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37现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 3 卷第 6 期2024 年 3 月Vol.3 No.6Mar.2024轨道交通线路规划与设计研究王杨鹤柳州市城市轨道交通建设促进中心，广西桂林 545000摘 要：轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，在其建设过程中应从城市空间布局、功能定位、客流需求及发展趋势等方面综合考虑，充分发挥轨道交通在城市中的骨干作用。从轨道交通线路规划与设计的角度，对线路选线、线形方案比选、跨座式单轨等关键技术问题开展研究，并在此基础上提出了相关的建议。研究成果可为轨道交通规划设计提供参考，对我国城市轨道交通规划和建设具有积极的指导作用。关键词：轨道交通；线路选线；线形方案；跨座式单轨中图分类号：U231.2 文献标识码：AResearch on Key Technologies for Rail Transit Line Planning and DesignWang YangheLiuzhou Urban Rail Transit Construction Promotion Center,Liuzhou,Guangxi 545000Abstract:As an important component of urban public transportation,rail transit should comprehensively consider urban spatial layout,functional positioning,passenger flow demand,and development trends in its construction process,fully leveraging the backbone role of rail transit in cities.From the perspective of rail transit line planning and design,research is conducted on key technical issues such as line selection,comparison of linear schemes,and straddle monorail,and relevant suggestions are proposed based on this.The research results can provide reference for the planning and design of urban rail transit,and have a positive guiding role for the planning and construction of urban rail transit in China.Keywords:rail transit;route selection;linear scheme;straddle monorail作者简介：王杨鹤（1988），男，柳州市城市轨道交通建设促进中心工程师，研究方向为交通运输。在轨道交通线路规划与设计中，应根据城市国土空间规划、城市发展定位和功能布局等因素，充分考虑城市的区域条件、轨道交通系统的功能要求和线路敷设方式等，统筹规划城市轨道交通线路网络布局，合理确定线路长度、主要站点布局和主要站点位置，并综合考虑城市景观要求及环境保护要求，进行线形方案比选。1 线路选线线路选线是轨道交通项目建设的核心工作，直接关系到项目的投资、运营和使用效果。轨道交通线路的功能和特点决定了其建设的重要性。1.1 线路走向轨道交通线路走向应尽量减少与既有道路和建筑的交叉，以方便其运营和维护，并尽量减小对周边环境的影响，具体线路走向应结合城市国土空间规划及道路路网规划情况、沿线用地功能、客流出行特点、周边路网建设情况及其他市政基础设施规划情况等因素综合确定。线路走向还应结合沿线地下空间开发利用情况，尽可能使地下空间得到有效利用。同时，线路走向还应结合城市近期和远期建设规划，兼顾城市未来的发展需求，根据不同区域的城市功能定位和人口规模进行综合考虑。对于采用高架或地下敷设方式的线路，还应结合沿线用地功能、开发建设情况及客流需求等因素进行综合考虑。对于采用高架或地下敷设方式的线路，还应注意与沿线桥梁、隧道等交通设施的衔接1。为保证轨道交通线路在城市空间发展中有较好的适应性和灵活性，同时考虑到城市各种因素，轨道交通线路要满足城市国土空间规划、综合交通体系规划、环境保护、城市空间结构调整等要求，选线应遵循以下原则：结合城市国土空间规划，满足城市空间结构调整的要求；以客流为导向，积极发挥轨道交通引导和支撑作用，做到少占良田、少拆迁、少破坏；按照“统一规划、合理布局、综合开发、注重效益”的原则，结合城市用地布局及轨道交通线网规划，统筹考虑轨道交通线路与其他运输方式的衔接；综合考虑线路建设时对地面道路交通的影响及沿线居民出行需求，在不影响道路通行能力及城382024 年 3 月第 3 卷第 6 期现 代 工 程 科 技38市景观的前提下尽量避免过多地穿越居民区；充分考虑轨道交通的投资效益和运营维护成本，选择最佳线路方案；遵循可持续发展的原则，注重环境保护和资源综合利用；充分利用现有地下或高架线路。1.2 车站位置轨道交通车站的位置选择直接关系到轨道交通线路的规模、工程造价和运营管理成本。合理的车站位置应满足以下要求：满足车站进出站客流，与城市道路及周边路网衔接良好，与其他运输方式的衔接方便；便于城市空间结构调整，提高土地利用率，促进城市综合发展；方便换乘，尽量使各线路间以地下或高架车站方式衔接；结合车站周边区域内土地开发情况，通过方案比较确定线路走向。如果需要利用已建道路进行换乘，则应合理考虑换乘方式及换乘距离；车站的位置应尽量选择在城市重要的商业区、居住区、公共活动区等。对于人口稠密的城区，尽量利用城市轨道交通作为公共交通引导城市发展。1.3 客流分析客流分析是轨道交通线路规划的重要内容，是确定轨道交通线网规模的重要依据。轨道交通线路在规划建设初期，应充分了解并预测沿线各阶段的客流变化，包括规划近期、远期以及远景年度。以下对客流分析中应重点关注的问题进行阐述。（1）城市轨道交通建设规划中各阶段的客流预测。对于不同时期、不同城市，应选择不同的预测方法和模型，根据城市发展战略及轨道交通线网规划确定线网规模及线网层次，并根据预测结果提出线路方案和线网布局。（2）客流分布特征的分析。应重点对城市中心区、交通枢纽、交通走廊等客流密集区域进行分析，确定各区域的主要客流特征。通过分析，可以判断轨道交通在该区域能否满足未来的客流需求，进而确定线路方案和线网层次。（3）线网密度。轨道交通网络应在城市中心区及交通枢纽处形成较密集的网络，并通过均衡各线间客流的方式来提高轨道交通整体运营效益。对于城市中心区而言，合理的线网密度将更有利于轨道交通在客流高峰期保持较高的运能，缓解线路拥挤问题。（4）与城市轨道交通线网其他线路间客流的相互影响分析。对于不同时期、不同城市、不同区域而言，线网之间客流相互影响情况也不相同。需要依据具体情况展开具体分析。2 线形方案比选轨道交通的线路线形设计对工程投资、运营成本、行车速度和乘客舒适度等均有较大影响。从线形设计的角度看，宜遵循“安全、高效、经济”的原则，在工程投资与运营成本间取得良好的平衡。具体方法可分为定性分析法、定量分析法和比选法等三种形式。2.1 定性分析法定性分析法是通过分析影响线路线形设计的因素，对设计方案进行综合评估的方法，这些因素包括工程地质条件、交通流量、乘客舒适度、运营成本和环保要求等。通过对这些因素进行分析，可以初步筛选出符合要求的线形设计方案2。（1）工程地质条件：工程地质条件是影响线路线形设计的重要因素之一，内容包括地质构造、岩土性质、水文地质条件等，这些因素对线路的施工方法和工程投资有较大影响，通过对工程地质条件进行分析，可以初步确定线路线形的可行性。（2）交通流量：交通流量是衡量线路线形设计合理性的重要指标之一，它包括客流量和车流量两个方面，通过对交通流量进行分析，即可初步确定线路的规模和布局。（3）乘客舒适度：乘客舒适度是衡量轨道交通系统性能的重要体现，它与线路线形设计密切相关，通过对乘客舒适度进行分析，可以初步确定线路线形的平纵断面参数。（4）运营成本：运营成本作为衡量线路线形设计经济性重点，它包括列车运行成本、维修保养成本、能源消耗成本等，通过对运营成本进行分析，可以初步确定线路线形的经济效益。（5）环保要求：环保要求是衡量线路线形设计可持续性的重要内容，包括噪声污染、空气污染、生态保护等方面，在轨道交通线路规划与设计中，通过对环保要求进行分析，可以初步确定线路线形的环保性能。2.2 定量分析法定量分析法在轨道交通线路线形设计中同样占据着重要的地位。定量分析法通过建立数学模型，对不同线形设计方案进行定量评估，从而更加精确地评估各个39王杨鹤：轨道交通线路规划与设计研究建造科技方案的优势和劣势，常用的定量分析方法包括网络分析法、概率分析法和运筹学方法等。（1）网络分析法：网络分析法作为广泛应用于轨道交通线路线形设计的定量分析方法，主要是通过构建网络图，对不同线形设计方案进行时间成本分析。网络图是一种用于描述网络流量的图形，它可以反映出各个线形设计方案在时间上的差异，通过计算网络流量和时间成本，从而得出各个方案的优劣程度3。（2）概率分析法：概率分析法是一种基于概率论的定量分析方法，该方法主要是通过对不同线形设计方案进行概率分析，评估出各个方案的风险和不确定性，概率分析法可以考虑到各种可能的情况，从而为决策者提供更加全面的参考信息。（3）运筹学方法：在轨道交通线路线形设计中，运动运筹学方法可以用来优化线路布局、列车运行和维修保养等方面，通过运筹学方法，可以将有限的资源进行合理分配，从而实现线路线形设计的最优化。2.3 比选法比选法通过对比不同线形设计方案的技术经济指标，选择最优方案的方法，指标包括工程投资、运营成本、行车速度和乘客舒适度等，在进行比选时，需要综合考虑各个指标的重要性，并对其进行权衡和取舍，常用的比选方法包括价值工程法、成本效益分析和风险评估等。（1）价值工程法：在轨道交通线路线形设计中，价值工程法是一种以提高产品或系统的价值为目的的方法，通过对不同线形设计方案进行价值评估，以选择在满足功能要求的前提下，工程投资和运营成本最低的方案，这种方法强调对工程投资和运营成本的综合考虑，以实现整体价值的最大化4。（2）成本效益分析：成本效益分析则是通过比较不同方案的投入产出比来选择最优方案的方法，在轨道交通线路线形设计中，成本效益分析可以用来比较不同线形设计方案在工程投资、运营成本、行车速度和乘客舒适度等方面的效益，并通过综合考虑这些因素，可以选出综合效益最优的方案。（3）风险评估：风险评估是轨道交通线路线形设计中必不可少的，利用风险评估，考虑不同方案在工程实施、运营管理和环境保护等方面可能面临的风险，从而选择风险相对较小的方案，提高整个项目的稳定性和可持续性。3 跨座式单轨系统3.1 技术特点跨座式单轨系统是一种先进的城市轨道交通系统，跨座式单轨系统的轨道梁是“跨座式”的，即轨道梁支撑在位于线路两侧（两端）的墩柱上，列车跨坐在轨道梁上行驶，这种设计结构使得系统具有较高的适应性和灵活性，能够更好地适应城市地形和建筑布局。跨座式单轨系统具有较高的运输能力，可达到每小时1万至3万人次，由于其车辆采用电力驱动和胶轮系统，具有零排放、低噪声、高效率等优点。跨座式单轨系统还有建造成本低的显著特点，跨座式单轨系统的轨道梁采用预制结构，施工周期短，且对周边环境影响较小，通过合理布设线路高度和位置，对城市景观的影响也较小。同时跨座式单轨系统的车辆具有较小的转弯半径，一般为100200m。这使得系统能够更好地适应城市道路网络，提高线路规划的灵活性，例如：重庆沙坪坝区的轨道交通一号线就是著名的单轨系统项目，该单轨车辆具有爬坡能力强、转弯半径小且环境适应力强等特点，最高运行速度为80km/h，单车载客量136人，可以灵活进行编组从而满足不同的客流需求，而且它的重量相对较轻，运行噪声低，对周围环境影响较小。它的使用为多种运量交通建设提供了全新的建设思路，可以满足不同客流强度，和重庆地区的地理位置环境也相互适应5。更重要的是跨座式单轨系统采用先进的信号控制系统和安全保障系统，能够保证列车安全、准点运行。3.2 线路规划在轨道交通线路规划中，跨座式单轨系统适用于城市中心区、繁华商业街区以及旅游景区等对景观要求较高且地形较为复杂的区域。在进行跨座式单轨系统线路规划时，应考虑以下几点。（1）适应城市发展需求：在规划过程中，应充分考虑城市的发展需求和未来发展趋势，使跨座式单轨系统的建设能够更好地服务于城市的发展。（2）优化线路走向：在满足城市发展需求的前提下，应尽量优化线路走向，减小对城市道路和建筑的影响，提高系统的可行性。（3）合理设置站点：在站点设置方面，应充分考虑客流需求和城市规划，合理选择站点位置和数量。同时，应402024 年 3 月第 3 卷第 6 期现 代 工 程 科 技40尽量将站点与周边建筑、公共交通枢纽等相结合，提高系统的便捷性和吸引力。（4）考虑换乘条件：在规划过程中，应充分考虑与其他交通方式的换乘条件，如与地铁、公交车等之间的换乘设施建设。这样可以提高乘客的出行效率，减少换乘时间。（5）预留扩展条件：考虑到城市发展和交通需求的变化，在规划过程中应预留一定的扩展空间，以便在未来对系统进行扩展或增加新的线路时能够方便地进行连接和贯通。这样可以提高系统的可持续性和灵活性。（6）环境保护与景观设计：在规划过程中还应充分考虑环境保护和景观设计因素，尽量减小对周边环境和生态的影响；同时采取合适的措施对轨道梁和车站进行景观设计使它们与周边环境相协调融合，例如，可以采取高架桥墩与绿化相结合的方式来减少对城市景观的影响，同时又能够提高系统的安全性与可靠性6。（7）经济可行性分析：在规划过程中，还需对经济可行性进行分析，了解整个项目的投资成本效益以及回报周期等方面内容，这样才能更好地确定项目的可行性和实施方案，又能够最大限度地提高项目的经济效益和社会效益，从而更好地促进城市的发展。（8）技术可行性研究：最后还需对所选择的跨座式单轨系统进行技术可行性研究，了解其技术特点以及适用范围等方面内容，从而更好地确保项目的顺利实施，并提高整个项目的可靠性和安全性。3.3 线路控制中心及信号系统跨座式单轨系统的线路控制中心是整个系统的核心，它负责监控和控制线路上的列车运行。线路控制中心及信号系统的特点包括以下几个方面。（1）线路控制中心：跨座式单轨系统的线路控制中心通常位于线路的起点和终点，负责监控整条线路的列车运行情况，控制中心内设有先进的计算机系统和通信设备，可以实时获取线路上的信息并进行处理和传输7。此外，控制中心还设有应急救援系统，可以在发生紧急情况时迅速响应并处理。（2）信号系统：信号系统作为跨座式单轨系统中的重要组成部分，它负责指示列车的运行方向和速度，确保列车的安全、准点运行。信号系统一般分为固定信号系统和移动信号系统两种。固定信号系统是指固定的信号设备，如红绿灯、信号机等；移动信号系统是指车载设备，如车载计算机、传感器等。在列车运行过程中，信号系统会根据列车的位置和速度向列车发送指令，确保列车的安全、准点运行。（3）通信系统：通信系统是跨座式单轨系统中的重要组成部分之一，它负责保障控制中心和列车之间的通信联系。通信系统一般采用无线通信技术，如Wi-Fi、4G/5G等，通过通信系统，控制中心可以实时获取列车的运行状态和位置信息，同时也可以向列车发送指令和信息。此外，乘客可以通过车载设备与控制中心进行互动联系，并获取相关信息服务。4 结语综上所述，在轨道交通线路的规划与设计中，关键技术的掌握至关重要。合理的线路规划可以提高运输效率，减少环境污染，提升城市发展水平；线形方案比选，可初步筛选出符合要求的线形轨道交通设计方案，确保安全、舒适和可持续的交通环境；而跨座式单轨作为一种新型的城市轨道交通制式，已成为我国轨道交通系统中的一种重要制式，对我国城市轨道交通的发展具有重要意义。在今后轨道交通发展过程中，应利用大数据、人工智能等先进技术，更准确地分析乘客需求，优化线路布局，实现更高效、更环保的交通出行。通过不断的技术创新和实践积累，为构建高效、环保、舒适的交通出行环境做出更大的贡献。参考文献1 蒋应红.关于新一轮都市圈轨道交通线路规划与设计的几点思考J.城市轨道交通研究,2022,25(10):6,261-262.2 李重武.基于BIM的城市轨道交通线路及场段三维数字化规划设计与决策平台Z.中铁第四勘察设计院集团有限公司,2022-04-27.3 张晓恒,吕希奎,聂良涛.基于倾斜摄影的城市轨道交通三维实景环境建模方法J.城市轨道交通研究,2019,22(11):79-82.4 陈丹,徐文远.基于遗传算法的轨道交通与常规公交线路优化方案J.西北大学学报(自然科学版),2016,46(3):364-370.5 褚冬竹,林雁宇,魏书祥.城市设计研究新动态:轨道交通站点影响域行人微观仿真方法与城市设计应用M.重庆:重庆大学出版社,2015.6 李宏安,尹德胜,吴民,等.轨道交通项目规划设计阶段投资控制要点分析J.市政技术,2015,33(4):59-61.7 何吉成,徐雨晴,周铁军.旅游景区对城市轨道交通规划与设计的影响以沈阳轨道交通旅游专线为例J.城市轨道交通研究,2011,14(3):55-58.