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1、第34卷第3期西南交通大学学报Vol.34No.31999年6月JOURNALOFSOUTHWESTJIAOTONGUNIVERSITYJun.19993轨道交通路网规划若干问题探讨王忠强高世廉(西南交通大学交通运输学院成都610031)降金琦(铁道部第十六工程局北京100018)摘要为使我国城市轨道交通路网规划从定性走向定量,同时作理论上的准备工作,应用系统分析和网络图论的方法对轨道交通路网规划的关键环节路网合理规模、路网形态、初级路网规划方法及软件数据流图逐一作了探讨。概括了路网规划的主题思想。对轨道交通规划
2、前期工作有指导意义。关键词交通;道路网;规划;规模分类号U121路网规划是轨道交通建设前期工作的重要内容,它直接影响后期的建设和运营规划。我国目前的研究工作尚停留于具体项目上,没有进行系统的理论研究。针对这一问题从路网合理规模、路网形态、初级路网规划方法及软件数据流图的角度作了探讨。1路网合理规模在规划轨道网时的首要问题便是到底该修多大规模的轨道网。这一问题是市政当局一个至关重要的投资依据。目前我国对这一问题的认识尚不完全。从交通运输系统的角度来看,规模是供给的一个方面,而合理规模具有系统接口的含义。路网规模实质
3、是整个轨道交通系统的总体构成量。它包括路网密度、系统能力和经营管理。其中路网密度、系统能力是规模中[1]硬性的一面,经营管理是其软性的一面。规模是上述三者的统一。从系统能力和路网密度来看有4种性质的规模度量,示于图1。合理规模是一个带有目标性质的量。对运营公司、市政当局及消费者由于各自利益不同,存在不同的规模量。合理规模与路网密度,系统能力的关系示于图2。图1系统规模示意图图2合理规模示意图收稿日期:1998212214王忠强:男,1972年生,博士研究生。3国家自然科学基金资助项目(59378371)。370西
4、南交通大学学报第34卷S=f(D,C,T)式中:S为规模效益;D为路网密度;C为系统能力;T为运营管理。当S达到最大时(按照拉5S5S5S氏条件即===0)的D,C和T组合为合理规模。5D5C5T2轨道网形态分析形态分析是对轨道网的抽象分析。轨道网本身属运输网络的一种,在数学上用图论中网络的概念加以描述。在网络规划初期不考虑轨道网车站的布设。将网中边2边相邻关系作为考察的基本内容。形态分析不同于方案评价,后者是对路网达成目标的一种主观评定,形态分析是对网络特性的描述,进而利用组合优化手段形成的规定。2.1网络特性
5、描述(1)路网吸引区覆盖强度N∑Aii=1A=N式中:Ai为第i条线路吸引区的覆盖强度,分本线吸引和经换乘吸引两方面;N为线路总条数。(2)换乘次数C=max[min(Ci2j)]i,j=1,2,...,N式中Ci2j为i线至j线的换乘次数。(3)换乘站的负荷M。路网中换乘站数与客流负荷应当均衡,否则换乘站数过多使工程土建投资增加。换乘站数太少客流负荷过大。上述3个特点基本可以对小型路网加以覆盖和区分,对高级路网尚需增添其他网络特性。对特性指标选择的越多虽然对刻划网络有益,但却缩小了后期寻优的范围,为了不丢失有益
6、信息暂定为前述3项特性。数学分析是对网络的高度抽象,世界各国的路网千姿百态,用一个统一的数学分析手段显然是粗糙的。随着路网条数的增多,数学分析的结果与实际相差就会很大。这种现象随着路网复杂化,城市布局的因素对路网的影响就会逐步超过网络本身。此时路网要更多地体现城市布局的客流形态。形态分析的结果与实际路网的对照可以反映出二者的临界点。2.2轨道网络拓扑分析[2]对轨道网数字化要用到代数拓扑学。网络构成可采用点-点邻接关系来描述。例图3的三角形路网,225线路是由2272925一条链表示,由227,729和925边构
7、成。利用邻接矩阵和图论中图的概念表示路网如图4与图5的形式。网络邻接矩阵与路网拓扑图具有一一对应的数学特性。这种表示方法可以将路网划分到基本层,便于后期的数学分析。形态优化。如何根据邻接矩阵进行优化,生成满足目标图3三线路网示意图的图式便是形态优化阶段的主要工作。即构造网络邻接矩阵第3期王忠强等:轨道交通路网规划若干问题探讨371进行优化得到图5进而生成图3。模型目标是生成的路网具有下述特性:最大的吸引区覆盖强度A、最小的换乘次数C、合适的换乘负荷M。模型的图论描述:换乘站数:某点邻接两条以上的边。这样的点(no
8、de)的数目。例图5中的7,8,9。换乘次数:识别所有线路,穷尽所有的边且边不重复的路可为一条物理边。此时物理边具有轨道网中线路的含义。边指图论意义的边(edge)即路段。从一条物理边图4三线路网邻接矩阵到达另一条物理边所经换乘点的数目,采用“小中取大”的原则得到路网换乘次数。在图7中12723,2272825,42826为三条边不重复的物理边,12723到2272825
