1.中国中铁“一带一路”互联互通研究中心；2.中国中铁二院工程集团有限责任公司交通与城市规划设计研究院；3.西南交通大学交通运输与物流学院
摘要：有轨电车近期建设方案的选择直接关系到城市近期公共交通服务水平，影响城市经济社会发展。文章详细梳理特大城市现代有轨电车近期建设方案构建理论体系，建立基于客流保障、规划衔接、交通衔接、社会服务效益、沿线用地以及工程条件六个方面的评价指标体系，利用层次分析法和灰色关联度模型筛选出近期建设线路，并以国内某特大城市G市为例进行方法验证，以期为国内同类城市的新型有轨电车近期建设规划提供借鉴。
关键词：现代有轨电车、建设规划、方案构建、特大城市
Research on the Theory and Method of Constructing the Short-Term Tram Construction Scheme in Mega-city
Liu Fuhua1, Feng Ruoxiao2，LiTingliu3
（1.China Railway "The Belt and Road" Interconnection Research Center 2.Traffic and City Planning Design Institute, China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd. 3.Schoolof Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University）
Abstract: The choice of the short-term construction plan for trams is directly related to the city's recent public transportation service level and affects the city's economic and social development. The article combs in detail the recent construction plan of modern trams in megacities, builds a theoretical system, and establishes an evaluation index system based on passenger flow guarantee, planning connection, traffic connection, social service benefit, land use along the line and engineering conditions, using analytic hierarchy process and gray relational model screens out the recent construction lines, and uses a certain domestic megacity G city as an example to verify the method, hoping to provide a reference for the recent construction planning of new trams in similar cities in China.
Keywords: modern tram, construction planning, plan construction, megacities
1前言
目前国内外对于轨道交通的建设规划项目选择有较为成熟的理论与方法体系，但对现代有轨电车的研究主要集中在线网规划方法、对道路交通的影响及工程技术和设施设备方面2，对建设规划阶段项目的选择缺乏系统的技术标准、规范和体系，往往以产业发展、旅游发展或领导意志为主，致使建设出来的线路运营后存在诸如客流效益差、速度慢、与城市交通系统干扰大等问题，与建设初衷相去甚远。
特大城市的有轨电车系统的功能定位一般为轨道交通接驳系统和加密系统、城市外围组团的骨干、主体系统两大类，在城市外围组团还可能兼有轨道交通接驳、加密功能和内部骨干、主体功能。在近期建设规模基本确定的情况下，如何从庞大的有轨电车网络中筛选出近期建设若干线路显得尤为重要，本文拟从有轨电车回归交通属性为根本，研究特大城市近期线网中构建近期建设方案的理论与方法，供有轨电车从业者和决策者参考。
2近期建设方案构建理论
现代有轨电车近期建设方案构建应在确定近期建设线网规模的基础上，结合近期规划原则，统筹考虑多规衔接，筛选出近期建设可行性高、必要性强的线路进行综合分析，在筛选出的线路中侧重不同功能定位以构建线网。
2.1界定选线规模和范围
根据城市现状及发展规划、城市交通需求、城市经济发展水平等，从宏观上合理判断有轨电车线网的规模是近期建设方案构建的基础。规模合理的有轨电车线网，可充分满足城市近期阶段的交通需求、提高公交服务水平，用较小的投入取得最佳经济效益。
2.2 分析有轨电车在各区域的定位
特大城市有轨电车近期建设重点之一，在于研究新型有轨电车与地铁的衔接关系，构筑“地铁+有轨电车”的一体化网络，促进有轨电车与地铁的协调发展。在此基础上，有轨电车近期建设重点应为，满足外围城区主要公交出行需求的公交骨干线路，以及服务城市的次级公交客流走廊、加密地铁线网、加强与地铁的衔接、支撑城市重点发展地区建设的加密线、延伸线和衔接线。
2.3近期建设线路多角度筛选
为实现对新型有轨电车线网规划中近期建设规划线路的准确选择，本文建立了三层结构的新型有轨电车近期规划线路筛选指标评估体系，分别从客流保障、规划衔接、交通衔接、社会服务效益、沿线用地以及工程条件六个角度出发对近期建设规划线路进行评估，整体指标评估体系结构如图1所示。
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图1新型有轨电车近期建设规划线路筛选评价指标体系
2.3.1 客流保障
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根据需求保障优先原则，近期建设方案应尽可能覆盖现状及近期客流效应明显的走廊，发挥最大客流效益。轨道交通线路建设运营初期，其最重要的客流指标为日均客运强度，因此，选取线网规划中预测的各线路日均客运强度
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为主要客流指标。
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式中：
A1——备选线路i日均客运强度；
N——备选线路i日均客运量；
L——备选线路i运营长度。
2.3.2 规划衔接
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交通基础设施具有实现城市规划意图的政策工具的属性，有轨电车近期建设线路应直接服务于城市近期重点建设区域、产业片区发展，体现城市的发展战略。
选取城市近期重点建设区域有轨电车通达度指标B1可以有效衡量有轨电车备选线路连接重点产业区程度，支撑城市发展战略水平。备选线路的通达度可通过备选线路连接市中心与重点产业区间的最短有轨电车出行时间来反映。总旅行时间越长，备选线路到达重点产业区的通达度越差，为方便后续计算，可将最短出行时间取倒数，即备选点的通达度B1值越大，通达度越好。通达度的计算如下式所示。
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式中：
B1——备选线路
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的通达度；
n——城市重点建设区个数；
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——由市中心到重点产业区
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经备选线路
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的出行时间的倒数，无法抵达时取0。
2.3.3 交通衔接C
考虑到有轨电车作为中低运量轨道交通系统在城市公共交通体系中的功能，需要从线路与交通枢纽的衔接以及衔接运营、在建及最新一期建设地铁线路的情况，评价线路的交通衔接功能。选取衔接交通枢纽和衔接地铁情况作为交通衔接指标，具体如下：
（1）衔接交通枢纽C1。考虑乘客搭乘有轨电车在枢纽换乘的方便程度，若衔接枢纽数量越大，则乘客换乘越方便。
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式中：
C1——备选线路i的衔接交通枢纽数；
Terminal ji——备选线路i衔接交通枢纽j。
（2）衔接地铁C2。备选线路衔接地铁线路条数。
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式中：
C2——备选线路i的衔接地铁条数；
Route k——备选线路i衔接地铁线路k。
2.3.4 社会服务效益D
从线路对居民通勤、娱乐等不同出行目的的满足程度评价其社会服务效益，因此，选取线路对人口与就业岗位的覆盖程度进行评价。
（1）人口覆盖率D1。备选线路离人口密集的区域越近，则该线路可能服务的居民越多。因此采用人口覆盖率的指标来衡量各备选线路为居民提供服务的方便程度，该指标的计算涉及有轨电车线路有效服务范围内（乘客可接受的步行范围）的居民数量和到达有轨电车线路的距离，如下式所示。
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式中：
D1——备选线路i的人口覆盖率；
N——网络中总的小区数量；
Pop j——小区j的人口数；
Dis ji——小区j到线路i的实际步行距离；
P——人口覆盖随距离的衰减系数，需根据具体区域进行标定。
（2）就业覆盖率D2。备选线路离就业岗位密集的区域越近，则该线路可能服务的就业岗位越多。
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式中：
D2——备选线路i的就业覆盖率；
N——网络中总的小区数量；
Pos j——小区j的就业岗位数；
Dis ji——小区j到线路i的实际步行距离；
P——就业覆盖随距离的衰减系数，需根据具体区域进行标定。
2.3.5 沿线用地E
对近期建设有轨电车线路的选择，还需要结合对现状用地分布情况和近期重点建设地块、片区控制性详细规划等综合考虑。选取与城市总体规划协调性指标E1，该指标主要考虑的是线路与城市总体规划中土地用地规划的协调程度，反映了备选线路与城市的土地利用规划、城市道路网等的协调程度。计算公式如下式所示。
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其中：
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式中：
E1——备选线路i与城市总体规划的协调性；
a——两方面协调性的权重系数；
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——备选线路i与城市总体规划中用地规划的协调性；
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——备选线路i与城市道路网的协调性，可根据线路与城市内道路的衔接情况设定。若与城市次干道相连，取0.6；若与城市主干道相连，取0.8；若与城市快速路或城市轨道交通直接相连，则取1.0。
S1i——备选线路i的规划用地面积；
S2i——备选线路i规划用地中与总规中相应性质用地的重合面积。
2.3.6 工程实施条件F
工程实施条件是线路的控制因素，直接影响线路后续阶段的可实施性和成本等，因此，需要综合线路对地块和道路的影响、以及主要控制点，分析线路的工程实施条件。线路
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工程难易程度F1指标用于衡量因规划线路所在地的土地性质、地形地势、地理环境等方面的差异导致的线网施工相对难易程度。施工难易程度指标F1的数值可由相关专家分析评价后确定。
2.4 线路筛选综合评价
运用层次分析法对线路进行综合评分。层次分析法（文献）是将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。
选取客流、城市发展、交通衔接、社会服务效益、沿线用地及工程实施条件作为层次分析的原则层，并分别对各原则选取具体的关键要素作为评价指标，结合已有研究进行专家赋权得到原则层和指标层的权重。并采用分档分段评分的方式对各线路进行综合打分，最后对综合得分进行排名，即可得到多角度综合筛选的线路。
层次分析法的步骤如下：
首先运用1-9标度的层次分析法，将五个指标两两对比，确定其相互间的重要程度，然后构造两两比较的判断矩阵A，判断矩阵中的含义见表1所示：
表11-9标度含义表
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本文对八个指标构建的两两比较的判断矩阵A见下式：
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利用方根法将每行各元素相乘，计算8次方根后，进一步计算得出所要求的A矩阵的归一化后的特征向量W计算结果如下：
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最大特征根计算结果如下：
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计算一致性比例C.R.见下式：
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判定该判断矩阵的一致性是可以接受的。
2.5 方案构建
方案构建首先应以保障客流为基础，确保近期建设线路在建设初期能取得良好的客流效益。从线路功能上考虑，骨干线主要位于外围城区，重点支撑城市空间的发展、满足外围城区近期迫切的公共交通服务需求，近期建设的社会效益容易凸显；加密线主要位于中心城区，重点加强对地铁覆盖空白区域的服务，促进中心城区公共交通结构的优化完善，服务更多的重点发展区域和密集人口。
因此，方案构建的基本思路为——在合理线网规模的框架下，综合客流、城市发展、交通衔接、社会服务效益、沿线用地及工程实施条件等角度，从不同线路在该区域的功能定位出发，构建实现规划意图的近期建设方案。
即，在规模限制及客流保障的基础上，现代有轨电车近期建设方案需要直击城市近期发展的痛点，服务城市重点发展区域，补强城市公共交通服务的薄弱环节。实现公共交通服务的均等化，立竿见影地为城市近期发展服务，为现代有轨电车线网的后续建设运营打造标杆、培养客流。
3案例分析
本次研究选取国内某特大城市G市现代有轨电车线网作为研究对象，作为分片区发展的特大城市，需要充分考虑其城市不同片区发展的特点，且考虑与地铁和常规公交衔接、协调发展的要求。
3.1界定选线范围和规模
G市有轨电车线网规划分为六大片区，分别为中心城区（Z）、南部片区（N）、东部片区（D）、西北部城区（X）、城市副中心片区（F）和北部片区（B），近期规模为线路15条（部分线路组合），总长度216.8km。
考虑各片区差异化发展思路，用服务水平分析法、出行需求分析法、财政承受能力分析法等基本预测方法相结合的方式，相互校核，预测出G市2019-2021年有轨电车建设合理规模约55.8-80km，建议规模控制在70km，合理规模仅为线网规划中近期规模的32%。
3.2 分析有轨电车在各区域的定位
G市中心城区地铁线网密度高，发挥公共交通体系主体作用，有轨电车则应发挥补充、加密功能；在城市的其他区域，或发挥片区内部的骨干公交功能，或发挥轨道交通加密或接驳延伸功能。
通过分析，承担骨干功能的线路有X10、X8、B4、D10、D11、D13、D14、D15、D16、D17；承担加密功能的线路有X1、Z5、Z7、Z8；兼具骨干功能和加密功能的线路有D1（现状）、D2（在建）、D4、D6、N2、N6、F5、F1。
3.3 线路多角度筛选
根据G市新型有轨电车基础数据，对各指标以百分制进行折算，得到近期线网各条线路各指标得分值如表2，同时根据本文第2章所提各元素计算式，由相关专家打分得出各指标重要度。
表2各指标评分值表
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3.4 构建多属性灰色决策模型
由表2中的指标构建多属性灰色决策模型，各指标评分标准均取效益型指标。效益型的指标是指该指标的数据越大越优。
利用极差变换法对表中数据进行标准化处理，并引入比较数列，将比较数列中所有指标均设为最优，即为1，利用灰色关联度分析，寻求与最优比较对象关联度最大的一种方案，即为最优方案。比较数列和参考数列见表3：
表3 比较数列和参考数列值表
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计算灰色关联系数
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见下式：
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注：其中
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为分辨系数，通常取0.5，本文中取0.5。
设虚拟最优选线方案对应的指标值为x0(t)，在计算好灰色关联系数后，结合前面求出的各指标对应的权重，计算出各待选方案的灰色加权关联度，也即是与最优方案的关联程度，加权关联度ri的计算公式见下式：
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根据公式求出的
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及
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具体数值见表4：
表4 关联系数及加权关联度值表
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按照表中计算得出的灰色加权关联度排序可以看出，
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3.5 方案构建
通过综合评价，本文选出灰色加权关联度大于0.5线路进入本次近期建设规划方案的比选中，共有9条线路，分别为：D10+D13、N2+N6、X8+X10、D6、X1、F5、D14+D15+D16+D17、Z5、Z7+Z8，线路规模约为149.8km。由于D15+D16的工程实施条件相当困难，线路也较长，予以舍弃，仅保留D14+D17，9条线线路规模缩短至116.7km。
从不同的规划意图出发，方案中线路的功能定位侧重有所不同，以约70km的控制规模从“骨干为主，加密为辅”和“加密为主，骨干为辅”两种功能定位，构建两个方案。
方案一：“骨干型”方案，以骨干线为主，加密线为辅。包括F5线、X8+X10线、D6线、D10+D13线、D14+D17线、N2+N6线，线路总长68.3km。
方案二：“加密型”方案，以加密线为主，骨干线为辅”。包括Z5线、Z7+Z8线、X1线、F5线、D6线、N2+N6线，线路总长73.6km。
本文旨在寻求特大城市有轨电车近期建设方案的构建思路与方法，构建后的方案比较，本文不再论述。
4结论
本文提出了特大城市现代有轨电车近期建设方案构建的方法。首先，充分考虑特大城市各片区发展特点确定合理线网规模，其后结合该片区地铁与常规公交的情况分析有轨电车线路的功能定位，接着综合客流保障、服务城市近期重点发展区域、交通衔接、社会服务效益、沿线用地情况及工程实施条件等六个角度，筛选出近期建设可行性高、必要性强的线路，最终构建服务城市近期重点发展区域、补强城市公共交通服务的薄弱环节的现代有轨电车近期建设方案，并以国内某特大城市G市的规划案例进行了实际应用论证。由于评价指标的选取具有一定动态性，需结合不同城市的发展背景和政策变化进行调整与补充。
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第一作者简介：
刘福华，1979年生人，男，高级工程师，2006年3月毕业于西南交通大学安全技术及工程专业，取得硕士学位，从事城市轨道交通线网及建设规划工作及研究十余年。
通信地址：四川省成都市马家花园路2号通锦大厦1202
邮编：610036