大連市軌道交通路網規劃與金石灘線客流預測

　　一、項目背景與必要性

　　1．城市發展概況

　　大連市位于遼東半島南端，是東北三省和內蒙古東部地區的水陸交通樞紐，是包括日本在內的東北亞經濟圈內以港口和旅游為特色的北方海濱城市，是我國重要的對外貿易口岸。

　　大連是迄今只有一百年歷史的新興城市。1898年被沙俄強租，1899年開始建設，1904年日俄戰爭中沙俄戰敗，從此大連由日本帝國主義統治直到1945年解放。在大連百年的歷史中，前47年是在帝國主義占領下，使大連的城市建設帶有濃厚的殖民地特點。

　　大連市的城市建設起步地區位于現市區的東部勝利橋和港灣橋一帶，1910年城市開始向南部和西部的方向發展，1929年城市布局形態沿南部丘陵與北部海灣間較平坦地帶展開，形成東西向帶狀城市?？偯娣e35.6平方公里，居住人口達20萬人。1945年大連解放，直至七十年代中期以前，大連城市的發展比較平穩，逐步開辟了幾個新的工業區和住宅區，使城市沿大連海灣呈C形帶狀發展。七十年代后期，隨著經濟快速地增長，城市規模、人口不斷擴大，原來城市已滿足不了需要，開始向北部發展。1979年大連市開始制定建國以來第一個城市總體規劃，1985年經國務院正式批準實施，為大連城市發展明確了方向。

　　隨著我國的改革開放，大連市被國務院批準為十四個沿海開放城市之一，后又被列為七個計劃單列市之一。大連成為我國東北地區對外開放的窗口。隨著城市規模不斷擴大，為適應城市發展的需要，1990年及時對城市總體規劃進行了調整，金州區和新市區（經濟技術開發區）確定為市區之一，從而形成了以中山區、西崗區、沙河口區、甘井子區為中心，包括金州區、新市區和旅順口區等七個區所組成的組團式帶狀城市形態。

　　2．規劃建設軌道交通的必要性

　　城市交通問題是世界各國在城市化發展進程中普遍遇到的一大難題。當今世界許多大城市都把發展快速、大運量的軌道交通作為解決城市交通的重要途徑。八十年代以來、大連在國家產業政策指導下、開始進行城市軌道交通的規劃和研究。大連市政府已將軌道交通的規劃和建設列入城市重大基礎設施項目的頭號工程，并作為實現21世紀大連城市發展戰略的重要舉措之一。

　　軌道交通是一種大運量、高效率的客運交通方式，是一種大眾化的快速公共交通系統，其服務的主要對象主要是城市中低收入的居民和城市外來流動人口。軌道交通還是一項環境工程。軌道交通的規劃建設，將優化公共交通結構，提高服務水平；建立客運主通道，緩解城市交通增長壓力；促進城市布局調整，完善城市功能；有利于完善城鎮體系，加快城市化進程；并且有利于第三產業及旅游業的發展。

　　3．課題特點和目標

　　軌道交通建設的巨大投資和較長的建設過程、以及軌道交通建設對城市土地利用、經濟發展與城市環境的巨大影響、決定了軌道交通建設規劃的重要性。軌道交通路網規劃是保證軌道交通建設的科學性、合理性、經濟性以及可操作性關鍵環節。

　　本課題通過軌道交通路網規劃分析確定大連市軌道交通的合理建設規模、提出最佳的規劃路網方案、并要求對規劃路網方案的客流情況進行預測。這些基礎性工作將為大連市軌道交通今后的發展奠定基礎．為合理確定大連市軌道交通建設的優先順序、控制軌道交通建設用地提供依據。

　　二、大連市軌道交通線網規劃

　　1．軌道交通線網規劃基本原則和思路

　?。?）軌道交通線網規劃設計的一般原則

　　線網中的規劃線路走向應與城市交通中的主客流方向相一致。在大城市快速軌道交通能為居民提供優質交通服務，尤其對中、遠程乘客來說，快速軌道交通是最能滿足其出行要求的交通方式。

　　線網規劃要與城市發展規劃緊密結合，并適當留有發展的可能性?？焖佘壍澜煌ň€網規劃是大城市發展總體規劃的重要組成部分。線網規劃要能夠適應都市的未來發展，充分考慮土地利用和交通的相互影響關系，處理好滿足需求和引導發展的關系。

　　規劃線路要盡量沿城市干道布設，并且要以最短捷的線路連接大的交通樞紐（包括對外交通中心，如火車站、飛機場、碼頭和長途汽車站等）、商業中心、文化娛樂中心、大的生活居住小區等客流集散量大的場所，以減小線路的非直線系數和縮短居民出行時間。

　　線網中的線路布置要均勻，線網密度要適當，乘客換乘方便，換乘次數要少。

　　線網要與城市公共交通網銜接配合好，以充分發揮各自的優勢，為乘客提供優質交通服務。

　　線網中各條規劃線上的客運負荷量要盡量均勻、避免個別線路負荷過大或過小的現象。居民出行的可達性要好，乘客平均乘距與線路長度的比值要大，并且越大越好。

　　在選擇線路走向時，應考慮沿線地面建筑的情況，要注意保護國家重點歷史文物古跡和保護環境。要充分考慮地形、地貌和地質條件，盡量避開不良地質地段和重要的地下管線等構筑物，以利于工程實施和降低工程造價。

　　車輛段（場）是快速軌道交通的車輛停放和檢修的基地，在規劃線路時，一定要同時規劃好其位置和用地范圍。

　　在確定線網規劃中的線路修建程序時，要與城市建設計劃和舊城改造計劃相結合，以保證快速軌道交通工程建設計劃實施的可能性和連續性；工程技術上和經濟上的合理性。

　　貫通中心區：貫穿城市中心的路線通常被稱為直徑線，從軌道交通線網體系和運輸效率的角度看設置貫穿城市中心的路線比較理想。

　?。?）大連市軌道交通線網規劃的基本思路

　　城市發展與軌道交通建設之間有著能動的相互影響作用。城市的不斷發展導致交通需求的日益增加，為軌道交通建設提供了必要性；而軌道交通的建設將會影響城市的土地利用形態、城市結構和區域的社會經濟發展。因此，軌道交通線網規劃必須考慮城市圈的遠景發展規劃，反映城市的總體發展戰略。

　　軌道交通是城市綜合客運交通體系中的骨干交通，其布局應與城市主客流方向一致，應該能夠連接城市的主要客流發生吸引源，并盡量使其直達或經過一次換乘到達。其運載能力應該與交通需求特點相適應。也就是說，滿足交通需求是軌道交通線網規劃的第一原則。

　　大連是著名的海濱旅游城市，城市建設與景觀馳名中外。軌道交通的建設要與城市風格相協調，注意城市景觀和特色，體現出快速軌道交通的特點和發展趨勢。

　　軌道交通線網規劃要與解決城市交通擁擠、環境問題和減少交通事故等現實需要結合起來，起到綜合治理城市問題的作用。

　　軌道交通線網規劃還要考慮鋪設線路的可行條件、地形特點以及對現存有軌電車線路的有效利用等。

　　2．軌道交通路網規劃技術路線

　　如圖1所示，大連市軌道交通線網規劃在對大連市客流需求的空間分布特點、城市結構與土地利用以及線路工程實施可行性進行分析的基礎上，首先研究大連市軌道交通的合理規模，然后對各種不同的路網結構形式進行比選，形成多個初選方案。對這些初選方案進一步進行定性分析和篩選，最后提出四個備選方案。在對備選方案的技術指標進行量化計算的基礎上，通過綜合評價，最后提出了推薦的路網規劃方案。然后進行推薦方案的客流預測，進行系統選型、敷設方式、車場及聯絡線等相關實施規劃。

圖1 軌道交通線網規劃總體流程

　　3．大連市軌道交通路網規劃方案

　　（1）大連市軌道交通合理規模研究

　　影響線網規模的因素很多，不同的城市有自己特定的城市發展格局、土地利用形態、人口規模、經濟發展狀況和城市建設背景等，這些因素都會對快速軌道的建設帶來影響。綜合起來對城市快速軌道建設規模有影響的因素有：城市交通需求，城市規模形態和土地使用布局，城市、社會、經濟發展水平，國家政策。影響線網規模的因素有的可以量化，有的無法量化，所以確定城市快軌的線網規模要采用定量計算和定性分析相結合的方法。

　　a．以公共交通客流總量計算

　　交通基礎設施的建設要滿足交通需求的需要，城市遠景年的公共交通預測總量，體現了城市公共交通的遠景需求規模，是決定城市快速軌道建設總量的最重要的、可量化的指標。

　　b．以人口線網密度計算

　　城市的人口總數反映了城市的人口規模，以人口總數為基礎人口密度指標實質上反映了人口規模對軌道線網規模的影響程度。通過總結已建成軌道網的世界主要城市的每百萬人口擁有的軌道線網長度，對我們推算由人口規模決定的合適的城市軌道線網規模有很好的借鑒意義。

　　c．以面積線網密度計算

　　快速軌道的面積線網密度實質上表示了快軌線網的覆蓋面。市中心區和市邊緣區線網密度有所不同。軌道網密度由市中心向外應逐漸降低?？筛鶕湟巹澋某鞘兄行膮^用地面積和城市外圍區用地面積，利用以上分析出的指標，推算由軌道線網面積密度確定的軌道線網規模，這也反映出城市用地規模對軌道線網規模的影響作用。

　　d．以城市面積及估算軌道年客運量綜合計算

　　城市面積界定了區域內交通的分布范圍，即軌道交通覆蓋范圍的上限。城市的人口總數反映了城市的人口規模。為綜合考慮以上因素，我們根據世界和國內各大城市相關數據，通過變量選擇和參數標定，得出包括城市面積和規劃年度軌道年客運量估算值兩個變量的軌道交通規模的計算公式。

　　以上方法分別體現了城市交通需求、城市人口規模和城市用地規模等主要因素對軌道線網規模的影響作用，應用時可分別計算出線網總長度，然后取其平均值或最大值，作為控制路網規劃線路總長度的參考值。定量分析的計算結果只能反映出問題的局部，應用時也不可忽略一些不能量化的因素如城市的組團結構、城市的經濟條件等對軌道線網規模的影響作用，力求做到全面分析，綜合考慮。

　　通過應用以上估算線網規模的公式，我們認為大連市比較合理的路網規模范圍是88-250公里，平均為147公里。根據大連市的城市規模和經濟發展水平，軌道交通路網規模取這個范圍是合適的。

　?。?）大連市軌道交通路網備選方案的形成

　　依據軌道交通路網規劃一般原則和基本思路，在充分分析現狀公交客流需求的空間分布特性、未來客運需求的期望路線、重點規劃分區、客流集散點以及城市結構布局的基礎上，形成了近10個初選方案，通過對規劃和工程可實施條件，結合大連市綜合交通調查和規劃的研究成果，提出了四個線網規劃備選方案。

　　（3）大連市軌道交通路網備選方案的優選

　　軌道交通線網方案的評價是涉及眾多因素的復雜問題，本研究采用比較分析方法定量的對備選方案進行優選。

　　一個好的線網方案要具備好的交通疏散效果，合理的線路布局和線路走向，并與城市的總體規劃和城市的未來發展相適應。對線網方案進行評價優選，需要綜合考慮每個線網在這些方面的優缺點，是定性和定量相結合的多目標決策問題。評價時首先要選擇能反映線網優略程度的評價指標，其次分析這些指標在評價軌道線網方案時彼此間的權重關系，然后計算不同方案的各指標得分，最后分別計算各方案的綜合評判值，確定最優方案。本研究首先建立了城市軌道線網方案綜合評價指標體系，并利用層次分析法評判這些指標間的權重關系，然后利用模糊決策法研究軌道線網各布線方案的綜合評價和遴選。

　　軌道交通線網布線方案主要評價指標

　　本研究采用的軌道交通線網布線方案主要評價指標見圖2。

圖2 大連市軌道交通規劃線網方案評價指標體系

　　層次分析法

　　層次分析法是一種定性與定量分析相結合的多目標決策分析方法。其基本過程是：把復雜問題分解成各個組成元素，按支配關系將這些元素分組、分層，形成有序的遞階層次結構，在此基礎上通過兩兩比較方式判斷各層次中諸元素的重要性，然后綜合這些判斷計算單準則排序和層次總排序，從而確定諸元素在決策中的權重。

　　模糊決策

　　模糊決策是一種綜合評判方法。對各軌道線網的規劃布線方案的優劣，可以通過在上述的綜合評價指標體系下的一組指標值來反映，但可能沒有一個方案各個指標均為最優，這時就需要尋求一個能起到綜合評價作用的評判指標值（如計算加權相對偏差距離），再按評價指標值的大小，從中選擇最優方案。

　　大連市軌道交通線網比選方案的比較分析

　　本課題將近期2010年、遠期2030年兩個年度的公交OD分別在前述五個線網方案（普通公交+軌道線網）上分配，得到的各方案全日客運量、早高峰小時最大斷面流量、平均運距等指標進行比較和評價。根據前述模糊決策的方法計算各方案的評價指標偏差值。然后計算得出各方案的加權相對偏差距離。

　　從計算結果看，方案四具有最小的加權相對偏差距離，是一個相對較優的方案。方案四的軌道交通線網運送了大量的客流，它將在城市公共交通中起著骨干作用。方案四的直達率在幾個方案中也是最高的，說明軌道交通線網將為居民的出行提供方便快捷的優質服務。它的負荷強度也很高，這些意味著軌道交通系統建成后，方案四將會有很好的經營效益和社會服務效益。方案四的線網長度較長，達123公里。線網密度為0.43公里/平方公里，覆蓋了22.76%的路段。軌道交通的建成將不僅為城市居民的出行提供便利，也必將為城市的社會經濟發展和城市合理布局的形成起著積極的推動作用。方案四作為本課題的推薦方案。表1列出了推薦方案的部分指標值，圖3顯示了推薦方案的線路走向。

表1 大連市軌道線網推薦方案部分指標一覽

　?。?）大連市軌道交通路網推薦方案

　　線路方案（見圖3）

　　規劃軌道線路規劃5條，總長度123公里。

　　1號線：由凌水經黑石礁，沿中山路西段、西安路、華北路，由劉家橋入促進路、過甘周路人山東路北上至泉水，長19.2公里。支線由劉家橋至機場5.4公里。

　　2號線（環線）：北環由寺兒溝起，沿長江路現有軌電車線西行至興工銜，長8公里。遠期過西安路入中長街、跨過黃河路后，沿鐵路專用線南下，至富國街（星海灣），沿高爾基路向東，過太原街，入白云新村，沿東北路，穿過白云隧道至南石道衡（森林動物園）。向東走石葵路、跨過解放路，經石葵路東段至中南路，至棒錘島景區后，穿過山屏街隧洞，至華樂街、寺兒溝站與北環相接，長16公里。環線全長為24公里。

　　3號線：由大連火車站北上，沿東北路，經泉水新區、大連灣，至開發區、金石灘，全長50公里。

　　4號線：由老虎灘沿解放路北上至青泥洼橋，全長7.5公里。

　　5號線：由王家屯入長江路，經海港入人民路、中山路，五一路，經解放廣場入黃河路、紅旗路至灣家村，全長16.6公里。

　　主要特點

　　a．軌道路網由以青泥洼地區為中心的4條放射線和貫穿市區西部南北的1號線組成，規劃2號線在寺兒溝至興工街有軌電車線路基礎上向西延伸，經市區南部白云小區、石道街小區、石葵路、青云銜、中南路等居住區，連接星海灣、大連森林動物園、棒漁島景區等旅游區，形成環路。這種射環結合的軌道路網構架，對于減輕市中心區交通壓力，優化城市道路網結構具有重要作用。既可改善市區南部居民出行條件，又能把星海灣、森林動物園、樟樓島等景區有機結合起來。線路走向符合客流主方向，并聯接了市內主要客流集散點，機場、火車站、港口、商業區，具有較好的直達性。

　　b．1號線由劉家橋北行入促進路、山東路北上王泉水小區。穿過沙河口綜合工業區和市區北路最大居住區金南路小區。周水子機場支線。可改善了機場及周邊幾個住宅小區的交通條件，增力。了客流的吸引范圍。

　　c．根據城市發展的要求，規劃新市區至市中心區火車站的3號快速直達軌道交通線路。將金石灘、旅游度假區、大窯灣新港區、經濟技術開發區、大連灣地區、鹽島工業區及大連市最大的泉水居住區有機聯系起來，大大縮短了新市區與中心區的時空距離，對促進城市布局調整，加快區域經濟發展具有十分重要的戰略意義。

　　d．2號線可分為北環線和南環線兩部分，北環近期作為市內最古老的有軌電車線路，在規劃上給予保留，遠期可通過車輛和信號技術升級，提高車速和運輸能力。在風格上保留有軌電車特點，但在運能和技術含量上達到中運量輕軌標準。南環線和北環線可根據建設期和規劃條件實行單獨運行或聯運。在南環來修建時，整個路網為放射狀。

圖3 大連市軌道交通團艱線網

　　三、金石灘線客流預測

　　1．客流預測工作原理

　?。?）需求特點分析

　　大連市輕軌交通金石灘線（3號線）連接了城市中心區和新市區。新市區的城市功能主要由兩部分組成：一般城市功能和作為國家旅游度假區的旅游功能。因此，3號線的客流需求由兩個主要部分構成：由研究對象區域內的常住人口和暫住人口產生的工作、生活以及旅游觀光等導致的工作、生活出行需求，本報告中稱之為第一類交通需求；由研究對象區域外產生的旅游度假出行需求，本文中稱之為第二類交通需求。

　　第一類交通需求的發生機理和城市中心區交通需求的發生機理是一致的，其預測思路相同，基本方法也相同。第二類交通需求屬于對外交通需求，結合旅游需求的特點，根據歷年的各類統計數據用定量計算方法和定性分析方法相結合進行預測。

　　（2）客流預測技術方法概述

　　從客流產生的機理上看，軌道交通客流量主要由轉移和誘增兩部分組成。由于軌道交通具有快速、高效、舒適的特點，使得大量的常規公共交通和自行車客流轉移至軌道交通上，形成轉移客運量；誘增客流量則是交通條件改善和軌道（特別是地鐵）物業開發所誘發和增加的客流量。一般在大城市建成區中，誘增客流量所占比例不大。因此在軌道交通客流預測中，主要考慮轉移客流量，誘增客流量可在預測轉移客流量的基礎上，定性分析確定。對于新城區，可根據土地利用規劃和人口分布特點進行預測。

　　目前軌道交通客流預測模式主要可以分為兩類：①不基于現狀客流分布（OD分布）的預測模式，②基于現狀客流分布（OD分布）的預測模式。第一類預測模式的主要思路為將相關公交線路的現狀客流和自行車流量，向軌道線路轉移，得到虛擬的基年軌道客流。然后按照相關公交線路的歷史資料和增長規律，確定軌道客流的增長率，推算遠期軌道客流；或者由公交預測資料，直接轉換遠期地鐵客流。因此，這一類方法主要為趨勢外推，在確定軌道客流增長率時可采用指數平滑法、多元回歸等方法。第二類預測模式的主要思路為通過居民（常住人口、流動人口）出行調查，掌握現狀全方式出行分布。在此基礎上，預測未來年的全方式出行分布，然后通過方式劃分，得到軌道交通的站間OD，即可計算出軌道客流。這一預測模式即為交通需求分析中的四階段法。

　　本客流預測采用第二類預測模式四階段法。

　　2．客流預測技術路線與工作流程

　?。?）出行產生預測

　　對于常住人口的客運交通需求，由于軌道交通的建設，對沿線的土地開發、城市建設及人口分布產生影響，因此要分析研究對象區域的人口、就業及用地情況的變化，在此基礎上進行出行產生預測；對于旅游需求，通過分析影響旅游需求的主要因素與旅游需求的關系，建立旅游需求的預測模型，對未來旅游需求的吸引總量進行預測。

　　（2）出行分布預測

　　根據現狀居民出行調查結果，建立居民出行分布模型，預測未來特征年居民全方式出行OD表；與交通方式劃分步驟相結合，根據旅游需求特點和來源，預測旅游需求分布特性。

　　（3）交通方式劃分

　　標定交通方式劃分模型，進行方式劃分，獲得公交類（常規公交+軌道交通）OD、自行車OD、步行OD及其它交通方式OD。

　　（4）交通分配

　　將公交類OD在公交網（常規公交+軌道交通）上進行競爭分配，計算軌道網各斷面客流量、各站點乘降量和站間OD等。

　　綜合以上預測方法，大連市3號線客流預測的技術路線與工作框圖如圖4所示。

　　3．客流預測

　　依以上的工作流程，我們首先利用1994年居民出行調查的數據采用基于個人的原單位法預測居民出行的產生量和吸引量。在新市區我們則利用已有用函數法建立模型，利用旅游統計數據預測旅游吸引量，最后得到整個研究區域總的發生吸引量。其次我們用重力模型進行交通分布的預測。對于旅游交通量則利用旅客來源特點的相關數據進行分布預測。本課題采用多項Logit模型進行交通方式劃分，得到各規劃年度客運需求公交類OD，為進行軌道線網客流預測提供基礎數據。由于軌道交通的線路是固定的，因此它對客流的吸引有兩個特點：一是必須有常規地面公交的支持；二是它一般不吸引與軌道線路方向垂直的居民出行。為了合理地預測軌道客流，本課題采用了在整個公交線網分配公交類OD，軌道交通與常規公交方式通過行程時間、換乘時間、票價等綜合費用之間的競爭來吸引客流，從而確定軌道線路各站上下車人數和斷面客流量等技術指標。

圖4 大連市金石灘線客流預測技術路線與工作流程

　　四、結語

　　大連市軌道交通路網規劃與金石灘線客流預測是分散組團帶狀城市軌道交通路網規劃和城市組團間大站快速軌道交通線路客流預測的典型代表之一。清華大學交通研究所在定量計算與定性分析相結合優化路網、結合組團性質進行軌道交通客流預測方面，作了積極探索，提出了系統思路、模型與方法，創造性的完成了預定的路網規劃和客流預測任務，受到了評審專家的好評。