吳照章 張 錚 陳麗莎

(中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 100044， 北京∥第一作者， 高級(jí)工程師)

截至2018年12月31日，中國(guó)內(nèi)地已累計(jì)有37個(gè)城市建成并運(yùn)營(yíng)城市軌道交通線路,運(yùn)營(yíng)里程共計(jì)5 500多km，其中，北京、上海、成都、重慶等城市已開通軌道交通環(huán)線(重慶市軌道交通環(huán)線僅東北段開通運(yùn)營(yíng))，廣州、武漢、鄭州等城市已規(guī)劃或在建城市軌道交通環(huán)線。就世界范圍而言，已經(jīng)開通運(yùn)營(yíng)的城市軌道交通環(huán)線共有30余條，分布在全球20多個(gè)城市中；大部分城市僅有1條環(huán)線，但部分城市擁有2條或更多環(huán)線，如北京就有2條軌道交通環(huán)線。

城市軌道交通環(huán)線(簡(jiǎn)稱環(huán)線)指的是線路構(gòu)成一個(gè)環(huán)形，列車在其上環(huán)形運(yùn)行的軌道交通線路。一般而言，在環(huán)線上的任一點(diǎn)可以不通過換乘到達(dá)環(huán)線上的其他任一點(diǎn)。世界范圍內(nèi)比較著名的環(huán)線有日本東京的山手線、莫斯科的中央環(huán)線等。環(huán)線在功能以及客流特征上具有一定的特殊性，因此，環(huán)線的建設(shè)并不適合所有的城市。本文主要針對(duì)北京地鐵環(huán)線2號(hào)線和10號(hào)線客流特征進(jìn)行了描述分析，旨在為國(guó)內(nèi)城市軌道交通規(guī)劃過程中關(guān)于環(huán)線的規(guī)劃提供一定的借鑒作用。

1 環(huán)線的分類及其功能

1.1 環(huán)線的分類

從環(huán)線在城市中的空間位置來(lái)看，環(huán)線可以分為中心區(qū)環(huán)線、多中心環(huán)線、非結(jié)構(gòu)性環(huán)線[1-2]。中心區(qū)環(huán)線是指整個(gè)環(huán)線都處于城市的中心區(qū)，并與網(wǎng)絡(luò)中的多條放射線相交。一般中心區(qū)環(huán)線規(guī)模較小，長(zhǎng)20 km左右，直徑在5 km左右，例如莫斯科中央環(huán)線(長(zhǎng)19.4 km)、大阪中央環(huán)線(長(zhǎng)21.7 km)、倫敦中央環(huán)線(長(zhǎng)22.5 km)。北京地鐵2號(hào)線也屬于中心區(qū)環(huán)線，但規(guī)模略大，長(zhǎng)28 km。多中心環(huán)線并不處于城市的中心區(qū)，一般串聯(lián)多個(gè)城市副中心或組團(tuán)中心。由于多中心環(huán)線串聯(lián)了多個(gè)城市副中心或外圍組團(tuán)，因此規(guī)模要大一些，也會(huì)與全網(wǎng)中的多條放射線相交，例如日本東京的山手線(長(zhǎng)34.5 km)、北京地鐵10號(hào)線(長(zhǎng)57.1 km)。這兩種環(huán)線的形成與城市的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在整個(gè)交通線網(wǎng)中也處于相對(duì)重要的位置。另外，還有一種非結(jié)構(gòu)性環(huán)線，這種環(huán)線一般處于城市邊緣位置，通常作為某條線路的一部分存在，具有特殊的服務(wù)功能，對(duì)整個(gè)軌道交通線網(wǎng)不產(chǎn)生決定性影響，且很少與軌道網(wǎng)絡(luò)中的其他線路相交(例如美國(guó)杰夫肯尼迪機(jī)場(chǎng)環(huán)線等)。非結(jié)構(gòu)性環(huán)線不是本文的分析對(duì)象。

1.2 環(huán)線的功能

一般認(rèn)為,環(huán)線最主要的功能是截流并分散換乘客流，減少進(jìn)入市中心的客流，緩解環(huán)線內(nèi)的換乘壓力。同時(shí)，環(huán)線可以將城市的不同組團(tuán)或功能中心緊密聯(lián)系在一起，減少在功能中心之間出行的換乘次數(shù)，并帶動(dòng)沿線均衡發(fā)展。

1)換乘功能。環(huán)線一般會(huì)與網(wǎng)絡(luò)中的多條放射線相交，換乘站較多，全線的換乘站比例普遍較高(例如，北京地鐵2號(hào)線的18個(gè)車站中有10個(gè)換乘站，換乘站比例高達(dá)56%；北京地鐵10號(hào)線的45個(gè)車站中有16個(gè)換乘站，換乘站比例也達(dá)到36%)，可以使放射線上的乘客通過1次換乘即可到達(dá)位于環(huán)線上目的地;也提供了乘客利用環(huán)線換乘到其他放射線上的機(jī)會(huì)，使乘客不必全部到環(huán)線內(nèi)部進(jìn)行換乘;同時(shí)，將城市外圍去往不同方向的乘客的換乘客流在環(huán)線上進(jìn)行截流，并分散到環(huán)線各站，以減少進(jìn)入城市中心的客流，減輕城市中心、環(huán)線內(nèi)部的換乘壓力。

2)調(diào)整城市空間結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外多個(gè)城市發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)反復(fù)證明了軌道交通與城市空間的互動(dòng)發(fā)展關(guān)系。典型案例有：瑞典斯德哥爾摩手指狀城市空間布局與其軌道線網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本吻合；莫斯科的城市空間結(jié)構(gòu)也與“環(huán)+放射”的軌道網(wǎng)絡(luò)非常契合；日本東京山手線的建設(shè)更是誘導(dǎo)城市沿環(huán)線形成了上野-淺草、新宿、池袋、澀谷等多個(gè)城市副中心，并帶動(dòng)了山手線沿線商業(yè)的快速發(fā)展[3]，在山手線沿線及山手線環(huán)內(nèi)集中了大量的就業(yè)崗位。因此，當(dāng)城市各片區(qū)發(fā)展存在差異或城市中心區(qū)內(nèi)部發(fā)展不均衡時(shí)，可以考慮設(shè)置環(huán)線，以帶動(dòng)沿線的均衡發(fā)展，實(shí)現(xiàn)沿線功能互補(bǔ)、功能發(fā)展，并達(dá)到優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)的目的。

2 北京環(huán)線的客流特征

北京的2條地鐵環(huán)線是2條不同的環(huán)線：1條是中心區(qū)環(huán)線，整個(gè)環(huán)線位于城市的核心區(qū)，且線路規(guī)模較小，全長(zhǎng)28 km；1條是多中心環(huán)線，位于城市外圍，規(guī)模較大，全長(zhǎng)57 km。2條環(huán)線的客流特征既有相同之處，又存在差別。本文通過對(duì)客流數(shù)據(jù)的整理歸納，總結(jié)北京地鐵環(huán)線的客流特征主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)。

2.1 換乘客流比例大

由于環(huán)線的換乘站比例大，因此環(huán)線整體的換乘客流比例較大。以北京2條環(huán)線為例，工作日全日換乘客流的比例高達(dá)80%以上，也就是說環(huán)線上80%以上的客流是通過放射線換乘到環(huán)線上或要從環(huán)線上換乘到其他放射線上，如表1所示。

表1 北京地鐵環(huán)線工作日全日換乘比例及換乘系數(shù)[4]

對(duì)于環(huán)線上的換乘站而言，換乘客流比例較高，如圖1和圖2所示。

圖1 北京地鐵2號(hào)線工作日早高峰換乘站換乘比例

圖2 北京地鐵10號(hào)線工作日早高峰換乘站換乘比例

在2號(hào)線的各換乘站中，即使是換乘客流比例最低的建國(guó)門站和朝陽(yáng)門站，換乘客量比例也達(dá)到了40%；換乘比例最高的車站是2號(hào)線和5號(hào)線的換乘站崇文門站，換乘客流比例達(dá)到了74%。在10號(hào)線的各換乘站中，除三元橋站外(三元橋站是10號(hào)線與機(jī)場(chǎng)線的換乘站，因此換乘客流比例較低)，其余各換乘站的換乘比例均在60%以上，其中，10號(hào)線惠新西街南口站(北京地鐵5號(hào)線和10號(hào)線的換乘站)，換乘比例已經(jīng)接近90%。

2.2 換乘站上下客量大

對(duì)于一條軌道線路的各車站來(lái)說，換乘站本身有2條或以上地鐵線路經(jīng)過，站點(diǎn)的可達(dá)性高，因此換乘站周邊的開發(fā)強(qiáng)度一般高于非換乘站，換乘站的進(jìn)出乘客較多。同時(shí)，換乘站的上下客流除了在本站進(jìn)出的客流之外，還有其他線路的換乘客流進(jìn)出本線。因此，環(huán)線上換乘站的上下客量一般會(huì)高于其他車站。

如圖3和圖4所示，北京地鐵2號(hào)線和10號(hào)線的換乘站上下客量普遍高于普通車站。北京地鐵2號(hào)線上下客量最高的5個(gè)車站——西直門站、東直門站、建國(guó)門站、復(fù)興門站、朝陽(yáng)門站均為換乘站，日上下客量均超過2.5萬(wàn)人次；10號(hào)線上下客量最多的5個(gè)車站——國(guó)貿(mào)站、知春路站、惠新西街南口站、呼家樓站、芍藥居站也都是換乘站，日上下客量均超過3萬(wàn)人次。

圖3 北京地鐵2號(hào)線工作日早高峰站點(diǎn)上下客量

2.3 以環(huán)線為端點(diǎn)的出行比例高

盡管環(huán)線具有強(qiáng)大的換乘功能，但是對(duì)于整條線而言，出行端點(diǎn)在環(huán)線上(出行起點(diǎn)或終點(diǎn)至少一點(diǎn)在環(huán)線上)的乘客比例仍然達(dá)到50%以上。

以北京地鐵2號(hào)線和10號(hào)線為例，在2號(hào)線沿線進(jìn)站或出站的客流占2號(hào)線客運(yùn)總量的56.3%，在10號(hào)線沿線進(jìn)站或出站的客流占10號(hào)線客運(yùn)總量的55.9%。也就是說，在2號(hào)線和10號(hào)線上均有60%左右的客流的出行起點(diǎn)或終點(diǎn)在環(huán)線沿線，而僅僅利用環(huán)線的換乘功能實(shí)現(xiàn)在2條射線之間轉(zhuǎn)換的乘客僅占40%左右，如表1所示?？梢姡瑢?duì)于環(huán)線而言，其最主要的功能仍然是服務(wù)沿線交通需求[5]。

圖4 北京地鐵10號(hào)線工作日早高峰站點(diǎn)上下客量

表2 北京地鐵環(huán)線沿線進(jìn)出站客流比例

2.4 平均運(yùn)距相對(duì)較短

對(duì)于“環(huán)+放射”形態(tài)軌道網(wǎng)來(lái)說，由于外圍乘客有較強(qiáng)的向心出行需求，因此在一般的放射性線路上，線路的平均運(yùn)距要占到線路總長(zhǎng)的30%左右[6]，而延伸到郊區(qū)的地鐵線路的平均運(yùn)距占線路總長(zhǎng)的比例則會(huì)更大。但是，環(huán)線的平均運(yùn)距占線路總長(zhǎng)的比例較低，一般僅為20%或更低，例如北京地鐵2號(hào)線的平均運(yùn)距僅占線路長(zhǎng)度的23%，而10號(hào)線的平均運(yùn)距只占到了線路長(zhǎng)度的15%，如圖5所示。

圖5 北京各地鐵線路平均運(yùn)距占線路長(zhǎng)度的比例

由于從環(huán)線上的任一點(diǎn)均可以通過上行或下行兩條路徑到達(dá)環(huán)線上另一點(diǎn)，而乘客一般都會(huì)選擇較短的半環(huán)出行，一般情況下，乘客乘坐環(huán)線的最大乘距不會(huì)超過環(huán)線的一半。因此，環(huán)線的平均運(yùn)距占線路總長(zhǎng)度的比例一般低于放射性線路。

2.5 斷面客流的不均衡系數(shù)小

由于環(huán)線一般位于城市中心，或串聯(lián)多個(gè)城市副中心，因此其雙方向的客流不像放射性線路會(huì)呈現(xiàn)出明顯的潮汐性，也沒有明顯的向心客流，在高峰小時(shí)環(huán)線雙方向的客流不均衡系數(shù)相對(duì)較小，如圖6和圖7所示。

圖6 北京地鐵2號(hào)線工作日早高峰雙方向斷面客流

在早高峰期間，2號(hào)線個(gè)別區(qū)間上下行雙方向斷面客流差別較大，但上下行總體客流差別并不大，雙方向的客流不均衡系數(shù)僅為1.08。因?yàn)?號(hào)線是中心區(qū)環(huán)線，全線均位于城市中心，沿線均高強(qiáng)度開發(fā)，各站點(diǎn)的出行需求差別較小，且沒有明顯的始發(fā)和終到站。因此，2號(hào)線不僅上下行雙方向的客流相對(duì)均衡，單一方向上全段客流波動(dòng)也相對(duì)較小，單向最大斷面客流與最小斷面客流之間的比值約為2.8(上行或下行方向的比值取最大值，下同)。

北京地鐵10號(hào)線上下行雙方向的不均衡系數(shù)也較小，僅有1.23。但值得注意的是，由于10號(hào)線屬于多中心環(huán)線，且跨越空間尺度過大，全線長(zhǎng)57 km，沿線土地開發(fā)強(qiáng)度十分不均衡，單一方向的全線客流波動(dòng)較大，東北半環(huán)站點(diǎn)周邊的開發(fā)強(qiáng)度顯著強(qiáng)于西南半環(huán)，東北半環(huán)與西南半環(huán)的上客量之比為2.4，單一方向最大斷面客流和最小斷面客流的比值高達(dá)27.8。

圖7 北京地鐵10號(hào)線工作日早高峰雙方向斷面客流

將10號(hào)線進(jìn)行分段分析(分別以巴溝站和分鐘寺站作為東北和西南半環(huán)的分界點(diǎn))，東北段上下行之間的客流不均衡系數(shù)為1.37，而最大斷面客流和最小斷面客流的比值為7.56；西南段上下行之間的客流不均衡系數(shù)為1.04，而最大斷面客流和最小斷面客流的比值為11.3。從北京地鐵10號(hào)線全線來(lái)看，盡管分段客流差異較大，但分段雙方向斷面客流的不均衡系數(shù)和斷面客流的波動(dòng)都較小。

3 結(jié)語(yǔ)

通過上文分析可以看出，環(huán)線與眾多放射狀軌道線路相交，承擔(dān)了大量的截流、分流和換乘功能。北京的2條環(huán)線中：2號(hào)線建設(shè)在開發(fā)強(qiáng)度較強(qiáng)的城市核心區(qū)；10號(hào)線建設(shè)在城市外圍，串聯(lián)國(guó)貿(mào)、中關(guān)村等多個(gè)城市功能中心。北京地鐵環(huán)線的主要客流特征有：換乘客流比例高、換乘站上下客量大、大部分環(huán)線客流的出行端點(diǎn)在環(huán)線上、平均運(yùn)距占線路長(zhǎng)度的比例低、雙方向斷面客流比較均衡。由于10號(hào)線尺度過大，沿線用地開發(fā)強(qiáng)度差異性較大，10號(hào)線全線各區(qū)間的客流波動(dòng)較大；相反2號(hào)線全線處于城市核心區(qū)，沿線均高強(qiáng)度開發(fā)，2號(hào)線全線各區(qū)間客流波動(dòng)很小。

從北京地鐵環(huán)線的客流特征可以發(fā)現(xiàn)，環(huán)線的換乘車站比例高，且換乘站的換乘客流量大。因此，在進(jìn)行環(huán)線的規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮到未來(lái)可能產(chǎn)生的換乘需求，提前做好設(shè)施的規(guī)劃和預(yù)留。盡管環(huán)線的換乘客流較多，但是其出發(fā)和到達(dá)功能仍然是其作為軌道交通線路最主要的功能。因此，在進(jìn)行環(huán)線的規(guī)劃時(shí)應(yīng)盡量使環(huán)線經(jīng)過城市的功能中心，避免環(huán)線成為主要承擔(dān)換乘功能的線路，增加乘客出行的換乘次數(shù)。同時(shí)，環(huán)線與城市空間發(fā)展具有互動(dòng)反饋效應(yīng)，也可以使環(huán)線經(jīng)過規(guī)劃的城市功能中心，利用環(huán)線對(duì)土地開發(fā)的引導(dǎo)效應(yīng)才能加速城市新的功能中心的形成。

但環(huán)線的尺度不宜建設(shè)過大，即使通過引導(dǎo)，在大環(huán)線沿線形成了新的城市功能中心，但仍然會(huì)造成沿線開發(fā)強(qiáng)度差異過大，使全線的客流強(qiáng)度波動(dòng)較大，造成資源的浪費(fèi)。如果有大的環(huán)向客運(yùn)需求，但環(huán)線的不同段客流差別較大，且兩段之間的換乘客流較小時(shí)，可以考慮分段進(jìn)行運(yùn)營(yíng)組織，減少資源的浪費(fèi)。

國(guó)內(nèi)多個(gè)城市正在規(guī)劃建設(shè)城市軌道交通環(huán)線，但城市軌道交通的建設(shè)是百年大計(jì)，而城市的空間結(jié)構(gòu)以及居民的出行需求特征到底是不是支持環(huán)線的建設(shè),尚需要經(jīng)過反復(fù)論證。希望本文能為國(guó)內(nèi)環(huán)線的規(guī)劃建設(shè)起到一定的借鑒作用。