多層次軌道交通網(wǎng)絡與多尺度空間協(xié)同優(yōu)化
——以上海都市圈為例

陳小鴻，周 翔,2，喬瑛瑤

(1.同濟大學交通運輸工程學院，上海201804；2.上海市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，上海200040；3.同濟大學建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司，上海200092)

多層次軌道交通網(wǎng)絡與多尺度空間協(xié)同優(yōu)化
——以上海都市圈為例

陳小鴻1，周 翔1,2，喬瑛瑤3

(1.同濟大學交通運輸工程學院，上海201804；2.上海市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，上海200040；3.同濟大學建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司，上海200092)

大城市空間與交通網(wǎng)絡互動、優(yōu)化的關(guān)鍵在于把握出行活動的時空約束關(guān)系及基本規(guī)律。針對不同空間尺度界定骨干交通模式的服務目標，即構(gòu)建適應圈層、軸帶、珠鏈等不同空間形態(tài)的軌道交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模式。首先，分析上海市軌道交通網(wǎng)絡與城鎮(zhèn)空間的發(fā)展歷程及問題，以軌道交通對都市圈不同區(qū)位和不同增長模式的適配程度為切入點，提煉空間—交通互動作用在出行時間與活動空間、時間尺度與空間形態(tài)、新城發(fā)展與區(qū)域城鎮(zhèn)格局、交通設(shè)施與增長形態(tài)四個方面的規(guī)律。根據(jù)上海市2040年總體規(guī)劃的目標，針對都市圈核心功能區(qū)、通勤圈等不同空間尺度范圍的布局特征，確定多模式軌道交通層次結(jié)構(gòu)、功能定位、網(wǎng)絡形式等系統(tǒng)設(shè)計準則和策略導向。最后，提出一小時時間約束的上海都市圈交通廊道識別、節(jié)點選擇和樞紐體系設(shè)計方法和方案。

交通規(guī)劃；軌道交通網(wǎng)絡；空間形態(tài)；多模式；空間—交通互動作用；上海都市圈

0 引言

隨著城市空間形態(tài)基本成型、核心城市能級提升，大城市區(qū)域發(fā)展進入更高階段：形成核心城市與外圍城市經(jīng)濟活動頻繁、交通聯(lián)系緊密的都市圈[1]。在《上海市城市總體規(guī)劃(2016—2040)》(以下簡稱“上海2040”)[2]及其他大城市總體規(guī)劃編制過程中，針對城市核心區(qū)及集中建設(shè)區(qū)、外圍城鎮(zhèn)密集區(qū)、圍繞中心城環(huán)狀新城生長區(qū)等不同空間尺度范圍，如何構(gòu)筑公交優(yōu)先的多層次、多模式交通體系，提高骨干交通網(wǎng)絡對空間體系優(yōu)化的引導能力，成為總體規(guī)劃編制的重點與焦點問題，并寄主要期望于軌道交通系統(tǒng)對空間發(fā)展的重塑作用。

首先，要重新理解城市與城市交通的內(nèi)涵：是行政概念的城市還是功能概念的城市，是區(qū)劃范圍的市域還是緊密聯(lián)系的城市集群；是技術(shù)概念的城市軌道交通與鐵路，還是組織城市及城市群功能的軌道交通系統(tǒng)。在中國目前的行政管理體制下，超大城市和下轄的區(qū)、縣級市形成了一類特殊的都市圈城鎮(zhèn)體系：圍繞中心城逐漸生長的一系列新城，如上海市嘉定區(qū)、北京市通州區(qū)，與中心城關(guān)系特殊、聯(lián)系緊密，但人口規(guī)模大、城市功能也較為完善。其次，采用何種交通結(jié)構(gòu)及模式支撐城市空間的發(fā)展與優(yōu)化，并不取決于規(guī)劃愿景，必須認識并尊重中國特定發(fā)展階段城市、交通系統(tǒng)的互動規(guī)律。如何看待并引導這種相互作用的發(fā)展過程，在空間增長管理層面，是在更大范圍內(nèi)統(tǒng)籌更多資源與可承擔設(shè)施規(guī)模之間的權(quán)衡；于出行者而言，是活動區(qū)域擴大的機會增加與可支付出行成本之間的平衡。

本文從設(shè)施布局及服務能力與城鎮(zhèn)空間的現(xiàn)狀、形成過程和問題分析著手，解析空間與交通的互動規(guī)律，以服務時間約束條件下不同空間尺度與多層次軌道交通網(wǎng)絡的匹配為核心，提出上海市區(qū)、市域、都市圈多層次軌道交通系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計思路。

1 空間視角的交通網(wǎng)絡優(yōu)化需求

根據(jù)《上海市城市總體規(guī)劃(1999—2020)》(以下簡稱“上海1999版總規(guī)”)[3]，上海市基本形成銜接國內(nèi)外、輻射長三角的對外客貨運交通運輸網(wǎng)絡，率先建成樞紐型、網(wǎng)絡化、功能性的綜合交通系統(tǒng)，保障城市功能的正常運轉(zhuǎn)和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。在綜合交通系統(tǒng)支撐下，初步形成中心城—外圍新城—新市鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)體系與空間格局，實質(zhì)上是一個緊密聯(lián)系的特殊城市集群。與此同時，上海市邊緣新市鎮(zhèn)與嘉善、昆山、太倉等臨滬地區(qū)形成延綿發(fā)展態(tài)勢，僅在行政邊界范圍內(nèi)考慮交通網(wǎng)絡布局及優(yōu)化無法適應區(qū)域發(fā)展客觀需求。

通過近20年高強度集中建設(shè)，2015年上海市已建成運營軌道交通線路15條、運營里程618km(含磁浮線)的放射狀網(wǎng)絡。全網(wǎng)日均客運量841萬人次，日均客運強度約1.36萬人次·km-1[4]。在約115km2的城市核心區(qū)(內(nèi)環(huán)以內(nèi))，軌道交通網(wǎng)絡密度達1.4km·km-2，車站600m覆蓋率超過70%(見圖1)。軌道交通承擔的客運周轉(zhuǎn)量(人公里)約占全方式出行總量的18%[5]，軌道交通已成為上海市最主要的出行方式。

1.1 軌道交通網(wǎng)絡問題識別

1.1.1 中心放射型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，布局不均衡

在上海市中心城及周邊形成約1 250km2的集中建設(shè)區(qū)范圍，軌道交通呈現(xiàn)內(nèi)密外疏、中心放射的線網(wǎng)格局。沿主要道路布設(shè)軌道交通線路的布局模式，雖然實現(xiàn)了每條線路盡可能覆蓋更多地區(qū)的規(guī)劃意圖，但是線路間不得不以單點換乘的形式銜接，加劇了車站客流集散、換乘壓力。尤其是多線相交形成的大型樞紐，日均換乘量高逾30萬人次。部分軌道交通線路客流服務能力不僅受限于運能、也受制于車站容量及高峰時段高客流的安全要求。

1.1.2 功能層次單一，外圍地區(qū)可達性低

圖1 2013年上海市集中建設(shè)區(qū)軌道交通車站600 m覆蓋范圍與開發(fā)強度Fig.1 The coverage and land-use intensity of rail transit station within 600 m in Shanghai intensive constructing area in 2013

2001年，《上海市城市軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃》提出市域快速軌道交通線(R)、市區(qū)地鐵線(M)、市區(qū)輕軌線(L)3個功能層次[7]，但建設(shè)實施未能體現(xiàn)線路功能差異，也未將服務城市功能的鐵路納入網(wǎng)絡規(guī)劃一并考慮。例如，規(guī)劃軌道交通2號線(R)采用80km·h-1標準設(shè)計，實際運營速度僅為35km·h-1，全程64km，耗時87 min。將鐵路金山支線納入城市軌道交通服務范疇之后，除市域鐵路金山支線和軌道交通16號線(至臨港)外，聯(lián)系新城與中心城的R線由于車站設(shè)置過多且站站停的運營方式，與市區(qū)M線的站間距、運行速度差異不大(見圖2)。導致R線對郊區(qū)城鎮(zhèn)及外圍地區(qū)服務時效性低、對于疏解中心城功能和支持新城發(fā)展的作用無法達到預期。

1.1.3 通道預留不充分，運力及速度雙重受限

圖2 上海市現(xiàn)狀軌道交通線路平均運行速度和站間距Fig.2 Average travel speed and distance between rail transit stations in Shanghai

圖3 上海市域不同活動半徑空間布局示意Fig.3 Spatial layout of Shanghai metropolitan with different radius of activity

位于上海市南北、東西向發(fā)展軸的地鐵1，2號線日均客運量超過180萬人次、日均客運強度超過3萬人次·km-1。上海市與中國其他超大城市面臨同樣的問題：由于集中建設(shè)區(qū)延綿與核心區(qū)高密度開發(fā)，主要交通軸帶的客流強度均可能超過一條地鐵線路的設(shè)計運力。地下道路、綜合管廊、高層建筑樁基等不僅與新建軌道交通線路爭奪地下空間資源，也成為調(diào)整軌道交通網(wǎng)絡布局的瓶頸和障礙。若在規(guī)劃初期缺乏預見而沒有預留較寬通道和多線路建設(shè)空間，則可能造成一條軌道交通線路無法兼顧時效與運力的結(jié)果。上海市已建成4條R線(軌道交通1，2，9，11號線)均存在這一缺陷。未來規(guī)劃將面臨兩難抉擇：是調(diào)整對服務區(qū)域的規(guī)劃發(fā)展預期，還是選擇深層地下線路敷設(shè)方式？前者影響土地使用規(guī)劃，后者會增加投資和安全風險。

1.2 空間拓展的公共交通可達性

在上海市城市發(fā)展確定的空間格局與范圍內(nèi)，軌道交通網(wǎng)絡建設(shè)未能實現(xiàn)規(guī)劃意圖。突出問題是軌道交通網(wǎng)絡不能有效服務于更大尺度的期望發(fā)展地區(qū)[8]，表現(xiàn)為軌道交通因出行時長增加而喪失吸引力?？臻g尺度與交通可達性失配是導致上述3個方面問題的根本原因。

回顧上海市發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn)，城市空間拓展與公共交通可達性的提升息息相關(guān)。20世紀90年代前，上海市以公共汽車和機動車為主，其運行速度約為15km·h-1，絕大多數(shù)公共交通出行時間小于1 h。城市活動范圍局限于以外灘、人民廣場為中心的7.5km半徑范圍內(nèi)。20世紀90年代以來，軌道交通和快速路將機動化交通的速度提高至30～40km·h-1，城市空間范圍快速擴張，中心城(外環(huán)以內(nèi))面積約660km2，等效半徑約15km，地鐵車站600 m覆蓋范圍約占城區(qū)面積的1/3，以軌道交通為主體的公共交通出行仍不超過1 h。近年，隨著中心城的延綿發(fā)展以及與近郊新城的融合發(fā)展，形成了約1 250km2的集中建設(shè)區(qū)，等效半徑達25～30km(見圖3)。由于公共交通發(fā)展的欠缺，個體機動化出行比例上升，不得不增加新的道路設(shè)施以緩解擁堵。面向未來，上海市多軸多層多核空間布局目標要求更便捷的公共交通模式來支撐。

上海市亟須在集中建設(shè)區(qū)重構(gòu)覆蓋更廣、效率更高的軌道交通網(wǎng)絡，同時在更大空間范圍內(nèi)構(gòu)建城市—城際一體化軌道交通網(wǎng)絡，使之有能力統(tǒng)籌50～60km市域活動半徑、100～150km都市圈經(jīng)濟一體化活動半徑范圍的協(xié)調(diào)發(fā)展，為全球城市的發(fā)展定位奠定基礎(chǔ)。

2 空間與交通的互動規(guī)律

城市可拓展空間和經(jīng)濟活動范圍不僅受制于地理環(huán)境，更受到交通可達性的直接約束：度量城市空間尺度的標尺不是距離而是時間。城市空間與交通網(wǎng)絡相互作用的基本規(guī)律主要體現(xiàn)在4個方面：出行時間約束活動空間、時間預算決定空間形態(tài)、新城發(fā)展依賴區(qū)域格局，以及交通設(shè)施引導空間拓展方向。

2.1 出行時間約束活動空間

美國著名新馬克思主義地理學家大衛(wèi)·哈維(David Harvey)提出了時空壓縮(Compression of Time and Space)理論：交通技術(shù)革新促使城市內(nèi)部、城市與城市之間的交通時間縮短，使得人們可以在既定時間內(nèi)到達更遠的地方[9]。在空間語境下，交通系統(tǒng)運行速度的提升，使人的空間活動范圍得以擴展而支持城市空間尺度的大幅增加。反之，無論傳統(tǒng)概念上城市延綿還是突破行政管轄范圍的都市圈形成，交通系統(tǒng)均需要滿足一定的目標速度，為居民提供可接受的移動時間，即出行時間預算(Travel Time Budget)。城市與城市活動的空間尺度對于交通可達性具有極強的依賴關(guān)系，即不同城市、不同發(fā)展階段居民平均日出行時間基本穩(wěn)定，但城市空間可拓展尺度會隨著交通系統(tǒng)技術(shù)變革、特別是骨干交通方式的能力提高而增長。

2.1.1 一小時軌道交通出行時空網(wǎng)絡

盡管超大城市無法在局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)職住平衡，但由于骨干交通系統(tǒng)特別是軌道交通網(wǎng)絡支持，上海市居民全天出行時間(見表1)并未隨城市空間拓展而同步增長。

一小時是不同空間尺度滿足主要活動的基本時間要求。這種可達性要求將決定都市圈不同空間尺度所適應的軌道交通模式及功能定位(見圖4)。上海市中心城軌道交通運行速度35～40km·h-1，可實現(xiàn)15km半徑范圍一小時可達。這也是國內(nèi)外大城市中心城面積集中于600～800km2的原因之一。當需要支撐集中建設(shè)區(qū)擴大或中心城與市域新城之間緊密的經(jīng)濟活動及部分通勤交通聯(lián)系時，選擇運行速度60～80km·h-1的快速軌道交通或市郊鐵路，仍然能夠在60km半徑范圍內(nèi)實現(xiàn)一小時可達。對都市圈100～150km半徑范圍典型的中心城—新城—新市鎮(zhèn)圈層結(jié)構(gòu)，其緊密的商務、商業(yè)聯(lián)系，要求出行能當日往返并保證有效停留時間，可接受的門到門出行時間期望小于2 h，則利用城際鐵路、高速鐵路等方式站到站出行時間以一小時為宜。

表1 上海市居民平均出行距離、出行時間變化Tab.1 Average travel distance and travel time of Shanghai residents

圖4 基于一小時定律的軌道交通與空間尺度對應關(guān)系Fig.4 Relationship between rail transit and space scale based on one-hour travel

2.1.2 一小時城市通勤圈

圖5 不同人口規(guī)模城市的日均出行時耗Fig.5 Daily travel time of the cities with different population size

圖6 上海市城市中心一小時軌道交通可達范圍Fig.6 Accessibility of rail transit within one-hour travel from Shanghai city centers

城市的基本功能是滿足人的日常工作和生活，城市居民日常活動在時間上呈現(xiàn)周期性、在空間上呈現(xiàn)規(guī)律性，并主要受通勤時間約束。文獻[14-16]通過國內(nèi)外多個城市的居民OD調(diào)查數(shù)據(jù)驗證了出行時耗的相對穩(wěn)定性。以一天為基本單元，用于交通的時間一般穩(wěn)定在1.0～1.3 h(見圖5)。由于活動的多樣性和多尺度、可選擇出行方式的多樣性，人們往往傾向于選擇快速而準時的交通工具，通過活動范圍的擴大以獲取更多的機會或收益，但一小時通勤圈的約束卻很難被突破。

交通網(wǎng)絡支持城市建設(shè)用地的成倍拓展。上海市“一主四副”城市中心的一小時軌道交通可達范圍已突破外環(huán)線框定的中心城范圍(見圖6)?；谑謾C信令數(shù)據(jù)的分析也表明上海市中心城居民的通勤圈已延伸至集中建設(shè)區(qū)，城市日?；顒臃秶呀咏?0km半徑。但即使在活動(出行次數(shù))更加頻繁的情況下，居民一天用于出行的總時間變化不大。1995—2014年居民平均出行距離由4.6km增至6.9km，僅2004—2014年城市建設(shè)用地總量增長就超過30%，同期居民日均出行時耗增加不到5%，中心城居民平均通勤出行時耗也穩(wěn)定在40～43 min。

2.1.3 一小時城市群或都市圈

城市群具有城鎮(zhèn)密集、聯(lián)系便捷的特點，城市功能有一定的互補性，如重要交通樞紐的共享、產(chǎn)業(yè)集群、共用金融中心及口岸等。這使得城市之間不僅要求交通服務便捷可達、運力充裕，而且對多樣性、可靠度及質(zhì)量提出更高要求。城市群的交通聯(lián)系尺度是利用大眾化運輸工具當日往返、并具有有效的停留時間，一般單程點到點2 h為宜、不超過3 h。城市群交通系統(tǒng)的典型特征是網(wǎng)絡化、多模式、多線路，對于調(diào)節(jié)城市功能以形成規(guī)模經(jīng)濟具有支撐作用。

都市圈是城市群的一種特殊形態(tài)，具有首位度高的強核心城市。都市圈由多個功能城市組成，與核心城市形成功能互補，大多也具有行政隸屬關(guān)系，但并不完全受行政區(qū)劃限定。例如，上海都市圈以上海市中心城為核心，不僅包括嘉定、青浦、松江等上海市所轄新城與新市鎮(zhèn)，集中城市化區(qū)域已延續(xù)至昆山、太倉，緊密經(jīng)濟、交通聯(lián)系區(qū)域延伸至無錫、嘉興等。因此都市圈交通在空間上具有典型的輻射(向心)特征，使得其交通強度遠大于一般城市之間。都市圈交通是城市交通的外溢，是城市功能在更大范圍內(nèi)組織的必然結(jié)果，也是追求經(jīng)濟活動規(guī)?；鸵?guī)模效益的結(jié)果。都市圈交通的典型特征是通勤交通突破城市邊界至城市延綿區(qū)域，出現(xiàn)點對點式高密度交通，如上海安亭—昆山花橋，上海市地鐵11號線便延至花橋。

長三角城市群已經(jīng)邁入高速鐵路時代，上海與南京、杭州等長三角中心城市實現(xiàn)了一小時站到站高速鐵路出行，若計入城市內(nèi)部交通集散、等候等時間，單程出行時間約為2～3 h，可以實現(xiàn)一天商務、訪友等活動的有效組織。滬寧、滬杭發(fā)展軸已形成了城市延綿帶，上海市中心城—新城—臨滬新市鎮(zhèn)已經(jīng)構(gòu)成上海大都市圈基本格局。

2.2 時間預算約束空間形態(tài)

出行時間預算對空間形態(tài)的約束在不同區(qū)域具有不同作用模式。對于高密度城市核心區(qū)，用地約束和環(huán)境約束都指向更集約、更低碳并能提供足夠運力的公共交通，對上海這樣的超大城市則意味著以大運量軌道交通為主體滿足居民出行時間要求。對于中心城延綿區(qū)，由于城市開發(fā)強度和軌道交通網(wǎng)絡密度遞減，只有軌道交通沿線才具備良好的可達性，同時要求人口、就業(yè)崗位集聚度以確?；A(chǔ)設(shè)施投入與長期運營效益。在都市圈范圍內(nèi)，以更高運送速度的軌道交通線路服務更大空間，以站為核顯然具有更高的交通服務效率與效益。不同類型軌道交通的運行速度和客運能力與空間形態(tài)有不同的對應關(guān)系(見圖7)。本質(zhì)上，時空適配以可達性為基本度量，通過不同交通方式以及軌道交通制式、站間距、營運模式等的配合，保證期望服務區(qū)域與交通服務水平的適配性。

基于現(xiàn)狀軌道交通的運行速度和接駁時間，一小時出行時間支持上海市約1 250km2集中建設(shè)區(qū)(見圖3)的核—軸形態(tài)：城市軌道交通基本成網(wǎng)的15～20km半徑中心城范圍，沿主要放射狀軌道交通線路服務的方向，在15～30km圈層生長出與中心城聯(lián)系緊密的片區(qū)、組團，如北部寶山、西南閔行部分地區(qū)和虹橋地區(qū)。

高速公路成網(wǎng)與城際鐵路增加了上海市一小時站到站可達的城市數(shù)量與范圍，形成珠鏈式、網(wǎng)絡化城鎮(zhèn)空間形態(tài)。90～120 min門到門范圍不僅覆蓋蘇州、嘉興等城市，還包括無錫并將延伸至南通、寧波等距離上海市中心60～150km的城市帶(見圖8)。

2.3 新城發(fā)展依賴區(qū)域格局

交通系統(tǒng)的支撐、引導固然對城鎮(zhèn)空間布局起到非常重要的作用，但城鎮(zhèn)發(fā)展特別是都市圈次級城市的發(fā)展，不完全依賴于城鎮(zhèn)行政等級和既有基礎(chǔ)，也不僅僅取決于與核心城市的相對交通區(qū)位。城鎮(zhèn)節(jié)點發(fā)育與地區(qū)城鎮(zhèn)體系發(fā)展和綜合運輸廊道整體格局相關(guān)，是核心城市與大區(qū)域發(fā)展對都市圈內(nèi)各類城鎮(zhèn)節(jié)點共同作用的過程。

上海1999版總規(guī)確定1個中心城、9個依托郊區(qū)(縣)行政中心所在地發(fā)展新城的格局，每個新城規(guī)劃人口為50～80萬人。由于區(qū)位特征、與中心城的交通可達性以及與區(qū)域主要發(fā)展軸帶、外部城市的相對關(guān)系，新城呈現(xiàn)出3種截然不同的發(fā)展態(tài)勢。

1）近距離吞沒的新城。

原規(guī)劃的寶山、閔行新城處于上海市沿黃浦江的南北發(fā)展主軸上、距中心城15～30km，均有2條軌道交通線聯(lián)系。沿線開發(fā)了大量居住區(qū)、形成了與中心城互補的功能，其與中心城之間的出行占出行總量的比例均超過1/3。有限的空間距離和一小時可達的便捷交通，使得新城逐步被吞沒在中心城軸帶拓展范圍內(nèi)，演變成為中心城的組成部分。

2）借勢壯大的新城。

圖7 多層次軌道交通與多尺度空間的對應關(guān)系Fig.7 Relationship between multimodal rail transit and multi-scale space

圖8 以上海市人民廣場為中心的區(qū)域公路、鐵路可達性Fig.8 Accessibility of regional highway and railway from people's square of Shanghai

嘉定、青浦、松江3個新城分別位于滬寧、滬杭、滬湖經(jīng)濟發(fā)展軸帶上，與上海市中心相距30～40km。3個新城通過軌道交通、高速公路等多種交通方式連接中心城和長三角地區(qū)，其區(qū)位既處于交通走廊，能與核心城市保持一小時便捷聯(lián)系，又不與相鄰城區(qū)延綿發(fā)展產(chǎn)生大量通勤交通。新城與中心城之間的出行占出行總量的比例不超過10%。新城逐漸完善的生活服務、教學、醫(yī)療等功能，不僅支持城市相對獨立運行，還承載了上海市中心城對長三角區(qū)域的部分服務功能。無論城市規(guī)模、功能還是交通連接，上海市域內(nèi)處于重要交通走廊上的新城已經(jīng)發(fā)育成為相對獨立于中心城、在區(qū)域城鎮(zhèn)網(wǎng)絡中起重要作用的節(jié)點城市，不受市轄區(qū)性質(zhì)桎梏而僅停留在衛(wèi)星城水平。同樣，處于未來沿海大通道連接杭州灣兩岸交通軸帶上的臨港、南橋2個新城，與中心城有1.0～1.3 h出行時距。雖然規(guī)模、功能尚未達到規(guī)劃預期目標，但臨港新城作為上海市面向國際的樞紐門戶，南橋作為杭州灣發(fā)展軸帶上的節(jié)點，均具備發(fā)展成為獨立新城的潛力。

3）承擔地區(qū)服務功能的新城。

金山濱海地區(qū)和崇明城橋地區(qū)是上海1999版總規(guī)確定的2個新城，距離中心城約60km、但偏離長三角主要發(fā)展軸帶。盡管仍然需要加強人口集聚和公共服務設(shè)施建設(shè)、提升產(chǎn)業(yè)能級，但發(fā)展規(guī)模、整體水平與第二類新城已經(jīng)拉開距離，功能定位更多是服務周邊區(qū)域、而非長三角區(qū)域發(fā)展中兼具集聚—輻射—轉(zhuǎn)換功能的節(jié)點城市。

都市圈城鎮(zhèn)空間布局和各個等級城鎮(zhèn)節(jié)點的發(fā)育，是局部依賴整體的關(guān)系，即區(qū)位、連接核心城市和臨近城市的交通便捷性，對區(qū)域次級城市的發(fā)展共同起作用。上海1999版總規(guī)中9個新城不同的發(fā)展現(xiàn)狀實際上也體現(xiàn)了交通時空效應與城鎮(zhèn)空間形態(tài)相互作用的內(nèi)在規(guī)律。

2.4 交通設(shè)施引導空間拓展方向

空間活動衍生交通需求，交通設(shè)施同樣作用于城市空間的拓展與優(yōu)化。在上海這類超大、特大城市發(fā)展過程中，通過軌道交通對周邊地區(qū)提供高效能的交通服務，促進人口、就業(yè)崗位沿軌道交通線路集聚，鼓勵用地混合布局和高效開發(fā)，塑造城市發(fā)展軸帶、引導城市增長的方向，成為改變城市格局、增長形態(tài)最重要的力量。建軌道交通就是建城市在許多城市生長過程中不斷被驗證。這種沿軸帶的職住平衡、圍繞車站的生活圈構(gòu)建，對于出行距離的增長控制并非效果最優(yōu)，但對于鼓勵軌道交通使用、提高通勤的公共交通分擔率并且控制出行時間的增長相當有效。上海市軌道交通1，2，3號線是最早建成的線路，投運近20年，不僅強化了中心城清晰的東西、南北向發(fā)展軸，而且軌道交通直接服務的區(qū)域也成為開發(fā)強度最高的區(qū)域(見圖1)。

3 “上海2040”：空間與交通協(xié)同優(yōu)化

“上海2040”的城市發(fā)展愿景及目標是成為卓越的全球城市——令人向往的創(chuàng)新之城、人文之城、生態(tài)之城。建設(shè)更具活力的繁榮創(chuàng)新之城，必須堅持公共交通主導戰(zhàn)略，強化便捷高效的綜合交通支撐，支持更開放的國際樞紐門戶建設(shè)，提高交通服務品質(zhì)。建設(shè)更富魅力的幸福人文之城，以城市更新和公共交通提升結(jié)合構(gòu)建TOD社區(qū)，城區(qū)全路網(wǎng)密度提高至8km·km-2，營造良好的步行和自行車交通環(huán)境與街道品質(zhì)。建設(shè)更可持續(xù)的韌性生態(tài)之城，必須加強公共交通對城市空間優(yōu)化的引導作用，促進職住空間匹配，實施主動交通需求管理，鼓勵公共交通、自行車等綠色低碳出行方式，綠色交通出行比例由現(xiàn)狀76%提高至85%以上。

3.1 區(qū)域空間層次與軌道交通網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

上海市和長三角區(qū)域城鎮(zhèn)發(fā)展經(jīng)歷了國(省)道、高速公路支撐發(fā)展階段，已邁進高速鐵路引領(lǐng)發(fā)展時代。高速鐵路大大縮短了城市間的時間距離，城際間站到站時間接近甚至低于城市內(nèi)門到門時間。而城鎮(zhèn)空間優(yōu)化又不得不依賴更多樣化的軌道交通改善出行的快捷性和便捷度，因此基于都市圈范圍的多層次軌道交通網(wǎng)絡成為最新的上海市綜合交通體系規(guī)劃的重點。

基于多中心、網(wǎng)絡化的上海市域及近滬地區(qū)空間形態(tài)布局(見圖9)，一小時出行可達的上海都市圈將形成4個空間層次(見圖7)。以可靠的出行時間為綜合交通網(wǎng)絡構(gòu)建目標，選擇各層次的軌道交通模式(見表2)。

1）15km核心功能區(qū)。

集中高密度發(fā)展的上海市中心城，人口密度1.5～1.8萬人·km-2，通過線路加密完善以地鐵、輕軌為主體的城區(qū)軌道交通網(wǎng)絡，實現(xiàn)85%就業(yè)人員門到門公共交通通勤出行時耗小于60 min。

圖9 上海市域及近滬地區(qū)的空間形態(tài)示意Fig.9 Space form of Shanghai administrative and surrounding regions

表2 多層次軌道交通與多尺度空間的適配指標Tab.2 Adaptive indictors of multimodal rail transit with multi-scale space

2）15～30km主城片區(qū)。

接壤核心功能區(qū)發(fā)展軸帶上的虹橋、川沙、寶山、閔行等4個集中建設(shè)區(qū)，與中心城共同構(gòu)成上海市主城區(qū)，面積約1 150km2，規(guī)劃人口約1 400萬人。沿軸帶方向規(guī)劃軌道交通快線、提高重要節(jié)點之間的可達性，貫穿主要客運樞紐、就業(yè)中心、重要功能區(qū)等，建設(shè)快線+普線復合軌道交通走廊。

3）30～60 km市域新城發(fā)展帶。

沿滬寧、滬杭等區(qū)域發(fā)展廊道培育新城、強化新市鎮(zhèn)發(fā)展，服務區(qū)域由市域6 340km2拓展至近滬地區(qū)1.2～1.5萬km2范圍，服務人口約3 500萬人。以新城為中心組織城鎮(zhèn)公共服務及通勤交通，控制通勤出行時耗在適宜范圍，即以公共交通出行時間不超過30～40 min為目標形成若干城鎮(zhèn)圈，鼓勵本地職住平衡、服務共享。同時，規(guī)劃新城與中心城兼顧客運能力與服務水平的軌道交通線路，點到點出行時耗小于60 min(樞紐之間小于40 min)、容量能滿足通勤客流強度。由此，市域主要發(fā)展廊道需要構(gòu)建以市域鐵路、軌道交通快線為主導方式的軸向交通走廊，在新城、城鎮(zhèn)圈內(nèi)部構(gòu)建現(xiàn)代有軌電車局域軌道交通和BRT等中運量公共交通為主體的公共交通網(wǎng)絡。

圖10 上海都市圈綜合交通廊道布局Fig.10 Distribution of transportation corridors in Shanghai metropolitan area

4）60～150 km都市圈。

以構(gòu)建便捷的一天商務圈為目標，規(guī)劃上海市與節(jié)點城市之間站到站出行時耗60 min、全程出行時間90～120 min的軌道交通網(wǎng)。在服務人口5 000萬人、面積約3萬km2的都市圈范圍內(nèi)，沿主要發(fā)展方向構(gòu)建多模式交通廊道，采用鐵路、城市軌道交通等各種模式，加強城市之間功能協(xié)調(diào)，共同解決基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)統(tǒng)籌和網(wǎng)絡協(xié)同營運的問題。重點是城際鐵路樞紐布局與城市主要活動中心的空間配合、區(qū)域鐵路網(wǎng)絡與城市軌道交通網(wǎng)絡的銜接配合。

3.2 區(qū)域交通廊道與樞紐體系優(yōu)化

通過長三角區(qū)域城際交通走廊識別，確定上海市域5個方向、7條廊道綜合交通通道布局，連接長三角城際鐵路網(wǎng)和高速公路網(wǎng)，建立樞紐型功能引領(lǐng)、網(wǎng)絡化設(shè)施支撐、多方式緊密銜接的交通網(wǎng)絡，引導城鎮(zhèn)空間布局優(yōu)化。

3.2.1 強化區(qū)域復合交通廊道支撐

以國家綜合運輸通道布局為基本構(gòu)架，規(guī)劃以高速鐵路、城際鐵路和高速公路為骨干，多種方式綜合支撐的區(qū)域城際交通網(wǎng)絡。在既有滬寧、滬杭2個方向、5條線路的鐵路通道和高速公路網(wǎng)絡基礎(chǔ)上，構(gòu)建上海都市圈高效、集約的城際交通模式，提升滬寧、滬杭、沿江、滬通、滬湖、沿灣、滬甬等7條區(qū)域綜合運輸走廊的服務效率、能級和可靠性，增加鐵路通道方向和載運能力。重點加強長三角城市群的城際交通服務，支撐上海沿海、沿江、滬寧合、滬杭金、滬湖等5個城市發(fā)展帶(見圖10)。強化南北兩翼對外通道，鐵路進入浦東地區(qū)，并規(guī)劃向南跨越杭州灣、向北跨越長江口地區(qū)的公路、鐵路通道，實現(xiàn)與蘇州、無錫、嘉興、寧波、南通、湖州、常州等城市之間90～120 min可達。

3.2.2 完善對外客運樞紐體系

提升浦東綜合交通樞紐與虹橋綜合交通樞紐作為國際級、國家級樞紐的能級，依托區(qū)域城際鐵路、市域鐵路、軌道交通快線，完善銜接國家級樞紐的服務網(wǎng)絡。布局滬寧、滬杭交通主廊道上的區(qū)域級樞紐、形成都市圈樞紐體系，銜接城際—城市交通，提高各類功能中心對都市圈全域的服務便捷性，使上海全球城市核心功能不因受制于交通服務能力而局限于市域范圍。

“上海2040”布設(shè)3類客運樞紐規(guī)劃：國際(國家)級樞紐包括浦東綜合交通樞紐和虹橋綜合交通樞紐；區(qū)域級樞紐包括上海站和上海南站；城市級樞紐包括服務主城區(qū)的上海西、龍陽路、楊行等鐵路客站和軌道交通樞紐，以及服務城鎮(zhèn)圈的安亭北、松江南、南橋等鐵路客站。

3.3 市域多層次軌道交通系統(tǒng)設(shè)計

上海市集中建設(shè)區(qū)實際上已經(jīng)由中心城擴展至主城區(qū)，上海市域內(nèi)主城區(qū)—新城格局基本確立、并逐步形成多個城鎮(zhèn)圈，必須以功能意義上多個城市緊密聯(lián)系的都市圈(城市群)的空間組織要求構(gòu)建多層次軌道交通系統(tǒng)，以促進多中心、網(wǎng)絡化、組團式、集約型的空間格局塑造。上海市規(guī)劃主城區(qū)—新城—新市鎮(zhèn)—鄉(xiāng)村的城鄉(xiāng)體系、城市主中心(中央活動區(qū))—城市副中心—地區(qū)中心—社區(qū)中心的公共中心體系，須依靠軌道交通實現(xiàn)出行成本可控和交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

3.3.1 重構(gòu)市域公共交通骨架

按照一張網(wǎng)、多模式、廣覆蓋、高集約的原則，構(gòu)建由區(qū)域城際鐵路、軌道交通快線、城市軌道交通、中低運量軌道交通、公共汽車以及多元輔助公共交通(如班車、定制公交)等構(gòu)成的多模式公共交通系統(tǒng)，構(gòu)建城際線、市區(qū)線、局域線3個層次的軌道交通網(wǎng)絡(見表3)，實現(xiàn)城鎮(zhèn)空間沿交通軸向發(fā)展、人口與就業(yè)崗位在樞紐集聚(見圖11)。各層次均規(guī)劃控制1 000km以上的網(wǎng)絡，形成以公共交通為主導的一小時交通圈，實現(xiàn)對10萬人以上新市鎮(zhèn)的全覆蓋，軌道交通車站600 m覆蓋率主城區(qū)超過50%、新城城區(qū)超過40%，以公共交通提升空間組織效能。

3.3.2 強化新城與主城區(qū)快速聯(lián)系

各新城均規(guī)劃1條以上城際線連接中心城，形成9條中心城聯(lián)系新城、核心鎮(zhèn)、中心鎮(zhèn)及臨滬城鎮(zhèn)的軌道交通射線，通過新建、改造等技術(shù)手段達到快線標準，使新城與中心城樞紐之間的站到站軌道交通出行時間小于40 min；期望新城與中心城之間的公共交通全方式出行分擔率由現(xiàn)狀約60%提升至80%以上。

3.3.3 提高主城區(qū)公共交通便捷性

圖11 上海市域公共交通網(wǎng)絡布局模式Fig.11 Layout of public transit network in Shanghai

表3 “上海2040”軌道交通網(wǎng)絡功能層次Tab.3 Hierarchy of urban rail transit network for“Shanghai 2040”

適度加密軌道交通服務薄弱地區(qū)的網(wǎng)絡，增強沿黃浦江等大客流走廊的軌道交通服務。在主城片區(qū)構(gòu)建局域網(wǎng)絡，支撐主城副中心發(fā)展。主城區(qū)軌道交通布局重點是將有限通道資源優(yōu)先分配給軌道交通，規(guī)劃聯(lián)系城市中心區(qū)和新城、重要交通樞紐、重點功能區(qū)的軌道交通快線。中心城軌道交通網(wǎng)絡密度超過1.1km·km-2，85%的就業(yè)人口可在60 min內(nèi)到達就業(yè)崗位，軌道交通車站600 m可覆蓋60%以上人口和就業(yè)崗位，公共交通全方式通勤出行分擔率大于40%。

3.3.4 發(fā)展多元的中運量公共交通系統(tǒng)

地區(qū)性公共交通服務水平應隨著經(jīng)濟發(fā)展而提升。在軌道交通不能提供直達服務但具有客流需求的走廊，發(fā)展中運量公共交通為更廣闊的地區(qū)提供有競爭力的服務，包括有軌電車、BRT、膠輪系統(tǒng)、無軌電車等多種制式。中運量公共交通系統(tǒng)在中心城填補軌道交通服務空白地區(qū)、補充軌道交通運能不足的公交走廊，逐步實現(xiàn)道路公共交通系統(tǒng)的服務升級。在公共交通服務仍較為薄弱的主城片區(qū)，中運量公共交通系統(tǒng)將提高組團之間的聯(lián)系效率與服務品質(zhì)。在人口規(guī)模達到70萬人的城鎮(zhèn)圈內(nèi)部，構(gòu)建以中運量軌道交通和公共汽車等為骨干的局域公共交通網(wǎng)絡，實現(xiàn)30～40 min公共交通可達。并沿主要客流走廊構(gòu)建城鎮(zhèn)圈之間、主城片區(qū)和城鎮(zhèn)圈之間的骨干線路，提高公共交通出行效率和可靠度。

4 結(jié)語

中國大城市過去30年的發(fā)展經(jīng)歷表明，軌道交通是塑造城市空間、改變交通結(jié)構(gòu)最重要的力量。在城市建成區(qū)格局基本形成和建設(shè)用地增長受限的前景下，以軌道交通網(wǎng)絡規(guī)劃引導城市空間布局優(yōu)化成為超大城市和特大城市健康發(fā)展的主要解決方案。

以軌道交通網(wǎng)絡建設(shè)來支撐空間發(fā)展及優(yōu)化，包括結(jié)構(gòu)、模式選擇，必須認知、探求、尊重其自身規(guī)律，實質(zhì)上是城市和都市圈發(fā)展到一定階段，所形成的多尺度空間與多模式、多層次交通的協(xié)同問題。緊湊布局和混合用地始終是降低城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本、控制居民出行時間成本的理想解決方案，但面對超大、特大城市居民出行距離加大的現(xiàn)實情況，以軌道交通網(wǎng)絡提升交通服務能力和速度，是保障城市品質(zhì)的優(yōu)選途徑。

本文試圖從上海市的發(fā)展歷程提取一定規(guī)律，既是“上海2040”研究都市圈范圍軌道交通網(wǎng)絡布局的依據(jù)，也可為其他城市提供借鑒。但仍然有許多值得持續(xù)深入思考的問題：1)多層次的鐵路、軌道交通網(wǎng)絡改變了時空尺度，也擴大了地方政府進行資源(特別是土地資源)統(tǒng)籌的空間范圍，但需要充分評估系統(tǒng)建設(shè)和長期營運的效益，避免新一輪蔓延式發(fā)展；2)多層次軌道交通網(wǎng)絡的適用制式與銜接模式，以及設(shè)施在空間上的預留，應成為規(guī)劃的主要控制要素；3)通過出行者活動規(guī)律的長期跟蹤分析，摸索不同出行目的可接受的出行成本，審慎地處理通勤便捷與職住平衡的關(guān)系。

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Coordination and Optimization of Multilevel Rail Transit Network and Multi-Scale Spatial Layout:A Case Study of Shanghai Metropolitan Area

Chen Xiaohong1,Zhou Xiang1,2,Qiao Yingyao3
(1.School of Transportation,Tongji University,Shanghai 201804,China;2.Shanghai Urban Planning Design&Research Institute,Shanghai 200040,China;3.Tongji Architectural Design(Group)Co.Ltd.,Shanghai 200092,China)

It is necessary to understand the rules of travel activities under time-space dimension in metropolitan area for the coordination and optimization between spatial form and transportation network.Those understandings may help us identify the service objectives and operational structures for each mode,including circle,axis,and bead chain.This paper first reviews the development and existing problems of urban spatial layout and urban rail transit system in Shanghai.Based on the functionalities of rail transit in different location and growth mode in metropolitan area,the paper summarizes the characteristics of space and transportation interaction in four aspects:travel time and space,time windows and spatial form,layout of new town development,development of transportation facilities.According to the objectives in“Shanghai Master Plan 2040”,the paper also proposes the structure,roles,design principles and development strategies for urban rail transit network with considering both the specific needs of the core area and commuting circle.Finally,the paper elaborates the main travel corridors,node selection and terminals system for successfully implementing one-hour travel in Shanghai metropolitan area.

transportation planning;rail transit network;spatial form;multimode;interaction between space and transportation;Shanghai metropolitan area

1672-5328（2017）01-0020-11

U491.1+2

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2017.0104

2016-10-09

國家自然科學基金項目“以組織城市交通網(wǎng)絡構(gòu)建和運行為核心的城市交通學理論體系研究”(71641005)

陳小鴻(1961—)，女，浙江永嘉人，博士，教授，主要研究方向：區(qū)域與城市綜合交通規(guī)劃方法、交通政策、公共交通規(guī)劃與慢行交通規(guī)劃。E-mail:tongjicxh@163.com