摘要 本文主要介绍了上海轨道交通9号线泗九区间smw工法围护结构的设计优化,通过优化缩短了工期,减少了工程造价,降低了施工难度。为同类工程施工提供了经验。
关键词 围护结构 设计优化
1 工程概况
上海轨道交通9号线泗九区间全长658.986m,共有地下及地上两部分组成,其中地下部分344.239m,起讫里程为dk18+631.239～dk18+287;地上部分314.747m,起讫里程为dk18+287～dk18+972.253。采用明挖法施工,基坑最大开挖深度12.80m,最大开挖宽度20.75m,其中dk18+631239～dk18+205基坑围护结构采用smw工法,dk18+065～dk18+205段,沪松公路侧基坑围护采用格栅型水泥土挡墙.地下部分结构为闭合式单孔、双孔及三孔箱型框架结构,地上部分结构为“u”型坞式结构。
2 原围护设计情况
地下线围护结构为smw工法围护,基底加固采用双液注浆加固,加固深度为基底下4m。支撑水平间距为3m/道,设计围檩为400mm×250mm×12mm×15mm。
原设计地下部分围护结构平面图如图1,剖面图如图2。
3 设计优化原因
本工程区间地下线部分,开挖深度相对较浅,最深处也只有12.8m,地层为砂性粘土和粉质粘土, 同时基坑开挖深度2倍范围内无高层、重要建筑物,并且地基进行了双液注浆加固,与上海其他地铁基坑同类围护结构相对具有可优化性,同时通过受力计算,完全满足安全要求。
(1)安全分析:dk18+631.239～509上、下行线路间土体较薄,最窄处为3.48m,最宽处为7.9m,且基坑最深处为12.8m,如上、下行同时施工,基坑开挖和支撑架设时土体内力的支撑预应力变化复杂,同时支撑加力不对称,中隔土体受力不均匀,产生偏压,造成中隔土墙不稳定,出现中隔土体破坏,造成严重的安全隐患;如上下线分开施工,在后序施工的线路土方开挖过程中,形成的纵向土体位移不均匀,使已施工的相邻结构受力和结构位移不均匀,造成已施工成型的结构开裂、破坏,为确保施工安全,避免结构位置发生偏移,取消上、下行线间的中隔土体,将上、下线基坑合为一个基坑,同时开挖。
(2)工期分析:通过围护结构的优化,在保证安全的前提下,搅拌桩数量减少、搅拌桩日施工进度明显加快,由8m·d-1提高至12m·d-1,同时通过将第二道支撑提至顶板上20cm,避免换撑,缩短了原设计中的边墙养护时间,加快了施工进度。
(3)环境分析:在dk18+631.239～+377段区间两侧无高层、重要建筑物,附近无地下管线,围护结构优化后,周边环境不会受到影响。
(4)费用分析:本优化方案h型钢节约费用约410万元,围檩、支撑及结构增加费用约250万元,综合节约工程费用约160万元。
4 优化方案
(1) dk18+631.239～+509上、下行线路间劲性水泥搅拌桩及深层水泥搅拌桩取消,上下行线路间土体与上、下行线一起整体开挖,坑底进行抽条地基加固,支撑钢管(?609—16)加长对撑;dk18+631.239～+509段上、下线主体结构顶板采用横梁结构连接,横梁净距为2m/道,宽1m,厚度与顶板相同。具体形式见图3、4。
(2) 原设计:dk18+631.239～+438.1采用φ850劲性水泥搅拌桩,每孔插700×300×14×20型钢围护。优化为:dk18+631.239～+571.239采用φ850桩,隔一孔插两根700×300×13×24型钢围护;dk18+571.239～438.1采用φ850劲性水泥搅拌桩,隔孔插700×300×13×24型钢围护,dk18+438.1～dk18+377φ650劲性水泥搅拌桩每孔插500×300×14×20型钢围护,优化为?650劲性水泥搅拌桩隔孔插500×300×11×18型钢围护。
(3)将dk18+631.239～dk18+438.1段圈梁高程由原高度降至地面下2m;将dk18+438.1～dk18+377冠梁高程由原高度降至地面下1m,型钢顶面高程同圈梁高程一致,地面需进行放坡,坡面采用土钉砂浆防护,dk18+631.239～+377段第一道支撑改设在圈梁上,第二道支撑设在主体结构的顶板上20cm处。
优化后施工图见图3～5。
5 结束语
通过设计优化节约工程成本,降低了施工难度,加快了施工进度;通过现场施工发现优化中未充分考虑上海地下水位较高这一特点,导致冠梁与smw工法接口处局部有渗水现象。
摘 要 从运营的角度对现行城市轨道交通总体设计中的客流、线路配线、列车配属、环控制式、轨道等提出了看法。在新一轮城市轨道交通建设高潮中,必须要从系统的角度,综合考虑已建轨道交通存在的一些问题。
关键词 城市轨道交通,总体设计,运行
作为城市公共客运体系的骨干和城市最大规模的基础设施项目,城市轨道交通的建设不但决定了城市公共交通发展的水平和方向,而且对城市经济、城市结构和规划发展方向均产生了巨大而深远的影响。由于我国绝大多数城市处于一种超常规发展阶段,城市总体规划滞后,交通规划、轨道交通的路网规划处于一种不稳定状态或空白状态。作为城市轨道交通的总体设计单位必须要认识到这一特征。笔者结合自己十多年参与轨道交通建设、运营的切身体会后认为,运营业绩应是贯穿城市轨道交通总体设计的主线,应成为轨道交通建设的出发点和归宿点。为此,从运营角度谈一谈自己对城市轨道交通总体设计的一些看法。
1城市轨道交通总体定位
城市轨道交通的总体定位是决定项目建设的战略性问题,它应偏重于宏观性、整体性和策略性的分析。由于各城市在轨道交通前期研究阶段技术积累不多,因此对轨道交通总体定位的把握在宏观层面上、定性分析上就显得格外重要。主要体现在以下几个方面。
1.1 客流预测
客流预测是通过交通预测模型并在分析现状的基础上,对各年限内轨道交通线路客流的模型、分布、特征、规律等进行预测。然而,这种预测是利用没有轨道交通情况下的现状数据建立交通方式的分担模式,由于模型与城市发展的规划与变化的矛盾影响了其结果的可信度,因此对客流预测的结果要有一个理性的分析。要充分认识到现行客流预测不足的一面,以及还需要经过运营实践反馈调整的另一面。国内对城市轨道交通系统规模的决策完全依靠预测客流这一做法,虽列入《地铁设计规范》等国家标准,但设计依据似乎仍嫌不足。上海地铁自1号线开通以来,关于客流大小的争论就是一个最好的例证。唯客流论很容易掺入人为的因素。因此,不妨依据客流预测结果,再以国际上其它一些城市的形态、中心城市人口总量、人口密度和功能定位等相当的城市客流作为参考来比较,可能更接近实际情况。从表1可见,上海的市区人口数、人口密度、中心城区面积等指标,与东京、汉城等城市比较接近,所以其客流可参考这两个城市来考虑。
1.2 城市超常规发展
我国正处于一个城市化进程加速发展阶段,然而城市的总体规划以及交通规划、轨道交通路网规划处于一种滞后或不稳定的状态。根据发达国家的经验,当城市发展成熟以及复合化功能提高以后,居住地和工作地选择将会更加自由,交通更加活跃,地域之间的交通量将会更大。如东京市民生活半径为60km,而北京市民生活半径仅为20km。因此,现阶段在轨道交通总体设计上对一些预留项目一定要有预见性。如车站换乘问题,以上海轨道交通4号线(明珠线二期)为例,作为上海路网中唯一的一条环线,它与路网中其它直径线的换乘必然很多,如果全部采用“岛—岛”换乘模式,不论在换乘客流上怎么自圆其说,其在预见性方面的考虑显然是不足的。北京复兴门站换乘方式也有很深刻的教训。笔者认为,像上海城市轨道交通的换乘型式,应首推华盛顿地铁“侧—岛”换乘模式。
1.3 建设规模、速度及标准
各地建造城市轨道交通都面临资金压力,因此怎样控制建设规模、建设速度和建设标准,不仅需要一个科学的态度,而且需要掌握好分寸,具有前瞻性。轨道交通工程尤其是地下工程有一个最大的特点,就是建造完以后很难更改,因此一味为了追求建设规模和速度而人为降低建设标准是不足取的。
2 线路总体设计与路网的关系
2.1 路网对单条线路的影响
每一座城市要修建轨道交通都不能没有路网。每条线路在总体设计阶段都需要在线路走向、换乘点设计、规划控制、联络线设计、修建顺序、停车场布置等方面和路网发生关系。线路走向不稳定会影响路网整体布局的合理性;换乘点不明确会导致换乘方式严重缺陷以及增加后续工程的建设难度;没有预留停车场和联络线用地位置,就不能从整个线路的角度做到资源共享,这对工程建设和运营的经济性都十分不利;不重视修建顺序的研究,很难尽早合理发挥轨道交通的整体效益。
做好路网的规划,最终是为了控制建设用地规划,保证路网规划的可实施性,减少今后工程实施难度并降低造价。在这一方面我们的教训应该说是很深刻的了,如上海地铁1、2号线人民广场换乘问题,东方路站节点等问题,都是路网和单条线路没有很好衔接的最好例证。
路网的规划一定要做到专业规划的深度。仅有概念性的路网规划等于没有路网规划。除此之外,路网规划还应考虑大交通网络,包括公交、私车、市郊铁路、地铁轻轨等多种形式,应是一个多样化的综合体系。轨道交通的铺设方式也应是多样化的,地面、高架、地下有机结合,不能一味修建地下线。
2.2枢纽站设计
由上海市和法国索菲图公司联合编制的上海城市轨道交通路网规划中,共设置了16座大型换乘枢纽站,其中4线换乘站为2座,3线换乘站12座,2条市域线换乘站为2座。这种以大型换乘枢纽站为锚固点,根据城市形态进行路网规划的主题思想是合理的。但在枢纽站设计过程中,应与商业中心、行政中心、地面交通中心合理分布,不宜过于集中。应避免一味强调所谓“零距离”换乘。大型换乘枢纽站设计原则应“疏而不散”。作为客流的集散中心,必须要有充分的空间提供给客流“集与散”。像东方路这种4线换乘枢纽站,远期日均客流总量可能高达60～70万人次,如果不与周边地块规划较好地融合(最好同步规划),客流会对附近地面道路形成很大的冲击。如法国巴黎著名的换乘枢纽站———拉德芳斯,全天客流为50多万人次(其中包括少量公共汽车系统),换乘客流达40万人次,而整个换乘枢纽站占地面积(结合地块开发)达750hm2。
3 线路的配线设计
线路配线设置包括渡线、折返线、联络线、车辆停放线、存车线以及出入库线。对比国内外线路配线的设计不难看出,国外配线设计注重功能设置,而国内线路配线设置则较多注重“形式”。如《地铁设计规范》规定:每隔3至5个车站的站端设渡线或车辆停车线。为满足规范要求而设一条渡线的例子举不胜举。国外配线设计还表现在注重长远,甚至考虑到土建结构大修时运营组织方案;而国内配线设置只看到眼前,如投资规模是否大,建设节点目标能否完成等。这种线路配线的设计很难在运营阶段发挥较好的客运效果。图1为德国慕尼黑路网配线图,从中可以得到一些启示。
应该先有运营组织的设想,再考虑线路的配线设计。而我们较多的线路设计对远期运营方式还是停留在“纸上谈兵”阶段,线路总体设计在运营方式上考虑还是“烂泥萝卜吃一段揩一段”。这对运行里程较短的线路,问题还不算十分突出,无非是运行效能发挥不是最优,运营灵活性差一些。而对上海路网中规划长达100多km的市域线来说,若不尽早进行研究运营模式,将来运营问题可能会非常突出。很明显,市域线采用一个交路的运营模式肯定是不经济的,而采用何种模式的确值得探讨。研究市域线的运营模式一定要结合上海的城市特征及总体规划。
笔者认为,市域线如果是一种制式,应在中心城区和市郊区采用交错运营的模式,交错点的选择可分别设置在内、外环线附近,中间折返站最好采用双岛式车站方式,便于两端折返。以规划中的上海市r3线为例,其运行交路设想如图2所示,具体折返点的选择可根据规划、客流等作进一步研究后酌定。
如果客流分布悬殊或因市域规划等因素,中心区客流高度集中,新发展的城市带发展不快,造成客流“中间大两头小”的特点而很不匹配,即使采用图2的交路也避免不了土建设备投资的浪费;则采用不同制式的轨道交通,则可能会更为经济合理,其运行交路亦可采用“纺锤型”。
4 列车配属数
列车配属数主要是根据客流和行车组织方案来表示。总体设计往往根据客流预测表,通过大小交路的设置,提出运营组织方案来满足客流断面的要求。初期列车配属数通常约为每公里一列车。如上海现运营线路长度为65km,列车配属数为64列384节。从国内现有运营地铁线路的实际情况来看,这种方式配属列车不太合理。首先,客流断面没有明显变化的情况,正常运营方案小交路很难实施;若采用大交路运营,列车行走里程增加,原有的列车配属就显得紧张。其次,按现行建设管理的实际情况,在土建、机电设备安装完成后,列车才能陆续抵达进行调试;列车全部调试结束,一般比试运营要晚2年左右;为了使早已完工的线路尽早发挥运营功能,往往采用从其它线路借车的办法,使原本不够的车辆更加紧张。此外,客流的不确定性,以及土地利用和交通之间本身明显的互动联系,在客流预测阶段不能很好地反映出来;若规划没有很好对地铁沿线用地进行控制的话,轨道交通的导向作用将导致沿线地块迅速开发。如上海地铁1号线南延伸段沿线的开发密度过大,造成客流激增。鉴于以上因素,建议列车配属按近期考虑。表2为国外部分城市车辆配属一览表。由表可知,若按6节编组计算,每公里列车配属数约为2列。
5 环控模式
地铁的环控模式不外乎3种:开式、闭式和屏蔽门模式。按新颁布的《地铁设计规范》,在夏季当地最热月的平均温度超过25℃,全年平均温度超过15℃,且地铁高峰时间内每小时行车对数和每列车车辆数的乘积大于120时,可采用空调系统。鉴于此,上海地铁环控系统制式也只有闭式系统(开、闭运行)和屏蔽门系统两类。有趣的是,上海地铁1号线采用屏蔽门系统(缓装),2号线采用闭式系统(开、闭运行)方式。从表3可看出,线路规模相当的两条地铁线,且1号线客流大于2号线的情况下,2号线的照明、空调费就比1号线多将近1000万元。由此,两种制式技术经济指标一目了然。
因此,上海地区地铁环控最佳制式是采用屏蔽门系统。至于采用屏蔽门系统后长大区间隧道温度升高问题,可采用局部预留冷源或增设中间风井的办法来解决。香港地铁“香港—九龙”海底隧道就是采用预留冷源的办法。上海地铁4号线设计时则采用增设中间风井的方法。
从地铁新老规范中关于采用空调系统的规定对比来看,新标准的制定是有意识降低空调的使用条件,鼓励使用空调提高舒适度。然而,现上海正在实施的部分线路中,车站设计采用“路堑”式,单层、侧式站台,环控只考虑通风不使用空调。这一设计标准值得商榷。显然,现行做法可能与规范修订的初衷相违背。
6 轨道结构
地铁轨道结构的设计有别于干线铁路,其自身的特点决定了轨道结构的设计原则是“减振、降噪,少维修”。国内外大量研究表明,地铁轨道结构按其减振效果来划分,可分成3大类:第一大类为一般扣件,其竖向刚度在20～69kn/mm,有一定的减振效果;第二大类为柔性扣件,其竖向刚度在10～25kn/mm之间,用于减振要求相对较高的区域;第三大类为特殊要求的减振轨道结构(减振型轨下基础),用于对减振降噪有特殊要求的地段。
上海自地铁1号线建设以来,在轨道结构设计上由于受特定环境的限制,走了一些弯路。地铁1、2号线总体设计原则没错,但考虑到当时的投资及市场环境的制约,减振扣件设计采取模仿国外产品。但从这么多年的使用效果来看,是“有其形、无其魂”,主要还是归结到橡胶制品加工工艺、配比、材料选用等问题。对此,虽做过大量反复改进,使产品的测试能满足设计指标,但橡胶实施阶段的老化问题总过不了关。不难理解,这是因为涉及到橡胶行业核心技术,不是凭简单的模仿可以学到的。从国外轨道结构的设计来看,设计者对轨道扣件的设计只是产品的选型,而非轨道扣件产品的设计。设计只提供技术指标和相关参数,产品生产厂家去做动力学分析,设计出产品。从国外通行的做法中可以看出它的合理性:厂家的产品竞争不仅是价格竞争,还是专利和核心技术的竞争。这种产品选型的习惯做法既有利于技术进步,也有利于保证产品的质量。
轨道交通3号线自开通以来,噪声影响一直是困扰管理者的一个难题。这个问题既涉及设计理念,也涉及建设标准。在轨道结构设计中,片面强调扣件高度可调节量而忽视扣件弹性,不能不算是一个失误。高架结构噪声是一个综合性的问题,需要采用综合措施才能解决。国内外的专业人士对解决这一问题的相关措施都较熟悉,但关键是建设标准怎么控制。如果一味强调造价,其结果是将使后期改造费用更高。
摘 要 从运输能力、速度、造价等方面界定各类城市轨道交通系统, 并结合我国目前城市化水平的实际情况, 阐述我国城市轨道交通的发展方向。
关键词 城市轨道交通 路网规划 交通分类 国产化
1 引言
改革开放以来, 我国城市规模和经济建设飞速发展, 城市化进程日益加快, 城市人口急剧增加, 100 万人口以上的大城市已有34 个, 其中300 万以上的有8 个。这些大城市一天的客运高峰期间, 旅客高度集中, 流向大致相同, 低运量的交通工具已远远不能满足民众出行的需要。而采取城市轨道交通系统, 发展多层次、立体化、智能化的交通体系, 是从根本上改善交通需求的重要战略措施之一。
2 我国城市轨道交通建设发展的目标
现代化城市的交通体系, 应该在满足广大人民群众生活需要的基础上, 与城市发展布局高度协调, 把长远规划目标同近期调整改善结合起来。在我国, 近期应做好与城市交通量基本相适应的道路网络系统, 逐步改善常规公共交通的服务管理质量, 有机地结合好综合交通规划, 拓展空间利用条件, 重点发展以轨道交通为骨干的公共交通网络, 积极引入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式, 适应城市的可持续发展需要。
我国城市轨道交通尚处于初步发展阶段, 应该以统筹兼顾, 优化格局, 合理分配资源, 净化环境, 方便快捷, 因地制宜, 造价适中为目标。
3 城市轨道交通系统的选型原则
当今世界, 地铁、轻轨、中心或侧导式橡胶轮新交通系统、全部悬索的空中列车、线性电机车、跨座式单轨系统、磁悬浮列车, 无论是成熟的还是尚处试验阶段的轨道交通系统五彩纷呈。图1 为目前世界上正在运营、研制的主要城市轨道交通系统; 表1 为各类轨道交通系统性能指标。我国目前正在运营、规划、筹建的轨道交通系统大致包括有轨电车、轻轨、地铁、独轨、城市快速路等几种形式。
表1 轨道交通系统输送能力及旅行速度参考表
城市轨道交通系统的选型, 应根据路网规划, 参考图1、表1 的数据, 从输送能力、旅行速度、造价等方面, 选择适宜的形式。
4 各类城市轨道交通系统的适应性
4. 1 有轨电车
有轨电车输送能力为2 000～ 1 500 人h, 运送速度一般为15～ 20 km /h, 与其他交通方式混合行驶, 能力较为有限。只在大连等少数城市作为风景保留, 不宜推广。
4. 2 轻轨交通
根据我国城市情况分析, 通常认为人口在100 万～ 200 万人的大城市, 高峰小时形成2 万～ 3 万人客流, 配备轻轨交通系统已能满足公交客运的需要。轻轨交通可以有专用车道, 也可以在地面与其他交通方式混合行驶, 多与城市道路网平建, 仅在交通繁忙道口或路段转入地下或高架。相对于地铁而言, 造价低, 容易建设, 建设周期短, 见效快。我国的中小城市适宜修建轻轨交通系统。
4. 3 地下铁道 人口在200 万以上, 高峰小时常形成4 万人客流以上的特大城市, 其客运交通需要采用大运量的地铁来承担, 同时还要修建轻轨交通加以辅助联网。市区内, 地铁大部分在地下隧道中行驶, 车站也建在地下, 在接近市郊区而环境条件又允许时, 可尽量采用地面或高架线路, 以节约投资; 地铁系统必须有专用车道, 采用全封闭形式。它的缺陷是投资昂贵, 施工难度大, 运行周期长, 见效慢。只有当一个城市的经济发展达到较高水平时, 方可考虑修建地铁。我国目前只有北京、上海、天津、广州等城市拥有地铁。
2. 4. 4 橡胶轮轨
橡胶轮轨系统是一种全线高架的轨道交通系统, 运行在专用轨道上, 不占用地面道路面积, 具有振动小, 噪声低, 爬坡能力大, 转弯半径小, 投资省(1 km 地铁资金可修建3 km 以上高架铁路), 建造速度也比地铁快许多。当前的独轨、新铁路交通系统和val 系统均属橡胶轮系统。独轨运输能力为6 000～ 20 000 人次h, 重庆市的独轨线
正在从日本引进。新交通系统是在铁路和公路两大交通系统的基础上发展起来的, 客运能力为5 000～ 150 000 人次?h, 目前在我国还是空白。
城市快速铁路是城市与远郊或卫星城市间的理想交通系统, 输送能力大, 速度高, 旅行时间一般不超过30～ 45m in 。在市区外全部建于地面, 市区内有与地面隔离的专用车道或部分高架部分地下运行, 较地铁造价低。
5 建设标准及技术装备国产化
现代城市轨道交通系统体现了当今高新技术的应用水平。我国的经济条件还不是很富裕, 以高昂的代价来获取高标准的城市轨道交通系统是不可取的。当前, 应着重在技术成熟、便于实施国产化、适应于大众化的客运条件, 并满足安全、经济、快速和适当舒适的前提下来发展我国的轨道交通事业。
我国的北京、天津、上海、广州都已有轨道交通运行线, 地下铁道的技术进步及其装备的国产化也取得了巨大的进展。但大量的技术设备还是从少数发达国家全盘引进, 常常是引用某国的贷款, 就必须购买某国的设备, 造成设备标准不一、一个城市一个样的局面, 很难统一管理; 并且价格居高不下(为同样国产设备的9～ 10 倍), 有的在整个轨道交通建设中占的比例高达60% 以上, 超过以往任何土建项目, 严重制约了我国轨道交通事业的全面发展。为了改变这种状况, 应坚持“ 技贸结合”的方针, 有计划、有组织地消化吸收国外先进技术, 努力开拓轨道交通技术设备国产化, 不断扩大产品国产化率, 把外贷影响降到最低限度, 使我国的轨道交通事业驶上快速发展的轨道。
6 结语
大力发展轨道交通事业是我国目前的一项基本国策, 是我国各大城市实现可持续发展的基本策略。“十五”期间, 国家计划城市轨道交通的投资达8 000 亿元人民币。显然, 这是在为了迎接w to 的挑战, 早日把我国建设成为中等发达国家的大背景下, 为城市轨道交通的发展提供的历史性机遇。可以预见, 城市轨道交通在我国大城市走向国际化过程中必将扮演重要的、不可取代的角色。如何适宜地发展我国城市轨道交通系统, 有很多政策性和技术性的课题需要研究。只有在充分研究论证的基础上, 统筹规划、精心设计、合理引进消化, 建立适合中国国情的城市轨道交通系统, 才能避免日后因现在的粗放发展而付出惨痛的成倍的代价。
摘要: 回顾了美国城市轨道交通项目评价方法的主要特点及基本原理,重点对um ta 评价方法的发展变化过程进行了综述,分析各个时期um ta 评价方法的特点. 从中可以看出美国在进行城市轨道交通项目评价时的思路、价值取向、评价指标及存在问题,这对改善我国现行的评价方法有借鉴作用.
关键词: 城市轨道交通; 项目评价方法; 评价流程; 评价指标
在未来的5 至10 年,我国城市轨道交通建设将以超常速度发展. 由于我国是发展中国家,各类建设很多,建设资金相对紧缺,这就需要应用项目评价方法对轨道交通建设项目的建设时机、建设方案进行综合比较和筛选,以便取得良好的投资效果. 目前,我国城市轨道交通建设项目预可行性研究及工程可行性研究中已有一套项目评价方法,但这种方法仍然有一定的局限性,其评价指标及评价方法尚待改进。
我国城市轨道交通建设体制与美国等发达国家有很大差别,但是,随着我国加入wto , 城市轨道交通领域可能引入国外投资,相应的项目评价方法也应适应国际化发展的要求. 本文试图综述美国,尤其是um ta(urban mass transportation administration , 城市轨道交通管理局) 在城市轨道交通项目评价方面的发展状况及特点[1～3 ] ,为改善我国城市轨道交通项目评价方法及提高评价水平提供借鉴.
1 交通项目评价方法的回顾
从19 世纪中期到20 世纪20 年代,美国各类运输项目的投资决策、票价优化及政策制定等一直沿用欧美经济学家提出的保本分析法. 早期运输经济学的发展是建立在效率概念的基础上. 经过几十年的相对沉寂之后,交通运输经济学家从20 世纪50 年代开始改进交通经济分析方法,主要有经济效果法和费用-效率分析法,从而可以更好地评价交通供给、交通需求及其平衡关系,较合理地确定票价和投资水平[4 ]. 相比而言,费用-效率法在各类期刊中出现得更多。
1. 1 费用-效率法
1978 年,fielding 等人[5 ] 提出了9 项评价交通项目的指标,其中3 项反映效率,4 项反映效益,还有2 项两者兼有. 效率指标与各个城市当时的发展目标密切关联,因而具有较强的地方及时间特征. 由于这种指标系中不包括资本成本,因而对投资者(公司、财团等) 的资金优化配置不能起指导作用.
1981 年horn 曾收集9 个具有轨道交通的发达国家大城市(其轨道交通运量分担率为2 %～40 %) 的费用-效率法评价指标,发现它们之间存在很大差异[6 ]. 他不赞成使用费用-效率法,因为其指标的标准化是很难办到的. 他认为,没有一套指标体系能够公正地评价美国各城市的轨道交通项目. stokes 认为,在轨道交通系统选择时应当主要考虑各城市的具体发展目标[7 ]. um ta 不赞成这种观点,因为没有一个统一的评价指标系,就不能有效、公正地进行联邦政府对城市轨道交通的投资决策.
构建一个具有广泛适应性的评价指标体系,难免会引起指标的相互交叉和重叠. 为此,有人提出了归并为单一指标的做法. 1980 年伦敦交通运输部使用单位总成本的客运周转量来评价交通系统的改善效[8 ]. 1984 年forkenbrock[9 ] 提出单位投资增量所引起的旅客增量这一指标. 这种做法虽然能够简化评价过程,对备选方案加以筛选,但是不能直接度量整个项目的经济效益总量变化,因而不能得到项目投融资者的支持.
1. 2 经济效果法美国有关交通规划的教科书普遍建议同时使用费用-效率法和经济效果法,费用-效率分析法对地方的项目评价较为适用,但是国家政府的投资分析应该采用经济效果法,即使经济净现值取得最大值.
轨道交通项目一般有两个目标:净现值的最大化;设备利用的最大化. 这就要求评价中对各种影响效果,例如居民的迁移、低收入乘客、空气质量等进行量化,甚至包括社区目标的量化. 在评价指标中应该包含经济福利的因素[1 ].
2 项目评价的基本原理
2. 1 经济理论
轨道交通项目,属于公用事业,在理论上可以通过比较其替代方案的经济成本和效益来进行评价. 一般来说,项目目标就是要使净效益最大化,即将整个项目在工程寿命期内的成本和效益均被贴现到基年(项目立项或开工时),其贴现率应合理地体现社会对资金的时间成本及资本金的机会成本.
交通项目的直接成本是预计的建设费用和运营费用,间接成本是指如空气、噪声污染等额外影响造成的费用. 直接效益包括运营收入、出行时间的节省、从其它交通方式转移过来的乘客所避免的交通事故等. 间接效益包括比采用其它交通方式乘客所节省的时间效益,其中工作时间效益通常以平均工资率来进行估价,非工作时间效益以该价值的一半进行估价. 分析期内的出行需求根据所研究地区的交通规划按比例增加.
支付意愿(wtp) 是一个用来衡量直接和间接效益的概念. 对大多数的乘客来说,wtp 比他们实际支付的费用高. 城市轨道交通出行的wtp 可以利用标准出行模型来估计. 间接效益的wtp 可用条件评价法[10 ] 来分析.
2. 2 政策评价理论
交通项目评价在重视项目经济效益的同时,应从福利经济学的概念和原理出发进行分析. 除了评价项目在经济方面的影响外,还必须评价非经济方面的影响,例如,城市人口分布的合理性、政治上的公平性,这些可能难以定量计算,可以采用比较性的、描述性的文字或表格来定性说明. 其中一些比较重要的影响因素要提交专家讨论,经确认后可以作为项目方案设计的约束条件来看待,例如重要场所周围的空气质量、历史遗址的保护等.
够定量分析时,需要进行盈亏分析及不确定性分析. 因为很多预测数据往往与实际差异很大. 例如,上个世纪80 年代对北美已建的轨道交通系统的客流预测进行了评价,发现预测值高出或低于实际值至少10 % , 还有一些高出30 % 甚至更多[11 ]. 1984 年gordon 等人采用回归方程对世界各国城市轻轨客流预测结果误差做了较系统的分析,发现客流预测值普遍偏高[12 ].
3 umta 采用的评价方法
3. 1 umta(1976 -1978) 评价规则umta (1976) 项目评价规则于1976 年正式使用. 该规则把经济效果看作是费用-效益评价分析的理论基础,明确地提出了多种成本和效率水平的评价指标,其中效率通过“总体目标”和“局部目标”两方面来量度[13 ],总体目标没有分层次,不可计量,也没有进行国民经济效益的评价. 因此在1978 年,umta 依据联邦政府的“城市轨道交通发展政策”修订了1976 年的评价规则,它规定联邦政府轨道交通发展基金只分配给“人口稠密且具有明确的市中心区的城市”(一般指那些“较古老的市中心”). 同时,申请财政援助的城市必须提交一份财政规划和支持交通运输的措施,例如车站附近地区的停车政策,在中央商务区(cbd) 的汽车限制. 考虑到方案比较时的不确定性,1978 年的umta 评价方法规定:“申请者必须清楚地说明交通设施进行部分或全部立体交叉的必要性??. 这就意味着,如果有一个常规公交方案在主要性能上与轨道交通方案差不多,那么常规公交”方案将会被选中. 轨道交通方案要获得支持必须提供更有力的证据[14 ].
1978 年um ta 评价方法仍然有其不足之处. 例如,在1983 年对加利福尼亚萨克拉门托的轻轨项目的评价实践中[ 14 ] ,尽管使用了节约能源、加速经济增长等指标,但这些指标难以定量化,这使得评价者对某些指标的实际作用模糊不清,因人而异. um ta 看重规划年度单位乘客的年平均总成本,该指标偏好于高架方案;当地城市规划者则倾向于使用规划年度的年总运营和维修成本,该指标偏好于轻轨方案.
3. 2 umta(1984) 评价规则
um ta(1984) 评价规则是1984 年修订的,该方法引入福利经济学的概念,采用边际评价,其评价规则涉及:成本-效率、地方财政的支持、私营部门的参与、方案定量分析结果、亏损行业的参与、地方政府的支持. 在评价前期,该方法通过设置约束条件排除一些明显较差的方案,这些约束也包括政治方面的因素. 在评价后期的方案选择时,该方法把国会的有关标准合成了一个综合指标,以便能对项目进行明确的等级划分[ 15 ].
项目评价过程分为三轮. 在第一轮评价中,轨道交通备选方案必须满足两项必要条件. 一是线路的单向高峰小时最高断面流量至少达到1. 5 万人次,二是被评价项目每日每乘次的出行成本不大于10 美元. 10 美元大约是一个公共汽车乘客改乘轨道交通后平均节省的社会效益的3 倍. 人均出行成本有两种算法: ① 每日每乘客的工程投资、运营及维修成本和乘客的旅行时间成本之和,即为“ 总成本-效率”(ce) 指标; ② 上述总成本中除去当地政府投资成本,即为“联邦政府的成本-效率”(fce) 指标.
在第二轮评价中,轨道交通项目必须满足下面三项条件: ① 相对于公共汽车方案来说,轨道交通项目引起公交客运总量的增加; ② 在已有的备选方案中,推荐方案的每个乘客的成本最小; ③ 该项目每日每个新增乘客的联邦政府的成本应不大于6 美元.
在第三轮评价中,根据ce 及fce 将项目分成高、中、低3 个等级. ce 及fce 指标都较大的方案归入高等级,两种指标都不高的方案归入低等级,其它情况归入中等级.
为了提高推荐方案的等级,当地政府会设法提高当地融资的匹配条件,该条件可以降低每个新增乘客的fce , 提高其评价等级. 同样,如果当地的运营维修成本能通过税收或其它途径来保证,方案的评价等级也可提高. 另外,当地的汽车停车和限制政策也会在一定程度上提高轨道交通项目的评价等级.
这套评价规则的一个明显特点是将轨道交通项目引起的新增乘客看作是某种经济利益. 它认为每增加一个新乘客,就意味着轨道交通向社会作出了将近6 美元的社会效益. 这种度量方法是以估计所节省的时间成本及汽车行驶成本为基础的,由此估算出乘客的支付意愿.
该方法用于政策分析有不少优点:评价标准减少;对它们的限制条件的减少;通过三个阶段的评价来处理不确定性因素;它是一个合理的、全面的费用-效率法. 这种方法最后归结为一个指标来选择方案,使得方案比选易于操作. 但是,这种方法在某些方面还存在一些缺点,例如对每位新增乘客成本及乘客支付意愿的确定方法还不能令人信服,有些规则仍然有一定的模糊性.
3. 3 umta(1986) 评价规则um ta 于1986 年更加完善的评价规则(一本手册),这又使评价方法进了一步. 该方法补充了乘客的支付意愿的评价标准[16 ] ,还对效益、成本的定义和指标都进行了标准化. 为了减少各城市在客流预测方面弄虚作假带来的影响,该规则加强了对需求预测模型的检查和限制,对项目运营维修成本的范围也做了规定. 为了消除重复计算,对土地价值的增加、出行成本的减少等作了区分. 该手册同时强调,如果项目是有效益的,即使公共客流量减少,联邦政府也可以对其进行拨款. 这套规则最明显的改进之处就是基于出行预测模型的数据对估算出行效益的支付意愿进行确定. 在评价指标方面还有一些需改进之处:更精确地定义了时间成本;独立计算方案的外部效应,而不是假定它们与直接效益成比例;为各城市的支付意愿调查推荐了一种标准方法.
这种方法引入了一些有用的政策分析概念,使人们可以更全面地进行分析. 此外还在分析指标中,加入决策过程中的一些非指标数据的分析,这在一定程度上可以影响项目的等级划分. 这是一个有用的框架结构,考虑了非经济信息的作用. 该方法承认规则中的不确定性,但是没有考虑实际评价中的不确定性,这会导致在项目评价中产生不良影响.
4 结语
(1) um ta 把成本-效率作为最重要的评价指标,而不是去度量项目的经济效益. 应该尽可能去评价包括间接成本和效益在内的社会经济效益,改善其实用性.
(2) 如果对空气污染、交通拥挤阻塞和其它间接影响能够以公平的方式实行货币化估算,那么就可以对非经济方面的影响进行权衡分析. 这样可以让决策者更全面地进行项目的决策. um ta 应当使用均衡分析法,对项目非经济方面的影响作出客观公正的评价.
(3) 不确定性和偏差. 评价指标涉及多方面的因素,如何减少这些因素的不确定性对评价结果的正确性有重要意义. 评价中的一些关键数据,如预测客流量、运营及维修费用等,其数据往往有较大偏差,如何减少这些因素的影响对改善决策的正确性也是很重要的. 在我国近阶段的城市轨道交通建设中,需要借鉴国外经验逐渐完善项目评价方法,确保所推荐的建设项目具有显著的经济效益和社会效益,这样才能维持和促进地方政府、中央政府、各类企业等多方面的资本投入城市轨道交通建设,尽快改善我国的城市交通条件.
摘 要 介绍我国城市轨道交通自动售检票(afc)系统的发展历程,指出“一卡通”是afc系统的发展方向,ic卡技术的应用促使地铁收费系统与其他公共交通收费系统共用一张卡进行收费。为使afc系统稳健发展,提出保证系统顺利实施和高效运作需要把握的关键和相应措施。
关键词 城市轨道交通 自动售检票系统 ic卡
在地铁大系统中,自动售检票系统(afc系统)以其高度的智能化设计,扮演着售票员、检票员、会计、统计、审计等角色,以数据收集和控制系统实现了票务管理的高度自动化。随着电子技术的高速发展,自动收费系统理念和技术也发生了巨大变化,一卡通、电子钱包等便利手段的应用愈来愈普及。面对这种日益膨胀的社会需求,我们有必要回顾我国城市轨道交通afc事业的发展历程,切实解决目前及今后afc事业发展必须考虑的问题,使系统建设有序健康地开展。
1 我国城轨交通afc事业的发展历程
十几年来,我国轨道交通afc事业从无到有,从小到大,经历了启蒙、实践、调整三个阶段。
1.1 启蒙阶段
20世纪80年代末,上海地铁凭借在国外收集到的资料,艰难地开始了afc系统和设备的研制,当时城轨交通afc系统概念在中国还是一片空白;在90年代初广州地铁1号线可行性研究报告中,票务收费方式是人工还是自动仍是一个重要章节。在这个阶段, 对afc系统的功能设置是以学习国外成功的系统经验为主。在此期间,香港地铁把其宝贵的建设和运营经验传授给内地;同时,国际著名的专业厂家也通过产品和系统介绍,将其城轨交通afc系统许多好的技术和经验推荐给了我国,这些都为广州地铁和上海地铁afc系统在建设之初就拥有基本完善的功能奠定了基础。
我国城轨交通首个afc系统供货合同签订正值20世纪90年代中期。当时国际上的磁卡afc系统技术已相当成熟,而ic卡技术在交通收费方面的应用研究才刚刚开始,巴黎地铁和香港地铁正考虑将非接触ic卡应用到轨道交通及公交收费,我国对公交ic卡应用的研究还只是处于接触式ic卡水平。由于当时ic卡成本非常高,所以在磁卡、ic卡、条形码等多种媒介之间,都倾向于选择磁卡。
1.2 实践阶段
从1998年底开始,afc系统在中国内地的城市轨道交通中投入使用,逐步展现出其良好的票务管理水平和高效的客流处理能力,使地铁公司票务收益管理实现了以最少的人力物力、高效低成本的运作,系统所发挥的作用令设计者、建设者和乘客接受了它。在这个阶段,国内的轨道交通afc系统用户通过使用和摸索,在掌握原系统丰富多样、科学严谨的功能的同时,整理归纳了许多适用于轨道交通票务管理需要的新功能,使afc系统的功能更为完善。经过几年的实践,可以从以下几方面看到轨道交通afc系统的优越性。
(1) 准确的客流及票务统计分析数据:为运营调控、市场营销、新线建设提供了科学的决策依据,也为提高服务质量和信息处理能力创造了条件。
(2) 高效的afc设备:使车站客流井然有序、快速通过,减少了有意、无意的逃票,保障了地铁公司的票务收益。
(3) 自动售检票系统:可大大减少现金交易、人工记账及统计工作,人员可精简,准确率和效率较高。
(4) 维修管理系统:使维修资源得以较好的利用,并可达到反应快、修复快的效果。
1.3 调整阶段
在短短几年内,ic卡技术在轨道交通afc系统的应用由研究摸索迅速发展到大规模的实际应用。非接触式ic卡以其储存量较大、保密性较强、可实现一卡多用等特性,逐步取代了磁卡的地位,如今已成为各城市轨道交通收费系统的首选票质媒介。
非接触式ic卡技术在轨道交通afc系统的大规模应用,猛烈冲击着以磁卡为车票媒介的已有afc系统,同时也推动新建线路的afc系统在功能上扩展和性能上提高,使系统结构更为简单、高效,成本得以下降。
广州和上海在建设新线的同时,重视对已有系统的调整,把改造原有的磁卡afc系统提到了重要的议事日程。在调整阶段,遇到了与国际上许多大都市同样面临的抉择:一是一步到位地改为全ic卡系统,即所有票种均为ic卡;二是先将储值票改为ic卡,单程票仍沿用原有的磁卡,时机合适再改为全ic卡系统。
我们在考虑改造方案时认为,我国与国外大都市轨道交通的最大不同点之一在于:我国的线网才开始修建,而国外一些大都市已建有上百公里基本稳定的线网。在国外大都市线网内,储值票改用ic卡、单程票仍沿用磁卡是完全可行的;而我国城市轨道线网才刚刚开始建设,新线采用全ic卡系统势在必行,如果原建线路仍沿用磁卡单程票或只部分增设ic卡单程票,则磁卡单程票就不能在新线通行,或造成系统内两种单程票通行,使系统变得复杂,乘客容易混淆。因此,已建线网越简单,进行全ic卡系统改造越有利。在分析对比了国内外情况后,广州地铁果断决策:在修建广州地铁2号线afc系统的同时,改造1号线的原磁卡收费系统,将其改造为全ic卡系统,使新建线路的afc系统有一个统一的技术标准。目前广州地铁的全ic卡afc系统已投入使用,上海地铁也已经完成改造和使用了ic卡储值票,并即将启用ic卡单程票。
1.4 现状
现在全国新建的轨道交通afc系统都选用了非接触式ic卡技术,具有很高的信息处理能力和更高的安全性,系统设备更为简化,卡票现象大为减少,机械维修和调整维修的工作量也相应减少;同时,也为乘客带来更大的方便,乘客不需从提包中取出车票也能方便地检票通过。
ic卡技术的应用使公交行业联营成为发展趋势,为广大乘客带来更大便利。目前,上海“一卡通”和广州“羊城通”系统已拓展到多个城市的交通领域,如上海在公交、地铁、出租车、轮渡、停车场及轻轨交通中采用一卡通,北京、大连也实现了公交、轻轨交通的一卡通。
2 把握afc系统发展的关键
afc事业符合城市信息化建设的发展方向,人们可以凭借一张卡享受公共交通、市政、金融、医疗、购物、园林等服务。但我们还要看到,无论对于正在扩展线网的上海、广州、北京,或正在起步建设线网的深圳、杭州、南京等,以及正在策划afc建设项目的城市,在系统建设时应把握以下7个方面。
2.1 系统的安全性应放在首位
系统安全是城市交通一卡通成功的关键,它关系到市民、乘客的切身利益,也关系到各营运方的经济收益。在系统设计时,必须把系统安全放在首位,建立一套严格的安全管理体系,制定一系列规范要求,从防范对卡的攻击、健全密钥管理体系、强化设备及网络安全等方面着手,全面保证系统的安全。密钥管理体系是系统安全的重要组成部分,由于系统对各运营商是开放的,要考虑各运营商的独立性和安全性,既保证密钥的高安全性,同时又要方便相关运营商的加盟,以保证系统合理健康地发展。因此,城市一卡通必须具有统一的密钥管理标准和ic卡结构规范。
2.2 基于线网确定afc系统功能
一般来说,城市轨道交通是网状线路,在修建每个城市轨道交通的afc系统时,要对系统进行总体规划,确保系统稳定运行和可持续发展。afc系统在整个线网中是一个功能统一的大系统,应该以路网而不是以单条线路来确定系统的功能需求,必须把确定线网的票务政策放在首位,以尽可能完善的票务政策作为系统功能需求制定的基础,这将决定系统的规模、应用和投资。即使是刚刚起步建设第一条轨道交通线路的城市,也应该从线网角度来考虑功能需求,可预留部分功能和容量,切忌采取先建一个简单系统来满足现在需求、待日后再去完善的做法,以免造成很大的浪费。
在系统结构方面,要考虑到将来多应用系统的特点;在系统的可扩展性和兼容性方面,要考虑电子和计算机技术的更新周期以及信息量的增加;在现场设备选型方面,要有前瞻性以及人性化的乘客操作界面;在系统构成方面,可以区域中央计算机取代每条线路中央计算机,提高管理和指挥的层次。
2.3 协调推进城市公交大系统的健康发展
公交一卡通是城市一卡通的子系统之一,也应遵循建设部关于ic卡实行“统一规划、统一发卡、统一标准、一卡多用”的原则。由于ic卡在“大公交”行业(包括公共汽车和轨道交通)应用较早,许多地方的条件已比较成熟,因此可以首先建立和完善城市“大公交”一卡通系统,同时考虑城市一卡通的兼容和进入条件,根据统一的原则和规范,再扩展到煤气、自来水、园林、小区物业管理的市政、购物等其他服务收费领域。
必须注意,在建立交通一卡通系统之初,运营各方就必须从搭建共同的信息平台出发,充分协商系统的功能定位和接口标准,做好系统的总体规划,避免各自为政或先入为主,避免功能欠缺或不能兼容,避免重复建设和资源浪费。因此,协调建立城市轨道交通与地面公交一体化的高效、安全的城市大公交系统,是我们今后一个时期的工作重点。
然而,由于系统建立过程会涉及多个营运公司的经济利益,为了有效地推进项目的顺利实施,最大限度地发挥城市公共交通的作用,以及城市一卡通的早日实现,需要地方政府给予大力的协调和支持,目前上海在这方面的工作成效是显著的。
2.4 加强信息管理和利用
在经济全球化时期,企业随时掌握和分析市场信息至关重要。ic卡技术的应用为信息利用开辟了广阔的空间,交通一卡通在给市民带来方便的同时,系统也搜集了大量的公共交通信息。通过这些基础资料,可以分析各公交运营系统的发展趋势,为城市公交资源的利用和调整提供决策参考,促进城市管理水平的提高,同时也促进各公交系统的运营管理、服务水平和经济效益的提高,使企业走上可持续发展的成功之路。
因此,提高信息利用率、增强系统的决策分析能力是afc系统的发展方向之一,应强化系统的整理分析原始数据和信息的能力,把票务系统与线网的信息管理系统相结合,找出票务收益规律,为城市公共交通服务和管理提供及时、准确的决策分析意见,促进交通市场的营销推广。
2.5 维修管理方式的优化
随着线网的形成和发展,在afc大系统中必然不断有不同公司的产品集成进来,afc现场设备数量和品种会越来越多。由于软件维护和硬件维护工作量大、技术难度高,要求有高素质的系统维护人员,因此应该将获得最佳质量和最高效率的维修方式作为线网afc系统持续发展阶段的工作重点。
香港地铁的现行维修管理模式非常值得借鉴。当城市具备2条轨道线路以上时,地铁公司宜采用车站一体化管理的维修策略,将大量较为简单的现场设备日常维护工作交由负责车站维护的通用机电工种人员完成或委外维护,而让具有afc维修经验的人员集中去做技术含量高的系统维护和车间维修工作,从而充分利用现有的技术资源,提高业务水平。当然,对于新线系统的一线维护的掌握和新人的现场实践是不可缺的,以使系统维护可良性地运作。
2.6 按标准化建设新系统
现在,全国许多地方都在为本地的信息化建设而积极推进城市一卡通或交通一卡通,这是一个既令人兴奋也令人关注的态势。
我国ic卡应用发展很快,而相应的技术标准和规范制定却比较滞后,先行建立的系统缺乏统一的协调和规划,同一地区、同一行业之间的系统技术标准和水平相差较大,没有建立统一标准的信息平台,没有统一的密钥系统和数据格式,系统的扩展性和兼容性不足,给城市一卡通和交通一卡通的实施带来较大的困难。因此,一卡通标准化必须引起高度重视。
目前,国家和行业对ic卡及机具产品已有了明确的标准和规范,在今后的ic卡工程建设中,用户和系统供应商都要严格按标准和规范执行。为了使城市一卡通和交通一卡通系统健康平稳地发展,还要加快afc系统有关标准、规范的制定和完善,在项目建设时要保证系统的软、硬件技术标准一致,以有利于系统的扩展、更新和升级,使系统安全和产品质量建立在统一的技术标准平台上,资源共享,互连互通。
2.7 全面实现afc系统的国产化
城市轨道交通afc系统国产化是用户和系统集成商共同关注的问题。纵观我国目前的轨道交通afc市场,系统设备的国产化正逐步推进,国际知名的专业厂家为获得中国市场的更大份额,纷纷与国内厂家联手,在中国制造高品质的afc现场设备,一些核心部件也逐步实现国产化,形势非常喜人。
与此同时,也应该清醒地看到,国内目前还没有非常成熟的城市轨道交通afc系统软件开发商,原因在于开发商必须具备丰富的票务管理经验并将其融入到程序设计中,而不是简单地按业主的需求编程序。目前,国外的专业厂家对软件设计并没有开放,导致用户在项目的维护和升级方面对其依赖性很强,而国内厂家也暂时无法给予很有效的帮助。
鉴于这种情况,国内的afc设备厂家和系统集成商应主动寻找合作机会,弥补系统开发能力不足的缺陷,使afc系统国产化得以全面实现。建议国内这些厂家和系统集成商聘请国际上经验丰富的afc系统设计专家,参与和指导软件设计,建立高效、实用、严谨、全面的程序库,逐步实现afc系统软件的标准化。
3 结语
我们展望我国轨道交通afc系统的前景充满信心,相信其完善的系统功能和性能,将为施展灵活的营销策略和管理手段提供便利的工具;加快城市信息化建设,早日实现城市一卡通,为市民带来更多便利。
摘 要 由于轨道交通项目的非排他性与公共性,其效益具有外溢性和间接性,不仅体现在轨道交通项目微观经济效益本身,而且体现在巨大的外部宏观社会经济效益,对整个城市发展和社会进步具有举足轻重的作用。依据2000年交通统计资料,采用项目“有无对比法”思路,对上海市已建成轨道交通体系的社会经济效益进行了量化评估和非量化说明。
关键词 城市轨道交通, 社会经济效益, 估算分析
城市轨道交通体系从经济属性上讲,它属于城市公共产品,是根据国民经济和社会发展需要而产生的,对于国家、社会或交通使用者所产生的宏观国民经济效益远远超过其建设者或运营者本身的微观经济效益,极大地促进了所在城市和地区的经济发展。在实践中,由于轨道交通体系的外溢经济效益具有间接性和不易量化的特点,因而通常不易被人理解。本文结合2000年上海市已建成的轨道交通体系实际统计资料,对其经济效益进行量化估算和分析,为进一步的城市轨道交通项目投资决策提供依据。
1 上海市已建成城市轨道交通网络概况
在上海市现行城市轨道交通总体规划方案中,未来上海客运交通主体将由地铁和轻轨相配合的城市轨道交通体系来承担,共设有11条地铁线路(总长约385km)和10条轻轨线路(总长约177km)。而到目前为止,上海市已建成并投入运营的3条城市轨道交通线路总长65km;轨道交通1号线南起莘庄,北达上海火车站,全长20.97km,远期日运载能力为100万人次;轨道交通2号线一期西起中山公园至浦东张江,全长19km;轨道交通3号线明珠线一期从上海南站至江湾镇,全长24.97km[1]。从运营线路全线范围看,其平均站距为1.4km左右,客流直接吸引范围半径为600～800m,相邻车站客流直接吸引范围已经接近重合,以各线路为轴线的带状区域都处于城市轨道交通系统的客流直接吸引范围内,大大改善了轨道沿线的地面交通拥挤状况,具有明显的外部经济效应。
2 城轨交通项目社会经济效益的一般构成
城市轨道交通项目的社会经济效益按照其是否可采用经济尺度来计量的原则,可以区分为有形效益和无形效益。有形效益指能在市场上定值的效益;无形效益则是指不易用贷币衡量的效益,或者量化只存在理论上可能的效益。另外,该效益亦可以区分为直接效益和间接效益:直接效益是指与项目主要目标效益密切相关的效益;而间接效益是指与项目非主要目标效益相关的效益,即带有“副产品”性质的效益。依据这一分析框架,可对城市轨道交通项目社会经济效益作如表1分类和总结。
3 上海市轨道交通体系社会经济效益分析
通过对城市轨道交通体系社会经济效益内容构成的分析,并结合上海城市轨道交通统计资料实际数据,考虑到相关资料可获得性,对上海市轨道交通体系社会效益进行量化估算和非量化说明1)。
3.1 对减轻地面公交系统投资压力的社会经济效益b1
随着轨道交通1、2号线及3号线的逐步建成并投入运营,初步形成了上海市轨道交通网络的骨架,在针对中、长距离的居民出行中越来越体现出它的吸引力,在很大程度上分散了轨道交通沿线地面公交客运承载压力,减少了地面公交系统基础设施的大量投入,节约了社会资源。
3.1.1 取代公交车辆购置费
根据2000年上海市交通统计资料:城市轨道交通系统日均客流量51.03万人次;单位车辆日均客运量,常规公交及专线车为404人/辆·日,出租车48人/辆·日;客运结构中常规公交及专线车、出租车、地铁分别占客运量的73.8%、21%和5.2%;地面客流分配至公交车及出租车的比例为3.52∶1。若将2000年上海市轨道交通日均客运量按现有的客运结构分配至地面,完全由地面公交和出租车来承运(即无轨道交通项目时),则客流分配结果为:常规公交及专线车39.73万人次,出租车11.3万人次。由此,以目前轨道交通对地面客运量分流后的地面公交饱和程度及拥挤程度为标准,需增加配备的车辆数量为:常规公交及专线车984辆,出租车2355辆,共计3339辆。若客车按中档市价约80万元/辆计,出租车采用普桑轿车市价约11万元/辆计,共需初始投资104625万元。根据国家民用汽车报废标准,客车使用年限为10年,出租车使用年限8年,采用直线折旧法,则2000年总计节约车辆使用费用约11110.13万元。
3.1.2 节约交通基础设施投资费
在现有的机动车辆保有量(2000年全市机动车总量为104.7万辆)基础上,增加3339辆大型机动车辆必将对城市道路交通系统增加巨大的交通压力,造成新的交通堵塞和拥挤。如要维持现有的交通状况拥挤水平,必须增加城市公交基础设施建设,以适应新增车辆的运行。
(1) 需增加的城市道路水度及道路面积:2000年上海市车均道路面积126.04m2/辆,车均道路长度9.21m/辆,单位面积道路投资约为235元/m2。增加3339辆大中型客运车辆后,要维持当前的道路交通状况,则需增加城市道路长度30.75km,需增加城市道路面积42.08万m2,总共需投资约为9888.8万元。若使用年限按标准10年计,并采取直线折旧法,则2000年需增加道路折旧费用约为988.88万元。
(2) 需增加的城市停车泊位数:2000年上海市总计停车泊位97773个,车均泊位供给数为0.2个/辆。从而以现有停车泊位使用密度为标准,新增加3339辆车后共需增加停车泊位668个,按普通停车泊位规格(5m×2.5m),共需投资196.23万元。同样采用使用年限10年及直线折旧法,则2000年需增加停车泊位折旧费用约为19.62万元。
综上可知,2000年上海市已建轨道交通体系减轻地面公交系统投资压力所节约的社会资源约为12118.63万元。
3.2 节约乘客出行时间的社会经济效益b2
节约乘客出行时间效益是指乘客旅行时选乘轨道交通而不乘地面公交车辆所节省的时间为社会创造价值而产生的效益。从理论上讲,轨道交通乘客节省的乘车时间效益可以由工作出行时间价值和休闲出行时间价值两部分构成。但由于实际生活中轨道交通乘客属于工作时间出行所占比例很小,可以忽略不计,而近似用闲暇时间价值来衡量。另外考虑到上下班途中所节省时间应该作为闲暇时间效益来衡量,故采用如下模型计算:
b2=q×t×1/2×g
式中:b2为乘客出行节约时间效益;q为轨道交通年客运量,万人次;t为单位乘客平均节约时间,小时(按国际惯例,休闲时间价值为工作时间价值的25%～75%[2],故本式中取为工作时间价值的1/2);g为人均小时国民收入,元/h。
根据上海市2000年客运量资料[1]:轨道交通1号线日均客运量30.46万人次/日,平均乘距9.55km;轨道交通2号线日均客运量11.94万人次/日,平均乘距6.16km。市中心区公交车辆平均速度约12km/h,轨道交通平均速度35km/h。据《上海统计年鉴2001》,计算出工作客流系数为0.56,人均小时gdp为17.08元/h(假设每人每月工作小时为168h)。
由以上资料及模型,可以计算出2000年上海市轨道交通体系吸引地面客流实现的节约乘客出行时间效益b2为6.221亿元2)。
3.3 安全性提高的社会经济效益b3
轨道交通系统为全封闭全隔离交通,其本身事故比地面交通事故要少的多。同时,由于轨道交通对地面公交客运量的分流,缓解了地面道路交通的拥塞程度,从而间接减少了地面机动车辆发生交通事故的频率。这不但减少了交通事故损失,而且还给社会、个人和家庭幸福创造了有利条件,形成了巨大的社会效益,有利于整个社会的安定团结。对于采用轨道交通体系的安全性提高效益,可按同样客运量条件下每增加一辆机动车平均每年增加的交通事故损失进行估算3)。
根据上海市2000年客运量资料[1]:1999年全市发生交通事故26104起,交通事故损失15924.4万元;2000年全市发生交通事故41262起,交通事故损失20391.6万元。而1996年到2000年平均每年全市机动车辆增加数量约为5万辆,从而在现行交通状况下平均每增加一辆机动车辆所增加的事故损失费为893.44元/辆。由此,在现有道路设施供应及机动车辆保有量条件下,增加3339辆机动车辆可能增加的交通事故损失费为298.32万元。即轨道交通体系提高交通安全性的直接效益b3约为298.32万元。
3.4 提高劳动生产率的社会经济效益b4
由于在途时间短,乘车疲劳度下降,轨道交通舒适度可使乘客的劳动生产率提高。根据苏联“固定基金、基本建设投资和新技术经济效果研究会”与苏联科学院经济研究所的研究表明,运输疲劳使劳动生产率降低的数值:轨道交通为1.4%,公交车为7%[3]。即乘客乘坐轨道交通比乘坐公交车可使劳动生产率少降低5.6%。按照项目有无对比法的思路,假定无轨道交通之前乘客的交通工具为公交车,可采用以下模型计算轨道交通系统提高市民劳动生产效率效益:
b4=(q/n)×η×g×w×6.2%
式中:b4为减少乘客交通疲劳的效益;q为城市轨道交通年工作客流量,人;n为工作客流往返系数,介于1～2之间;η为工作客流系数;g为人均小时国民生产总值,元/h·人;w为劳动者日工作时间,h;6.2%为轨道交通乘客比公交车乘客生产率提高的增加系数,其计算方法为[(1-1.4%)/(1-7%)-1]。
假设工作客流往返系数为1.8,运用本模型及上海市2000年客运量资料[1]可计算出2000年城市轨道交通减少乘客交通疲劳效益b4约为2.68亿元。
3.5 轨道交通体系节省能源的社会经济效益b5
从能源情况看,城市轨道交通系统使用的是无污染、廉价的电能。较之公交车,它不仅具有无污染、噪声小等优点,而且节能、运量大、方便快捷、运输效率高。无论是从环境保护、可持续发展等国家大政方针而言,还是从节约燃油等国家能源政策讲,它作为主要的常规“绿色交通”,其未来发展前景是公共汽车难以比拟的。
图1为几种主要交通工具的单位能耗示意图[4]。铁路交通单位能耗量相当于公共汽车单位能耗的57.8%,节约能源42.2%。而轨道交通由于车体轻、路况好,单位能耗低于一般铁路。按一般铁路能耗计,轨道交通单位能耗比公交车节约能耗30kj,比私用汽车节约2131kj。
根据2000年客运资料[1]计算出轨道交通年客运公里数为1.33×105万人·km。按前文客流公配比例(3.2∶1)将轨道交通客流分配至公交车和出租车,得出同等公交车客运公里数为1.04×105万人·km,同等出租车客运公里数为2.95×104万人·km。由此可得节省能耗数量为9.71×1011kj,相当于汽油约2.11万t,以现价计折合人民币7846.92万元。
3.6 改善城市污染状况的社会经济效益b6
城市轨道交通作为一种出色的绿色交通工具,通达、有序,安全、舒适,低能耗、低污染,为减轻现阶段由于城市交通污染造成的城市生态环境日益恶化的程度、改善城市居民生活环境做出了巨大贡献。
3.6.1 减少交通废气污染的社会经济效益b6.1
上海市因近年机动车辆的大幅增加,机动车尾气污染物排放已成为大气环境的主要污染源。以1996年为例,上海机动车尾气co、cox、nmhc占市中心区排污分担率分别达到了86%、56%和96%。可见机动车尾气污染已成为城市大气污染的主要因素,严重危害着市民的健康,已成为严峻的社会问题。而城市轨道交通系统由于采用电力牵引,可以在城区实现大气污染的零排放,有利于减轻城市大气污染,改善城区大气环境质量。其城市生态环境效益可依据以下模型计算:
b6.1=tq×pfzl
式中:b6.1为废气污染减轻效益;tq为轨道交通替代的公交客运车辆数,t·km;pf为公交车单位排放废气量,l/t·km;zl为治理废气单位成本,元/l。
3.6.2 缓解城区热污染的社会经济效益b6.2
机动车辆尾气散热、排放的co2,以及公路硬表面吸放热,是造成城市热污染、产生城市热岛效应的主要因素。据研究测试,昆明城市热岛效应最大值为2.7℃[4]。由于上海市光辐射强度高于昆明,且城区远大于昆明,其热岛效应(即热污染)更为严重。 图2为不同交通工具单位运量排放的co2系数。当铁路的co2排放系数为100时,公交车为268,小汽车为834[4]。而城市轨道交通承担的co2排放到了远离城区的电站所在地,大大减轻了城区的co2污染,降低了市中心的热岛效应。
由上文计算可知,2000年上海市因轨道交通系统分流城市公交客运量而节约燃油、减少城区排放温室效应气体co2约为1.6万t(吨油co2排放系数为0.75)[4]。据世界银行估算,每吨co2造成的温室效应带来的损失为20美元[4],则全年可减少温室效应损失32万美元,折人民币约264万元。
3.7 带动沿线不动产增值的效益b7
城市轨道交通体系的建成通车,提高了沿线居民和企业可达性,造成轨道交通沿线土地和房产的需求增加,从而使沿线的不动产增值。其增值效益可采用以下模型计算:
b7=∑(p2i-p1i-δei)
式中:b7为沿线不动产的增值效益;p1i为轨道交通建设前沿线不动产i的价格,元;p2i为轨道交通建设后沿线不动产i的价格,元;δei为由其他原因造成的沿线不动产i的价格上涨幅度,元。对于δei的测算采用市场比较法,即选定一块与不动产i的地段、结构、类型相似,但不在城市轨道交通沿线的不动产j,比较在轨道交通建设前后不动产j的价格变化之差即为所求的δei。
3.8节约用地效益b8
与一般地面交通相比,城市轨道交通最突出的特点是它绝大部分在地下或高架上运行,对地面占用比较少。即使仍在地面运行,由于其运输能力大,单位人公里占用土地面积减少,也节约了城市用地,这对土地日益稀缺的城市来讲显得尤为重要。城市土地不断增值的规律,使城市轨道交通的此项节约效益从长期来看是一笔十分可观的收益。轨道交通建设节约城市用地的效益为:
b8=(ag-aq)×ps
式中:b8为城市轨道交通节约用地的效益,元;ag、aq分别为公交车和轨道交通单位人公里占用土地面积,m2/人·km;ps为城市土地机会成本,元/m2。
3.9其它难以量化计算的社会经济效益b9
轨道交通体系所形成的社会经济效益是十分广泛的,除了上文提到的较易量化的社会经济效益以外,还包括其它很多在现实中难以量化的社会效益。主要包括:轨道交通体系建设带动沿线地面、空间、地下交通和其它经济项目成片开发的效益;沿线企业利用轨道交通体系效益的外溢性所产生的间接微观经济效益;改善城市交通结构,吸引大量客流,增加城市活力的效益;减少城市交通噪声,提高居民生活质量,增加就业机会等方面效益。这部分社会效益也是相当可观的。但是定量计算的难点在于轨道交通对这些相关效益的影响程度无法明确界定,本文限于篇幅不再作详细讨论。
4 结语
上海市是一个发展中的现代化国际大都市,公共交通问题已成为制约其发展的一个重要因素。城市轨道交通体系作为未来上海市客运网络骨干,以其严密的组织运行,快速、准时、安全、舒适的特性及高水平服务质量吸引大量地面客流,有效缓解地面公交系统的客运压力和拥挤程度,改善地面交通状况,形成巨大的社会经济效益。另外,由于该系统对地面客流的吸引,可以减少城市各种机动车辆的运用数量,从而使城市中机动车排放废气和噪声总量降低,缓解道路公交因客流的快速增长而产生的日益加重的城市环境污染,体现出了可观的生态环境经济效益。
城市轨道交通系统能够实现城市经济效益、社会效益、生态环境效益三者的有机统一,是具有巨大国民经济外溢效益的现代化城市交通工具。
摘要：工程咨询设计是利用准确适用的信息和专家的智慧及经验，运用手段、管理、和工程技术等方面的知识，为建设项目的决策和管理提供咨询的智力服务。城市轨道建设项目是大型的系统工程，有其自身的特殊性，本文针对当今城市轨道交通建设方兴未艾的形势，结合城市轨道交通项目的特点，重点论述了咨询设计在该特殊行业的作用及如何发挥其作用的。
关键词：轨道交通；咨询设计；项目管理
o引言-中国城市轨道交通建设方兴未艾
据统计，今后五年中国城市轨道交通将有大，将建成总长度四百五十公里左右的城市轨道交通线路。中国人口过百万的三十四个城市中，有二十个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。其中，北京、上海、广州在续建地铁。北京规划未来地铁总长将达到四百零八公里。上海目前已有三条地铁线投入营运，“十五”期间将建设包括磁悬浮、轻轨、地铁在内的十条轨道交通线路，全长超过二百公里；广州全长十八点四八公里的地铁一号线已在一九九九年六月通车，目前全长二十三公里的地铁二号线工程正在积极展开，预计到2010年将构成全长近一百三十公里的广州轨道交通网络。此外，深圳、南京已在动工兴建地铁。西安、沈阳、成都、大连、青岛、哈尔滨、郑州、天津、长春、重庆、武汉等城市已在拟建地铁及轻轨交通。中国城市轨道交通建设方兴未艾。据中国国家计委有关部门提供的资料显示，“十五”计划期间，中国城市轨道交通建设投资将达二千亿元人民币。
轨道交通建设项目是大型的综合性系统工程。它具有投资大、建设周期长、专业繁多、设计面广的特点，在其整个建设过程中，设计咨询起着至关重要的作用。设计咨询是一种高智能的技术服务活动，咨询设计的质量及效果直接项目的结果。咨询设计服务，将贯穿于建设项目的前期策划、设计、建设和运营管理过程中。随着中国加入wto的临近，建设项目的管理和设计咨询业务均必须与国际接轨，使之规范化、科学化、国际化，尤其是设计咨询更应超前，同时带动轨道交通项目建设管理的规范化。
1城市轨道交通建设项目的特点
城市轨道交通交通建设项目与一般的建设项目有很大区别，它主要表现在以下几个方面：投资大
一项轨道交通建设投资动辄几十亿、几百亿元，京、沪、穗近年来修建地铁的综合平均造价已高达每公里六亿至八亿元人民币。投资的巨大使得工程的资金风险很大。
工期长
一个轨道交通建设项目从筹划运作开始到运营使用一般需要5年左右的时间，如受政府审批和资金筹措等方面的因素影响，时间会更长。
涉及面广
轨道交通项目是一个城市的生命线工程，它直接关系到居民的生产、生活，关系到城市的国民经济发展，她除能解决沿线及周边地区的交通外，还能促进房地产市场、市场的开发，带动整个地区乃至城市的繁荣和发展。在建设过程中，会涉及到城市交通、建筑、市政、环保等方面，甚至带动相关产业的发展，它涉及到的方方面面及建设的意义，是一般建设项目远不能及的。
系统、专业多，接口繁杂
轨道交通项目包括土建、机电、运营管理和投资经济四大系统，下有二十几个子系统三十多个专业，有多个单独的分项分部工程，各系统、专业接口复杂。
由于城市轨道交通的上述特点，首先运作项目的业主必须具备专业的项目管理能力、宽泛的专业知识和较强的决策能力，但仅靠业主的实力是远远不够的，这就必须充分发挥设计咨询公司在城市轨道交通交通建设项目中的作用。
2设计咨询在城市轨道交通交通建设项目中的作用
城市轨道交通项目同其它建设项目一样，都必须经历从酝酿、策划开始，进而通过可行性、论证决策、计划立项之后，进入项目设计和施工阶段，直至竣工验收和交付使用的项目周期。从项目建议书开始，咨询设计贯穿于整个项目建设过程。在项目策划阶段，即参与项目的组织策划、项目融资策划、项目目标策划和项目管理策划。
项目组织策划指建立工程项目法人责任制（即项目甲方），按现代组织模式组建与项目建设有关的管理机构及人事安排；融资策划即为实现项目建设提供资金保障；目标策划即制定项目投资目标、质量目标和进度目标的体系设定与实现；项目管理策划是对项目实施的任务分解和任务组织工作的策划，着力于提出行动方案和管理界面的设计。
项目管理策划结构如下图：&nbs
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3优化项目管理模式，充分发挥咨询设计公司的作用
以上谈到城市轨道交通建设项目的系统性和行业特点以及设计咨询的作用。作为一个城市轨道交通资深的设计咨询公司，我们积累了近年来国内多个城市的轨道交通建设经验，近几年国内各个城市的轨道交通的建设及国外的建设模式，可以归纳为以下三种方式：
第一种方式：政府作为投资的主体，委托项目法人代行政府控制的职能。这种模式在已建成的地铁线路中采用，如北京地铁复八线、城市铁路；上海地铁一、二号线；广州地铁一号线。
第二种方式：采用多元投资体制，促进轨道商业化运作。这在正在建设的北京地铁5#线、上海正在建设的几条线路中采用。
第三种方式：交钥匙工程，即由工程总承包商负责整个项目的融资、设计咨询、施工及调试。这在国际上已是通行的建设模式，相信在加入wto后，建设模式会逐步与国际接轨，而在这方面，设计咨询公司有很大优势，这与建设部对勘察设计行业改制的要求也是一致的。
以上建设方式可在今后的实践中继续摸索，但不管采用怎样的建设方式，设计咨询的作用是不变的，甚至如果采用第三种方式，设计咨询公司将成为项目的主体。
轨道交通建设项目的管理，追求的是成本、质量和工期三大目标，咨询设计也是同样的，为实现上述三大目标体系，充分发挥咨询设计公司的作用，必须制定相应的管理模式，配置合理的组织机构，具体措施是：
实现工程咨询设计的相关主体单位：
a．甲方即业主或委托方，甲方应设专门机构对设计咨询系统实施全程监控，并根据设计方的主要技术要求，提供或配合设计方搜集所需的基础资料，编制并下达设计任务书，组织项目设计方案竞赛与设计招标策划。
b．乙方即设计方，对于大型系统工程，由于多系统、多单项工程，往往会涉及到多家设计单位，因此为实现项目设计的总体协调，必须设定一家有资质的设计单位作为总体单位，统一设计原则，协调系统接口。
c．监督方即设计监理方，由有资质的单位承担，代表甲方对设计方的设计质量进行监督，审查全套设计图纸。
项目咨询设计系统管理结构
a项目咨询设计的组织结构如图3。建设项目法人聘请设计技术决策机构、设计监理和专家组，后者代表业主对设计咨询成果进行评审决策，总体设计单位是设计咨询工作执行的主体，对整个项目各子系统起协调和统一的作用，分项设计单位可根据情况设置一个和多个，总体组由多个设计单位的资深专家组成。这样的层次结构能明确执行层和决策在技术和管理上的归属。
以上组织结构是实现项目咨询设计系统三大目标体系的组织保障。
规范的质量保证体系是实现项目质量控制的保障
咨询设计提供的产品为具有高含量的咨询设计成果。设计方案的优劣与质量的好坏决定整个工程建设的造价和质量，质量是建设项目追求的关键目标。
①严格按iso9001质量保证体系进行设计控制和管理，各分包单位也要制定相应的质量保证措施并交总体院和甲方审查备案；
②对单项工程的协调和管理建立专门制度和纪律规定，如方案审查制度；定期例会制度；文件审查会签制度；资料管理制度；相互来往联系单制度；统一软件环境制度等等。以上活动均以表格进行记录，并按照统一要求编号，使管理规范化。
③严格按工程质量控制程序进行设计。
高素质的人才是项目成功的保证
设计咨询业与其他行业的不同关键在于它具有较高的技术含量。因此，高素质的人才是项目成功的保证。在项目实施过程中，有三类人是非常关键的，他们是：既懂技术又懂管理的项目负责人；有较高业务素质、认真敬业的专业技术人员；懂、会经营、熟悉国际工程运作的经营管理人员。这三种人不论对设计咨询单位还是对业主，都是非常重要的。
咨询设计单位加强规范化管理，与国际接轨
总之，工程项目的咨询设计，包括投资机会、编制项目建议书、可行性研究、工程设计（包括初步设计、技术设计和施工设计）、建设阶段咨询、生产准备阶段咨询、生产阶段咨询包括后评估等。轨道交通工程作为大的系统工程，必须严格按照建设程序进行项目建设，并突出设计咨询系统的重要作用，使项目的建设更经济、更合理。
摘 要:城市轨道交通建设对城镇化水平提高具有非常重要的影响，为加快推进城市轨道交通建设，就需要拓宽融资渠道，更多介入民间投资。投资行为市场化是激励城市轨道交通建设高效运作的捷径。由于传统体制的原因，在操作过程中会存在诸多障碍，所以打破行业垄断、建立有效的价格机制以及民间投资的服务和监督是市场化融资行为得以落实的保障。
关键词:城市;轨道交通;市场化融资策略
一、城市轨道交通:未来城市交通方式的主要选择
(一)城市轨道交通的世界趋势
城市轨道交通全称叫做城市快速轨道交通，是指利用轨道作为车辆导向的运输方式，以客运为主，目前国际上技术比较成熟、已经上线运营的城市轨道交通主要有地铁、轻轨、市郊电车、有轨电车和单轨交通、导轨以及线性电机牵引的轨道等7种子系统，其中以市郊铁路、地铁、轻轨和有轨电车的应用最为广泛，以线性牵引电机牵引系统最有发展前途。从19世纪60年代世界上第一条城市地铁诞生起到目前，由于城市轨道交通具有占地少、载客量大、运载效率高、节省能源、污染少、使用寿命长等其他任何路面交通工具无法比拟的优势，再加上有自己的专用通行道，与城市道路没有平面交叉，不受市内道路交通的干扰等特点，已成为世界许多大都市客运交通的骨干。城市轨道交通是解决时间集中、客流量大的大城市交通问题的最有效和最理想的方式。像东京、伦敦、巴黎、莫斯科等世界发达国家的都市在城市轨道交通方面已经达到很高的水平。这些国家虽然家庭汽车的拥有率很高，但绝大部分人仍选择轨道交通作为主要的交通工具。国外研究结果表明，当城市规模大于100万人时，以城市轨道交通为骨干方式的交通系统结构具有明显的技术经济优势。在人口不到100万的大中城市，为适应可持续经济发展战略的长远需要，也需要发展城市轨道运输。发达国家的大城市中在改善市区交通的同时都在积极发展与卫星城间的公共运输系统，城市轨道交通是城市发展的必然选择。
二、城镇轨道交通建设思路的总体构想
城市轨道交通作为城市发展的重要基础设施之一，为了提高其建设效率必须开放市场，打破垄断，形成有序竞争的格局。(1)政府职能转换:更新观念即放弃“政府有责任提供基础设施，就等于基础设施必须由政府投资”的传统观念，政府无须大包大揽城市轨道交通和社会公用设施项目。政府的作用应体现为资金先导、政策指导、信息引导，政府应充分运用各项政策杠杆，将有限的财力与民间潜在的资金实力相结合，形成城市轨道交通和公共设施建设中的巨大合力。(2)市场环境营造:在市场机制能基本发挥作用的领域，政府实施维护和促进竞争的政策，保证各类投资主体公平合理地参与基础设施领域的竞争;在公共性、自然垄断性较强的供水、供电、供气等领域，政府应根据市场准入、价格和服务等具体因素，制定约束市场供求双方的规则，以形成基础设施建设有序竞争的格局。(3)经营城市理念:加快推进经营性城市基础设施的市场化运作必须破除城市基础设施建设必须由政府投资，城市基础设施运营必须由国有企业承担或由国有企业控股的陈旧观念，将政府投资逐步退出社会资本和其他国内外资本有投资意愿的经营性基础设施项目，通过多种方式吸引各类经济成分和国内外投资者参与项目建设和运营，实现政府投资的放大效应。(4)运行机制创新:首先是资金筹措多元化。坚持市场导向，依据市场规律，注意发挥政府投入的示范效用和对非国有经济的带动作用，以政府杠杆资金吸引社会资金的广泛参与，努力实现建设资金来源多渠道、筹集多形式、投入多层次，并按市场原则实行资金要素的合理流动。其次是建设行为企业化。将企业行为引入基础设施建设和发展中去，实现建设主体逐步由政府转向企业，创新运作机制，做到既有政策引导和政府支持，又有价值规律与市场杠杆的自动调节，形成基础设施建设和发展的高平台。第三是资源享用商品化。将部分城镇资源适度商品化和商业化，改变无偿享有公用设施和社会资源的状况，优化资源配置，创造可持续融资机制，实现建设资金的良性循环。第四是有偿转让市政项目的经营权。借鉴bot(建设、经营、移交)、boo(建设、拥有、经营)、boot(建设、拥有、经营、转让)、abs(资产收益抵押)投资模式，在不改变城市轨道交通原来用途的前提下，有偿、有期限地转让城镇道路、桥梁、公园、公厕、电力、通讯、自来水、热电等公共设施经营权，有偿转让供水、供气、公交等公用事业企业的部分股权。走社会化服务、市场化运行、企业化经营的路子，由福利性服务向经营性服务转变。
三、城市轨道交通的市场化融资方式选择
根据城市基础设施所能带来的未来现金流的差异可以将其划分为经营性基础设施、准经营性基础设施以及非经营性基础设施三种类型，对于不同类型的基础设施应该采取不同的投融资策略。城市轨道交通属于准公共产品，具有较强的公益性;轨道交通运输在一定程度上是可分割的，因而具有排他性，其运营具有时空局限性，盈利空间有限;权益具有放大性，资产的保值增值能力强，具有极强的现金获取能力。正是由于城市轨道交通的准公共物品性质和经营上的上述特点，所以其建设和运营上就不一定必须单一地依托财政支持。目前制约我国城市轨道交通基础设施建设的主要因素是缺乏资金，在城市轨道交通建设融资中存在三大问题:投资主体的投资模式单一，票价机制尚待进一步完善，综合开发观念尚待形成。城市轨道交通基础设施，相对于一般的城市道路和桥梁设施建设，对私人投资有较大的吸引力，政府应制定切实可行的优惠政策，采取多种方式，鼓励社会资本参与投资，并由政府提供必要的财政资金进行补贴和引导。
(一)金融衍生工具选择
金融衍生工具在城市轨道交通建设过程中是一种很好的市场化融资模式:(1)有保护的可提前退还债券:政府政策的制定或改变、税法更改、汇率波动等，可能导致基础设施项目未来现金流的不利变化，使基础设施项目的经济价值下降，从而给债券持有者带来损失。而设计一个保护性可提前退还债券，可以允许债券持有者在不利事件发生时，以预先确定的价格提前退还债券，收回现金。债券的持有者不但购买了债券本身，还购买了债券的看跌期权。(2)可退还股票:可退还股票的购买者有权在发行后的若干年内以预先规定的价格退还股票。此类可将普通股退还给发行者的金融创新用来减少首次公开发行时股价的低估和信息不对称问题。由于信息的不对称，投资者不能肯定政府是否会对该基础项目的建设持支持态度，因此由于信息不足造成的对政府的不信任也许会导致股价低估甚至无人购买股票。所以，一旦这种可将股票退还获得现金的承诺由主办政府来承担，股价下跌所带来的风险就可以被这种可退还的允诺所规避。因此，通过这种方式就可以吸引原本害怕无法收回投资成本而不愿投资的私人投资者。从另一个方面来说，这种附在股票上的可退还性也可以增加股票的价值。(3)可转换含看涨期权的债券:可转换债券的持有者有权在将来某些事件发生时，将债券转换成公司的股票。当基础设施投入营运后的收益由于特殊事件的发生达到或者甚至高于人们的期望时，对于发行者而言可以提前付清欠款而要求赎回，债券持有人为了分享更多的利益，可以把债券转换为股票。原本的负债就可以转变为公司的权益资本。
(二)有偿转让市政项目的经营权
1.bot模式:即(build-operation-transfer)，是1980年代以来国际上广泛采用的一种比较新颖的基础设施项目投资方式，即在一定的经营期内，将基础设施项目交由国内或国外承包者建设、经营，特许经营期结束后，此项目设施完整地转交给国有部门单位管理经营。这种方式对解决基础设施瓶颈矛盾、缓解资金紧张以及加快经济发展有一定作用，实质是一种债权与股权相结合的产权形式。适合城市轨道交通基础设施建设项目的融资。bot有三个基本特征:(1)包括建设、拥有、经营和移交全过程，在国际上也称为boot。项目公司在特许期内对项目资产的所有权不是完整意义上的所有权。(2)政府特许经营。即项目公司必须经政府特别许可才拥有建设、经营资产的权利，政府与项目公司的关系由特许经营协议确定。(3)项目融资。项目融资是一种无追索权或者只有有限追索权的融资贷款，其核心是归还贷款的资金来自于项目本身。bot也存在一些明显的缺点:前期准备和谈判阶段就需要较大投入、咨询费用高、运作周期长、过程复杂。该方式在运营过程中需要一定的适用条件，即需要支持项目融资的国家金融体系来支撑。
2.tot模式:即(transfer-operation-transfer)，国际上较流行的一种项目融资方式。它是指政府部门或国有企业将建设好的项目一定期限内的产权和经营权有偿转让给投资人，由其进行运营管理，投资人在一个约定的时间内通过经营收回全部投资和得到合理的回报，并在合约期满之后，再交回给政府部门或原单位的一种融资方式。tot模式也适合城市轨道交通设施建设项目的融资。tot融资模式由转让方负责筹资建设，受让方不介入项目建设，从而也就不承担建设期风险，它只要用与已建成设施经营收费权资产价值的等价资金作为投资，就可获得未来收益的权利，而与城市交通基础设施资产价值的形式无直接的关系。
3.ppp模式:即(public private partnership)，是指政府、营利性企业和非营利性企业基于某个项目而形成的相互合作形式。ppp的基本特征为共享投资收益，分担投资风险和责任。ppp模式的本质即通过政府政策的引导和监督，在政府资金的支持下，在项目的建设期和运营期广泛采取民营化方式，向公用事业领域引入民间资本。在该模式中通常将公用事业的大部分甚至整个项目的所有权和经营权都交给社会投资者，从而引进专业化管理，达到建立市场竞争机制、提高服务水平的目的。ppp模式是一种公共部门与私人企业合作模式，是指政府、盈利性企业和非盈利性企业基于某个项目而形成的相互合作形式，适用于包括城市轨道交通设施在内的基础设施项目的融资与建设。通过这种合作形式，合作各方可以达到比预期单独行动更为有利的结果。合作各方参与项目时，政府并不是把项目的责任全部转移给私人企业，而是由参与合作的各方共同承担责任和融资风险。在项目建设期，政府直接投资可理解为资本补贴或前补贴;在项目运营期，政府提供资金支持可理解为运营补贴或后补贴。为简便起见，将这两种在不同阶段政府资金介入的ppp模式命名为前补贴模式和后补贴模式。(1)前补贴模式。具体做法是:把整个地铁项目分为a、b两个部分。a部分包括地铁车站、轨道和洞体等土建工程的投资和建设，由政府出资的投资公司来完成;b部分包括车辆、信号等设备的投资、运营和维护，由社会投资组建的ppp项目公司来完成。运营期间政府部门保障ppp公司的收益，在双方核定的期限结束后ppp项目公司无偿将地铁项目的全部资产移交给政府或续签经营合同。(2)后补贴模式。具体做法是:按照目前国内固定资产投资项目的资本金制度，国有企业与民间企业共同出资组建项目有限责任公司，负责地铁新线项目的投资、建设和运营。在项目投入运营后，当实际发生客流量比预测客流量增加或减少的幅度超过一定比例，由政府和项目公司按一定比例共同承担或享有。在双方核定期限结束后，企业同样要无偿将项目全部资产移交给政府。
4.证券融资:通过发行股票进行城市轨道交通基础设施建设融资，可以达到利用外资而不借外债;利用内资不借内债的效果。尤其是在经济发达地区，成立轻轨、地铁等专门股份有限公司，由公司承担发行股票、募集资金，并进行综合开发经营。同时，政府还应赋予股份公司在土地征用、制定运价、建设方面一定的优惠政策。在成立城市轨道交通基础设施股份公司时，国家的入股形式可以多样化，既可以投资入股，也可以以现有的交通基础设施作价或其他形式入股。在融资的同时，应注意加强国有资产股的管理，防止国有资产流失。
(三)市政债券的实施
市政债券在美国、日本、英国和法国等西方发达国家是一种成熟的、信用等级非常高的融资工具，已有近百年的发展历史。战后的日本将市政债券作为一种强有力的融资工具为其基础设施的建设提供了大量资金。美国在1920年代就开始发行市政债券来募集基础设施所需要的大量资金。市政债券由市、县、镇等地方公共机构发行，目的在于募集当地开发公共设施建设所需资金。发行市政债券确实能够给小城市轨道交通建设解决资金的压力问题，但在实施过程中也有很多需要注意的问题:(1)政府发行市政债券的目的是为了弥补财政赤字和扩大公共投资，市政债券作为地方政府债券在主要解决上述问题的同时还要注意其他各种证券的竞争风险;(2)发行者必须具有很高的信用等级，对于我国，发行者必须是政府机构，尤其是经济比较发达地区的政府机构;(3)市政债券的发行规模是一个很严肃的经济学问题，总的来说不能超过地方政府每年财政收入的一定比例，不应过少，如果数量过少，就会影响债券的流通性，并且不能满足城市基础设施建设的需要。但也不能过大，因为数量过大，如果政府不能到期还本付息，一方面会降低政府的信誉度，另一方面会增加地方政府的负债规模。
(四)信托参与方式
基础设施项目投融资改革成功的关键是能够通过参与各主体的协调，设计出好的融资计划，风险控制方案、收益共享方案。在这个过程中，信托公司等金融中介机构不仅能够凭借自己的专业经验和技能参与设计融资计划，而且，信托公司和其他机构还可以积极参与发起项目公司，成为小城市轨道交通项目建设的主办人。信托公司作为项目的投融资中介，接受分散的投资者的资金信托，主要有贷款信托和股权融资方式:(1)贷款信托:信托公司以发行债权型收益权证的方式接受投资者信托，汇集受托资金，分账管理，集合运用。通过项目融资贷款的方式对基础设施项目提供支持。项目公司以项目的经营权质押和机器设备等实物抵押。项目主办人专门为项目的融资和经营成立一家公司，项目公司是一个独立的经济单位，以自己的名义而不是项目主办人的名义向外贷款。信托公司以信托人的身份作为贷款方，着眼于该项目的收益向项目公司贷款，而不是向项目主办人贷款。在项目融资贷款信托中，贷款人即信托公司依赖项目投产后所取得的收益及项目资产作为还款来源。对于项目的主办人来说，大额的项目融资贷款不增加投资人的负债，不引起资产负债表的情况恶化。(2)股权融资:基础设施投资基金通过私募的形式募集投资公司、实业企业，为基础设施项目或企业直接提供股权支持，并从事资本经营与监督。它集中社会闲散资金用于对具有较大发展潜力的基础设施项目进行股权投资，并对基础设施项目公司提供一系列增值服务，通过股权交易获得较高的投资收益。通过基金管理人对资金的集中运作和专业化管理，保证基金股东获取比单独投资更高的收益。
五、结论与讨论
城市轨道交通建设投融资是一个非常复杂的问题，要从根本上解决这个问题需要考虑到各方面的因素，并且也不能寄希望在短时间内就可以得到解决。结合现实在初步研究的基础上笔者认为可以得出如下结论。(1)打破行业垄断是非国有经济进入城市轨道交通领域的关键。打破民间投资的所有制禁区和行业壁垒，切实清理现行投资准入政策中有形无形的体制性限制，放宽民间投资的准入领域。根据不同的项目性质，民间资金可以以不同的程度分别进入。允许民间资金以控股方式进入，要打破行业垄断，适度引入民间投资。(2)建立城市轨道交通的价格形成机制是基础。由于城市基础领域所提供的服务是面向全社会的生产者和消费者，具有竞争性与垄断性并存、公益性与盈利性并存的特征，要通过收费补偿机制或财政补贴的方式获取合理的利润。理顺公用产品和服务的价格体系，形成一个政府宏观指导下的市场定价模式。(3)加强对民间投资的监管与服务是保障。政府管理部门要从直接经营管理城市轨道交通，向创造竞争条件、管理经营秩序、营造市场机制转变。首先政府要积极创造条件，鼓励和引导非国有经济投资城市轨道交通;其次要制定城市轨道交通特许经营管理的地方性法规，将政府有关部门承担的工程监理、设计、评估、担保、咨询、法律、社会审计、会计、招标等机构剥离出来，推进投资中介服务的市场化。
城市轨道交通建设投融资机制的建设是一个非常复杂的问题，还有很多问题值得进一步讨论，包括政策性融资机制问题、债务性融资机制问题等是否就是低效还值得进一步研究。很多发达国家在公共产品的建设上是绝对计划经济方式的，并且也未曾见得低效，笔者认为这中间主要还是在于执行。所有的融资机制实质上就是中央财政融资机制在不同时期和不同体制背景下，体现财政分配的特征、实现财政投资职能的具体实现形式。每种融资机制都有其作用的基本经济环境，毋庸置疑，一旦条件改变，则融资机制的作用领域和方式也需相应调整，启用适应新的管理和投资体制的机制。随着我国投资体制、财税体制以及金融体制改革的深化，新的融资机制会给基础设施建设的融资行为创造更大的融资选择空间。但传统体制下的一些优点也要尽量的保留。
同时城市轨道交通的市场化进程中还存在着制度约束。正如前文所述，可以在区分城市轨道交通性质的同时加快其建设的市场化进程，但是在我国要真正实现市场化融资过程还需要一段时间，因为留存在着很多障碍:(1)运行体制:像城市轨道交通这样低风险、高回报的产业虽然没有明文限制非国有经济进入，但是由于部门垄断，“系统内”的项目有审批、资金等优惠安排，项目设计、施工、维护等都有所倾斜，非国有经济进入的相关配套政策没有落实，实际操作中不能做到一视同仁，部门、行业垄断和歧视性准入政策仍然存在。(2)配套政策:主要表现在首先是税负不公。与其他传统竞争领域一样，非国有经济投资轨道交通这样的城市基础设施领域仍然存在“低国民待遇”现象，无法享受到国有企业、外资企业的税收优惠政策;其次是配套政策不完善。由于城镇公用事业单位改革滞后，非国有经济投资城市基础设施的收益没有保障。(3)融资体制:相对于其他投资主体，民营企业在融资上表现出融资渠道窄、融资成本高以及融资规模小的缺陷，使其在参与城市基础设施建设中处于不利地位，适合民营企业发展需求的金融产品有效供给不足，金融创新受限制较多，企业通过资本市场融资的功能与作用未能得到有效发挥。(4)信用基础:由于城市轨道交通的价格管理体制改革严重滞后，非国有经济投资城市轨道交通的利益保障问题无法真正落到实处，投资阶段政府积极招引、回报阶段政府撒手不管的现象屡有发生，这一失信行为严重挫伤民间投资的积极性。同时政府思想观念上仍然不放心让非国有主体投资基础设施，总是担心国家失去控制力担心其服务质量问题。尽管宣称“只要不是禁止的产业都可以投”，但又不具体公布哪些方向因而非常模糊不清。最终导致民营经营城市轨道交通有名无实。
【摘要】文章通过对北京发展城市轨道交通建设的必要性以及发展规划、环境现状等实际问题进行了探析,并借鉴国内外发展城市轨道交通的经验,提出了具体可行的策略和方案。
【关键词】城市轨道交通;线网规划;交通负荷;环境保护
一、引言
随着我国国民经济持续稳定向前发展,工业化进程加快,致使我国城市化速度不断加速,城市规模急剧扩张,城市人口飞速增加,居民出行与物资交流高度频繁,客货运输需求急剧增长。而我国大中城市交通设施建设却严重滞后,城市土地减少、道路堵塞、车辆拥挤、交通秩序混乱、空气噪声污染严重。城市交通环境与交通质量面临着严峻的挑战与危机,恶化了我国大城市的投资环境,严重地束缚和限制了城市经济的发展。进人2l世纪,我国城市化水平将进一步提高,人口密度将进一步加大,大城市的交通拥挤问题必将成为制约经济发展、影响城市环境的关键因素。
二、北京发展城市轨道交通建设的必要性
(一)北京市交通现状
北京市交通负荷集中度还在加剧,城市的土地开发、旧城改造等仍在大规模地进行,环绕二、三、四环路的各项建设有增无减。仅2002～2003年,经规划部门审批的各类建筑面积已达13541万平方米,其中2218万平方米集中在城四区原有的商业、居住用地上。单一功能的新城难以摆脱对主城的依赖,导致了对外联络通道的拥堵。其次,机动车增长迅猛,城区路网压力骤增。这也是造成交通拥堵的一个重要原因。2003年,全市新增机动车38.6万辆,2004年1、2月份又新增5.5万辆,5月份机动车总量已达227万辆。其中私人机动车142.3万辆,含小客车96.6万辆,占机动车总量的44.8%。近几年,市区道路交通流量以每年10%左右的速度持续增长。
(二)城市轨道交通的类型和特点
一般来说,城市轨道交通可分为地下铁路、城市轻轨、有轨电车、市郊铁路、自动化导向交通和磁悬浮交通系统等。各种轨道交通方式具有各自独立的优势和特点,如表1所示:
眼下,北京市区土地开发已趋于饱和,受公路建设发展的局限性所致,道路运输的规模和水平受到控制,地面交通可持续发展的矛盾日益突出。然而,城市交通需求是必须要满足的。轨道交通具有占地面积小、运行速度快、污染少等特点,被称为是一种对环境友好的“绿色交通”系统。从运输效率和城市环保的角度看,轨道交通最有优势,大力发展大运量、高效率、低污染、低能耗的轨道交通逐渐成为人们的共识。
(三)轨道交通是各大城市发展的必然趋势
世界各个国家,不论贫富程度如何,各个城市,不管是大城市还是中小城市,地铁轻轨以及城域轨道交通发展都很迅速,尤其是最近20年发展势头非常迅猛。先看大城市:比如巴黎。大巴黎各个卫星城到市中心,突出利用轻轨,而且是双层列车,非常方便。巴黎市中心充分利用地铁,承担了出行量的8o%。再看中等城市:比如加拿大的多伦多市。在市区大力发展轻轨,而且是高效的、大容量的轻轨,比如像直线电机轻轨列车。亚洲的泰国曼谷比北京的交通堵塞还要严重,它下决心搞立体交通布局,上下三层,上面是公共汽车,中间是轨道交通。下面是地铁,充分利用空间。波多黎各是个不发达国家,但它的城市也在大力发展地铁。欧洲各个城市轻轨普遍很发达,已经逐渐代替公共汽车,成为一个非常高效的交通工具。美国与欧洲不同,由于二次世界大战期间没有受到任何破坏,高速公路已经形成系统,大的交通格局没法改变。但是在美国除了大城市外中、小城市也开始发展轻轨,既有利于环保,而且景观很好。
三、北京市轨道交通建设中要研究解决的问题
(一)重视城市交通的总体规划
城市轨道交通的建设,尤其是在市中心修建地铁是一项复杂的、涉及面广、多专业相互协调配合的系统工程。工程投资大,一旦建成无法修改。工程做得好,乘客深受其益。因此,做好城市轨道交通的规划具有十分重要的意义。要做好城市轨道交通的规划,必须做好城市轨道交通的线网规划,因为线网不合理,比如线路走向不合适或换乘不方便等,就会造成没有客流、缺少客流或不吸引客流;客流量小、运量小,就谈不上城市轨道交通的骨干作用。因而,结合城市的总体客运需求,合理布置线网是发挥城市轨道交通骨干作用的必要条件。
北京市政府制定了《北京交通发展纲要》,其中大力发展公共交通,特别是城市轨道交通是这一战略的重要内容。北京市轨道交通规划已明确,2008年轨道交通运营线网长度将达到220公里以上。预计日承担运输量为400～450万人次,占公共交通总运量的25%～30%,据了解,近十年北京市对城市交通的年均投入占到gdp的5.24%,道路里程增长了33%。
北京制定中长期城市轨道交通建设规划,依初步设想,北京市远景轨道交通规划线网由16条地铁(m线)、6条城铁(l线)和6条市郊铁路(s线)组成,分三个阶段实施。届时,北京市将拥有28条轨道交通线路。据了解,规划既包括线网设置和组成,也包括客流预测和融资方案。2020年规划线网将由19条线路组成,总长度561.5km。市区线路15条,425.7km,包括m1-m11、m15(至顺义),其中m10与m11将形成第二个地铁环线,这个环线将充分服务于中关村科技园区,商务中心区、奥林匹克公园等今后北京的多个中心区域。其他城市区内的地铁线路都将围绕已有的环线地铁及m10与m11形成的第二个环线,向北京的各个郊区发散,第二个环线区域内的居民出行可在5min之内到达地铁站。到2050年之前,北京还将在城区内建设m16,它将与m4相连接,形成贯穿南边的地铁主线。同时,奥林匹克公园等区域也是轨道交通重点发展的区域。到2020年,北京还将修建城市铁路l1、l2。这两条城市铁路将从北京的城区内向东北方向和西南方向出发,通往京郊的顺义和大兴方向。通往郊区的线路有4条,里程将达到135.8km,包括良乡线、昌平线、黄村线以及亦庄经通州至顺义的s6线。
(二)开发国产化,降低建设成本
从运输效率和城市环保的角度看,轨道交通无疑最有优势。但相对于其他交通方式,轨道交通系统所需投资巨大,往往是城市基础设施建设中最大的一项投资。我国城市轨道交通平均每公里综合造价,地面形式为0.5～1.5亿元,高架形式1～2.5亿元,地下形式5～8亿元。而且轨道交通的运营维护费用也非常昂贵,目前世界上建有轨道交通的144个城市中,只有香港、大阪等少数几个城市能够回收运营成本。即使在正常情况下,城市轨道交通项目也属于高风险投资。跨越这一障碍的关键在于:一是以新的融资方式和金融工具,打通民间资本大规模进入城市轨道交通设施建设的渠道;二是以明确的中央和地方政府“政策投入”,刺激国内外各类投资者投资于轨道交通。
针对我国城市轨道交通的现状,国家制定了既积极支持城市轨道交通发展,又要大幅度降低造价的方针,提出要求制定“量力而行,经济实用,安全可靠”的建设标准,使技术装备实现国产化,确保国产化率不低于70%。轨道交通应该是大运量、快速,运送中、长距离乘客的交通工具,需要其他交通工具为其输送客源,以达到大运量、高负荷的目的。大站距可以提高旅行速度,缩短旅行时间。“低线网密度,大站间距”模式不但可以降低工程造价,而且还可以降低运行成本。为了科学合理地确定路线的敷设方式,应结合城市总体规划,沿线地质、水文、环境情况,经过技术经济比较,确定路线敷设方式,能采用地面线的不采用高架线;能采用高架线的不采用地下线,地下线的复土深度力求减小,以此达到节省投资降低运输成本,而且还方便乘客出入。资源共享、社会化的配套也是降低成本的一条有效途径。可利用社会资源服务的功能从地铁中分离出来,我国一些城市也将地铁中一些后勤服务功能实现社会化,并得到了显著效果。同时可以进一步扩大资源共享,并进行社会化服务。显然,这是一条降低建设运营成本,提高企业效益的好路子。
(三)注意城市轨道交通的环境保护
城市轨道交通的环境污染,主要以建成通车后的振动和噪声污染为主,其次为电磁辐射污染和景观污染等。防治措施通常采用主动和被动两种形式。主动防治即先行分析污染源、污染产生的机理、影响因素,而后对症下药,从污染产生的源头上采用先进的技术设计手段,阻断或削弱污染。
运营期间轨道交通的环保是指线路开通后的被动环境污染防治问题,主要有以下几种措施:
1.轨道交通列车运行时,由于钢轨腹板较薄,横向刚度小,轨腰容易产生振动,引起噪声,防治措施是在轨腰两侧粘贴减振橡胶和钢板,达到衰减阻尼振动和噪声的作用。日本高速铁路采用这种方式后,噪声降低了3～5db。
2.在钢轨踏面部分涂增粘物质,可以减小车轮在轨顶面的滑动,从而有效的减小滑动摩擦产生的噪声;在小曲线钢轨内侧涂油,可以减小振动和啸叫噪声。
3.车轮定期维修、打磨,使之圆顺,对减小撞击和滚动产生的振动和噪声效果明显。
4.消除钢轨局部不平顺,可有效的减小振动和撞击噪声。
四、结语
北京市目前的轨道交通路网,仍滞后于客流的增长。服务设施,以及换乘与过轨衔接,现在仍显不顺畅。面对这些问题,在未来的建设中把质量与服务放在重中之重的位置,把推进环保、社会福利,作为公共交通建设的重要任务;强调以最少的投资获得最大的效果;重视多种交通方式的关系协调。落实起来,应着实地树立“以人为本”的观念。
【摘要】城市轨道交通是一种满足几百万居民外出安全、快捷、准点、大流量的交通工具，是解决大城市交通拥堵问题的好方案。在我国，城市轨道交通建设已经取得了一定成就，但城市轨道交通又是一个投资巨大，造价高昂，运营复杂，需要一定财政补贴的公益性基础设施。建好管好城市轨道交通是一个世界性难题。本文结合宁波实际情况，分析国内外城市轨道交通现状，提出了优化宁波市城市轨道交通建设的几点建议，以期宁波走出一条具有特色的城市轨道交通建设运营之路，成为后来居上的典范。
【关键词】宁波；城市轨道交通；建议
随着私家车和人口的急剧增长，宁波市城区的交通拥堵状况日趋严峻。有数据显示，在最拥堵的路段，上下班高峰时段塞车时间近半个小时，市民出行困难增加。这一现象会随着宁波经济的快速发展和人口增长而加剧。为进一步保障和推动宁波市经济的快速可持续发展，宁波市政府加快了城市轨道交通的规划和前期工作，2004年10月《宁波市城市轨道交通线网控制性详细规划》通过了专家评审。按照这个规划，宁波中心城区的轨道交通网将辅设三主三辅共计6条快速轨道，共计223.4公里，预计2007年后动工建设。223.4公里城市轨道交通，若按地铁5.5亿元人民币/公里计需投资1228.7亿元。若按轻轨2亿元人民币/公里计需投资446.8亿元。数百甚至千亿的投资是宁波有史以来最大的城市基础设施项目。如此庞大的公益性投资项目在规划建设初期应该做好各种调研和基础性研究工作，从规划建设模式、投融资模式、运营模式和设备选型等几个方面进行深入的研究，以防各种风险的发生。
笔者在对国内外地铁建设发展运营情况进行广泛研究的基础上，对宁波市城市轨道交通建设提出几点建议，希望对未来宁波地铁的建设有点帮助。
一、宁波市交通面临的困难与压力
改革开放以来，宁波市高度重视公共交通基础设施规划建设，取得了较大的成就，为经济快速发展做出了贡献。但是随着私家车、人口数量的快速增长，宁波交通又面临各种困难，其原因主要有：
1私家车爆发式增长。近几年，宁波私家车年增长率在50%以上。2003年宁波人均gdp超过3400美元,全市汽车拥有量超过21万辆，汽车年增长率呈放大趋势。市区道路交通量相应也呈高增长态势，平均增幅近20%。最拥堵路段交通量增幅达30%左右。道路交通量中私家车比重已接近45%，私家车对道路交通量增长的贡献率超过80%。如此高速的私家车和道路交通量增长，远远超出道路基础设施可能的增长速度，宁波市的道路交通状况正进入高度脆弱的敏感期。
2人口增长较快。随着宁波市经济快速发展和城市化进程的明显加快，周边地区人口和外地人员迅速向市区及城市组团集中，全市人口总规模迅速扩大。2003年底宁波市户籍总人口为549.07万人，常住人口606.3万人，市区总人口207万人。根据《宁波市城市总体规划纲要》，2005年市域人口规模将达620万，2010年市域总人口将超过640万，市区人口将达到300多万，2020年市域总人口将超过700万。
3城市交通过于平面化，缺乏快速交通通道。宁波处于从中型城市向大城市转型的阶段，整个交通体系过于平面化。街道虽较宽，但十字路口和斑马线较多，车速较慢。缺乏城市高速环线和贯通全市东西南北的快速主干通道。
4公交系统过于单一。在私家车快速发展的同时，宁波市城市公共交通体系依然单一，轨道交通建设尚未启动，部分地段公交运行环境恶化。从中长期来看，宁波要从根本上解决交通拥堵问题，借鉴国内外经验，就必须依赖以轨道交通为骨干的立体化多方位的城市公共交通体系。
二、国内外城市轨道交通现状
（一）国外城市轨道交通现状。
目前，城市轨道交通已成为国际上一些发达国家和地区解决城市交通难的有效措施。如日本东京，人口高达1000多万，拥有汽车600多万辆，但绝大多数上班下班、上学及购物均乘坐地铁和市郊铁路，很少乘私人车辆，轨道交通运输承担了东京全部客运量的80%。巴黎轨道交通运输占全部客运量的66%，莫斯科和香港这个比例是55%。显然，发展城市轨道交通已成为世界各大城市发展的客观规律。
（二）国内城市轨道交通现状。
1我国城市轨道交通建设现状。上个世纪90年代以来，我国许多大城市交通拥堵现象日趋严重，已成为经济发展的瓶颈，在一些城市交通拥堵已严重影响市民的正常生活。发展大容量城市轨道交通已经成为各大城市的共识，许多城市加快了城市轨道交通规划建设步伐。上海、北京、广州、深圳已建成地铁，天津、重庆、南京、杭州、沈阳等城市已开工兴建地铁，总数在16条以上，总长度在350多公里。还有一批城市已提交修建轨道交通的可行性研究和预可行性研究，等待审批。已建成的城市轨道交通在城市公交客运中发挥的作用越来越明显。以上海为例，2003年城市轨道交通客运量已超过5亿人次，日均客流量已占全公交客流总量的12%，呈现快速、持续增长的趋势。据预测2010年上海轨道交通线日均客流量将从目前的130万人次增加到600万人次，日均客流量占全市公交客流总量的比例将增加到35%左右。从而形成上海轨道交通网络新形态。
2我国城市轨道交通规划现状。我国有百万以上人口的城市34座，其中超过200万人口的大城市有11座。在这些城市的规划中，约有20座城市拟定了轨道交通的发展规划。其中北京规划轨道交通408.2公里，上海规划了500多公里，天津规划地铁106公里，轻轨50公里、环线地铁1条71公里，共227公里；广州市规划了206.5公里；南京市规划了263.1公里。如果再加上其他城市，规划的轨道交通线路共计2200公里左右。
三、国内城市轨道建设运营的先进经验
1香港的“算账”模式
世界各国的地铁公司大多都不盈利，甚至负债经营。而香港地铁公司却一枝独秀，在近10年的时间里一直都保持在近10%的利润增长率，其中房地产开发的收益一直都在地铁营运收入中占有重要的比重。
香港地铁所遵循的是一种综合开发模式。简单地说，就是房地产开发与城市公共交通运输系统以及车站设施紧密相连，以公共交通运输系统，特别是城市轨道交通系统为先导，最大限度地利用它的区位条件和市场环境进行房地产开发，从而获得远比其他形式的房地产开发更高的经济效益。
香港地铁开发运营的成功，从技术层面上看，确实有很多值得内地城市学习的地方。其中关键一点是，香港的地铁建设投资要“算细账”。香港政府虽然握有地铁公司70%的股权，但后者完全按照企业模式运作，讲究成本效益和合理的投资回报。
2深圳的bot模式
深圳借鉴香港地铁模式，面对巨额投资也学会了“算账”。2005年年初，深圳市政府与香港地铁有限公司签署原则性协议，采用bto形式（bto是buile-operate-transfer的英文缩写，意为“建设-经营-移交”），引进香港地铁公司参与总投资近60亿元的深圳地铁四号线二期工程的投资、建设和运营，协议期限为30年，期满后无偿移交给深圳市政府。作为双方主要合作条件之一，该公司将获得四号线沿线预计总建筑面积约290万平方米的物业开发权。深港地铁合作模式对目前国内一些正在或计划兴建地铁的城市具有启发意义。
四、几点建议
（一） 参与长三角轨道交通网规划的整合，优化宁波市城市轨道交通建设规划，做到周密精细。
1首先要进一步做好总体交通规划。“先有路，后有城”是我国和世界几千年来的古训和经验。建了“路”才能促进城市的发展，带动沿路的经济繁荣。城市发展要首先做好交通总体规划，并且明确规划高速铁路、城际铁路、高速公路、城市轨道交通各自的关系和地位，形成整合效益。
2以城市轨道交通建设为契机做好交通枢纽规划。城市轨道交通是城市交通的大动脉，起着骨干作用。在输送大量乘客过程中，人们的换乘在城市轨道交通网络中不可避免。它不应在站外大街上到处分散进行，应力求在换乘枢纽站上达到交流。根据人们的经验与心理要求，在外出到达目的地的途中，并不一定要求路径最短，但却要求时间最短和一路顺畅。因此，规划好城市轨道交通的客运枢纽布局，建设能力强大的客运枢纽，对于实现城市快速客运至关重要。
3城市轨道交通应与其他交通方式融为一体。城市轨道交通要发挥其快速、大量、方便、准时、舒适的特点，其线网规划要与城市地面交通、公路、铁路、市郊铁路、民航等大交通相协调。为此，轨道交通规划应该纳入并服务于城市的建设规划和相应的交通总体规划。尤其是在枢纽布局上要有长远规划，在建设上留有余地，在管理上打破条块分割的管理模式。否则，不仅会出现许多不合理的设计，使造价提高，给市民带来很多不便。因此，城市轨道交通要与其他交通方式融为一体，建设成一体化的轨道交通网络。这是因为它们服务的对象是共同一致的乘客，在运送过程中互为客源、客流互补。在这方面，与轨道交通有着千丝万缕联系的铁道部门与地方政府应统一协调城市轨道交通枢纽的规划，共同组织客运枢纽的布局和建设。要把大型铁路客运站和市郊铁路的终点站，与城市轨道交通的车站融为一体，作为城市的重要客运枢纽，通过互相接运，以充分发挥城市轨道交通强大的优势，成为城市客运的大动脉。建议宁波市政府在建设地方的综合客运枢纽时，要考虑出台优惠政策，以资鼓励。
（二）做好城市轨道交通的基础性研究工作。
城市轨道交通网是宁波市有史以来最大的城市基础设施项目。如此大的项目必须建立科学的决策机制，做好基础性研究工作，先“算好账”再做最后的投资决策。科学的决策机制包括信息情报系统、专家咨询系统、决策体系、决策执行机制、监督机制和信息反馈机制。目前最要紧的是建立信息情报系统、专家咨询系统，做好规划建设模式、投融资模式、运营模式和设备选型等基础性研究，为宁波市城市轨道交通的科学决策打下坚实的基础。这样做不但能降低建设成本，而且为城市轨道交通的建设运营指明了方向，保证项目的成功。
1组建宁波市城市轨道交通研究专家咨询小组，从组织上保证宁波市城市轨道交通项目的科学决策和基础性研究的深入进行。为进一步做好城市轨道交通的基础性研究工作，应将有关设计院所和高校等机构及专家组成专家咨询小组，为宁波市委、市政府决策提供各种优化方案，为科学决策打好基础。
2充分借鉴其他城市的经验教训，努力做好城市轨道交通的基础性研究工作。在规划建设模式上可以借鉴香港的经验，搞好地铁运营、房地产为主，商贸、地铁设备产业为辅的综合开发。以城市轨道交通系统为先导，最大限度地利用它的区位条件和市场环境进行房地产开发，从而获得远比其他形式的房地产开发更高的经济效益。为此，在规划中应为未来的地铁房地产开发留有较充分的余地；在运营上，未来宁波市地铁公司的体制上应完全按照企业模式来运作，讲究成本效益和合理的投资回报；在投融资模式上，应考虑引进民间资本。比如在地铁的商业部分、地铁设备产业开发等方面引进民间资本。
（三）做好规划和设备选型工作，努力降低宁波市城市轨道交通建设成本。
解决城市轨道交通造价高，运营亏损这个世界性难题的关键在于规划和设备选型两大问题上。我们应做到以下几点：
1要有合理、正确的指导思想。城市轨道交通是社会公益性的交通工具，必须经济实用、安全可靠，不能违背这个基本原则，追求先进、舒适、豪华和商业多功能，造成造价居高不下.背上沉重的财政包袱。
2规划要合理。如果规划不合理，工程从一开始就存在一些不合理的地方，将使总造价上升，也为今后的运营埋下亏损的隐患。因此，优化城市轨道交通规划既是当务之急，也是一个长期性的工作。除专家以外，应充分发动社会各界和乘客一起民主参与，切实搞好优化城市轨道交通规划工作。
3城市轨道交通建设标准要适当。
首先，要因地制宜地选择适宜的线路类别，地下比例不宜太高。线路类别不同，其造价差别明显不同。简单来说，地面线、高架线和地下线造价比例是1:3:7。在国内，地下铁道的优越性已广为各界认可，但对城市中建设少量高架城市轨道交通还需进一步提高认识。在这方面，国外有许多成功的例子可以学习。
其次，车站设计标准要适当，要朴素实用，出口不宜太多。
第三，地铁车站体量要加以控制。地铁车站的造价也比隧洞的造价大得多。因此，控制地铁车站的体量是降低地铁工程造价的关键之一。加大体量后，必然要提高造价，而且随着空间的加大，耗电也大量增加。
第四，地铁设备选型和车站现代化建设不能搞一步到位。
在设备选型和车站现代化建设上要尽可能提高设备的国产化比例。广州等城市地铁在设备选型上搞一步到位，豪华装修，功能过剩的经验教训值得我们吸取。要把初期建设资金降下来，技术装备的现代化可以在设备更新改造时分段实施。
4城市轨道交通技术装备的国产化程度要提高。
（四）抓住市场机遇，联合多方力量，抓好城市轨道交通设备国产化工作。
未来几十年，我国城市轨道交通建设投资规模将达数十万亿。世界没有哪一个市场可以和中国比。国家和地方都应该高度重视地铁设备科研和国产化工作。这方面宁波有机会走在全国的前面，可以从两方面来做：一是积极主动走联合之路，整合市场资源，集团招标采购，集团开发，避免被国外厂家各个击破；二是在联合暂没有达成的情况下，宁波应借全国地铁设备这个大市场东风，凭借宁波独特的资金、技术和制造业优势，联合有关地铁科研单位先行发展自己的地铁产业。
（五）抓好城市轨道交通人才队伍建设与人才储备工作。
建设运营管理好城市轨道交通是一个难度很大的工作。更好更快的抓好宁波的城市轨道交通建设工作关键之一在于人才队伍建设。许多城市都要上地铁项目，而我国的铁路大专院校地铁专业人才供应量很少。因此近几年内城市轨道交通专业人才将是十分稀缺的。面对这种情况，抓好人才引进、培养和储备工作是我们的当务之急。
摘 要 介绍上海市城市轨道交通网络规划方案评价的过程,提出分层次评价(粗选、筛选、优选) 网络方案的思路,重点说明了定量评价指标体系及指标综合方法。
关键词 城市轨道交通,网络规划,方案评价
在城市轨道交通网络规划工作的后期,其焦点问题方案评价。若评价指标及评价方法不当,可能会在无意中选差弃优。因此,方案评价的研究在网络规划中非常重要。
1999 年6 月～2000 年5 月,根据上海市政府要求,上海市建委组织有关单位对上海市轨道交通网络进行优化研究[ 1 ] 。作者参与了这项工作,承担轨道交通网络方案的评价研究。本文主要介绍这项研究工作中的评价指标及评价方法,抛砖引玉, 期盼同行深入地讨论城市轨道交通网络规划方案的评价问题,以提高我国大城市轨道交通网络规划水平及决策的科学性。
1 方案评价的思路
在进行上海市城市轨道交通网络方案评价工作之初,我们试图参与国外的一些做法,但未能如愿。如巴黎、柏林等国外大城市,其轨道交通建设开始于20 世纪初,因受当时交通规划水平及认识程度的限制,网络规划所考虑的时限较短,主要从具体某条或几条线路的角度进行局部性的效益评价[ 2 -3 ] 。60 年代后, 随着交通需求分析理论的发展,到交通网络对城市土地利用的动态作用及其社会效益,开始重视路网方案评价。法国巴黎在70 年代规划建设的地区快速铁路网(rer) ,主要是支持60 年代初提出的城市总体规划,为开发建设距巴黎市中心8～10 km 的9 个副中心及距巴黎市中心25～30 km 的5 座新城服务。美国在70 年代末制定的大城市轨道交通发展规划[ 4 ] 的评价指标为:
重构节省能源的城镇体系,恢复中心区活力,促进旧城改建,改善环境,改善中心区的居民出行可达性,实现社会平等。可见,国外轨道交通网络的评价重点是定性分析,在定量评价方面的研究还不深入。即使在定性分析方面,我们也不能套用这些指标,因为欧美等国的人口密度、城市化历程等与我国现状及未来的发展特征有很大差别。
在国内,比较代表性的评价方法是北京城建设计研究院在《广州市城市快速轨道交通网络规划研究》中的做法[ 5 ] 。这种方法参照近年来公路、城市道路网络规划方案评价研究的成果,如多目标决策分析法、系统聚类分析法、层次分析法、层次熵决策分析法等[ 6 ] ,建立了3 个层次共18 项评价指标,试图对路网方案进行全面的综合评价。虽然广州的评价指标比较全面,但在具体应用时由于指标数目多,且有些指标受主观影响较大,各指标权重的取值可能会发生较大偏差,从而导致方案比较结果模糊不清,难辨好坏[ 7 ] 。
这次上海市轨道交通网络规划方案评价的特点是:分阶段、分层次进行方案评价;定性分析与定量分析相结合; 在选择评价指标时,尽量减少指标间内涵的重复性;定量评价指标中尽量减少主观性指标。具体评价思路及过程如下:
(1) 通过战略性分析粗选方案。对于城市轨道交通规划中的一些战略性问题,如新城与中心城间的出行总量、轨道交通占公交出行比例、路网规模、轨道交通系统模式等,组织专家反复论证,形成明确的目标。达不到这些目标的方案,即与城市总体规划、城市综合交通战略目标不相适应,必须淘汰。本次网络规划中,规划小组在第一阶段方案设计时拟定了17 套规划方案,经过定性及定量分析后,粗选出5 套符合要求的可行路网规划方案供进一步深入研究。
(2) 通过方案设计原则及方案的定性分析筛选方案。规划小组通过多次讨论和专家咨询,明确了轨道交通网络规划的原则。逐条对照规划原则,考察各网络方案与城市总体布局的配合、与城市主客流走向的配合、与城市主要客流集散点(市中心、副中心、地区中心、对内及对外交通枢纽等) 的配合、规划近期网络的可实施性、网络结构的合理性等方面。通过规划小组集体的经验及综合判断能力,将不合适的方案淘汰。被淘汰的方案中,可能存在一些局部的优点或特色,这些将被添加或组合到保留下来的方案中。因此,在筛选方案的过程中,也会派出或组合出新的方案。本次规划在对5 套粗选方案进行踏勘、客流分析、类比分析等研究过程中, 对上海市城市规划、城市综合交通情况有了更深刻的认识,对路网方案的规模、结构形式、层次等也有了更多的了解,构思出12 套比较可行的方案。然后对照各条原则进行取舍,选出较好的3 个方案。最后广泛听取有关专家的意见,总结归纳出2 个有代表性的方案 方案一与方案二。
(3) 通过定量分析优选方案。最后保留下来的方案都是各具特色且是总体上比较优秀的方案,这些方案从定性分析的角度看是难分高下的,因此需要建立定量的评价指标进行精确的比较。由于轨道交通涉及面广,用单一的评价指标无法全面反映各方案的影响效果,故需建立由多个指标构成的评价指标体系。为达到方案比较的目的,还需采用一定的方法对各指标进行综合。
上述3 个评价阶段,充分利用人的经验及综合判断等定性分析能力,把不同层次、不同影响程度的方案比较问题分解开来。到最后一个阶段,由于比较对象在定性分析方面的综合影响基本相同,所以可以把定量分析从复杂的定性、定量综合分析体中分离出来,使相应的定量评价指标较少,综合比较只需进行单层次的指标综合。此举不仅简化了指标综合方法,而且也提高了评价工作的透明度及准确性。下面重点介绍这次规划方案评价所采用的定量评价指标体系及指标综合方法。
2 定量评价指标体系
文献[7 ] 、[8 ]探讨了城市轨道交通网络规划方案评价的指标体系。但在实际运用时,这些评价指标受城市特点以及所能获得的数据资料等具体条规划与方案件的限制。这次评价对指标体系作了适当调整,实际采用的比选性评价指标有如下4 项。
(1) 公交出行时间(万人h/ 日):指使用公交的全部乘客的出行总时间,反映轨道交通带来的居民出行方面的效益。该值越小,出行者的出行距离越短或旅行速度越高,出行越方便,说明网络结构及换乘布置总体上越合理。
(2) 轨道交通周转量强度(万人km/ km 日):指平均每公里轨道交通线路的日周转量,为轨道交通日周转量除以轨道交通线路长度,反映单位长度轨道交通线的直接效果。该值越大,轨道交通运营公司的经济效益越好。
(3) 轨道交通占公交周转量比重(%) :是指轨道交通日周转量占公交日周转量的比重。该值越大,说明轨道交通在公共交通系统中发挥的作用越大,对改善地面交通系统拥挤状况及环境越有利。
(4) 轨道交通网络长度(km) :指轨道交通网络运营线路总长,反映轨道交通网络的建设成本。在建设标准相同的条件下,长度越大,工程造价越高。
上述4 项指标从效益和成本两方面来评价轨道交通网络的总体性能,较全面地反映了轨道交通网络对居民出行、运营效果、城市发展、经济效益的影响。其中效益评价考虑了居民、运营公司、社会(公共投资者)3 个方面。这4 项指标构成的指标体系的缺点是不能反映路网负荷均匀性及车站分布密度。其原因是由于前者的数据难以获取,而后者在方案筛选阶段已经对站间距作了优化研究,因而不影响方案比较结果。
根据上述4 项指标,可得到在轨道交通轨道规划评价中习惯使用的其它指标。
(1) 轨道交通周转量强度×轨道交通网络长度= 轨道交通周转量;轨道交通周转量÷平均乘距= 轨道交通客运量;轨道交通客运量÷轨道交通网络长度= 运载强度;轨道交通客运总量÷公交客运总量= 轨道交通占公交运量比重。
(2)“居民出行时间包括轨道交通乘客的车内时间、换乘时间以及轨道交通系统之外的公交接驳时间和步行时间。它反映了公交平均速度,也反映了轨道交通网络与城市客流集散点衔接的好坏,还反映了轨道交通网络与城市规划的人口及工作岗位分布的吻合程度。
(3) 在一定面积、一定人口的区域上,轨道交通
网络长度与轨道交通面积密度、轨道交通人口密度 是一一对应的。
3 指标综合方法
单层次的指标综合如下式所示,只是简单的代数运算,直观易做。各评价指标的计算值bi 如表1 所示(上海市综合交通规划研究所利用emme/ 2 软件采用城市总体规划数据及相应的轨道交通网络规划方案进行计算所得) 。
表1 方案一与方案二定量评价指标计算值
由表1 数据可知: 比方案二差。如果票价为0. 3 元/ 人km ,则每天方
①两方案规模基本相同。 案一要比方案二少收入41. 1 万元,10 年累计达15
②方案一的居民出行时间比方案二少10 万人 亿元。h/ 日,因此从节省居民出行时间看,方案一好于方
③方案一的轨道交通客运周转量比方案二小 本次规划向20 位专家进行了4 轮专家咨询,经过137 万人km/ 日,因此方案一的轨道交通运营效益 整理后得到的表2 的权重结果。
④方案一的轨道交通占公交周转量比重比方
案二。如果每人小时的时间价值按5 元计算,方案 案二大1 % ,有利于减少道路交通阻塞及改善环境一每天节省的时间价值达到50 万元,10 年约节省 质量。18. 3 亿元。 权重wi 可通过特尔斐法专家咨询法确定[ 9 ] 。
表2 方案一与方案二指标综合
表2 中,指标综合值p1 > p2 ,由此可判断,方案一总体上略优于方案二。
4 结语
象上海这样的特大城市,未来可能要形成400 ～500 km 以上的轨道交通网络,建设总投资将超过2000～3000 亿元。如此庞大的投入,必将对城市布局、土地利用分布及强度、交通结构与效率、居民生活方式及方便程度等产生巨大而深远的影响。城市轨道交通网络规划方案形态结构、线路走向、线路连接方向的微小差别,可能会给城市带来不小的影响。因此我们必须审慎地对待方案比较。本文提出的方案比较指标体系及指标综合方法尚需进一步深化,尤其在车辆配置、运营效率等方面。还要注意的是,实际的轨道交通方案评价是复杂细致的工作,除了受所能获取的数据制约外,还要根据城市的具体情况选择对解决城市问题有针对性的指标。从这个意义上讲,评价不仅是一种技术,而且是一种艺术渗透着规划理念及战略思想的评价,综合运用定性分析与定量分析的评价。
摘 要:结合阳泉市公共交通现状,对轨道交通在阳泉的适应性和阳泉市轨道交通系统的功能定位进行了分析,提出阳泉市发展轨道交通的远期规划目标与近期采用快速公交的方式,以提高公交运营质量。
关键词:轨道交通,有轨电车,轻轨交通,快速公交
随着社会经济的发展与城市人口的增长,人们已逐步形成共识:作为在城市公共交通中起骨干作用的城市轨道交通,必将成为城市公共交通的主要发展方向。发展轨道交通在很大程度上取决于城市的经济发展水平、生活质量、生态环境等方面的因素。
1 阳泉市区公共交通现状
1.1 阳泉市区道路系统
阳泉市区由于受地形限制道路系统不够完善。尤其是桃河的阻隔,使南北方向的交通主要集中在桃河桥上,车辆拥堵严重。北部地区由于地形高差较大,东西向的联系也很薄弱,南部地区由于受地形限制,很多道路曲折,坡度很大。因此总体规划的重点任务是完善道路交通网络系统,提高城市道路的通行能力。
1.2 阳泉市区公共交通系统
阳泉市城市公共交通系统由公共汽车和准公共交通(小公共汽车、出租汽车)两部分组成。
阳泉市公共交通线路网系统是在现有公共交通线路基础上,根据客流变化情况、道路建设及新客流吸引中心的需要,对原有线路、运营指标等进行了调整后逐步形成的。阳泉市现状公共交通运送能力为15万人/d,公交出行约占35%,公共交通网络覆盖面较大,基本能满足居民的出行需要。
2 轨道交通在阳泉市的适应性分析
随着国民经济的发展以及城市化进程的加快,城市的功能、作用在不断加强,特别是近几年由于汽车工业的发展,许多城市中机动车的速度与增长幅度大大高于城市道路建设的速度及增长幅度。因此,城市交通拥堵已经成为必然,与此同时,发展城市轨道交通也成为客观需要。
轨道交通具有运能大、速度快、污染低、安全、准点、舒适等优点,但是由于它投资大,建设时间长,在规划和实施中还会受到一定的制约。
轨道交通按照其作为公共交通的服务水平和运行方式,可以分为有轨电车、轻轨、地铁、独轨、缆索轨道等五种交通方式。比较而言,有轨电车和轻轨交通更适合阳泉市未来社会、经济、环境的可持续发展。
2.1有轨电车
有轨电车是城市中最早的一种轨道交通形式。现代有轨电车完全采用新的设计和技术,它具有与其他交通方式混合行驶的特点,车站设在人行道上,或者在街中修建长条形的月台,以便上下客。有轨电车通常由单节或两节车辆组成,其运送能力在2000人/h～5000人/h,运送速度一般在15km/h～20km/h,车站设置间距500m。
2.2 轻轨交通
轻轨交通是一种中容量的轨道交通系统,介于有轨电车与地铁之间,其覆盖范围较大,灵活性也很大。它具有以下特征:
1) 以电力为牵引动力。
2) 整条线路可以包括地面、高架或地下区段,地下区段仅限于必要的地方,通常距离比较短。
3) 可以有专用道,也可以在地面与其他交通方式混合行驶。为了保证一定的运送速度,在平交道口采用优先通行的交通信号系统。
4) 沿线设置车站,站台高度可以与车厢地板相当,也可以是较低的站台,或在地面上直接上下客。
5) 由多节车辆组成列车运行,通常不是很长的列车。
6) 车辆可以采用铰接的结构形式。轻轨列车的编组一般不超过4辆,其运送能力在5000人/h～30000人/h,运送速度一般在25km/h～35km/h,车站设置间距为800m～1200m。轻轨交通的最低水平接近于有轨电车,最高水平接近于地铁。
轻轨交通的线路走向应服从城市总体规划,应成为城市客流集中的交通走廊,通常是连接一些重要的客流集散点,如铁路车站、汽车客运站、大型商业、经济活动中心、体育场等重要活动中心,以及规模较大的住宅区等。线路的纵断面设计,最大坡度限制为6%,坡道长度不超过500m;坡度为5%的,坡道长度不超过1000m;坡度小于5%的,坡道长度不受限制。
3 阳泉市轨道交通系统的功能定位
在公共交通方式中,有轨电车、轻轨及常规的公共电汽车在运送能力、适用范围、造价、运营速度、准时性等特征上各有优劣,因此适用于不同类型的城市、不同的社会经济发展阶段以及城市中不同的地点。从总体上,根据城市交通需求特点,合理确定不同交通方式的构成及其分担比例,建设完善的城市综合交通运输系统,是城市交通运输系统建设的根本目标和发展方向。
3.1 交通型
交通型的发展战略以联系阳泉组团、平定组团、荫营组团、开发区的轻轨交通为主要发展方向。
根据阳泉市总体规划,规划期末规划市区人口达到75万;阳泉组团、平定组团、荫营组团分别承担城市的各项功能。阳泉组团的行政、文化、商业中心功能将吸引平定、荫营两组团的大量人流,为了缓解中心城市区的交通拥挤,增加平定、荫营两组团与中心城市之间的吸引力,满足居民乘坐舒适、迅速、方便、准点的要求及公众对生存环境质量的要求,轻轨交通将是城市未来公共交通的理想方式。
3.2 延续型
延续型的发展战略以维持现状交通网络,适当调整交通方式的构成及其分担比例为主要发展方向。阳泉市具有独特的地域文化特色,典型的自然风貌,未来阳泉的城市设计应充分体现其独特的气质。现代、美丽的阳泉必然在城市的生活质量、生态环境等方面有更高标准的要求。在公共交通方式的选择中,采用有轨电车取代公共汽车,以减少汽车尾气对大气环境的污染,同时采用方便老人、幼儿、残疾人的特殊服务,使轨道交通更具人性化。
4 结语
阳泉市的规划建设正处于新时代、新理念的开端,从阳泉市所处的地域环境、社会经济发展、城市的财力、城市居民对交通的需求,以及城市现状特点等条件分析,其在近期还处于加强城市道路建设,采取有效交通组织解决现状交通问题的阶段。根据阳泉市的公交运送能力分析,近期可采用快速公交的方式提高公交运营质量,轨道交通作为阳泉市远期规划目标更切合实际,轨道交通的发展将有利于城市功能的发挥,逐步成为对环境友好的“绿色交通”,满足普通市民出行的需求,同时也会给城市带来活力,符合城市可持续性发展的需要。
摘 要:针对上海市浦东新区轨道交通l4线工程港城路站建筑方案设计,详细论述了地铁(轨道交通)车站建筑在与环境的结合、平面功能、交通流线组织、空间构成及立面意象的生成。
关键词:环境;功能;交通流线;空间构成;立面意象
港城路站是上海市浦东新区轨道交通l4线的起点站,有效站台中心里程为ak0+57,位于通园路以西,骑跨港城路。站位所在地现为高桥电器厂等小厂及仓储用地。主要客流来源为高桥老镇居民和m1线跨江的浦西、浦东交换客流。规划m1线沿港城路布置于本站下方,由于l4线已接近终点,考虑客流量不大等因素,故本站按高架考虑,站台形式为侧式,与规划地铁m1线形成站台十字换乘,两线可共用站厅。为尽量吸引客流、车站设两个主要出入口,分别设于港城路南北两侧,设计为敞开式出入口,尽量减小对周围环境的影响;全方位照顾各个方向的人流,真正体现“以人为本”的设计指导思想。
1车站工程影响范围环境现状及规划概况
港城路车站站后设有折返线,交叉渡线等,并设有车辆出入段线接入港城路车辆段。线路在车站前后的范围内,顺浦兴路西侧由南向北依次跨越规划浦东铁路、规划轨道交通m1线、城市主干道港城路。在港城路下,南侧道路红线内布置有3600×3200×3孔合流污水箱涵,总宽9.6m,埋深2.7m左右;北侧红线内1m处布置有φ300输油管。
规划浦东铁路是沿海铁路大动脉和上海铁路枢纽的重要组成部分,属国家i级铁路干线标准,平行布设在港城路南侧,并在浦兴路附近设有外高桥铁路车站,配有正线一股,站线四股,预留站线一股以及铁路专用线牵出线,车站有效长度850m。
地铁m1线目前尚在规划研究阶段,其走向沿港城路东西向布设,线位则受l4线港城路站站位的影响,应考虑二者换乘的方便合理。工可方案将其设置在港城路及浦东铁路之间,与l4线港城路站呈十字或t型换乘。
2 平面功能
公共区由检票机和栅栏分隔成付费区和非付费区,非付费区南北两侧设置自动售票机和半自动售票机两组,公共区两侧设自动检票机,引导和疏通客流。设备管理区主要布置了车站管理用房和设备管理用房。集中管理,合理、紧凑。站厅布置功能分区明确,进出客流不交叉,能很好的满足交通建筑的要求。
本站共设2个出入口,车站沿通园路共布置有两个出入口,分别设于港城路南北两侧,均位于道路红线以外,满足规划要求。设计为敞开式出入口,结合出入口设计集散广场,全方位吸引客流。
3 客流组织
进站客流分别由敞开式非付费区,经购票、检票进入付费区,再进入站台。出站客流则由站台经检票进入非付费区,然后选择所需出入口到达地面。换乘客流自本站站台中段预留楼扶梯直接到达m1线站台、实现两站站台间的直接换乘。
规划地铁m1线沿港城路走行,在通园路设站,下穿本线。因l4线需上跨规划浦东铁路,轨顶较高,且两站均为侧式车站,故本站站台中段预留楼扶梯直接与m1线站台相连、实现两站站台间的直接换乘。同时两站可共用站厅,本站南端站厅敞开式非付费区,集散广场可与规划浦东铁路车站站前广场连通,使l4,m1及浦东铁路三线在港城路实现简单,直接而有效的“零换乘”。
4 空间构成及立面意象
立面纵向突破传统三段式构图手法,横向趋于对称,籍此构建其庄重典雅的风范。细部处理运用传统与现代相结合,互生互长的原则。在充分尊重内部功能的前提下,运用一些不乏活力的现代符号作为活跃元,使之具有鲜明的时代特征,加强了对该车站作为交通建筑的性格刻画,削弱了高架车站对人体感官心理上的压抑感。通过宜人的细部尺寸来增强该车站的亲和力。另外,通过点,线,面的巧妙结合,体块的有力穿插,虚实的强烈对比,使整个车站体型翘然翼然,意味隽永。强有力的轮廓线不乏拙朴的风韵,清晰的表达了与原有环境的协调性和颇具时代气息的构成意味,有效的扩大了空间的感染力,将人的意识从世俗的物体、时空的差别升华并达到一种对未来的豁达理解,形成与众不同的,饱含激情和责任的巨大力量,在场所深深的沉寂中,爆发出强大的穿透力,从而赋予车站这一城市构成元素以活的灵魂和与众不同的场所精神。
顶部强有力的线条,深深断开的裂缝以及车站两端经过切割的壳体,大块的玻璃及质感润泽的金属材质的运用,给予建筑以勃发的朝气和作为交通建筑明快的节奏和俊朗的外形。
色调处理结合上海海派文化风貌及现代都市的双重性格,突出车站体型的雕塑感和色彩的纯一性,使得车站构件的实际功效与哲学内涵达到形与神的统一,也暗含着开放与发展,立意深远而富有特色。
车站雨棚的造型隐喻了另一个特点:“站”---既是起点,又是终点”这一古老的不解情缘。
综上所述,地铁车站建筑的设计,必需针对车站的周边环境,合理选择车站站位,优化车站总平面设计,尽可能的避免房屋的拆迁和管线的改移,合理布置出入口,最大限度吸引客流、减少车站规模。才能确保车站实施的可行性、经济性、合理性、并能方便运营管理,满足环境保护要求。只有对车站站位、车站型式、配线、换乘方式、出入口设置等进行深入细致的研究分析,才能提出合理可行并富于特色的设计方案。
摘要:介绍了使用labview开发虚拟仪器软件的方法,即用以计算机为核心的测试测量与控制系统取代传统的记录分析仪器,在有限的条件下做到实验设备的重复利用,达到实现轨道交通测试的自动化.
关 键 词:虚拟仪器;测试;自动化;轨道交通
1 引 言
轨道交通,包括地铁、轻轨、磁悬浮以及城际铁路等,是关系到国计民生的大事,为确保运行安全,通常以现场测试数据作为建设与维护的依据之一.业内公认作法是将具有代表性的被测参数通过传感器转换为电信号,经仪器调理送入记录装置后对其进行分析.随着科学技术的发展和计算机的普及,近年来逐渐被以计算机为核心的虚拟仪器取代传统的记录仪器.
虚拟仪器,是将计算机软件技术与和高性能模块化硬件结合在一起,建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统.其本质就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统.虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体,把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理.与传统记录仪器相比,虚拟仪器开发灵活,可与计算机技术保持同步发展;它的关键是软件,虚拟仪器系统性能升级方便;由于仪器间资源可重复利用,价格低廉;用户可定义仪器功能;可以与网络及周边设备方便连接;开发与维护费用低;技术更新周期短.
为使虚拟仪器在轨道交通测试自动化发挥其应有的作用,我们进行了几年的实践和探索,取得了一定的经验,本文介绍的是nationalinstruments公司的labview6.1在实现轨道交通测试自动化的原理和方法.我们还将继续努力,使虚拟仪器在轨道交通测试自动化和其他领域的自动化测试中发挥更大作用.
典型的自动化测试中,信号的传递可以用如下流程框图(图1)表示.
2 自动化测试的原理
目前,为测试各类工程参数而研制的传感器已有相关的生产厂家生产,如:应变桥、测振传感器、压电式和电磁式加速度传感器等各类传感器均能满足测试精度的要求,各种新型传感器正处于进一步研究发展之中;而与传感器相匹配的各类放大器如:动态电阻应变仪、电荷放大器、测振放大器等也已有专业厂家生产并已投放市场;传统的记录分析仪器主要是指光线示波器、模拟磁带机等,这些仪器精度低、体积大、价格昂贵、功能单一,不能根据具体要求灵活定制功能,维护与扩展也相当不便,记录下的数据存档不便并仍需人工读取,影响了后续工作的分析精度和效率,成为影响测试工作的瓶颈因素之一.随着计算机技术的日益发展,计算机正逐步被广泛应用到测试领域中.采用以计算机为核心的仪器代替传统的记录分析仪器正成为一种发展的必然趋势.
开发虚拟仪器软件是实现测试自动化的关键,通常可以采用通用软件开发平台,如microsoft的vb、vc++,borland的delphi、c++builder等,也可以采用专业开发平台,如mathworks的matlab,agilent的vee,nationalinstruments的cvi和labview等.采用labview等专业开发平台可以大大提高开发效率.
3 虚拟仪器软件的实现
为了方便开发和维护,我们在轨道动力学测试软件开发平台选用的是nationalinstruments公司的labview6.1,对于使用更高版本labview的部门只需对已开发的vi进行重新编译.
3.1 采集程序的设计方法
labview采用框图式开发方式,用数据流控制程序的运行,见图2所示.
在编制数据采集程序时应力求简单,杜绝由于算法复杂而造成的资源浪费与故障隐患.程序在将数据存盘的同时送屏幕监测.利用数组操作的方法将每个通道的数据分别送至指定的窗口,确保发生故障时可以迅速判断出故障位置.
采集程序首先用“aiconfig”函数设置参数,然后由“aistart”函数触发采集过程开始.进入循环体后,一方面硬件把采集到的数据不断交替写入buffer,另一方面“airead”函数定时读出buffer中的数据,并清空位置,留给后续的数据.子程序“mydataproc”对“airead”函数读出的数据流加以处理、送屏显示并以二进制格式存盘.采集结束后,“aiclear”函数清空buffer,释放资源.
利用labview开发出的采集程序具有人性化的操作界面(见图3所示).操作者可在备注信息栏中填入简要的描述,选用合理的采集频率,利用按钮选择所需的通道,定义数据存盘的文件名,若有同名文件存在则运行后有对话框提示覆盖或取消.程序运行后由操作者通过菜单控制启停、存盘以及翻屏.数据经简单的数组拆分操作后按通道送各指定窗口供操作者实时监控.存盘的状态由纵贯屏幕的变色条指示, 存盘后的数据可依据文件头进行自描述.
3.2 处理程序的设计方法
对于较理想且有一定规则的数据可以使用程序自动回放处理(见图4所示).程序按照操作者设定的回放参数对数据进行分析,将识别出的峰谷标记在回放窗口的波形上,并依照轨道动力学的专业知识,进一步计算出其它分析结果,同时在后台通过activex方式调用microsoftword等生成报表.程序识别波形峰值时调用了“peakdetector.vi”函数,该函数对处理的数据进行了多项式拟合,因此,直接由此函数计算出的峰值点有时并不在原始数据波形上,但可以此点为中心,在限定的时间偏差内利用数组操作找出真正的峰值.
对于某些特殊的数据以及个别不理想的数据文件,可采用手工回放处理.由于多数情况下有效数据均出现在波形的“峰值”与“谷值”中,因此,手工回放程序中加入“磁吸”效果(见图5所示),可以自动捕获预定范围内的峰谷数值,提高读值效率.
在某些实验中,由于特殊的要求,希望可以在现场对实测数据进行初步的分析,这就要求在现场对已有测试软件做扩展,其中包括临时增加的psd分析.我们可以直接调用labview所提供的“fftpowerspectraldensity”函数模块,对原程序框图只做极少量的修改即达到了满意的使用效果(见图6).
4 虚拟仪器测试平台的特点
4.1 解决了轨道交通测试实时性强的难点
轨道交通测试常要求多个部门同时运作,在决策者调度的有限时间与地点内进行在线测试,因此通常不具备重复试验的条件.采用虚拟仪器软件进行实验操作时,除事先排除故障隐患外,在测试过程中可对各通道进行独立的实时监控,发现问题立即解决,避免影响后续试验.这就有效地解决了轨道交通测试实时性强的难点.
4.2有效解决了轨道交通测试频带宽、数据量大的问题
被测信号中有效成分的频率分布相当宽,路基与桥梁仅几赫兹,而轨道则超过1000hz.为了尽可能完整地还原信号,单个通道采样频率常在10k以上.如以最常见的8通道测试方案计算,采用单精度浮点数转换,每秒中将有4×10000×8=320000(byte),合312.5k之多,若转换为文本格式后将会更大.
正确选择硬件是测试成功的必要条件之一,例如,选择nationalinstruments的数据采集卡daq-6024e,它的ad转换速率在12位精度下可达200ks/s,完全能够满足转换速度;采用labview设计软件的时候,在存盘时调用“binaryfilevis”中的“writetosglfile.vi”,将采集到的数据流以二进制格式直接存盘,避免了由于格式转换而产生的时间与资源消耗,对于等待期间的数据流则只送屏幕供监测,不存盘.这样,既解决了宽频带信号的采集问题,又保证了大量数据流的存盘.
4.3 实现了初步分析的自动化
以轨道交通的提速试验为例,在提速试验中,试验车将以超过现行速度的情况下运行,每个测试工况均存在危险性.决策部门要求每趟试验车通过后立即将几项安全运营指标的分析结果上报,以指导后续试验,确保人身财产的安全.
类似于这样的要求,可在采集后立即对数据进行初步分析,检测出所需的数据,按实验要求计算出结果,调用microsoftword(等)形成报表.由于时间紧,数据量大,试验环境差影响操作者情绪与效率,因此,整个初步的分析过程由计算机自动完成更为快捷和可靠.
4.4 能够方便地进行现场维护与扩展软件
在有些实验中,由于不可预知的因素需要在现场对已开发的软件进行维护或功能扩展.labview采用模块化的开发方式,由“流”驱动软件的运行,工作原理一目了然,加上功能强大的模块化函数库,使现场维护扩展成为可能.
另外,由于条件所限,各实验部门使用的计算机操作系统有可能会是windows9x、windowsme、win dows2000、windowsxp甚至是linux等.以常见的windows系列操作系统为例,这些系统下同一种硬件的驱动方式可能大不相同.如果在选购采集卡时统一选择nationalinstruments公司的产品,那么,即使由于条件所限,各部门的采集卡型号不同,也可以通过nationalinstruments提供的ni-daq使程序达到g语言源代码级兼容.
ni-daq为硬件驱动与顶层调用提供了一个接口层,在labview中表现为一些函数模块.无论什么操作系统下,这些函数模块在g语言源代码级兼容,开发者在编写vi时通过调用ni-daq操作硬件,完全不必考虑底层的驱动问题,在使用不同硬件以及跨平台维护扩展时也不存在任何问题.
5 有代表性的测试实例
5.1 秦沈客运专线科技攻关项目现场测试
2002年9月山海关秦沈铁路客运提速实验,测试地点在野外,空气温度在35℃以上,采集卡等仪器的工作温度可达80℃,个别工况的连续测试时间超过2小时.要求每趟试验车通过后立即将有关的安全运营指标的分析结果上报,以帮助决策部门指导后续试验,确保人身财产安全.
5.2上海地铁一号线车载测试
上海地铁一号线车载测试,从始发站到终点站正常情况下全程运行时间超过30分钟,要求在不间断采集与存盘的同时分析出被测信号的功率谱密度(psd).
5.3 特殊条件下的测试
2003年4月齐齐哈尔铁路测试,除通常实验特点外,适逢全世界人民共同抵抗非典之际,为保障实验者的人身安全,要求参加人员尽可能少,实验周期尽可能短.
以上实验在采用了labview开发的虚拟仪器测试程序后,均成功地完成了测试任务,达到了预期效果.
6 结 语
在轨道交通测试中,采用了labview开发的虚拟仪器取代传统的记录仪器,在有限的经费内做到软硬件的重复利用,缩短了开发周期,降低了开发成本,提高了测试自动化程度.而软件平台labview采用图形化的开发方式,配以功能强大的函数工具箱以及各种专业软件包,开发效率很高.因此,采用虚拟仪器技术为轨道交通日新月异的发展提供了一分强有力的保障,我们将通过不断的探索和开发使轨道交通测试的自动化程度将更趋合理和完善.
摘 要 叙述上海轨道交通8号线ⅰc标工程的周围环境、施工方案、施工技术,尤其对基坑的围护形式、开挖过程作较详细介绍。在地质条件差,周边环境复杂的情况下,采用了多种施工技术,通过信息化管理,充分利用时空效应,使800m长的ⅰc标工程取得了较好的施工效果。
关键词 基坑施工 围护结构 环境保护 施工监测
1 工程概况
上海轨道交通8号线ⅰc标工程位于中原路上,南起开鲁路车站,北至国伟路,横跨殷行路、开鲁路,沿中原路呈南北向布置。全长800m,包括开鲁路站折返段(a1轴～开鲁路站22轴)和殷行路出入段(里程rdk0+223～rdk0+725)。
开鲁路站折返段(d1～d13)结构长298m,基坑开挖深度为14m、宽11～16m。出入段包括暗埋段(r1～r13)和敞开段(01～07),暗埋段结构长22m,基坑开挖深度为7～14m、宽10～14m;敞开段结构长180m,基坑开挖深度为0～7m,宽10m。
围护形式有地下连续墙、smw工法、钻孔桩和搅拌桩。
2 工程特点
2.1 地质条件差
8号线ⅰc标位于中原路上,中原路下原为河浜,浜底深3.8m,浜填土成分复杂,性质极差;基坑开挖深度为14m,此范围内土层由②3层砂质粉土、③层淤泥质粉质粘土与④层淤泥质粘土层组成,②3层砂质粉土较松散、渗透性较好,在地下水渗流作用下易产生流沙、管涌现象;④层淤泥质粘土属高灵敏度、高塑性软土,易产生触变、流变。
2.2 周围环境复杂
工程周围是大片居民小区,施工用地红线紧贴居民的公房,而居民住宅多为多层砖混结构,基础形式为条形基础。基坑施工若变形过大,将直接影响周围居民的生命和财产安全。
折返段和暗埋段基坑开挖深度为14m,西侧的围护体距上水dn1000仅800mm,东侧的围护在2条平行管线之间施工,其中1条为埋深7m的dn1500污水管,1条为埋深6m的dn1800雨水管,两管中心距为3.8～4m,管子净距2m,两管基础净距1.5m。另有污水dn600、煤气dn00、上水dn1000、上水dn300等4条管线横跨基坑。
2.3 线路长、工期紧
800m长的折返段和出入段为首先进行铺轨的标段,为满足铺轨要求,必须在10个月内完成施工。
开鲁路和中原路、殷行路和中原路的交叉口,交通繁忙、管线复杂,在施工全过程中,始终要保持中原路、殷行路、开鲁路交通的通畅,为此,根据现场施工环境条件和管线搬迁情况,殷行路和开鲁路在结构施工过程中必须经过2次道路翻交,因而工期十分紧。
3 施工方案优化
(1)分段选用合理的围护结构。折返段(d6～d13)基坑宽16m、开挖深度为14m,西侧围护距dn1000自来水仅1m,距2幢6层民房仅3m,为配合管线翻交,折返段d8段采用盖挖法,并将smw围护改为地下连续墙围护,既满足了环境保护的要求,又提高了盖挖法施工的安全系数。
(2)d1段中间设有污水泵房,为顺作施工。因26m深的smw围护结构加上满堂加固,对17m的开挖深度是不够的,为控制基坑变形,保护周边环境,先开挖至14m,施工d1段底板,待d1段底板达到一定强度后,再开挖至17m,进行污水泵房施工。
(3)为缩短工期、节约成本,改变先拆除管线,后施工围护结构的施工顺序,而是将围护结构外放1m,先进行主体工程围护施工,在开挖过程中,再将埋深7.5m的dn1500污水管(位于中原路东侧,与400m长的线路水平位置重叠)进行清管,从而节省了开挖、回填、地基处理等施工步骤。
4 施工技术
4.1围护结构施工
(1)a15轴(里程rdk0+107.80)～开鲁路车站21轴的围护结构为600厚地下连续墙,深25m,每幅5～6m,采用液压抓斗工法施工,护壁泥浆性能指标及配合比设计见表1、表2。
(2) 里程rdk0+107.802～rdk0+425围护结构为 850smw搅拌桩,桩长有21、23、25、26.5、26m5种,桩与桩之间搭接厚度为250mm,内插h700×300×13×24型钢,型钢中心间距为1200mm;里程rdk0+521∽rdk0+425为 650smw搅拌桩,桩长有17、19、21m3种,桩之间搭接厚度为200mm,内插h500×200×10×16型钢,型钢中心间距为900mm。采用单向挤压方式连续施工,浆液中水泥掺量为20%,供浆流量为240～260l/min;搅拌速度为26r/min;提升速度为1.40～1.60m/min;下沉速度为0.93～1.25m/min。
为了管线搬迁和道路翻交,共设4堵封堵墙,其施工应穿插进行,施工中存在的冷缝处采取补搅素桩方案。为保证补桩效果,素桩与围护桩搭接厚度约10cm。
(3)里程rdk0+656～rdk0+521围护结构为钻孔灌注桩,钻孔灌注桩的外侧为1排 700的深层搅拌桩隔水帷幕;里程rdk0+521～rdk0+697为4排 700深层搅拌桩重力式挡墙围护,桩之间搭接为200mm。隔水帷幕及重力式挡墙由 700@500mm深层搅拌桩连接而成,搅拌桩水泥(325#普通硅酸盐水泥)掺入量为13%,浆液由灰浆搅拌机制备,水灰比为0.5。
在隔水帷幕施工3～5d后,进行内侧灌注桩的施工。 600钻孔灌注桩深9～14m,间距700mm。钻孔灌注桩施工成孔时,钻机定位应准确、水平、稳固,钻机回转盘中心与桩中心的偏差<20mm。在成孔的过程中,钻机塔架头部滑轮组、回转器和钻杆应始终保持在同一铅垂线上;注入孔口的泥浆比重≤1.15,漏斗粘度控制在18～22s;排出孔口的泥浆比重≤1.3,漏斗粘度控制在20～26s。
4.2 地基加固和井点降水
(1)采用双轴搅拌桩对基坑底进行加固,因东侧基坑内在8～9m处有1根dn1500污水管,搅拌桩无法施工,改为旋喷桩加固。
(2) 根据基坑开挖及基础底板结构施工的要求,采用轻型井点和深井管井点疏干,经基坑底板稳定性验算,共设置5口降压井。
4.3 基坑开挖
4.3.1 开挖方案
根据管线搬迁、道路的翻交、场地条件、施工工艺、施工进度等情况,将800m长的工程全线划分为7个区域施工,开挖方案见表3。
图2为盖挖法顶板下土方开挖示意图。
4.3.2 施工顺序
(1)先施工五区(暗埋段r4～r8)smw,并在r4北端和r8南端各设1堵smw封堵墙,然后进行基坑开挖、结构施工;
(2)开鲁路第一阶段管线搬迁后,施工七区(敞开段)钻孔桩加隔水帷幕、四区(暗埋段r9～r13、折返段d1～d5)的smw、二区(d8)和一区(折返段d9～d13)的地下连续墙,进行地基加固(包括搅拌桩和旋喷桩),并在d5南端、d8北端、d13南端各设1堵smw封堵墙;
(3)围护完成后,先施工d8的顶板,再开挖四区(暗埋段r8～r13和折返段d1～d5)和一区(折返段d9～d1)基坑、结构施工;
(4)r4和d8顶板完成后进行第二阶段管线,最后施工三区(暗埋段r1～r3)的smw和六区(d6～d7)的地下连续墙,进行基坑开挖、结构施工。
4.3.3基坑开挖注意事项
(1) 为防止基坑因开挖放坡坡度过陡而产生纵向滑坡,故基坑综合放坡坡度应控制在不陡于1∶3,较深部位需设中间平台;
(2)开挖深度在12m左右时,应分4层放坡开挖;每一层平坡上布置一台液压挖掘机,接力将基坑底的泥土传送至地面装车运走;
(3)应根据基坑的开挖深度和围护的方式,设置2～4道钢支撑( 580和 609);在施工便道上停放50t履带吊,配合支撑的吊放;
(4) 基坑开挖时要做到:平面分层、竖向分段,先撑后挖、随挖随撑、快速开挖、快速支撑、快速封底。
4.4 结构施工
(1)结构施工前要做好材料、设备和劳动力等各方面的准备工作;
(2)基坑挖到设计标高后,一般要求在5天内完成底板浇捣工作;
(3)底板施工完成后,割除深井降水管,作为结构施工期间临时泄水孔;
(4)浇捣内衬墙前,要对地下墙和接缝进行堵漏、凿毛、清洗处理,在侧墙与smw桩体间用油毛毡隔离。当渗漏量较大时,可注浆或引流处理渗水。堵漏材料要满足具有延伸率大且能抵抗设计水压,又和混凝土基面有较好粘结力要求,堵漏施工要简单可行,但要精心操作;
(5)顶板施工严格控制混凝土级配,加强混凝土施工管理,保证混凝土标号和抗渗指标符合设计要求,加强养护;做好诱导缝或施工缝。
5 施工监测
为了确保基坑开挖顺利进行,按国家《建筑基坑工程技术规范》要求,根据环境和基坑具体情况选择有代表性的部位布置测点,监测支撑轴力、墙体变形、沉降、建筑物倾斜率、基底回弹等,以反馈的监测数据指导施工。使工程红线外的中原纪联小区、开鲁新村、中原新村、中原小学、东升中学和上海市杨浦区建设总公司等大量多层住宅和商业用房及中原路和殷行路下重要的 1400mm雨水管、 1500mm污水管、 900mm给水管以及36孔信息电缆等地下管线均得到保护。由于采取了跟踪注浆加固措施,确保了一区西侧2幢6层砖混结构民房的安全。
在基坑开挖过程中,监测到地下连续墙墙体最大位移为-19.5mm,smw围护墙体最大位移为-17.6mm,建筑物最大倾斜率为2.3‰。
6 结束语
上海轨道交通8号线ⅰc标于2004-06-24开工,在施工中采取了合理的技术措施,经过1年的努力,完成了土建施工,达到了施工期间对周围环境影响较小、施工速度快、工期短、造价低的目的,取得了良好的社会效益和经济效益。
