108 第5章市域线敷设方式的评价方法研究果还是超标的话，就可以考虑对土地利用类型进行调整了。由于不同类型的土地利用形式其土地价值有所不同，因此，调整沿线土地利用类型必然产生调整成本。从另一方面来看，在土地利用形式限定的条件下，其环境噪声和振动坏境控制标准就确定了，如果原先规划采用的线路敷设方式产生的噪声和振动影响超过控制标准，可以首先考虑利用各种减振降噪措施(包括线路敷设方式调整)进行控制，通过3．5．3的成本效益分析方法分析控制措施的经济合理性，选择可行的措施，预测实施后的沿线噪声振动影响程度，并与环境控制标准进行比较。同样，由于不同的线路敷设方式其环境影响成本，建设和运营成本有所不同，因此，可以通过线路敷设方式评价得到线路敷设方式调整的成本。在进行方案决策时，可以对土地类型调整成本和线路敷设方式调整成本进行比较，从提高效率，降低成本的角度优化线路敷设方案，形成与沿线环境相协调的敷设方式优化设计方法。5．5案例研究同样以上海市轨道交通9号线为例，对该线2期的金桥路站～张桥镇站区间进行线路敷设方式的选择与评价。5．5．1案例简介根据规划选线方案，9号线2期工程在外坏路以内均为地下线路形式(图5．11)。文献[135]通过简单的定性分析认为高架和地面线路形式虽然投资省，但是存在噪声大、景观差等众多缺陷，因此采用地下线路形式。5．5．2线路敷设方式方案设计为简化研究，本文只对会桥路站～张桥镇站区问的线路敷设方式选择进行研究，而对金桥路站和张桥镇站的车站不做研究。该区间线路位于内坏以外、外坏以内，站问距1752m，线路出金桥路站后沿着杨高中路向东北延伸并转到金海路，沿着金海路一直敷设到张桥镇站。考虑到现有交通问题，该区间不可能采用地面线路方案。区间线路的敷设方式有高架和地下两种方案。本文就这两种敷设方式进行选择评价。 第5章市城线敷设方式的评价方法研究凹5119号线2蝴I榉线路走向5．5．3线路敷设方式评价55．3．1指标计算1)环境成本有关该区段线路对沿线100m范围内的噪声振动影响可以根据前文给出的有关预测计算方法以及文献【127]中的技术资料进行计算(受文章篇幅限制，计算过程不在此详述)。}}}于笔者暂时无法取得该区段沿线的土地利用规划，因此在案例训算中采用该区段当前的J}|J地性质进行汁算分析。从现状来看，该区段沿线100m范围内主要分布着金桥出口加工区的现代化工业园区和现代商贸园区，同时也分布着一些配套的现代‘L活园区和管理服务中心。根据有关资料显示，我国目前常用的减振降噪方法及成本如下：(1)高档钢弹簧浮置板：降低振动25dB以上，降低高架_次噪声25dB(A)以上：成本约1000万元／kin；(2)中档钢弹簧浮置板：降低振动12～25dB，降低高架二次噪声12～25 第5章市域线敷设方式的评价方法研究dB(A)；成本约700万元／km；(3)声屏障：降低噪声5～9dB(A)；成本约1000力．元／km；(4)采用弹性支撑块可以减少5～8dB的振级，费用大约是108力．元／km。对于案例中的高架和地下线路需要进行噪声振动控制的线路长度和方法见表5．3。表5．3噪声振动控制成本控制成本敷设方式控制内容超标值超标长度(m)拟采用的控制方法(万元)20dBCA)370高档钢弹簧浮置板37015dB(A)240中档钢弹簧浮置板168噪声19dB(A)170高档钢弹簧浮置板170高架9dB(A)972声屏障972振动合计1680噪声lldB370中档钢弹簧浮置板2596dB240弹性支撑块25．92地下振动9dB170中档俐弹簧浮冒板1195dB972弹性支撑块104．98合计508．92)建设成本由于该区段线路位于公路中问，因此无论是采用高架线路还是地面线路都没有产生拆迁成本，建设成本差异体现在土建费用、用地成本、接触网(高架线路为简单链形悬挂，地下线路为刚性悬挂方式)、动力照明设备购置费用等(如表5．4所示)。表5．4建设成本指标敷设线路十建经济十建成本川地经济用地成本接触删经区间动力照设备成本K度指标指标4济指标明经济指标方式(万正)(万元)(万jC)(m)(万几／m)(兀／m2)(万)Um)(万／C／m)一曲架17523．9l6850．32295129．2lO．300．07648．24一地下17527．5313192．5629500．35O．20963．6在这些费用中，土建成本和用地成本可以作为一次性投资计入整个计算周期中；而包括接触网、动力照明等在内的设备其设计使用寿命为20年，因此，在整个计算周期内需要多次购置，其成本计算也囚多次计算。由于用地成本主要体现在不同敷设方式的占地面积有所不同。在本案例中，地下线路方案占地面积为O；高架线路方案位于公路中问，高架线路的中央分隔带占用了地面道路的面积(图5．12)。根据设计，该区段高架线路的中央分隔带占用地面道路宽8此处地价参照．}：海市暴准地价表(基准|l2003年6月30II)。lll 第5章市域线敷设方式的评价方法研究度为2．5m，占用面积为4380m2。地铁(路中方案)!!壑塾兰堕lI扭麴至遒；}虫塞公匦堂，I垒I麴竺鲎，I，}j}垫麴至道分隔带2．5In分隔带图5．12高架线路设计方案3)运营成本由于有关不同线路敷设方式的耗电成本经济指标目前还相当缺乏，本文为了研究方便利用统计方法分析了上海轨道交通3号线和2号线在几年旱的平均耗电量指标(具体计算见5．3．2．3)，并把这些平均耗电量指标作为高架线路和地下线路的耗电量指标进行计算。根据文献[135]的设计，则该区段线路的年列车走行公里和耗电成本如表5．5所示。维护成本分为线路维护成本和设备维护成本两块。线路维护成本是线路土建成本的1％，设备维护成本是设备购置成本的3％，可以计算得到高架线路和地下线路的土建成本和设备购置成本。表5．5运营成本计算敷设牵0I耗lU经济指标照19J耗I也经济指标年列车走行公里耗l也成本8维护成本方式(kwh／#fJ布·kin)(kwh／YIJ夺·km)(万列午·km)(万jC／年)(万／已／年)I荔架14．3049．77823．02387．0287．95地下13．02226．00523．02631．87160．835．5．3．2计算结果与分析利用总费用现值比较方法对以上敷设方式方案进行评价，计算期共50年，其中建设期5年，运营期45年，将各年全部费用折现到2008年，折现率6％。最终该区段不同敷设方式的成本比较如表5．6所示。通过以上比较，可以看出在该区段采用高架线路敷设方式虽然在环境影响成本方面比地下线路高出1363．46力．元；但是高架线路在建设成本和运营成本方面要远远低于地下线路。从整个计算周期(50年)的总体成本来看，该区段4f【l价按照}：海轨道交通用I【i价格，即牵0l耗I乜0．69)u／kwh，照叫耗l【lO．71)／：／kwh计算。112 第5章市域线敷设方式的评价方法研究采用高架线路敷设方式能比地下线路敷设方式节约1．05亿元左右的资金，平均每米线路长度节约3．97万元的资金。因此，可以判断该区段应该采用高架线路敷设方式。表5．6不同敷设方式经济成本比较(万元)-岛架线路地下线路差值(商架线路～地下线路)单位艮度左值成奉项目(万元)(万冗)(万元)(万元／m)环境成本现值1955．95592．491363．46O．5l建设成本现值7877．9ll4527．99．6650．08—2．51运fi成奉现值7816．03l3044．54．5228．5l-I．97总费用现值17649．8928165．02．10515．13．3．975．6小结本章通过分析线路敷设方式的特点、影响因素，从环境影响、建设成本和运营成本三个方面提出了市域线郊区段线路敷设方式评价指标体系，并对各项指标进行量化研究，以总费用现值评价方法为基础构建市域线郊区段线路敷设方式的评价模型。结合市域线郊区土地利用规划，形成了与沿线环境相协调的敷设方式优化设计方法。以上海轨道交通9号线的金桥路站～张桥镇站区间为例进行该区间的敷设方式选择与评价。 第6章市域线车站设置及评价方法研究第6章市域线郊区车站设置与评价方法研究车站的分布与设置不仅直接影响到轨道交通效益的发挥，而且对城市空间结构、沿线土地开发等产生深远的影响。同时车站是一种昂贵的建筑物，其建筑费及设备费在初始投资中占很大比重。我国城市轨道交通的市域线还处于初期发展阶段，对其车站分布与设置尤其是城市外围区域的车站分布与设置方法研究不足，主要依赖原有城市中心的车站分布与设置经验进行设计，采用的设计方法基本是基于平均站间距和最优站间距等传统的车站分布理论。由于外围区域和城市中心区域在人口条件、土地利用和环境影响、交通衔接等方面有很大差别，如果采用和市区一样的标准进行车站布设，势必会造成许多不合理的现象，抑制轨道交通作用的充分发挥。本章试图通过分析国外城市轨道交通郊区车站的设置与评价方法，从中寻找一些有用的经验；突破传统车站分布的理论，从增设车站角度对市域线郊区车站设置进行研究。6．1国外城市轨道交通郊区车站的设置、发展及其评价分析为了从实践发展中寻找郊区车站的发展规律和影响因素，笔者选取了一些国外的市域线路和市郊铁路，对其郊区车站的站间距、客流发展、土地利用形式以及线路的运营组织方式等方面进行分析。6．1．1郊区车站的站间距从站间距来看，国外市域线或者市郊铁路在市区的站间距有两种趋势：一种是小站问距的形式，以东京私铁为代表，其市区平均站间距一般在1～1．6km左右，与市区地铁的站间距相仿；另一种是大站问距形式，以巴黎RER线为代表，其市区站间距都在1．6km以上，多数市区平均站间距为2,-一,3km，一些线路市区平均站间距甚至大于郊区平均站间距。但是市域线或者市郊铁路在郊区的车站设置则要考虑充分I及引客流，其设站更为灵活，因此其站问距差距也比较大，郊区车站分布的不均衡性更强(图6．1)。从已有的数据来看，许多线路郊区车站的最小站|、日J距往往比其市区车站的最小站间距更小，而郊区车站的最大站间距也往往比其市区车站的最大站间距更大。可以说，郊区车站的设置充分考虑了郊区客流的出行需求。114 第6章市域线印站设置及评价方法研究76j王4V犁3埒2l0御。n』市区郊区巴黎RER线路市区郊区东京私铁削61郊区站问距与市区站间距的比较6．12郊区车站的土地利用口最小站距田、P均站距口最大站距从上地利埘形式米看，郊区牟站周边多数是以住宅用地为主的，但随着郊区线路发展带柬的交通便利度的提高，一些郊区车站周围岜形成了商业、娱乐和住宅混合发展的趋势，刺激了车站周围的土地开发，同时也为牟站客流的持续发展创造了条什。根据美国明尼井达州的一份市场调查报告表明}I”J，郊区的车站规划将大大地刺激车站倒幽的再，I：发，而每隔800～1000m设胃一个牟站将火人提高十地Tff开发的潜力。图62是美困维吉尼业州阿林顿市(ArlingtonCounty，Virginia)的城市发展模式。图中红色闻是以轨道交通车站为．_『l心、800m为半径的范围。从图中可以看出，红色圈范围内集中了高密度、多种用途的建筑物；红色圈范Ⅲ以外的建筑密度很低，多数为绿地。这种发展模式水仪为轨道交通车站贡献了太昂的客流，而且引导城市朝着集约化、智能化的方向发展。I可林顿nJ也因为轨道交通和城市发展良好的结合，m在2002年成为得到美国环境保护局(UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency)勋章∞第个城市。从单个牟站束看．郊区车站周围一般以居住J{II地为士，上地丁『-发密艘以站点为巾心向外逐步递减。东京东急【T1嗣都f¨线的用嘏站位于彖京世m谷区西南恻，在整个尔京处丁市区边缘地带。图63为该站2008年5月公布的城市规划幽。从圈-}-i—J以看出，用龆站刷¨4200rn范m内丰要用丁商业开艇和居住。车站周阐200～500m环带土耍为住宅剧地，沿道路两侧有少地的商业开发，其余用十交通设施用地。用贺站500m半径圈外片j地以住宅和公崮绿地为士，住宅Hj地的容秘：#设定为l。总体束看，牟站周田用地以居住为主，车站临近局部 第6章市域线车站设置及评价方法研究地域用于商业开发。图6．2维吉尼弧州阿林顿市轨道交通沿线发展模式图6．3用贺站周围用地分布图 第6章市域线车站设置及评价方法研究61．3郊区车站的客流发展而从郊区车站的客流发展来看，客流增长潜力是与土地利用形式、车站吸引客流的距离相关的。不管是从哪一个因素来看．郊区车站对客流增长潜力都很大。从土地利用来看，虽然郊区车站周围并没有大规模的工作岗位，但是通过合理的规划和引导，这些车站周围一般具有大量的居民；而车站附近的居民利用轨道交通的可能性要高于在车站附近工作的人l””。从客流到达车站的距离来看：研究表明当客流集散点与轨道交通车站之『日J的距离超过一定值时．轨道交通吸引的客流将大幅度下降；在郊区线路增加车站将大大增加车站客流吸引范围所覆盖的居民，从而也大大增加对学校、社区娱乐设施等公共设施的覆盖范围。以美国明尼苏达州(Minnesota)的Hiawatha市郊铁路为倒，从2004年6月开通后．该线客流不断上升，i1J2006年客流量达到940万人次，是原先预计客流量的2倍(图64)。而研究报告表明【139]，增加的客流量大部分来自于郊区车站的客流。与以往不同的是．以往的郊区车站客流多数是往返于“郊区——市区”之间，但是Hiawatha市郊铁路在开通2年后其郊区客流中“郊区——郊区”的区域内客流增长最多。这毛要是因为，随着Hiawatha市郊铁路的开通运营，大量的市民从城市中心搬出，迁往更为空旷同时交通也较为便利的郊区。而郊区车站在开通后也刺激了车站周边土地的开发利用，除了原先的住宅用地以外．也丌发了人量的商业和娱乐设施，为轨道交通提供了大量的客流。10●酉l万●：2004m■m●倒6．4HiawathaLine的客流量61．4市域线或市郊铁路的运营组织从市域线和市郊铁路的运营组织来看，由于一般市域线或市郊铁路位于郊一霸誊一 第6章市域线车站设置及评价方法研究区的线路长度都较长，大多数的郊区线路为了提高服务水平都采用了灵活的运营组织方式，如快慢车结合、大小交路等形式，这些运营组织方式有效地提高了线路的运营效率，从而使一些小站间距的郊区线路依然保持较高的运营效率。以东京私铁的运营组织为例，东京私铁的线路长度较长(从本文所选取的5条私铁线路来看，最短的也在30km以上，最长的达到69．8km)，同时郊区段线路都占了2／3以上，在这种情况下，较小的站间距特别是郊区段较小的站间距必然影响线路列车的旅行时间，增加乘客的出行时间。但是通过合理的运营组织方案可以大大减少列车的旅行时间，同时为不同的乘客提供不同的服务。东京私铁就通过快慢车结合、大小交路等一系列的运营组织方式满足乘客的需求，使郊区线路在线路车站较多的情况下，依然能够保证较高的运营效率【761。与东京相类似，巴黎的RER线在郊区段的运营中，采用跨站停和站站停组合运营的方式，既缩短了长距离出行乘客的出行时间，也满足了近郊乘客的出行要求【硎。6．1．5国外郊区车站设置的评价方法随着市域线的发展，对于规划者和建设者来说，一方面需要考虑越来越长的市域线和郊区线路的旅行速度，另一方面又要考虑线路上的客流吸引能力。这两个因素集中在郊区车站的设置中体现出来，然而如何通过合理的车站设置解决以上两个问题，是一个棘手的问题，这需要我们对市域线车站设置进行合理的评价和分析。由于已有的车站分布理论在实践中的应用性较差，根据这些理论很难建立有关车站设置方案的评价指标和评价方法，导致国内外对于郊区车站设置的评价也普遍陷入了一些困境。与伦敦Crossrail(请参见本文第2章相关内容)出现的许多地区要求增设车站的情况相类似，在发展市域线和市郊铁路的实践过程中，也出现了很多郊区车站增设的需求，本文希望通过对目前国外已有的一些增设车站评价方法的分析，找出～些解决问题的思路和方法。6．1．5．1在既有线路上增设车站的评价在美国萨克拉曼多市(Sacramento，加州首府)的一部分居民希望在既有的轻轨线路上增加一个车站(图6．5中的蓝色线路的D站与C站之间)[139】。该区域位 第6章市域线车站设置及评价打法研究于萨克拉曼多市郊区，由于城市的发展，市区居民外迁．该区域店民数量逐年上升，而该区域处于两个车站中间，距离两端车站各16km左右。随着增设车站研究工作的开展，线路舰划和设计人员发现根据现有的研究成果，很难对新增车站进行定量的评价。晟后．萨克拉曼多的区域交通部门(Rt西nonalTransit，RT)联合帕森斯布林克霍夫公司(ParsonsBdnkerhoif,PB)制定了一系列的评价指标评价该新增车站的可行性。图6．5萨克拉曼多市轻轨线路图评价过程主要分为两个步骤。第一步首先检查新增车站的重大缺陷以及新增车站的整体可行性，包括4个指标。第二步主要评价新增车站的效益、连通性以及车站周围TOD发展的趋势，包括7个指标。第一步是做一个初始评价，主要看新增车站有没有一些致命的缺陷导致其工程不可行，具体指标如下：(I)可实施性：从建设角度来看新增车站是舌可行，同时是否影响系统和乘客的安全性。(2)最低客流量：利用一些软件和模型，通过新增车站周围的人口和岗位 第6章市域线车站设置及评价方法研究密度，预测新增车站的客流量，预测车站客流量不能少于3／4既有车站所能达到客流量。(3)环境影响：新增车站周围人口受到环境影响的比例(步行吸引范围)。(4)居民的支持度：社区居民对新增车站的支持度。通过第一步的评价大致可以得到关于新增车站可行性的初步评价，在第一步中没有致命缺陷的车站进入第二步的具体评价，具体指标如下：(1)出行时间影响：虽然增加一个车站对于出行时间的影响很小，但是从长期运营的角度来看，其累计影响效果是非常巨大的。(2)最小站间距：车站设置还需要满足城市不同区域有关最小站间距的指导标准。(3)运营效果：分析新增车站对运营效果的影响。(4)运营成本和资金成本：增设车站产生的运营管理成本以及资金成本增加额，根据运营商需要投入的资金百分比分为高、中、低三类。(5)公交网络的影响：新增车站对公交运营成本的影响。(6)成本效益指标：利用得到的运营成本和资金成本(第二步中的指标4)与预计增加的客流量(第一步中的指标2)得到“每增加一个乘客所增加的年费用”。(7)站点周围再开发潜力：对车站周围步行范围内的土地开发和再开发进行定性的评价。在该新增车站的评价中，基于以上指标评价的新增车站提议没有被通过。但是，这种定性评价的结果很难况服当地的居民，居民们还在做进一步的申请。有关该车站评价的具体内容及结果见表6．1。在该评价中，定性指标与定量指标并存，而且指标并没有用一个统一的标准或者方法进行评价。从该评价中，我们无法知道增设该车站到底会耗费多少成本，以及能够得到多少收益。120 第6章市域线车站设置及评价方法研究表6．1萨克拉曼多市轻轨增设下站评价衷——拟增设乍站为“Hall’SComers”第一步初始评价低中高1．1可建造性小町行潜扫i口j行町行1．2客流量低于3／4车站的客流量大手或等于3／4车站的客流量1．3环境影响指数(影响步行范围的百分比)>30％lO％～30％三丝经1．4居民支持度反对多持半楚持初始评价结果不通过通过第二步对比评价2．1增设车站对轻轨线路整体运行时间的影响该车站对旅行时问的影响i．1分钟该区间2006年1月lfl以来增设的车站数L尘与2006年1月l}l相比已增加的旅行时问l。3分钟该车站以及2005年以后增设的车站对旅行时间的累计影响2。4公钟2．1整体评价结果不通过勉强通过通过2．2最小车站间距导则不符合符合“城市中心区”、“市中心”、“城镇中心”——4个街区小适甩手该壹鑫“城乡结合部”或类似地区——O．5英半．(约0．8km)。小适镯f该站“郊区”或者类似地区——l英单(约1．6km)移净“远郊”或者类似地区——2英毕．(约3．2km)4i适|雨手该站2．2整体评价结果不通过通过第二步评价的其他指标低中高对运fi效牢的影响降低没袁蟛响提高(低：降低运7i效牢；中：没有影响；赢：提廓运，『i效率)30％to～增加的运fi成奉中需要由区域交通政府承担的部分>60％!主旦竖60％对公交网络的影响(低：降低运7i效率；中：没有影响；I苛：提赢运7Y效帛)芏成本效益比较掰十地开发潜力筛。。——最终评价结果不蹬设车站注：表中带下划线的斜俗!，表爿÷根据该表，该站的评价结果。4l英掣=1．609km12l 第6章市域线乍站设置及评价方法研究6．1．5．2在规划线路上增设车站的评价在美国明尼苏达州的圣保罗市，市民们要求在规划的轻轨中央通道(CentralCorridorlight．railtransit，CCLRT)所经过的UniversityAvenue地段增，JIJ3个车站(分别是Hamline，Victoria和Western车站)，如图6．6所示。该地段位于圣保罗市市区的外围，属于明尼阿波利斯和圣保罗之问的双城8都市区(TwinCityMetropolitan)，增加车站的区问是少数民族和低收入人群高度聚集的地区，而他们中的大部分人的出行主要依靠公共交通。市民代表通过一些案例和实地研究表明增加车站主要有以下好处【140】：(1)增加车站后缩短了该地区的居民步行到车站的距离，因此会增加该地区的轻轨客流量，同时带来巨大的客流增长潜力；(2)为地区商业发展提供了更好的契机，促进了车站周围土地的再开发。由于市民提供的研究报告没有定量的数据做支撑，议会与线路规划人员对增设车站的可行性进行了评价，但结论与上述研究结果并不一致。利用原有的客流预测模型，议会研究后认为增设车站后不但不会增加客流量，反而认为由于增设车站带来的运行时间增加(每增加一个车站增加运行时间26～37秒)会导致全线同均客流减少400人次左右。同时，由于该项目要争取FTA(FederalTransportationAdministration)的资金赞助，议会也从建设费用方面对增设车站进行了评价。议会的研究报告表明，增设一个车站，建设费用大约增加550力．美元，同时由于旅行时间的增加导致乘客时间节约效益的减少，最终导致该项目的成本效益指标(Costeffectivenessindex，CEI)恶化。根据计算，增加的车站将使成本指标从26．05美元每乘客成本时fbJ提高到26．33～"26．55美元每乘客成本时间。而要得到FTA的资金赞助，该指标必须低于24美元每乘客成本时问。虽然该提议没有被最终采纳，但是议会也在规划线路中为以后该地区增加车站做了一些必要的预留。在该案例中，评价者只对建设成本、旅行时fHJ和客流量进行计算，而现实中增设车站产生的其他影响并没有考虑进去(比如市民提出的增设车站对车站周围的土地丌发的促进作用)。可以说，该评价虽然用数据来说明评价结果，但是由于评价指标并不完整，只考虑了建设费用和时^JJ成本。因此，其评价结果也同样缺乏说服力。然而值得一提的是，虽然议会最终并没有通过增设车站的提议，但是仍然要求规划人员和建设方为该区域今后增设车站做一些必要的预留。8双城足指l粥尼苏达州(Minnesota)的吊保罗(SaintPaul)和l刿尼阿波利斯(Minneapolis)，这是两个相邻的城I酊。122 第6章市域线车站设鲎及评价方法研究图6．6轻轨中央通道线路图6．16国外郊区车站设置与评价的经验总结及对本文的启示从站间距来看，郊区线路的车站设置要考虑充分吸引客流，在平均站问距比市区站间距大的前提下，并不排除某些区域根据客流和土地利用形式采用小站间距的形式，并与土地利用相结合，体现“以人为奉．按需设置”的思想。在小站间距的条件下，郊区线路可以通过合理的运营组织方式(如快慢车结☆、大小交路等形式)提高线路的运营速度和运营效率。从土地利用形式来看，郊区车站周边多数是以住宅用地为主的，但随着郊区线路发展带来的交通便利度的提高．一些郊区车站周围也形成了商业、娱乐和住宅混合发展的趋势．刺激了车站周田的土地开发，同时也为车站客流的持续发展创造了条件。根据目前国外在城市轨道交通郊区车站设置的实践，由于车站分布理论在郊区车站设置中的应用性较差，同时对于车站设置的评价理论和方法较为缺乏，因此，对于郊区车站的设置和评价并没有形成一套系统的方法。根据文献【51】，笔者认为可以不仅仅局限于对最优站间距(或者说是车站分布)的研究，而是研究市域线在郊区段增设车站会对哪些因素产生影响，影响的程度如何，设站后应该用怎样的评价指标和评价方法来判断其合理性．以及车站的设置如何与运行组织方案更好地结合起来，使线路整体效益最大化。 第6章市域线车站设置及评价方法研究6．2郊区车站设置对关键因素的影响程度分析客流特征、土地利用结构和布局、路网形态结构等因素会对车站的设置产生影响，决定了车站设置合理与否；另一方面，根据国外的实践经验来看，车站设置也会对一些因素产生正面或者负面的影响，并影响车站乃至线路的运营效率。因此，以下重点从定量角度探讨在郊区段增设车站对一些关键因素的影响程度，为郊区车站的合理设置和评价提供依据。6．2．1对客流量的影响从上海轨道交通l号线乘客出行特征的抽样问询调查资料【14l】可知，乘客从出发地到地铁车站的出行方式中，步行到站的占45．71％，乘公交车到站的占41．31％，乘出租车到站的占7．57％，骑自行车到站的仅占5．41％。而乘客下车后到达目的地的情况与之相仿。从中可以看出，l号线乘客的出行方式中以步行为最高，其次是公交方式，其余方式所占比例较小。因此，有理由认为，对同一条线路，小的站间距、或者多设车站可以使部分步行吸引范围外的客流转化为步行吸引范围之内，因而可以吸引更多的步行到站客流。而增设车站到底能增加多少乘客还需要通过较为准确的客流预测方法1142】【143】【1“】【145】【1461，对车站客流覆盖量的进行定量研究，有关这方面研究工作已经有许多成果，但是到目前为止尚未有统一的车站客流覆盖量计算方法，而各种方法的准确性也有待进一步提高。限于时间和精力有限，本文不在此对具体的客流预测方法做进一步的研究。在案例研究中，笔者将借用已有的车站客流覆盖量模型进行增加车站所带来的客流量估算(具体内容见6．6案例分析)。6．2．2对乘客出行时间的影响乘客乘坐轨道交通出行的总时间可分为以下几部分：从出发地至进入轨道交通车站站厅的时间和从下车出站至目的地的时问(简称为接驳时间，以下同)，在车站的候车时问和乘车时问。对每个乘客而言，在站候车时间主要与其到达的时刻有关；对乘客总体来说，候车时间主要与发车间隔有关。因此，候车时间与站间距没有直接的关系¨4¨。而乘客接驳时间、乘车时间与车站间距的关系如图6．7所示p¨。由图6．7可见，站问距过大或过小都会导致总出行时间较大。124 第6章市域线午站设置及评价方法研究时间时间站I司距图6．7接驳时间、乘车时间与站间距的关系本文就市域线郊区段车站设置对乘客出行时问的影响进行定量分析。由于增设车站对原有客流出行时问的影响和对增加客流出行时间的影响是不一样的，因此需要分别分析。6．2．2．1对原有客流出行时间的影响图6．8增殴币站与相邻下站的关系不意图在郊区段增设车站后，列车在通过增设车站时需要增加一次制动减速、停车和起动加速的过程，因而增加了通过该站客流的出行时问。假设增设车站与相邻车站的关系如图6．8所示(葺、x2为已规划车站，x为增设车站)，则原先通过而、而区段的时问‘缘和增设车站后通过而、叠区段的时问t增设可以利用以下公式来表达：，一f．，。dl+d2—5肌I—s减。f‘麒2‘停+‘加+—了_了石石石蒜+‘减r增设=r停+r崩．+菩镳+，减+，停+r加+菩‰+，减因此，增设车站增加的出行时间△‰可以表示为： 第6章市域线乍站设置及评价方法研究△r增=f停+f加+f减一可_淼(6一1)式中：△‰——增设车站增加的出行时间，s；‘停——列车的停站时间，s；‘加——列车起动加速到『F常运行速度的时间，s；‘减——列车制动减速到正常运行速度的时间，s；y——列车正常运行的速度，km／h；s加——出站起动加速到J下常速度的行驶距离，m；％——列车进站由正常速度减至停车的行驶距离，m。其中s加=三兰半Zaj，s减=!三二半，岛，=三半a，nZ口赭⋯佃V·1000|3600f减2——口减口加——列车起动时的加速度，m／s2；口减——列车制动时的减速度，m／s2。因此，最终增加的出行时间可以表达为：A10：k+—V-1000—／3600+—V．1000—／3600(6．2)l增2珞+—F+—F‘6’2’6．2．2．2对增加客流出行时间的影响增设车站以后，把原先步行吸引范围之外的客流吸引到步行范围内，增加了线路上的客流量。由于换乘客流(包括公共汽车换乘和自行车换乘客流)并不会因为新增车站的设置与否而流失或增加。因此，增设车站所增加的客流原先是需要采用常规公交进入市区的【49】。相对常规公交，由于轨道交通有独立的路权，不受红绿灯和交通堵塞等因素的影响，其运行速度比较快，乘客采用轨道交通进入市区可以节约出行时间。节约的时间可以用下式表示：r，△f。。=三一三(6．3)喊琢％其中：△f减——增设车站后，增加客流节约的出行时间，h；Z——该线客流的平均出行距离，km；玖——常规公交的旅行速度，km／h；126 第6章市域线车站设置及评价方法研究‰——列车的旅行速度，km／h。6．2．3对配车数的影响车辆配备计划是为完成全日行车计划而制定的车辆保有数安排计划，其目的是为了推算完成一定运输任务所需要的车辆数量，包括运用车数量、在修车数量和备用车数量【1481。在城市轨道交通的建设中，购车成本足～个很大的开支，由于其会额较大，通常是进行单独计算的。增设车站后，引起的列车旅行时间的变化必然也会影响车辆的周转时间，因而对配车数量也会产生影响。郊区段增设车站后，增加了列车的制动减速、停车和启动加速的时间，在其他条件不变的情况下，使列车的周转时l’日J如。变大(其计算方法请参见公式(4—8))，故在发车间隔不变的情况下，相应的车辆配属数就会增加。因此，通过计算周转时问的增加量就可以得到增加的配车数，而增加的周转时间实际上就是2倍的出行增加时间垃增，因此增设车站所增加的配车数可以表示为：^厂增=(1+‰修+r备H4)·嘞h峰’2·(Atm／60)·M／60(6—4)式中：Ⅳ描——新增车站所增加的配车数，辆；％修——检修车系数，％：嘛Ⅲ——备用车系数，％；M——列车编组数。6．2．4对建设成本的影响对于增设车站来说，车站是昂贵的建筑物，其建筑费及设备费在初始投资中占很大比重【124】。以2002年上海轨道交通高架线路为例，8节编组的高架二层标准车站长度约为l87m，车站造价约为l802万元／座----2430)Y元／座，平均每延米造价约为9．6万元～12．99万元；而高架线路区间造价约为3．19万元加【H们。单从土建工程造价比较，车站每延米的造价约是区间的3,--,4倍。除了土建工程，增加车站引起的建设成本变化还包括车站配套设施，根据统计，一般车站配套设备是车站土建造价的2．1～2．2倍。以下我们对增设车站对各项造价的影响进行具体分析，为了方便分析比较，本文假设线路建成通车后即开始运营，并把所有费用折算到运营第一年年初进行分析。6．2．4．1对土建工程费用的影响在线路的走向确定的条件下，线路上某一点不足车站就是区间线路。郊区127 第6章市域线下站设置及评价方法研究段增设车站后，原先的一段区间线路变成车站，而车站的土建规模要比区间线路工程大得多，因此其土建工程费用必然增加。增加的土建工程费用可以表示为：G尘建=，·(q站一c矗fnJ)·(1+p)”(6—5)式中：，——增设车站的长度，m；唾站——车站每延米的土建工程费用，h元lrn；铱闯——区间每双延米的土建工程费用，万元／m；p——折现率，％：m——建设期，年。6．2．4．2对车站配套设旌的影响由于增设车站必然增加车站内电梯、空调等设施的采购和安装成本，因此，必须对车站内配套设施成本进行计算。由于这些设备折旧较快，使用年限一般为15"--"20年，而土建工程的设计使用年限一般为45"---"50年左右(从运营年度丌始计算)；因此，在整个计算周期内，配套设施可能需要多次购买安装。在整个计算周期内，假设车站配套设施在运营前一次性购买，到期全部报废，然后再一次性购买，则增设车站引起的配套设施增加成本可以表示为：G设备——增设车站引起的车站配套设旌车本增加额现值，力．元；龟备——配套设备的设计使用年限，年；略备——计算周期内车站第，z次购买和安装设备的成本，力．元／站；疗设备——车站配套设备在计算周期内的购买次数，次。其中，，l设旌=int(÷)，，设笛可以通过设备的残值利用率P残值(4％～5％)和‘i52施设备的折旧率p折|H(5％～6％)进行计算，即f¨童鍪：!兰丝。6．2．4．3对拆迁成本的影响对于同一地点，设置车站或者不设置车站产生的拆迁成本主要是由于车站建设和线路建设造成的拆迁面积有所不同，假设拆迁成本在土建工程的第一年年初1286，L备睦Ho”●p+，●I、备日设C‰∑稍II釜醍G中式 第6章市域线车站设置及评价方法研究一次性投入，则增设车站对迁成本的影响可表示为：G矢迁=c拆迁·(拉车站一口区阃)·(1+p)”(6—7)式中：c拆迁——车站周围的平均拆迁单价，Jj-：元／m2；口车站——建设车站需要拆迁的面积，m2；以区『IIJ——建设区问线路需要拆迁的面积，m2；p——折现率，％；m——建设期，年。6．2．5对运营成本的影响运营成本主要包括人员工资福利、车辆维修、生产性消耗费用、同常管理及财务费用以及其他维修费用等项目。从运营角度来看，增加车站意味着增加车站同常开支和运营费用；另一方面，增设车站导致的土建工程、配套设施以及配车数的增加，也会使线路上的维修费用增加。因此，我们可以从以下几个方面来分析增加车站对运营成本的影响。6．2．5．1对车站日常运营成本的影响每个车站都需要一定数量的配套人员组织车站同常工作，因此增设车站将增加配套人员，从而增加车站工作人员的工资支出；同时，车站的设置必然产生相应的运营管理费用，主要是一些耗电成本和其他生产性消耗。因此，车站同常运营成本可以分为人员工资成本和运营管理成本。假设工作人员的工资水平随着经济水平的增长而逐年增长，同时工资在每年的年初支付，运营管理费用在每年的年未支付，则车站的同常运营成本可以表示为：咏站=∑w·丐·(1+p)一‘+∑c运i营·(1+p)一‘(6—8)f=li=1式中：Ⅵ——运营第i年车站工作人员的平均工资水平，万元／人年；置——运营第f年车站的平均工作人数，人／站；c：营——运营第f年的车站运营管理费用，万元／年；，——计算周期，年；其他符号意义同上。 第6章市域线车站没置及评价方法研究6．2．5．2对维修费用的影响增设车站所增加的硬件设施也增加了运营成本中的维修费用。主要内容包括：1)车辆的保养及大修费用车辆的保养及大修费包括R常维修费和大修费，通常按其占车辆购置费的比例进行计算【150l。因此，其保养及大修费用可表示为：D车修=∑心·唾辆·％辆·(1+p)一(6—9)f=l式中：唾辆——第f年的车辆单价，J3：元／辆；Ⅳ0——因增设车站在第f年增加购置的车辆数，辆；傩辆——车辆的保养及大修费费用占车辆购置费的比例，％；其他符号意义同上。2)其他修理费用其他修理费用是指除车辆以外的隧道、桥梁、房屋建筑、设备系统的大修理费及同常维修费用。一般来说，在轨道交通工程中其他费用取值方法为，土建工程年修理费按其占土建工程成本的比例进行计算，设备系统年修理费按其占设备系统购置与安装成本的比例进行计算，费用在每个运营年度的年末产生【屹71。根据前文分析，在郊区增设车站后，其土建工程费用增加额为G憎，设备系统的增加额为G设备。则整个计算周期中其他修理费用为：q港=∑G上建·叽建·(1+p)一十∑％笛·缈设备·(1+p)4(6-lo)f=lf-I式中：纨建——土建工程的保养及大修费用占土建工程费用的比例，％；缈设备——出车辆外的设备系统保养及大修费用占相应设备购置费用的比例，％；c美备——第i年购买和安装车站配套设备的成本，力．元／站；其他符号意义同匕。6．2．6对车站周围土地利用的影响郊区车站的设置除了对以上因素产生影响以外，还会对车站周边的土地利用产生影响。在郊区设置车站可以通过合理的周边区域土地丌发为其带来客流，同 第6章市域线车站设置及评价方法研究时为周边的经济发展创造更好的机会。由于车站设置对车站周边土地或者房产价值的定量影响研究较为复杂，因此本文将郊区车站对其周边房产价值的影响进行单独研究。6．3郊区车站设置对住宅价格影响的实证研究从国内外经验来看，市区由于地处历史的繁华地段，在区位优势的作用下，房地产价格受轨道交通影响不大，相反远离市中心的郊区受轨道交通影响显著。对于住宅价格与轨道交通车站间的关系，总体趋势上，一般认为距轨道交通车站越近，则房价越高，距轨道交通车站越远，房价随之降低【15¨。而在郊区段增设车站，必然使该车站周围房产到车站的距离缩短，从而导致车站周围房产价值的升高。然而如何量化城市轨道交通开发对地价或房价的影响程度是一个一直困扰该领域专家的问题，也是本文在进行郊区车站设置评价时所要解决的一个问题。因此，本文将利用一些实际调查数据对车站设置对房价的影响进行定量研究分析。6．3．1有关研究方法的介绍在欧美国家有关轨道交通与房地产价值方面的研究中，使用最为广泛、最为成熟的方法是“特征价格法”(HedonicPriceMethod)。此方法在日本、马来西亚等国也具有实际应用，涉及领域包括交通系统与资产价值研究、房地产评估、物价指数计算等。在国外比较有代表性的研究包括：Gibbons和Machin(2003，2004)[15211153】：JanC．Fransoo和J．WillM．Bertrand(2000)1154】：GrahamR．Crampton(2003)0551等。在综合考虑国内外的经验基础之上，本研究对车站设置引起的房价变化也采用特征价格法来研究，选取这种方法主要有以下两方面的原因：首先是该方法已经在国外已经有了几十年的研究和实践经验，方法比较成熟，有多个城市的研究可以参考；其次是因为数据相对容易取得，也比较准确，可信度较高。6．3．1．1基本原理特征价格法【156】是由美国SherwinRosen教授于1974年结合效用理论(UtilitiesTheory)和竞价理论(BidPriceTheory)所建立的一种模型，其含义为每位消费者在追求效用极大化的过程中，每增加一单位某种属性的消费所愿意支付的额外费用，即为该属性的边际付款意愿(MarginalWiliness．to—pay)，亦即该属性的特 第6章市域线7F站设置及评价方法研究征价格(HedonicPrice)。具体到房地产而言，影响住宅价格的属性会有很多，包括建筑面积、楼型、装修精简、距市中,tN／巨离、距最近轨道交通车站距离等。在房产与城市轨道交通的研究中，我们最关心的当然是房产与车站距离的关系。以变量d来表示距最近轨道交通车站的距离，而以变量X来表示除此之外的所有其他属性，则住宅价格P的函数可以表示为：P=f(x，d)。根据此函数关系求得的价格也叫做商品的特征价格‘157】【158】【1591。将该函数对变量d求偏导，即表示每单位距离变化引起的价格变化量。换句话说，表示在其他条件相同的情况下，每靠近或远离轨道交通车站1个单位距离而使住宅价格增加或减少多少，这也就是待求的轨道交通车站对沿线住宅的增值效果。6．3．1．2研究范围及假设条件1)研究范围已有的研究说明，城市轨道交通对沿线房价的影响是有一定范围的【56】：在轨道交通影响范围内，沿线房价随距车站距离的增加而线性减少。城市轨道交通车站的影响范围有不同的确定方式，在实践当中，通常有四种划分的标准，即步行半径、功能——文脉因素、地形标志、丌发边界【旧】。这四种车站影响范围确定的方法，各有利弊，但从实用的角度考虑以及对步行导向的空间品质的重视，也为了使分析与前文假设一致，本文对车站周边房价研究仅限于步行吸引范围之内，即以步行半径(1000m)为基础来确定。同时，由于车站周围不同的土地使用性质，其价格表现特征有所不同，因此，本文仅对车站周围居住用地的房价进行研究。2)基本假设运用特征价格理论构建住宅的特征价格模型，必须满足以下假设前提：(1)住宅商品的异质性特征价格理论认为，消费者对产品的需求是因为这些商品所内含的不同特征属性，消费者根据自身需求选择效用最大化的商品组合，商品的价格由这些内含特征所对应的隐含价格构成。也就是说，商品的异质性是特征价格模型应用的前提条件之一。从住宅商品特征来看，住宅商品在区位条件、建筑结构、邻单环境等特征属性方面均存在差异。(2)统一的住宅市场一般情况下，我们在应用特征价格模型时把研究区域看作是一个统一的市场，市场信息充分共享，市场内的房地产商和消费者都具有相『司的供给结构和需求结构，不存在不同的分割市场，因而可以使用单一的函数形式来对模型进行估计。如果的确存在不同的分割市场，那么每个分割的子市场都必须分别估算出各132 第6章市域线车站设置及评价方法研究自的特征价格函数。应当注意的是，即便存在着市场划分，特征价格方法也不会失效，只是应用起来更加困难而已。因此，为简化模型，本文假设针对某一条线路的房地产商和消费者具有相同的供给结构和需求结构，其住宅市场是一个统一的市场。(3)住宅市场是完全竞争市场，处于均衡状态特征价格理论的另一个假设前提就是市场均衡，就是假设住宅的价格正好是给定住宅存量市场的出售价，换言之，就是在给定的价格水平下，住宅市场的参与者都刚好得到其愿意持有的住宅数量。这个模型只是一个理想的模型，并不是现实中住宅市场的精确描述。现实中，住宅市场对供给和需求的调节具有一定的滞后性。住宅的建设周期较长，作为供给者的房地产商对需求的反应需要一段时间；而住宅作为长期资产，消费者的购买同样受到宏观经济形势及预期的影响，因而在短期内很难达到均衡。本文为简化模型，假设商品住宅市场处于均衡状态。6．3．1．3模型选择特征价格法揭示了商品的各项属性与价格之间的关系，但至今还没有一个统一的适合特征价格法的函数模型，从国外经验来看，用于研究交通对房产价值的影响的特征回归函数模型主要有以下3种f161】f162】【163】【164】：(1)线性模型毋=口o+∑即工盯十_『7·d，+qk=i式中：只为第i个楼盘的价格，反映了资产的价值，元／m2；x。，为第i个楼盘的第k个属性；d，为距最近轨道交通车站的距离，m；岛为随机误差项；ao,口。，J7为待估计的系数。系数r／在式中的含义为：在轨道交通车站和楼盘之间，每单位距离的变化引起的楼盘价值的平均增值量。(2)半对数模型(增长模型)lo酸=露o+∑口★·工耵+r／·df+毛膏=l所谓半对数模型，就是指方程左边的价格只取对数(一般取以10为底数的对数)后与右边的各项属性变量之间呈线性关系。系数77在式中的含义为：在轨道交通车站和楼盘之间，每单位距离的变化引起的楼盘价格的比率变化。所以，半对数模型也叫增长模型。(3)对数一线性模型(弹性模型)：-苎LlogPf=ao+∑at。InXki+77’lndf+sf 第6章市域线车站设置及评价方法研究所谓对数一线性模型，就是指方程右边的各项属性变量分别取对数后与左边的对数价格呈线性关系。系数刁在上式中的含义为：在轨道交通车站和楼盘之间，距离的比率变化引起的房产价格比率变化。模型的选择将直接影响计算结果，具体选择哪个模型更合理，要在根据调查获得的数据进行各项回归评估才能判定。下面就用上海轨道交通9号线郊区车站周边的一些实际数据对车站距离与房产的关系进行实证研究。6．3．2上海市轨道交通9号线郊区车站周边房价的实证研究6．3．2．1变量选择方法房价变化受诸多因素影响【49】，涉及到所在地区距城市中心的距离、距轨道交通车站的距离、楼宇差异(高层、多层、办公楼、商住楼等)、地区基础设施建设状况、地区经济活动聚集度等多方面因素。要完全客观地反映这些影响因素是相当难的。本研究选用调查所得的房产销售价格作为因变量，而自变量，即影响住宅价格的各项属性，大致可以分为建筑物结构(Structure)属性、区位(Location)属性和邻罩环境(Neighborhood)属性三大类【m引。变量的选择既要能够反映房地产的主要特征，避免多重共线性，又要保证能够获得相关的数据资料【1661，为此，本文选择了以下属性作为影响住宅价格的特征变量。1)住宅价格变量住宅价格变量是因变量，只有一个变量：“价格”或者“log(价格)”8。该组变量表示住宅的价格。本文采用房地产专业网站公布的二手房交易的挂牌数据中的价格数据。在房价数据选择过程中，必须考虑的是时问因素，不同时段地价上涨幅度必然不同，整体来说，在城市轨道交通线路动工建设和开始运营两个时问点都是会有一个较大幅度的增长(GrahamR．Crampton，2003)，房价会有较大波动，其后波动幅度慢慢减少【1671。在本文中，我们为了消除时间因素的影响，我们仅对线路开通运营后的房价进行研究。l司时，为了消除房价中的经济发展因素和市场供求关系的影响，我们选取同一个时问点的房产报价进行研究。2)建筑物结构属性变量在建筑物结构特征变量方面采用建筑面秋、楼层、房龄等几个变量。(1)变量名：面积该变量表示住宅单位的建筑面积，m2。8Log(price)表示对price取以10为底数的对数。根据前文分析，特缸价格模型中的吲变量有取对数和1F对数两种情况，洲此，蚓变量也有两种彤式。134 第6章市域线乍站设置及评价方法研究(2)变量名：楼层，多层，高层该组变量表示住宅单位的楼层结构状况。其中，楼层表示住宅单位所处的楼层。而住宅的层次结构按总楼层数总体可分为多层住宅(四层到六层)、和高层住宅(七层以上)。(3)变量名：房龄由住宅的挂牌数据获取该住宅的建筑年代，以挂牌报价时间减去建筑年代，所得结果即为房龄的实际值。(4)变量名：毛坯、简装、精装住宅单位的装修状况一般可分为三种情况：毛坯、简装、精装，因此设置该组哑元变量表示住宅单元的装修状况。3)区位属性变量区位属性变量(也有叫可达性属性变量)一般包括与城市轨道交通车站的距离、与CBD的距离、与城市主干道的距离和与公交车站的距离等变量。其中房产与轨道交通车站的距离是本研究最为关注的问题之一。出于资料的可得性和计算的简便性，本文选取两个主要影响因素作为自变量来建立市域线郊区车站设置带来的房价收益。一是与住宅距最近的市域线郊区车站的距离；一是该车站沿地铁线路方向距城市副中心的距离。(1)变量名：车站l，车站2，车站3，车站4，车站5该组变量表示住宅距离最近的市域线车站的距离值，采用哑元变量的形式。因为本文的主要目的是研究市域线郊区车站对周边房产的影响，房产价值与郊区站点距离的具体函数关系尚不清楚，而采用哑元变量可以分析出这种函数关系，并且能够分析出车站设置对不同距离的房地产价值的不同影响程度。因此，本文并不直接使用测量所得的距离数据，而是分距离范围使用哑元变量赋值8，也就是按照不同的距离范围设置多个虚拟变量，如果位于某一距离范围的同心圆内，则该距离范围对应的虚拟变量即赋值为l，否则赋值为0。地铁l，地铁2，地铁3，地铁4，地铁5分别表示距离郊区车站距离为O～100m，100"---"300m，300,～--500m，500"-"700m，700～1000m。(2)变量名：距副中心距离该变量表示住宅到副中心的距离，反映了房地产在城市中的主要位置，与居民的就业、购物、商务等活动密切相关，为连续变量，km。4)邻里属性变量在邻甲特征变量方面，主要考虑了住宅周围是否有大型商场、名校、公园和医院等设施。大型商场方便购物；学校关系到孩子的上学l、uJ题；公园(包括山景、8同时，采用呲兀变量定义柴一范嗣町以避免n：测距过程中町能1竽秘：的误差。135 第6章市域线车站设置及评价方法研究湖景和海景等)不但与居住环境、空气质量有关，而且能够提供居民休闲娱乐和锻炼身体的去处；医院方便居民看病治疗。(1)变量名：商场步行10min范围内是否有大型超市或商场，哑元变量，有则耿值为l，没有则为0。(2)变量名：学校步行10min范围内是否有学校(包括幼儿园，小学，中学等)，哑元变量，有则取值为1，没有则为0。(3)变量名：公园步行10min范围内是否有公园，哑元变量，有则取值为1，没有则为0。(4)变量名：医院2km范围内是否有市二级以上的医院，哑元变量，有则取值为l，没有则为0。当然，由于样本数据可得性的原因，还有很多必要的变量没有包括进来，如样本的朝向、具体的交易时间、与次干道的距离、与高速公路入口的距离、停车场配套情况、小区智能化程度等等，利用以上数据肯定会存在一定的误差。6．3．2．2数据样本房地产价格的研究对象可以包括地产、商业物业、办公写字楼、住宅等，而本文仅研究其中的住宅价格，这是基于以下的考虑：地产、商业物业、办公写字楼的交易数据，包括其主要特征变量数据的获取有一定难度。因此，本文中研究对象仅限于上海市二级房地产市场的交易样本，即二手房的交易数据。研究主要收集上海市轨道交通9号线郊区车站周围的二手房交易数据，交易时间为线路丌通后(涉及的楼盘如图6．9所示)。所用住宅样本数据主要来自网站上的二手房交易的挂牌数据。从网站数据库中可以获取到关于住宅的一些特征的信息，这些数据均完整的记录了交易住宅的主要特征信息，包括：面积、总价(或单价)、户型、楼层、房龄、装修状况等(如表6．2所示)。对于这些住宅单位，除了房地产信息网站所提供的相关信息外，还可通过带有比例尺的地图提供的标注和测距功能，对一些与距离相关的特征变量进行测量。这些特征变量主要包括：到最近市域线牟站的距离、到CBD的距离等。而其他一些信息通过实际调研获得。居住房地产主要是普通住宅，不包括别墅、度假村等高档住宅。建筑形式包括多层、小高层和高层三种，其中小高层在本次研究中归入高层进行回归分析。房产楼盘38个，样本数据量N为399，样本统计量见表6．3。 第6章市域线车站设置及评价方法研究／{氧H姐铲—一图6．9E海轨道交通9号线郊区下站周边楼盘表6．2：手房挂牌交易数据表鳞l房浑犏号：所在区域：橙Ⅱ区精业年限：l物业名称：建设花园物n类型：多层l物业地址：谷阳北龉1250弄l房型结构：2室2厅2■所在拯层：5／6l自月Ⅻ自：自l房丝世施z建筑面积：113M2面积信息I房屋价格t蛇Wi装怔情况：毛坯轨道变m；9呼线一萨l|嶝一襄 第6章市域线车站设置及评价方法研究表6．3数据基本统计量均值标准差样本量价格118．09104．426399湎积10I．249l56．59276399楼层4．443．449399多层．66．475399高层．33．471399房龄6．623．863399毛胚．20．403399简装．44．497399精装．36．480399距刨中心距离9。330105．734526399学校．99．100399公园．64．480399医院．99．100399商场．99．086399乍站1．01．07l399车站2．03．157399车站3．26．440399车站4．22．415399乍站5．49．5013996．3．2．3实证数据分析1)前提条件分析从统计学角度来看，本研究属于固定效应模型的多重线性回归分析。而进行多重线性回归分析必须满足以下两个前提条件。(1)正态分布：要求因变量的总体在自变量间各水平的组合上呈正态分布。(2)样本独立性：样本来自于总体的随机抽样，相互问保持独立。由于在样本选择过程中，就已经遵循了随机抽样的原则，因此样本数据能够满足条件(2)的要求。而对于因变量是否符合正态分布，我们需要利用统计分析软件SPSS进行具体分析。首先，用直方图查看凶变量的分布。利用指标变量“价格”制作直方图，结果如图6．10所示。可以从直方图看出该变量并不符合J下态分布的要求，而是趋向于指数分布。由于诈态分布或者近似正态分布的变量是回归分析的必要前提假设，所以我们对因变量“价格”进行转换。对该变量取以10为底数的对数，并定义该变量为“log(价格)”。再次利用直方图对“log(价格)”进行绘图，结果显示数据接近正态分布(如图6．11)。这也说明，在研究中采用半对数模型进行回归分析是符合要求的。138 第6章市域线7F站设置及评价方法研究知UC∞j叮∞Lu-XUC∞：寸∞L‘LI．价格图6．10变量“价格”的分布趋势1"=I．YJ)．上JO．rJOl虢ox0》￡n2(舡。抛】【B2施¨”：∞0_趣D瞌脚L瑚2衄¨姨“"J00dW．土，瑚30¨口I柏(￥站俄∞∞(J0∞log(价格)图6．1l价格对数的分布139Mean=11809S【d．Dev．=104．426N。399Meanz200071’76595969sfdDev=D：113846346398H=399 第6章市域线车站设置及评价方法研究2)实证结果分析(1)对回归模型的描述表6．4模型同归描述6模型RR2R乞1．9143．835．829a预测变量：常数，面积，楼层，多层，商层，房龄，毛胚，简装，距刨中心距离，公园，医院，商场，车站l，车站2，车站3，车站4，车站5b凶变量：log(价格)根据分析结果，多重相关系数R=0．914，多重测定系数R2=O．835，表明约有83．5％的房价变化可以用模型解释。由于R2受自变量的数目与样本量之比的影响，当比值小于l：5时，R2倾向于高估拟合度，因此统计学家推荐在这种情况系使用校正后的测定系数【l铭】。校J下后的测定系数尺三，=o．829，与R2接近。(2)对回归模型的方差分析结果在建立回归模型的过程中，需要检验回归的精确度，一般可以通过F检验和T检验来验证模型效果。下表给出了对回归模型进行方差分析的结果(F检验)。F检验表明回归方程显著，F(15，383)=129．638，p=O．000<0．05。说明使用以上自变量来预测房价变化的多重回归模型与数据拟合程度比较好。表6．5方著分析表SumofModeISquaresdfMeanSquareFSig．1Regression14．85815．991129．638．000ResiduaI2．926383．008TotaI17．784398(3)偏回归系数及检验结果分析表6．6输出了多项结果，包括建立的多重回归方程中的常数、偏回归系数、标准化偏刚归系数、对回归系数进行T检验的结果。可以发现，在总共17个变量中，除去两个由于多重共线性超过容忍度而被回归方程排除的变量(精装，学校)，还有5个预测变量的显著性检验结果不显著(P>O．05)，也就是说他们对回归模型的作用有限。而其他lO个变量的显著性检验均小于0．Ol，说明这12个变量对回归方程的贡献很大。在实证过程中，一般要综合考虑统计检验显著和经济意义明确的标准，逐步剔除不合乎要求的变量。一般情况下，应该剔除显著性检验大于0．05的变量，但由于本研究中样本质量的限制，本文允许显著性检验大于0．05，但有明确经济意义的变量保留在模型中。从回归分析中剔除的两个变量来看，样本数据的 第6章市域线车站设置及评价方法研究质量也是存在一定问题。变量“精装修”被剔除的原因可能是由于目前市场上卖家喜欢把以一些简单装修的房产作为精装修房进行买卖，以此吸引买家眼球，由此造成“精装修”与“简装”差别并不大，最终导致变量的共线性。而变量“学校”被剔除的原因，主要是由于笔者在选择变量过程中，把房产周围有学校的都定义为“l”，而没有区分学校的性质与等级，而目前“学校”变量产生的影响主要是名校，这一点没有在变量中体现出来，因此造成变量的共线性。表6．6同l门系数分析系数标准误差显著性模型变量BStd．ErrorSig．I常数1．814．076．000r面积．004．Ooo．000楼层．002．001．136多层．821．097．Ooo赢层．860．097．000虏龄．．006．002．Ooo毛胚一．126．013．000镝裟．．046．011．000踊副中心距离．．007．001．OOO公阔．．027．011．017医院．．885．101．000商场．017．05I．74l车站1．．003．064．961车站2．062．032．054车站3．052．026．005车站4．040．014．005车站5．．003．012．8233)车站影响分析从回归系数的经济意义来看，总体上与车站的距离越近系数越大，但“车站2”的系数最大，同时“车站l”和“车站5”的系数为负。说明房产与郊区车站的距离越近，交通通达性越好，房价越高，证明了郊区车站的设置对房产具有增值作用。其中房价最高处在距离车站100"-一300m处，而距离车站lOOm以内由于人流密集、噪声振动污染、社会治安等问题会对房价有一定的负作用。利用回归分析得到的参数，我们还可以根据模型对参数进行指数转换得到站点周围不同距离处房产的价格比，从而分析郊区车站建没对房产价值的影响程度。距离车站0～1000m的不同范围的房产价格对数值的比例为：logPl：logPj：logPs：logPI：log只一0．003：0．062：O．052：O．040：一0．003因此车站周围不同距离的房产价格比为：只：只：只：只：只=10m加3：loo’062：loo·052：lOo·040：10-o舢3：1：1．24：1．2l：14l 第6章市域线车站设置及评价方法研究1．17：1与距离郊区车站1000m处的房产相比较，1000m范围内的房产平均增值12．4％：其中100"--"300m区域的房产增值幅度最大，达到24％：500m范围内的房产平均增值达到15％。6．4郊区车站设置的评价模型城市轨道交通车站设置会对工程投资、运营成本、运营方案、客流量、出行时间和沿线房产价格等系统的成本效益指标产生错综复杂的影响。为判断轨道交通线路中某一车站设置的合理性，可采用成本效益分析方法。通过上述有关车站设置对关键因素的影响研究可以知道，成本指标主要包括建设成本、运营成本和车辆购置成本等项目，而效益主要包括运营收入、出行时间节约和房产升值等项目。本文将在此基础上建立郊区车站设置的成本效益评价模型。6．4．1成本指标增设车站对成本的影响指标主要包括：建设成本、运营成本、车辆购置成本以及乘客的时间损失。为了便于比较，我们把所有成本都折算到线路开通运营当年年初的现值进行分析。1)建设成本车站设置产生的建设成本可以表示为：Ci=G上建+G设备+G拆迁(6一l1)式中：cI——增设车站引起的建设成本增加额现值，力．元；G㈨——增设车站所增加的土建工程费用(参见公式6．5)，万元；G设备——增设车站所增加的配套设施采购和安装成本(参见公式6-6)，万元：G拆辽——增设车站所增加的拆迁成本(参见公式6-7)，万元。2)运营成本车站设置所增加的运营成本可以表示为：C2=04二站+0牟修+0je修(6—12)其中：C，——增设车站所增加的运营成本现值，力．元；魄站——增设车站所增加的闩常运营成本(参见公式6—8)，万元；％修——增设车站所增加的车辆保养及大修费用(参见公式6-9)，万元；142 第6章市域线车站设置及评价方法研究。其修——增设车站所增加的其他修理费用(参加公式6—10)，万元。3)车辆购置成本增设车站后，由于列车周转时间变长，导致需要购置的车辆数增加，因此也就增加了车辆的购置成本。增加的车辆购置成本现值可以表示为：H4．抽c3=∑Ⅳ增·唾辆·(1+p)巾叫H}辆(6．13)n=l式中：Ⅳ增——增设车站所增加的配车数(参见公式64)，辆；咯辆——第胛次购置车辆的单价，万元／辆；‘车辆——车辆的使用年限，年；蚀辆——计算周期内车辆购置的次数，次；其他符号意义同上。4)乘客的时间损失成本增设车站后，列车在线路上的旅行时问变长，使一部分原有的客流的出行时间增加，而增加的时间由于由于客流性质不同，其时间价值也不同。具体来说，客流可以分为工作客流和休闲客流【1691，而休闲时间价值一般为工作时间价值的50％(国际惯例为25"--"75％)，根据公式(6．3)可以得到增加的出行时间成本：C4：∑I-m垒垫立尘竺虻堑三业噬挚：继塑．：生：!!±竺匕(6-14)9智3600．104式中：C4——增设车站引起的乘客的时间损失成本现值，万元：Q(而，x：)——第f年原有通过五，x：区间的客流量，人次／天。hi——运营第f年的人均工资水平，元m：h作——工作客流系数，％；厂休洲——休闲客流系数，％；缈休刚——休闲时间价值系数，％；其他符号意义同上。囚此，车站设置的成本模型可以表示为：C=∑C，；其中Cl、C：、C3、C4分别为郊区车站设置而产生的建设成本现值、运营成本现值、车辆购置成本现值、以及乘客的时间损失成本现值。143 第6章市域线车站设置及评价方法研究6．4．2效益指标轨道交通的效益可以分为内部效益和外部效益，内部效益主要包括客票收入、车站的广告和租会收入，外部效益主要包括居民的出行时间节约、沿线房产升值等项目。而对于郊区车站来说，增设车站产生的效益主要包括客票收入增加、出行时间节约以及沿线房产升值。把所有效益指标也都折算到运营当年年初的现值进行比较。1)客票收入增加增加的客票收入可以表示(假设客票收入在第i年的年末一次性发生，同时增加的客流量均为往返客流)为：Bj=∑365·I三f·毛·瓯·2·(1+p)一‘／104(6一15)式中：且——增设车站带来的客票收入增加额现值，万元；三广一第f年旅客平均出行距离，m；￡——第f年每公旱的平均票价，元／人公里；鳊——增设车站后第f年增加的车站客流量，人次／天；其他符号意义同上。2)乘客时间节约效益由增设车站所增加的乘客原先是需要采用常规公交等其他交通方式进出市区的，因此增设车站后将节约一部分乘客的出行时问，同样上述客流也可以分为工作客流和休闲客流，由此可得节约的时间效益可以表示为：B2=善t-m塑盟竺蛙竽业巡(6-16)式中：艿，——增设车站给乘客带来的时间节约效益现值，力．元；△‰——增设车站后增加客流所节约的出行时问(参见公式(6—3))，h；其他符号意义同上。3)房产增值根据6．3的研究内容，我们可以得到增设车站周围1000m范围内房产的增值幅度77，以1000m处的房产价格为基准，我们可以计算得到增设车站带来的房产增值。如图6．12所示，当增设车站与原有车站的步行吸引范围有重叠区域时，其房产影响区域也同样存在重叠区域。当d，<2r(i=1,2)时，由于远离新增 第6章市域线车站设置及评价方法研究车站的重叠区域A2距离原有车站更近，且已经处于步行吸引范围内，因此，可以认为新增车站对这部分房产的影响很小或者没有产生影响，在计算时可以忽略不计；而靠近新增车站的另～部分重叠区域Al则会因为新增车站的设置减少该区域房产到车站的距离，并使其房产升值。因此，土地升值可以用下式表达(假设房产增值在线路开通运营的第一年的年初实现)。AIAz图6．12车站设置与相邻车站的关系示意图5马=p?E(口，一口，n彳：)·仇(6．17)式中：ai——新增车站第f(i=l，2，3，4，5)个吸引坏中的房产面积，m2；以——新增车站与原有车站吸引范围重叠部分中远离新增车站的房产面积；仇——第f(待l，2，3，4，5)个吸引环的房产增值幅度；p?——车站开通运营当年距离车站rm处(本研究中取1000m)的房价，万元／m2。第f(i=1，2，3，4，5)个吸引坏是指根据郊区车站设置对房产价格的影响，把车站周围按照距离远近划分为5个吸引环，分别代表距离车站O～100m，100～300m，300～500m，500～700m，700--一1000m的范围。3凼此，车站设置的效益模型可以表示为：B=∑B，：其中B，为车站设置而i=1增加的客票收入现值，B：为车站设置给乘客带来的时问节约效益现值，B，为车站设置带来的房产增值的现值。145 第6章市域线车站设置及评价方法研究6．4．3成本效益评价模型根据以上定量研究成果，可以得到在市域线郊区段增设车站而产生的总成43本现值c=∑Cg和总效益现值B=∑B，。从社会经济角度考虑，当B>c时，i=1i=l则增设车站是经济可行的。另外，为了充分发挥市域线的快速性能，在工程实施或运营过程中还可以采取以下2项措施：①如果某拟设车站处当前客流量较小，但潜在客流量比较大、且符合上述从社会经济角度考虑的设置车站条件，则可以采取预留远期设站条件的措施。②如果符合上述社会经济角度设站条件的车站设置较密，可以在充分考虑各个车站客流需求的前提下，保留车站较密的设置模式，通过使轨道交通列车在相关车站交错停车的列车运营组织方法，来增加列车以最高速度走行的距离，从而在保证列车达到一定的旅行速度的同时，最大可能地吸引沿线客流。6．5市域线郊区车站设置的基本方法根据城市轨道交通线网规划布局方法，在轨道交通初级路网形成阶段，车站的优化布局问题就是车站与路网同时优化的问题，此阶段能初步确定一些起“锚定”线路作用的车站。而在方案设计阶段，对于给定走向线路的车站分布主要就是对线路上的其他车站进行合理设置，扩大车站的客流覆盖量，提高线路运营效益。由于各个国家以至各个城市对市域线的功能定位有差异，其市区段和郊区段的车站分布与设置并不完全一致。而对于市域线郊区段车站设置的基本方法，在一些主要客流集敖点已经确定的前提下，可以根据“以人为本、按需设置、技术可行”的车站设置基本原则来寻找备选车站，结合车站设置的成本效益模型对单一车站进行逐个评价，最终形成优化方案(图6．13)。 第6章市域线7F站设置及评价方法研究图6．13市域线郊区车站设置基本方法示意图因此，市域线郊区段车站设置的基本方法的核心可以总结为以下4个方面的内容。6．5．1以人为本——以客流特征作为车站设置的首要考虑因素城市用地结构及规划引起的城市客流的分布特征是影响车站设置的最主要因素，这一点在郊区线路中应该得到更加充分的体现。主要表现在：1)郊区客流分布的不均匀性决定了郊区车站布设的不均匀性随着市域范围的不断扩大和市域线的建设进程加快，原先聚集在主城区的人口和工业区向远郊城区疏散转移，造成居民居住地与就业地之间的空划分离，市域线上通勤客流所占的比重较大，客流在时间和空问分布上存在明显的不均衡特性。市域线高峰时段与平峰时段的客流量具有较大的差距。其中，新城和郊区区域的上述差距最大，城市外围区域次之，市区最小。另外，由于通勤客流比重较大，造成上下班高峰时段在郊区线路存在明显的潮汐式交通现象，且方向不均衡系数很大，即：早高峰向市中心方向的断面客流远大于向郊区方向的断面客流，而晚高峰情况J下好相反，这种情况在郊区段表现尤为明显，属于单边客流流向特征。市域线客流的基本特征在于它沿时间和空间分饰的不均匀性，这一特征就决定了其车站布设的不均匀性。147 第6章市域线车站设置及评价方法研究2)郊区客流的动态变化性要求为车站的后续建设留有余地由于市区本身就聚集着大量的工作岗位和公共设施，有的还拥有密集的居住人口，其用地规模和开发能力极其有限，客流变化幅度较小。而市域线郊区段线路长度的比例较大，具有城市发展引导型的线路特点，所以其一端或两端线路的初期客流较小，但随着轨道交通沿线土地开发特别是郊区车站的建成和运营，郊区大量闲置或者利用度不高的土地得到开发或者再丌发，为郊区车站的客流发展带来强大的诱因，客流的聚集效应越来越明显，其客流的增长幅度一般都会远远超过市区客流增长幅度。由于车站的建设不仅要满足近期客流的需求，而且要满足远期城市交通发展的需求，因此，在充分研究线网客流规模和特点的基础上，进行远期客流预测是十分必要的。只有在全面分析把握现在及未来线路客流的分布、变化特征后，才能按照需求布设郊区车站，发挥轨道车站的作用。为此，在郊区车站没置中应充分把握分析客流的变化趋势，为车站的后续建设留有余地。6．5．2按需设置一利用土地利用规划和布局促进郊区车站的合理设置土地利用结构及用地规划模式的不同所产生的城市人口密度、房屋建筑密度、工作岗位密度及商业区的集中程度等对客流的产生及其流向有着重要影响，它们直接关系到客流集散点的集散强度及分布状态，进而影响着车站的分布状态。可以通过轨道交通建设与城市规划的有机结合，推动人口和就业向轨道交通沿线影响范围内集聚，提高城市人口选择轨道交通方式的可能性，同时也为土地利用规划和布局实现提供了交通保证。市域线一般都是作为城市发展引导型线路来发展的，线路一般都连接着大量的住宅区。而居住的转移主要是指向就业区。通常，一个分区中住宅量越多，交通产生量就越多，而非住宅建筑越多，吸引量就越多【50】。因此，住宅密度高的地区可以考虑根据远期交通需求设置轨道交通车站。除了在郊区车站周围大力发展住宅以外，国外的实践经验和已有的理论研究表明：车站周边土地使用的混合度越高，吸引的轨道交通乘客就越多。因此在规划设计方面，轨道交通车站周边的城市功能模式并不一定只是居住功能，还可以考虑商业、办公楼和工作场所的配套。实施轨道交通建设与地区综合功能丌发相结合的战略，优先发展高密度居住、办公楼、商场、餐饮、娱乐、文化展览、体育等吸引客流的公共建筑设施。148 第6章市域线车站设置及评价方法研究6．5．3技术可行——满足技术要求在车站设置过程中，除了要考虑客流、土地利用等方面的因素以外，还需要考虑到车站的设置要为列车的快速、安全运行创造条件，还要受到一些自然条件的限制，满足一些技术要求。1)列车行驶的要求列车在站问行驶，单纯从列车性能发挥角度来说，希望站间距均匀分稚，并且在一定范围内站间距越大越好，这样能充分发挥列车的运行速度快的优势【4l】。但根据客流分布等其他因素的影响，站问距的均匀分布是不太现实的。站间距只能当作一种约束条件来考虑，需综合考虑多种影响因素来布设轨道交通车站。2)城市人文、地理条件城市的地质、地形、地貌等自然条件会限制轨道交通车站的规划选址以及车站内部设施的布局形态，并对车站的建筑结构形式产生深远的影响。车站的规划布局必须遵守国家对历史文物、自然风景区等方面的保护性法规，当车站的选址与之相抵触时必须避让。另外地面标志性建筑物及地下设施等对车站的选址也有一定的影响，在进行车站布设时，也要考虑保护城市人文地理不被破坏。6．5．4车站设置评价——分析车站设置的经济合理性郊区轨道交通车站的建设，不单单是轨道交通线路车站本身的建成使用，更应考虑到郊区轨道交通对车站周边的影响。因此，郊区车站的设置可以通过前文提出的郊区车站设置的成本效益模型进行车站设置的合理性评价，作为方案比选的参考和支持依据，避免规划的随意性。由一k述分析可见，轨道交通车站设施建设是城市建设的百年大计，它的分布状态将对城市的土地利用、规模、居民出行乃至生活方式都会产生深远的影响。相应地，这些因素亦影响着轨道交通车站的合理布设。因此，在进行轨道交通郊区车站’媸置时，首先必须很好地分析规划相关区域内的土地布局形态和预测客流集散需求量，实现“以人为本，按需设置”的理念：其次，轨道车站的设置必须满足城市地形、地质、历史文物等自然条件和人文地理条件的限制要求，从技术的角度确保郊区车站的设置不影响线路的布没，保证线路的顺利建成并正常投入149 第6章市域线乍站设置及评价方法研究使用；再次，利用郊区车站设置的成本效益模型评价车站建设的经济合理性，作为决策的依据。6．6案例研究以上海市轨道交通9号线1期线路为例，对该线郊区段的线路(外环路站以南线路)车站进行分析。9号线1期线路从松江新城站～宜山路站，线路全长34．186km，车站15座。全线平均站距为2-3llkm，外环路外平均站距为2．720km；外环路内平均站距为1．630km。其中泗泾站与九亭站相距5．250km，是线路上最长区间。考虑到增设车站对客流量的影响难以准确的预测，本文在案例分析中将分别选取尚未有客流预测的虚拟车站(案例1)和已有客流预测的车站(案例2)作为增设车站分别进行其车站设置的评价研究。6．6．1案例1l期工程中，泗泾站与九亭站是线路上最长区问。通过实地的调查分析，在泗泾站与九亭站区间的九干路附近分布着一些工作岗位和居住人口(图6．14~图6．17)：岗位集中分布在九干路上的泗泾工业园区，沿着九干路两侧有大量的厂房、办公楼房和仓库(实景1，实景2)；还有一些是线路沿线的岗位分布，主要来自沿线的厂房、仓库和小型物流公司(实景3，实景4)；在线路北侧还分布着朱庄、沈家宅等一些居住区；在沪松公路距离九干路两侧700m左右的地方各有一个规模较大的别墅区(15万～20万m2)。这些都可以说明，在9号线的九干路附近还是有一定的客流基础的。而此处与泗泾站和九亭站的距离均超过2km，这两个车站对这些客流的吸引力度较小，因此此处可以作为拟增设车站进行考虑。假设增没车站位于沪松公路九干路LJ附近(如图6．18所示)。根据线路图，新增车站与洲泾站的线路距离为2．8km，与九亭站的线路距离为2．45km。150 第6辛市域线车站设置驶评价方法研究幽614实景l：九干路—一距离沪松公路约lOOm图6】5实景2：九干路——距离沪松公路约700m翻616实景3：沪松公路——距离九下路约100m 第6章市域线车站设鲎及评价方法研究幽617实景4：沪松公路——九干路口图618新增站点线位图66．1"车站设置对客漉量、旅行时间和配车数的影响为了研究方便，我们首先分析拟增设车站设置对客流量、旅行时间和配车数三个关键因素的影响。1)车站设置对客流量的影响借用已有的有关车站客流覆盖量的研究成果，本文对案例中的拟增设车站进行车站客流覆盖量的估算。轨道交通车站的覆盖量主要取决于车站的覆盖范围以及周围的人口密度和 第6章市域线车站设置及评价方法研究就业密度‘142】【1451【146】【143】【1441。为此，在计算增设车站覆盖量之前需确定增设车站的覆盖范围以及人口、就业分布密度的大小。(1)增设车站吸引范围的确定在郊区车站吸引的客流中，换乘客流主要取决于换乘接驳方案的设计与优化，而与增设车站关系不大，因此可以认为换乘客流不会因为增加车站而发生变化，即在郊区段增设车站只会影响步行吸引范围的客流量(以下简称步行客流)。因此，案例中增设车站的覆盖范围主要取决于出行者步行至轨道交通车站的最大距离，即车站的合理步行吸引范围。综合各调查资料可以看出【44】[146】，对于大多数城市来说，步行去轨道交通车站的最适宜距离，城市中心区为500"-"600米，边缘区为800～1000米。在本案例中，考虑到增设车站处于城市外围的郊区段，其他交通服务的选择性差，轨道交通的影响范围要比中心城市大一些【”01，因此其步行吸引半径取1000m。(2)增设车站周围的人口分布增设车站的覆盖量测算还取决于人口分布情况【1711，可以根据交通调查把站点周围步行吸引范围内的区域划分成，个人口小区，每个小区面积为a，，，=1,2，．．√；小区人121密度为p，(人詹)，如果已知各小区的就业数据，则尹，可表示小区人口密度与就业密度的加权和。(3)增设车站客流覆盖量假定小区的出行量仅与小区内的土地使用情况有关，出行的比率不因为增设车站而改变，则车站客流覆盖量可用图6．19表示。图中，对于站点x，存在K个对应的不同吸引强度的同心带rk(k=1,2，．．．K)；其对应的吸引强度以可通过居民步行出行点至郊区车站间距离来依次确定【"21，一般认为九=l／彳；‰对应的同心圆的面积为a。。据研究，车站的吸引量与人口密度、吸弓l强度以及车站吸引范围之问满足重力模型【59】【173】【174】【175】【176】【501。则车站x的步行客流吸引量Q(x)可以表示为：啪)=喜喜瓦‰，(瓦m，)(6-18)式中：∥——待标定的常数；p，——小区人El密度与就业密度的加权和，人／m2；吼n吼一，n口，——交通调查小区与吸引环的交叉区域的面积，m2。 第6章市域线车站设置及评价方法研究图6．19站点客流覆盖量示意图由于很难取得有关交通调查小区的人口密度和面积的信息，在案例中笔者采用文献【177】中有关上海市郊区人口密度约为780A／h-n2的结论，把增设车站周围的不同范围圈简化为一个圈，计算其客流覆盖量，根据公式得到增设车站所增加的客流量Q增(x)约为9796人次／天(具体参数取值和说明如表6．7所示)。表6．7案例l——增加客流姑计算表格取值，计算结参数，公式取值依据，说明果Jl把下站周嗣的小同范m嘲K1简化为一个髑8l惯例Pi780人／km2文献[177】l1覆盖范俐半径为lkm，凶此((％一l+rk)／2)20．52吸|jl半径为O．5km口＆nak一1n口』3．14kmz覆盖范ml半彳=；{：为1km由十没自．考虑乍站州Hl的吲加否,／荟K((‰等)／2∥而呻)9796人次，天_T作岗位密度，I大liiL得到的计算结果要比实翰、值小。2)车站设置对旅行时间和配车数的影响根据相关参数和公式，可以计算得到增加的旅行时间At增为63．45s，减少的出行时间At减为0．29h(表6．8)。 第6章市域线车站设置及评价方法研究表6．8案例l——车站设置对旅行时间的影响计算取值，计算结参辫公式取值依据／说明果f停40s口加0．9m／$2文献[135】口减lm／s2y80km／h文献[135】．V·1000／3600峨2噜。2以加2％63．45s一￡lI．88km文献[135】‰35km／h上海市公交车旅行速度市区约为％18．8km／h1Ikm／h，郊区约为22km／h，本次评价采用加权-’F均后的18．8km／h嵋2去一去0．29h3)车站设置对配车数的影响利用增加的出行时间按和其他一些参数，可以计算出车站设置所需要增加的配车数为3辆(表6．9)。表6．9案例卜～车站没置对配乍数的影响计算取值／计算结参数／公式取值依据／说明果‰话0．1惯例仫ⅢO．1，l如峰20列／h根据义中“4．6案例研究”得M3辆到的最优方案。Ⅳ增=(1+％修+珞H】)+‰峰‘2·(△‰／60)·M／603辆155 第6章市域线车站设置及评价方法研究6．6．1．2车站设置的成本效益分析下面对车站设置产生的各项成本和效益指标进行具体分析和计算。1)成本指标计算成本指标包括建设成本C．，运营成本C：，车辆购置成本c3和乘客的时间损失成本c4，具体参数取值和计算结果见表6．10-表6．12。表6．10案例l——建设成本Cl计算参数，公式取值，计算结果取值依据／说明，120mC车站23．5l万元／延米文献[127】银『IIJ3．9万元／双延米tI5年GI建=，·(q站一龟fHJ)·(1+p)”3149．11万元c美备680．77万冗／站文献[127]f设蔷25年玎赴蔷G设备=∑c鑫备·(1+p)叫””。瑷鲁839．39万元Cl=G上建+G设备3988．50万元 第6章市域线车站设置及评价方法研究取值，计算结参数，公式取值依据，说明果wj3．47万元／年文献[178】高架乍站工作人员的最小配t20人置c乏营15．38万兀／年文献【l35】推算f50年t--mD军站=∑w·薯·(1+p)一+∑龟i营·(1+p)叫1395．13万元f=I唾辆9967jj0辆文献【135】纷辆2％t-，”咏修=∑心·唾辆·蛑辆·(1+p)叫983．40万元f=l吼建l％文献[135]妒设螯3％t-m0胎=∑G上建·吼建·(1+p)叫+∑％簪·‰备·(1+p)一854．29万元f=Ij；IC2=D车站+0牟修+03t-修3232．82万元f4三辆40盆“’辆G=∑Ⅳ增·略辆·(1+p)叫””～_辆3278．50万元157 第6章市域线下站设置及评价方法研究表6．12案例l——乘客的时间损火成本C。的计算参数，公式取值，计算结果取值依据／说明82525人次／天初期Qf(石l，x2)143227人次／天近期188054人次／灭远期y上作66．7％文献[135]推算y休闲33．3％妒休闲50％文献[174]鬼16．4元／ll文献[t351推算c4=喜球％柚以"65<穹意≯‰以卜。岬厂‘21326．23万元2)效益指标计算效益指标主要包括客票收入增加蜀，乘客时问节约效益致和土地升值忍，具体参数耿值和指标计算见表6．13、表6．14。表6．13案例l——客票收入增加蜀和乘客时间。肖约效益B2的计算参数，公式取值，计算结果取值依据／说明％9796人次／天L}·￡|5．5冗／人次文献[1351卜。mE=∑365·Z，·岛·鳊·2·(1+p)一‘／10464722．33万元由十鳞根据现状估算，f=l没有对术)k客流增K做{f；颅测，冈此汁算结果有及：yl-m△‰’纵‘2·365。(‰‘曩：‰刚’‰f14‘忽)·(1+∥45664．65万元2鲁104町能偏小。158 苎!兰堕塑主苎壁!墨竖笪塑鳖竖图620增设车站周围卫星拍摄瑚引射公式取值／计算结果取值依据／说明P：065万元A一2008年3月份口离日№*loo帅灶％胚房的均价矶。口2前文有关上海市轨道变埔9导线郊区车站周围房价宴*玑研究的结果一r／4017玑。Ⅱ．2000m2口25400m2吼8000m2目620．*析过程中H对月R房产进行估算。吼110【100rt32d5160000m2m于在面积估掉时仅对g住房P避行分析，m忽略∞镕马=矿∑(q—qn^)碡l∞．¨Ⅳ￡地E人t的』席和e库卣积，崮此*值偏十。 第6章市域线车站设置及评价方法研究3)增设车站的成本效益比较根据以上计算结果，在虚拟车站进行增设车站的成本效益各项指标如表6．15所示。从表中可以看出，在整个计算周期内(50年，其中建设期5年，运营期45年)，在该点增设车站的效益现值要比成本现值高出9．3亿元。增设车站所产生的建设成本、运营成本和车辆购置成本增加额并不多，这3项指标的总和约占成本总和的33％，而乘客的时间损失成本占了67．01％；同样，在效益指标中，土地升值的作用并不是最重要的，仅占效益总和的11．24％，而随着运营时间的推移，客票收入和时间节约效益占了效益总和的98％以上。这充分说明，在该点设置车站的经济效益随着时间的推移逐步显著，最终将远远超过所增加的成本。当然，在进行案例分析时由于许多数据的可得性受限的原因，很多指标的计算并不准确，特别是有关车站客流覆盖量和车站周围房产面积的计算是根据模糊数据和地图估算的，与实际数据肯定存在一些误差。因此，案例分析的结果只能作为本课题所提出方法的一个演示说明和参考，如果需要把此方法用于辅助决策还需要更加详实的数据支撑。表6．15案例l——车站没置成本效益分析表成本效益项目建设成奉运t￥成本车辆购置成本时问损失成本客基收入时间节约十地fl‘值现值／万几3988．503232．823278．502l326．2364722．3345664．65l4089．40所占比例12．53％10．16％10．30％67．01％51．63％36．43％11．24％合计／万几31826．05l224476．38效益一成本92650．33万兀6．6．2案例2为了尽量减少由于车站客流预测不准对案例分析的影响，本文又选取了该线上已有客流预测的车站——中春路站(图6．21)为例，进行其车站设置分析评价。由于相关研究部门已经利用已有的客流预测模型对中春路站的客流做出了预测，因此，可以直接利用已有的客流预测量进行评价分析。中春路站位于沪松公路的中春路路口，西与九亭站距离2．463km，东与七宝站仪相距1．306kin。车站为地下二层车站，在车站的东侧分布着大量的别墅区和多层建筑(图6．22)，但是由于东侧与七宝站的站间距很小，因此房产价格影响范围存在重叠区域，需要根据公式(6．17)对重叠区域内的房产进行具体分析。 第6章市域线车站醴置及评价方法研究笋喜I一图6．21中春路站及其相邻乍站圈622中春路站周罔11星拍摄图16l 第6章市域线车站设置及评价方法研究根据文献[135]的客流预测，我们可以知道，该车站在2012年，2019年和2034年的车站上下客流量(矾．2)分别为23084人次／N，37338人次／R和38932人次／日。其他参数的取值和计算过程可以参见案例1的方法，本文在此不再重复叙述。根据计算结果，中春路站车站设置的成本效益各项指标如表6．16所示。从表中可以看出，在整个计算周期内，中春路站设置的效益现值要比成本现值高出15．5亿元左右。车站设置所产生的建设成本、运营成本和车辆购置成本约占成本总和的28％，时问损失成本占了72％；在效益指标中，由于中春路站距离七宝站很近，轨道交通车站对房产价格的影响范围存在重叠的区域，因此中春路站对房产升值的作用并不是很明显，仅占效益总和的2．21％；而随着运营时间的推移，客票收入和时间节约效益占了效益总和的98％左右。这充分说明，中春路站设置的经济效益随着时间的推移逐步显著，最终将远远超过所产生的费用成本，因此在该点设置车站是合理的。表6．16案例2——中春路站设置成本效益分析表成本效益项目建设成本运t；成本布辆购冒成本时间{!》j失成奉客祭收入时问节约虏产升值现值／万j己5802．072652．203278．5030396．12l12991．5779568．9l4355．oo所占比例13．77％6．30％7．78％72．15％57．38％40．41％2．21％仑诗嘎屯42128．89196915．48效益一成本l54786。59万，亡6．6．3综合分析从以上两个案例的分析，我们可以知道：从长远来看，在市域线郊区段增设车站所增加的建设成本和车辆购置成本并不是其主要成本，而由此所增加的运营成本和对原有乘客产生旅行时问损失成本才是其成本的主要部分。然而，增设车站所增加或吸引的客流达到一定程度的时候，增设车站所增加的效益将远远超过增设车站所增加的成本。在增设车站所产生的效益中，最主要的效益来自客票收入和时间节约效益。当然，我们也可以从这两个案例中发现，郊区段车站设置的成本效益分析中很关键的是要解决车站客流覆盖量的预测问题，而这个问题的解决还有待于我国城市轨道交通客流预测理论与方法的进一步提升，得到较为精确的客流预测方法。162 第6章市域线车站设置及评价方法研究6．7小结与传统的平均站问距、最优站问距等车站分布理论不同，本章从定量的角度分析了市域线郊区车站设置对客流量、出行时间、配车数、建设成本和运营成本、车站周围房价等关键因素的影响和影响程度，在此基础上，提出了市域线郊区车站设置的成本效益分析指标体系，并对具体指标进行定量研究，构建了市域线郊区段车站设置的成本效益模型，形成了市域线郊区车站设置的基本方法。以上海轨道交通9号线为例，分别选取虚拟车站和已规划车站进行车站设置的成本效益评价。163 第7章结论与展望7．1论文的主要工作及成果随着城市化发展进程的加快，城市发展的空问范围不断拓展，城市规模不断扩大，在城市中心区与郊区、城市副中心与郊区之间产生了巨大的通勤交通需求，城市发展早期建设的地铁已经难以满足不断增长的长距离通勤交通需求。市域线和市郊铁路在整个轨道交通系统中发挥着越来越重要的作用，而如何在已有的地铁网络中规划设计市域线成为当前的迫切需要解决的问题。本文以“提高效益，降低成本”为宗旨，对市域线的衔接模式设计、敷设方式选择和车站设置进行研究。主要工作及成果如下：(1)以文献调查和资料分析为主，分析了世界主要城市轨道交通线路的构成和发展过程，对各大城市市域线和市郊铁路的衔接模式、敷设方式和车站设置等线路设计特点进行探讨，并从中总结出了一些可借鉴的经验。(2)在已有的噪声振动研究基础上，根据市域线的线路特征和运营特征修正了市域线噪声、振动预测评价模型，得到不同制式、不同线路敷设方式和不同运营组织方案下市域轨道交通沿线不同距离处的噪声与振动影响程度，提出了轨道交通坏境影响效益评价方法。(3)给出了市域线分段、贯通模式的定义，分析了分段、贯通模式对建设成本、运营成本、环境影响、乘客出行等关键因素的影响，从服务水平、经济性和环境影响三个方面建立了衔接模式的评价指标体系并对指标取值方法进行了定量化研究，以总费用现值方法为基础构建了市域线衔接模式的评价模型，并以上海轨道交通9号线为例进行了案例研究。(4)从环境影响、建设成本和运营成本三个方面提出了市域线郊区段线路敷设方式的评价指标体系，并对指标取值方法进行了定量化研究，利用总费用现值方法构建了市域线郊区段线路敷设方式的评价模型，结合土地利用形成了与沿线环境相协调的市域线郊区段敷设方式优化设计方法。最后，以上海轨道交通9号线金桥路站～张桥镇站区间为例进行了案例研究。(5)通过对国内外市域线车站设置实践与理沦的研究，总结出车站设置的影响因素以及车站设置评价的方法，定量研究了车站设置对客流量、出行时间、配车数、建设与运营成本、车站周围房产价格等关键影响因素的影响程度，基于车站设置合理性角度，提出了市域线车站设置的评价指标体系，并具体探讨了各项指标的量化方法，同时基于成本效益分析法建立了市域线郊区车站设置的评价 第7章结论与展望模型，形成了区别于传统最优站间距理论的市域轨道交通线路车站设置的新方法，并以上海轨道交通9号线的郊区车站设置为例进行了案例研究。7．2论文的创新点(1)把环境影响引入市域线衔接模式的评价指标体系中，对不同衔接模式的服务水平、经济性和环境影响程度进行了定量计算，利用总费用现值理论建立了市域线衔接模式的评价模型。(2)以轨道交通环境影响研究为基础，把环境影响转化为可量化的经济指标，提出了市域线敷设方式的经济评价指标体系，基于总费用现值方法建立了段线路敷设方式的评价模型，提出了与沿线环境相协调的市域线郊区段线路敷设方式的优化设计方法。(3)从增设车站的角度研究了市域线郊区车站设置对客流量、出行时间、项目建设与运营成本、车站周围房产价格等因素的影响程度，与传统的平均站间距和最优站问距等车站分布理论不同，建立了基于成本效益理论的市域线郊区车站设置的评价模型，提出了市域线郊区车站设置的新方法。7．3有待进一步研究的问题我国的市域线发展至今，无论在理念方面，还是在实践方面，都处于一个不断探索、不断完善的过程，其相关技术的评价更是一个亟待解决和完善的问题。在本文研究的过程中，本文虽然在有关市域线衔接模式、敷设方式和车站设置等方面做了大量的研究工作，然而由于时间、篇幅和能力所限，本文所做的研究工作还有待于进～步深入研究，主要包括以下几个方面：(1)由于目前国内在市域线衔接模式方面的尝试还很少，本文所提出的市域线衔接模式的评价指标体系还需要结合实践和相关理论迸一步完善；同时由于旅行舒适度难以量化，衔接模式中的服务水平指标只考虑的乘客旅行时间成本，今后将进一步研究如何把乘客旅行的舒适性结合到衔接模式的评价模型中。(2)在研究过程中受时间和研究范围的限制，对于不同敷设方式的运营成本只研究了耗电成本，而对不同敷设方式的维修成本没有进一步量化，使评价存在一定的差异；同时，对于与沿线环境相协调的市域线郊区段敷设方式优化设计方法，本文只提出了以敷设方式和土地利用为核心的调整方法，而对于其他方面如车站设置、景观设计等还可以进一步研究，以形成完整的与沿线环境相协调的线路优化设计方法。(3)郊区车站设置必然对客流量产生一定的影响，而其影响程度的确定需 第7章结论与展望要有一个较为准确的车站客流预测方法，受时l、日J限制本文没有对客流预测方法展开研究。因此，有关郊区车站的客流预测方法可以作为今后的研究方向进一步探讨。同时，文中对车站周围土地利用的影响仅仅考虑住宅价格的因素，研究和分析的内容较窄，还需要对轨道交通车站与土地利用的互动关系作进一步研究。