大城市轨道交通网络演变的生命周期特征研究.docx

大城市轨道交通网络演变的生命周期特征研究孔哲 1，过秀成 2（1 交通运输部规划研究院，北京，100028；2 东南大学交通学院，南京 210096）摘要：总结了国内外典型城市轨道交通网络演变特征，对比分析了典型生命周期曲线模拟轨道交通网络生长的适应性，构建轨道交通网络生长曲线 Logistic 模型，根据北京、上海和广州等城市 Logistic 曲线拐点，界定轨道交通网络演变的生命周期阈值，将轨道交通网络生命周期划分为起步期、发展期和成熟期，从建设速度、网络规模、布局形态以及功能特征分析了轨道交通网络演变生命周期阶段特征关键词：交通运输工程, 轨道交通网络, 生命周期, 阈值Life cycle of rail transit network evolution in Big cityKong Zhe, Guo Xiu-cheng(1 Transport planning and research institute, ministry of transport, Beijing, 100028; 2 Transportation College of Southeast University, Nanjing 210096)Abstract: Characteristic of rail transit network evolution in typical cities was given. Adaptability of different life cycle model used in rail transit network evolution was analyzed, and growth curve of rail transit network was constructed. Life cycle threshold value of rail transit network was proposed based on Logistic growth curve in Bei Jing, Shang Hai and Guang Zhou. Rail transit network evolution life cycle was divided into starting period, developing period and mature period. Features of rail transit network in different stages were given from the perspective of development speed, network scale and form, and transit function. Keywords: Communication and transportation engineering, rail transit network, life cycle, threshold value0 引言 1轨道交通网络属于开放系统，伴随城市空间结构和交通服务体系的不断完善，轨道交通需求规模、网络布局和功能特征不断变更，具有生命体特征，呈现阶段性发展过程。

把握轨道交通网络演变生命周期，对于完善轨道交通网络规划技术，整合不同城市空间发展阶段轨道交通与土地利用，明确轨道交通建设时序，具有重要理论意义和应用价值国内相关研究主要集中于轨道交通网络生命周期划分和生长特征的研究杨涛等总结日本和美国等城市轨道交通网络发展历程总结，划分为起步发展期、集中建设期、稳步发展期和补充完善期四个阶段 [1]；吴娇蓉等将轨道交通网络生命周期分为成网前、骨架网和稳定网络三个阶段 [2]；欧阳长城认为轨道交通网络发展速度 “缓-急-缓”生命体特征 [3]；陈必壮等提出轨道交通网络演变是从骨架线再到填充线和辅助线发展过程 [4]论文结合国内外典型城市轨道交通网络演变实证研究，界定轨道交通网络生命周期阈值以及分析阶段性发展特征，为各阶段轨道交通网络建设提供决策依据1 轨道交通网络演变特征实证分析国外大多经济发达城市轨道交通建设起步于城市化机动化发展初期，其发展阶段与城基金项目：江苏省交通科学研究计划 项目(JS09R04)作者简介：孔哲，男，浙江金华人，博士，工程师，城市交通， kongzhe@，北京朝阳区曙光西里甲 6 号，时间国际2 号楼，18600432735市化与机动化发展阶段基本吻合 [7,8]。

表 1 国外轨道交通网络演变生命周期Tab.1 Life cycle of rail transit network evolution in foreign city城市化机动化阶段 轨道交通驱动力 轨道交通发展特征 大阪轨道网络 新加坡轨道网络人口从农村向城市集聚；道路系统建设速度低于机动车快速发展应对人口在大城市的高度集聚；缓解交通拥堵布设于客流走廊；建设速度相对迟缓城市空间向外扩张；城市人口从中心城向边缘区疏散；私家车保有量持续上涨支持城市扩展和引导新区开发；提升客流走廊公交承载能力沿城市发展轴布设，适时延伸线路至外围地区，初步成网；建设速度大幅度提升城市空间布局与人口规模基本稳定；机动化后期阶段，私家车保有量规模较大提升公共交通服务质量；优化出行结构网络加密扩容，网络化运营；建设速度放缓1984198619881990199219941996199820002002200420060125250375500城 市 人 口 私 家 车 保 有 量 轨 道 交 通 里 程19721975197819811984198719901993199619992002200502505007501000城 市 人 口 私 家 车 保 有 量 轨 道 交 通 里 程图 1 新加坡与大阪轨道交通网络演变相关数据Fig.1 Related data of transit network evolution in Singapore and Osaka国内城市轨道交通网络演变同样呈现出从建设初期对客流主走廊的全覆盖，到形成基本骨架网络形态，再到进一步加密扩容的发展过程，但也具有一定的差异性：（1）轨道交通建设初期往往也是城市化和机动化快速推进时期，轨道交通线路承担功能要同时兼顾支撑客流走廊交通需求与引导新区开发，轨道交通网络的演变更多的是伴随城市空间布局和整体需求格局演变而逐步发展的；（2）轨道交通网络演变速度远超国外大多数经济发达国家，并在各个阶段演变速度差异性并不明显。

其原因在于城市化和机动化进程推动更为迅速，伴随城市空间结构的发展、人口规模的膨胀和私家车保有量提升而导致大面积的交通拥堵问题和生态问题，轨道交通网络规模迅速扩张，此外，城市经济发展更加迅猛，在轨道交通投融资方面，以政府为主导的直接投融资模式，对于保障轨道交通公益性事业具有良好的带动作用；（3）国内人口增速幅度大和城市形态结构以团状居多，需要更高的线网密度来优化城市空间结构以及缓解交通拥堵2011 年，上海城市轨道交通网络里程居世界首位，广州、深圳、南京和杭州等特大城市的轨道交通网络布局规划建设规模也远超国外大多数发达国家城市表 2 北京轨道交通网络演变（1969-2009）Tab.2 Transit network evolution in Beijing(1969-2009)建设阶段 线路名称 运营时 间 里程（km） 网络功能 网络布局 网络形态1 号线一期 1969二期和三期 19711 号线四期 197330.470-90 年代2 号线 1981 23.1支撑城市空间东西向发展，满足东西向客流出行需求，其中 1 号线一期工程为战备需要而修建3 条轨道交通正线，覆盖“十字走廊”13 号线 2003 40.590 年代-20 世纪初期 八通线 2003 19.0支撑城市空间向北发展，加强东部通州与旧城联系7 条轨道正线，初步形成“环 +放射+方格”网络5 号线 2007 27.68 号线一期 2008 4.410 号线 2008 35.6机场线 2008 27.32004-2009 年4 号线 2009 28.1服务“两轴－两带－多中心”的出行需求格局，8 号线一期为奥运专线，服务奥运客流11 条轨道交通正线， “环+放射+方格 ”网络形态形成表 3 上海轨道交通网络演变（1990-2010）Tab.3 Transit network evolution in Shanghai(1969-2009)建设阶段线路名称运营时间里程（km） 网络功能 网络布局 网络形态1 号线 1993 21.12 号线 2000 26.71990-2000 年3 号线 2000 23.2缓解东西与南北向客流走廊交通压力，支持浦东和徐家汇两个新区开发3 条轨道交通正线，覆盖“十字走廊”5 号线 2003 171 号线北延 2004 16.54 号线 2005 223 号线北沿 2006 142 号线西延 2006 9.56 号线 2006 33.12001-2006 年9 号线一期 2007 31.3服务于闵行新区、虹桥新区和浦东新区开发为主，缓解城市客流走廊交通压力7 条轨道交通正线，初步形成“环 +放射+方格” 网络形态8 号线一期 2007 26.27 号线 2008 33.52 号线东延 2009 29.210 号线 2009 28.89 号线 2 期 2009 28.813 号线 2010 5.32007-2010 年8 号线二期 2010 9.5进一步加密浦东与浦西的轨道交通联系，提升浦西内部轨道交通网络密度，11 号市域线的建设引导城区向大都市区发展11 条轨道交通正线， “环 +放射+方格”网络形态形成2 轨道交通网络生命周期阈值界定选择大阪、东京、新加坡、香港、上海、首尔、广州和北京等城市轨道交通网络演变数据，构建轨道交通网络生长曲线模型。

选择生长模型、三次曲线模型、S 曲线模型和Logistic 模型作为备选模型进行对比分析城市轨道交通新线从建设到开通时间相对较长，每年建设里程数据较难获得，论文原始数据资料为各个轨道交通新线开通年份和运营里程资料，假定新线建设初期到新线开通运营平均每年对该条新线建设里程近似相等表 4 轨道交通网络生长曲线对比Tab.4 Growth curve comparison of rail transit network城市 模型 拟合度 拟合曲线 城市 模型 拟合度 拟合曲线生长曲线 0.95 生长曲线 0.62三次曲线 0.96 三次曲线 0.91S 曲线 0.29 S 曲线 0.86大阪Logistic 0.97新加坡Logistic 0.83生长曲线 0.84 生长曲线 0.869三次曲线 0.91 三次曲线 0.961S 曲线 0.58 S 曲线 0.955东京Logistic 0.94首尔Logistic 0.970生长曲线 0.61 生长曲线 0.92三次曲线 0.92 三次曲线 0.87S 曲线 0.91 S 曲线 0.49香港Logistic 0.85上海Logistic 0.83生长曲线 0.974 生长曲线 0.840三次曲线 0.511 三次曲线 0.948S 曲线 0.957 S 曲线 0.233广州Logistic 0.963北京Logistic 0.762从各个城市数据模型拟合度看，三次曲线和 Logistic 曲线对八个城市轨道交通网络拟合度较高，考虑到轨道交通达到一定规模时将保持稳定，曲线无限趋向某一定值，轨道交通是“起步-发展 -稳定”的生命体特征，而三次曲线更多的适合于模拟生命周期为“起步-发展-衰退”的生命体特征，选择 Logistic 曲线作为轨道交通网络的生长曲线。

Logistic 曲线模型是描述因变量 P 随时间 t 变动趋势的模型模型特点是初期因变量增长缓慢，随后进入急速增长阶段，达到一定程度后，增长率逐渐降低，基本模型曲线形状总体呈 S。