第二章 地下铁道线路规划与设计
关键概念
地下铁道路网规划（Network Planning of Metro Line）路网结构基本形式（Basic Pattern of Network ）路网规划设计指标（Design Index of Metro Line）地铁限界（Metro Clearance）地铁埋深（Metro Depth）地铁线路平面（Planar Alignment of Metro Line）地铁线路纵断面（Longitudinal Profile of Metro Line）平曲线（Horizontal Curve）最小曲线半径（Maximum Curve Radius）缓和曲线（Easement Curve , Transition Curve）竖曲线（Vertical Curve） 外轨超高（Outer Rail Superelevation , Cant）曲线加宽（Curve Enlargement）
本章简介
本章介绍了地铁路网规划的设计原则，主要叙述了地铁路网规划的主要设计内容，并对地下限界的含义、制定原则和主要的建筑限界进行了详细的论述，同时对线路路由选择影响因素，辅助线的分类及用途也做了探讨，最后给出了地下铁道线路规划与设计的实例。
2.1路网的规划原则
2.1.1引言
城市要实现现代化，一定要有便捷的现代化城市交通与之相适应。城市交通是个多学科的系统工程，它牵涉人、车、路和环境的相互作用，关系非常复杂，要解决好城市交通问题，必须要统一规划、综合治理、分期建设，城市交通规划是城市规划的重要组成部分。首先，要根据城市总体规划，经过全面而详细的交通调整，科学地编制好城市综合交通规划，尤其是大城市、特大城市还要科学地编制好城市快速轨道交通路网规划。
路网规划是快速轨道交通工程设计、建设的重要依据。它的好环直接影响城市交通结构的合理性、工程投资和工程建设的经济效益和社会效益。所以，每个城市在修建第一条快速轨道交通线路之前，首先应该按照规划设计年限认真编制好快速轨道交通路网规划，报有关政府机关审批立法。
2.1.2规划设计原则
在修建地下铁道之前，城市大部分设施已建成使用，高楼大厦、商业网点、娱乐设施、地下管线等都己技城市规划布局建成或拟定修建，地下铁道作为一个花费较大的永久性地下建筑物，若事先没有充分的考虑，持建成后发现需要改线，那将是一种损失巨大的上程。同时城市内修建地下铁道的目的不仅仅是针对目前，更重要的是考虑未来数年甚至数十年的交通需要。
因此，在考虑修建地下铁道的。一开始，即应对各方面的因素进行周密的考虑，从长远的观点，搞好路网规划。在具体的路网规划中，应遵循如下几个原则。
1．路网中的规划线路走向应与城市交通的主客流方向相一致
通过对城市主要交通干道的客流预测，定量地确定各条线路单向高峰小时客流量，也就可以确定每条线路规模，在大城市修建轨道交通的最主要目的是为居民提供优质的交通服务，尤其是中、远程乘客，快速轨道交通应是最能满足出行要求的交通方式。居民每天出行
的交通流向与城市的规划布局有密切关系，轨道交通只有沿城市交通主客流方向布设，才能照顾到居民快速、方便的出行需要、并能充分发挥快速轨道交通客运量大的功能，对提高城市的社会效益、经济效益以及企业内部的财务效益都是非常有益的。
2．路网规划要与城市发展规划紧密结合，并适当留有发展的可能性
根据城市总体规划和城市交通规划做好轨道交通规划，快速轨道交通路网规划是大城市总体发展规划的重要组成部分。其日的是根据城市规模、城市用地性质与功能、城市对内与对外交通情况，经详细的交通调查和综合研究，编制科学的路网规划，力求使乘客以最短的行程和最少的时间到达目的地。并且，在工程实施时，建设资金最经济、投资效益最佳。在编制路网规划时，若与城市规划相互脱节或配合不好，就很难达到上述目的，甚至会造成技术上不合理或会发生不可能实现的问题。
随着城市经济的发展，城市会不断扩大，一般为了减少中心城市(老城区)的负荷过重，往往都规划成集团式的城市，即在中心城市的周围发展若干个卫星城的方式来扩大城市，所以，在制订快速轨道交通路网规划时，一定要根据城市规划发展方向留有向外延伸的可能性。
3．规划线路要尽量沿城市干道布设
线路要贯穿连接城市交通枢纽、对外交通中心(如火车站、飞机场、码头和长途汽车站等)、商业中心、文化娱乐中心、大型的生活居住区等客流集散数量大的场所，以减少线路的非直线系数和缩短居民出行时间。这样规划的轨道交通线，可以满足城市居民由于工作、学习或购物等原因外出换乘需要，最大限度地吸引客流，经济效益和社会效益显著。沿城市主干道布置的轨道交通线，可以减少对城市居民生活的干扰。
4．路网中线路布置要均匀，线路密度要适量，乘客换乘方便，换乘次数要少
乘客外出对出行距离的远近不是主要考虑的问题，而最关心的是一次出行在旅途中要花费多少时间。路网密度、换乘条件及换乘次数同出行时间关系极大，并且直接影响着吸引客流的大小问题。根据国内外的经验，两平行网线间的距离在市区一般以1400m左右为宜，同时要与街道布局相配合，除特殊情况外，两线间距离最好不少于800m，且不大于1600m。在币郊两线间距离可以适当增大，若乘客必须换乘时，除在设计中要创造方便的换乘条件外，其次数最好经一次换乘就能到达目的地，最多不要超过两次。
5．路网要与城市公共交通网衔接配合，充分发挥各自优势，为乘客提供优质交通服务 衡量一个现代化城市的交通好坏，主要是看居民出行交通是否方便，而衡量交通方便的主要尺度是出行时间的长短。出行时间由步行时间、候车时间、换乘时间和乘车时间4部分组成。快速轨道交通是城市大运输量的交通体系，因投资巨大，施工周期长，短时间无法形成密度适中的网络。为了减少乘客出门换乘轨道交通不使，大城市的交通规划一定要发展以快速交通为骨干，常规的公共交通为主体，辅之以其他交通方式，构成多层次多方位的立体交通体系，即快速轨道交通应做好与城市其他交通形式如公共汽车、小汽车和自行车等的衔接。一般城市公共交通应服务到门，这样可减少居民出门步行时间。
6．路网中各条规划线的客流负荷量要尽量均匀，避免个别线路负荷过大或过小 这就要求在选定规划线路时，除充分考虑工程技术因素外，更要考虑线路吸引客流的能力，穿越商业中心、文化政治中心、旅游点、居民集中区次数要均衡，居民出行可达性要好，乘客平均乘距与线路长度的比值要大，并且越大越好。
7．选择线路走向时，应考虑沿线地面建筑情况，要注意保护重点历史文物古迹和环境 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，以有利于工程的施工和降低工程造价。线路位置应考虑与地面建筑、市政工程相结合，充分开发利用地上、地下空间资源，以利于提高工程实施后的经济效益以及社会效益。
8．车辆段(场)的位置
车辆段(场)是快速轨道交通的车辆停放和检修的基地，在规划线路时，一定要同时规划其位置和用地的范围，也要规划好设备维修，维修材料供应和人才培训基地的用地等。该基地最好和车辆段(场)规划在一起，若条件不允许，可单独设置。这些基地占地面积较大，在寸土寸金的大城市里，规划设计一定要做到合理用地，并要充分利用基地上方的空间，结合城市规划做好综合开发规划，一般车辆段、检修场设置在一条线路的两端，这样可以方便地面铁路运杨的轨道交通所需车辆、设备与材料等经由车辆段(场)进入轨道交通的地下或高架线。这之间要布置规划铁路专用线与地面铁路相连接，专用线位于车辆段(场)内。在网线之间为便于跨线调运车辆，规划设置联络线。
2.2路网规划的主要内容
在没有快速轨道交通系统的城市进行路网规划设计时，首先要进行发展快速轨道交通必要性的论证，若经过论证确有必要发展该系统，再根据规划内容要求进行线网的具体规划设计。
2.2.1选定线路走向
选定路网中各条线路的走向是网线规划的主要内容，一般应结合城市道路网和客流流向情况，沿城市主干道和主客流方向布设线路，其路由要尽量经过大的客流集散点，如商业中心、文化娱乐中心、对内对外交通枢纽和大的居民住宅区等。在确定线路起始点位置时，要预国向城市周围集团城镇延伸的可能性，以适应远景城市发展的需要。尤其对一个正在发展中的城市，一定要注意将路网设计成“开放式”而不是“封闭式”的，路网中的线路端点，根据城市规划需要，要设计成可向外伸展而不是往里收缩的形式。
2.2.2路网基本结构形式
根据城市现状与规划倩况编制的路网中各条线路组成的几何图形一般称路网结构形式，其形式一般要与城市道路的结构形式相适应，但在选定时，首先应考虑客流主方向，并为乘客创造便利条件，以便吸引更多地乘客。路网结构形式布置适当与否，直接关系到路网建成后的经济效益、社会效益和交通服务质量。为此在设计路网时，不但要考虑各线的具体倩况，更要考虑路网的整体布局，也就是要考虑路网总的结构形式是否合理。目前，世界上已有100多个城市建有轨道交通系统，其中伦敦、巴黎、柏林、纽约、东京、莫斯科等早巳形成网络。这些轨道交通系统网络虽然形式多种多样，但都是与各自城市结构相适应并相互影响。城市现有街道助基本形式及地理条件，对于轨道交通路网形成起了决定性的作用。虽然世界各国城市快速轨道交通路网结构形式比较繁杂，但从几何图形上考虑，主要归纳为以下几种形式：放射形(星形)、棋盘式(栅格网状)、放射形环状、放射形网状、棋盘加环线形式、对
角线形等，如图2.2.1所示。
不同的路网结构形式，其运输特性不同对城市人口分布的影响也不同，因此，对城市结构的影响也不同。
图2.2.1 路网几何结构图形
放射形结构引导城市向单中心结构发展。因为所有轨道交通线都从市中心发出，导致城市中心比其他任何地方的可连性都显著提高。在吸引各种功能设施方面，市中心便成为首选位置，市民也愿意在交通便利的中心城区居住，而城市中的其他地方则会因此受到不同程度的冷落。随着市中心交通基础设施的不断开发完善，居民密集现象便更为加剧，最终结果便是在城市中心形成一个强大的单一的市中心区，造成城市在市中心区高密度的土地利用。 棋盘式结构的线路分布比较均匀，在路网的覆盖区域内各点的到达性相差不大，因而能有效地降低既有市中心的土地利用强度。这一方面是由于市中心地价较高，另一方面在同样的交通环境下，人们更喜欢开阔的居住生存空间。因为线路能纵横两个方向分布延伸，为了方便地利用轨道交通，从市中心迁出的人口也会沿这两个方向分布。路网分布范围内可达性差异不大，路网覆盖范围以外地区交通条件相差很大，使路网覆盖范围以外地区居民向轨道交通网附近迁移。这样可引导城市较均匀地向外扩展，整个城市不易形成土地利用强度特别高的市中心。
放射形网状结构的市中心区，由于线路和换乘站密集，网络覆盖区内各点的可达性大大高于网络覆盖范围以外的区域，从而对城市居民和房地产开发商产生很大吸引力。由于其径向线深入市郊，使得市中心与市郊的联系方便，加上市中心区各种齐备完善的功能设施为市郊的居民提供了就业的机会和换乘场所，从而产生大量的向心客流，有力地维护了市中心的繁荣与活力。在市郊从市中心伸出的放射线不仅能够有效地将市郊的居民出行引向市中心，而且还能促成轨道交通沿线居住密度的提高，形成城市居民的带状分布。从市中心向郊区的辐射线，沿交通走廊布置，进一步吸引市郊出行不便的居民向轨道交通线两侧迁移。由于市郊生活环境好，加之轨道交通快捷，促使部分市中心居民搬迁到市郊轨道交通两侧定居。放射网状结构在市中心区引导城市里高密度面状开发，在市郊区引导城市里高密度线状开发，从而促使城市形成手攀状向外延伸的平面图。放射形环状结构具有放射网状结构的全部优
点，因此也能引导城市如手掌状向外延伸。根据环线位置不同，对城市延拓施加不同的影响。环线在市中心商务区周围，除同一般轨道交通的作用外，还可以裁流市中心换乘的客流，并将其引至中心商务区附近的环线上，这样可以大大减少市中心的客流量，从而缓解市中心的交通拥挤状况，如莫斯科和北京的地铁环线。由于这种环线位于网络的覆盖范围外，提高了网络和换乘站的密度，从而更加刺激市中心的高度发展。环绕市中心的环线，一般布置在市中心的外围，穿越城市的建成区，包含一些原有的商业中心，可以引导城市副中心的形成和发展。环线和径向线交叉点轨道交通可达性好，客流密度高，加之这里离市中心商务区较近，迫切需要修建满足附近居民需要的各种功能设施，因此很容易在此形成新的副中心，如巴黎的地铁环线上形成了共和国广场、戴高乐广场、巴士底狱广场3个副中心，而在东京的山手线上形成了池袋、新宿、涉谷、大崎、上野、锦丝叮和银海等7个副部中心。
我国绝大多数城市都是单中心结构，市中心人口密集，城市发展仍是那种由市中心向周围蔓延的同心圆环状向外扩展的模式。北京和上海等大城市四周都有一些小城镇，早期的城市规划曾经设想建立一定数量的卫星城，作为对大城市发展的支持。由于缺少快速的轨道交通干线，卫星城对居民缺少吸引力，因而难以成为名副其实的卫星城。卫星城的基本作用就是分流城市人口。大量的人口在卫星城居住，在市中心工作，使上下斑高峰期交通流向集中，流量极大，更适合于轨道交通大运输量、高效率的特征。反之，单一中心的缺陷则十分明显：
(1)加剧市中心的交通拥挤； (2)增加人们平均出行距离；
(3)造成市中心的地价高，反过来抑制市中心的发展； (4)造成市中心人口过分密集，环境污染，生活质量下降。
我国城市要走持续发展之路，必须借鉴世界发达国家城市发展的成功经验，变单一中心的同心圆平面发展的模式为多中心的轴线式发展模式，变单一向平面坐标延伸为高空和地下三维立体拓展。实现这种转变的一种有力手段就是利用快速轨道交通引导城市结构布局的改变和发展。
①对于北京、上海、天津、重庆、沈阳、广州等300万以上人口的特大型城市，应设置放射环形网络的轨道交通，引导城市市区形成多个中心，向市郊沿轴向发展。实现集约化用地和改善居民环境的统一，有效地缩短市民到市中心的出行距离与时间。针对我国大城市工作岗位多在市中心集中分布的特点，放射形环状网结构最有利于市民的出行，是改善这些城市公共交通的最佳选择。
②优先规划市郊轨道交通，促进卫星城的发展。现代化的城市由单中心点向多中心的转变，卫星城是大城市发展的有力支持。卫星城其基本功能是分流城市人口。大量的人口在卫星城居住，在市中心工作，上下班高峰客流特别集中，快速轨道交通优势更容易发挥。 ③人口在l00万以上的中、大型城市，随着经济的发展，这些城市的交通需求日益增大。城市交通建设要以既不破坏城市的原有风格，又能大幅度提高交通能力为准则。结合城市特点、发展趋势，希望能布置吸引客流的轻轨线路。
④100万人口以下，有一定的经济、文化、旅游特点城市，要结合地理、人口环境规划轨道交通。