摘要：作为城市综合客运网络中的重要关节点，城市轨道交通枢纽的合理规划、建设、设计对综合客运网络的整体效率和以人为本的服务水平有着重要的影响，并在很大程度上能够提高乘客在枢纽内集散换乘的出行效率。近年来，我国对轨道交通枢纽的设计和规划还停留在宏观层面，缺乏对基本的交通工程学理论的运用。所以本文通过研究城市轨道交通枢纽，对枢纽交通设计的基本理论和方法进行了探讨。
关键词：城市轨道交通；设计理论；模型
随着我国城镇化水平的提高，我国大部分城市交通道路十分拥挤，为了缓解巨大的交通压力，许多城市将发展重点放在了公共交通和有轨交通上，所以地铁、轻轨等快捷便利的大运量的公共交通工具越来越成为人们关注的重点。近年来，我国轨道交通的网络化水平正在高速发展，有数据表明，我国正在筹备建设的城市轨道交通已涉及36个城市，其中国务院已批复的有29个城市，但是从枢纽建设的实际运营状况的角度来看，轨道交通枢纽的建设仍然跟不上轨道交通线网的发展速度，枢纽内部的布局缺乏系统化和规范化，换乘距离过长，枢纽空间不足，交通一体化水平不高，换乘线路规划不合理等问题大大降低了人们在枢纽内换乘效率。
1 城市轨道交通枢纽交通设计的内涵
城市轨道交通枢纽是城市多方式交通的集散地，它以公共交通为主，承载着公交网、道路网、信息网三项功能，直接影响着客流集散和出行方式的转换与组合，合理规划和设计城市轨道交通枢纽需要充分运用城市设计原理，交通心理学，城市规划理论，交通工程学和交通行为学等理论和方法，以公共交通系统的最优化为目的，根据城市公共交通规划，设计的外部环境，使轨道交通枢纽达到最佳的效率和效果。
城市轨道交通枢纽交通设计的目标对象是交通的使用者，实现通畅性、效率性、便利性和安全性是枢纽运行的目标，将交通系统的资源作为限制条件，能够对现有的和未来的建设枢纽进行合理的优化设计。
2 城市轨道交通枢纽设计体系
2.1 枢纽交通设计的目标和原则
2.1.1 枢纽交通设计的目标
枢纽交通设计的目的是对土地资源进行优化配置，提高乘客的出行效率和公共交通系统的服务水平，对城市建设而言，公交运营商、行人、土地开发商和周边的交通系统是利益相关的交通主体，在对交通枢纽进行规划设计时，应当将出行者的便利作为优先考虑的重点，尽力平衡各方面的利益和要求。
2.1.2 枢纽交通设计的原则
设计理念是枢纽交通设计原则的重点，科学合理的设计理念对设计效果有着直接的影响，交通枢纽设计应当重视以人为中心，兼顾人车关系的理念，并遵循以下七项原则。第一，尽力缩短出行者在枢纽内的步行时间和距离，保障行人安全。第二，最大程度的利用枢纽内空间，使交通内的各个子系统既能有效分离，避免相互干扰，又能保障内部的有效衔接。第三，增加枢纽整体和各个子系统内部的客流量，降低乘客在枢纽内的出行成本。第四，平衡枢纽与周边交通系统的压力。第五，为残障人士提供专座。第六，为出行者提供舒适安全的环境。第七，提供必要的安全设施。
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2.2 枢纽交通设计的流程和要点
空间资源整合设计和时间效益优化设计是枢纽交通设计的两个方面，在充分研究枢纽区域交通特性的前提下，枢纽交通设计应当从基础资料的收集出发，运用相关理论知识，将理论知识与实际相结合进行适当的调整和优化，提出科学化的设计目标，从而确定枢纽内部空间与时间的需求，最终确定枢纽交通设计的各个方案。
枢纽交通设计的具体流程如下
第一，对上层规划的要求和交通设计的要求有一个全面的充分的认识，通过调查研究大量收集相关基础资料，明确枢纽规模的等级，枢纽内部集散的客流量和换乘的客流量等。
第二，从城市的实际情况出发，以实用性作为本次交通枢纽设计的重点。
第三，对空间资源进行整合设计，最大限度地增加枢纽单位面积的利用空间，减少乘客的步行成本和时间成本，使各种交通方式紧密衔接。
第四，短时间效益进行优化设计。深入分析和研究枢纽内部各个交通方式的换乘关系、运输特性和占用的时间资源，利用信息技术手段优化系统设计和信息服务设计，使不同的交通方式有序的，协调的分担交通压力。
3 影响城市轨道交通枢纽设计的因素
枢纽由多种交通设施组成，包括换乘类、通道类和服务类等，而这些交通设施在枢纽内部扮演着不同的角色，在进行优化布局时，需要充分考虑到枢纽交通设施的功能特点。例如，为了符合轨道交通线路的布设，轨道交通站台应当选择地面层、高架层或地下层，为了方便公交车辆的出行，应当将公交车站台优先设置在地面层。
影响城市轨道交通枢纽设施布局的因素主要有以下几点：第一，枢纽乘客的换乘需求，只要确定了枢纽乘客的换乘需求，才能对枢纽交通设施的空间进行合理的布局。第二，换乘服务水平，换乘服务水平包括换乘时间、换乘的方便性安全性和舒适度，提高换乘服务水平不仅能够增加乘客的满意度，也是优化枢纽交通空间布局的需要。第三，用地面积和投资约束。用地面积容易受到地形地质的影响，如果用地面积够大，并且枢纽建设资金有限，就应当考虑平面式布置，如果用地面积无法满足平面式的布置需求，就必须考虑立体式布置。第四，周边利用土地与道路条件，周边利用土地与道路条件限制着交通枢纽的布局，他们共同决定了人流量和其他交通方式的出行量。
4 城市轨道交通枢纽交通设计的优化模型
4.1 建立轨道交通枢纽设施模型
城市轨道交通枢纽涉及范围极广，为了优化设计枢纽设施能力，我们可以将枢纽内部想象成一个小型的行人流网络。在枢纽换乘区域内，乘客主要是通过从一种交通方式的站台经过多种换乘设施到达另一种交通方式的站台来完成换乘的全过程。每一种交通方式的站点处为换乘的起始点，乘客从起始点开始，通过换乘路径到达至目的地，乘客从起点A到终点B能够确定一条弧序，这是由行人流量特性来决定的。
网络的顶点可以被视为乘客在各类设施上的停驻点，将客流从一个停留点到另一个停留点之间的路径视为弧，在城市轨道交通枢纽中，行人移动所经过的停驻点和相应的路径能够形成一个网络，乘客停留的时间就是客流的相应消耗，乘客从一个停驻点到另一个停驻点的移动时间是客流在弧上的消耗。为了对枢纽进行网络抽象，需要对售票机，检票闸机等设施用弧来表示，使网络只能够计算乘客在弧上产生的时间消耗。
首先我们要了解变量符号的定义，其次再构建模型，模型的构建涉及到双层规划问题，目标函数是将枢纽网络的总的广义阻抗最小化，可以表现为上层规划解决系统最优问题，下层规划解决用户均衡配流问题。
4.2 模型的求解算法
模型求解算法的设计思路是上层问题利用以启发式为基础的枚举办法进行求解，下层问题利用Frank-Wolfe算法进行求解。算法的中心思想是，首先提供一组满足限制条件的初始能力决策向量，在下层规划中进行流量分配，返回到上层规划中，明确一个初始目标函数值，以初始的流量和能力水平为依据，对线性规划的极小值问题进行求解，从而得到新的上层规划的目标函数值，以次循环，依次类推，最终得到模型的最优解。
5 小结
综上所述，城市轨道交通枢纽是大城市综合交通系统的重要集散场所，其科学的布局和设计直接影响着居民的出行效率和服务水平，随着我国信息化和网络化水平的提高，城市轨道交通设计更加符合实用化、科学化、合理化和人性化的要求，不仅缓解了城市上的交通压力，而且在一定程度上提高了人们的生活质量和生活水平。
参考文献：
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[2]张旭旻,岳辉.关于城市轨道交通枢纽区布局方法思考[J].铁道运输与经济,2014,36(5).
[3]吴先宇.城市轨道交通枢纽设施配置适应性分析及仿真优化方法[D].北京交通大学,2010.
论文作者:叶晓雷
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/20
标签：枢纽论文; 交通论文; 轨道交通论文; 城市论文; 乘客论文; 时间论文; 模型论文; 《基层建设》2016年13期论文;