城市轨道交通的发展阶段与特征研究

摘　要　通过对城市轨道交通发展的历史和现状分析,阐述了城市轨道交通发展所经历的生成期、成长期和成熟期等3 个阶段的主要特征,并从可持续发展的角度展望了城市轨道交通的发展趋势。

关键词　城市轨道交通,阶段,特征

　　随着社会与经济的发展,城市化已成为当今世界发展的重要趋势。在城市化的历程中,不同规模及不同发展阶段的城市产生了不同的交通需求,需要通过相应的交通技术水平及运输工具来加以满足。从许多国际化大都市发展的实践来看,轨道交通以其运量大、速度快的技术优势已成为城市交通结构中不可缺少的组成部分,它较好地解决了大、中城市交通日益增长的供需矛盾问题,并满足了城市化的要求。与城市的形成、发展及城市化进程的初级阶段、中级阶段和高级阶段相对应,城市交通的发展也分为初级、中级和高级3 个阶段;相应地,作为城市交通主要组成部分的城市轨道交通的发展则经历了生成期、成长期和成熟期3 个阶段。
1 　生成期的城市轨道交通
此处的生成期在时间跨度上主要包括城市轨道交通的产生及发展的初期。大约在200 a 前,人类社会开始了城市化历程,城市交通的爆发导致城市轨道交通的产生。
1. 1 　城市轨道交通的生成与公共交通
城市化是人与物、资金、技术、信息等由乡村向城市、由小城镇向大城市、由空间上的平面向某些点聚集的历史过程。生成期城市轨道交通的变革具有时代的爆发性。城市化初期,由工业技术进步所创造的所有先进交通工具基本上是首先用于解决市际交通问题的。当城市化过程发展到一定程度,城市规模扩大到只有利用交通工具才能保证城市经济生活的正常进行时,城市内部交通系统才开始诞生,出现了相应的交通工具并逐渐有所发展。正是在这种背景之下,1828 年在巴黎出现了一种可供14 人乘坐的单行“ 公共马车”,并以固定路线、固定价格、按固定站循环的方式运载乘客,这是历史上第一条公共交通线,随后又演变成马拉轨道车,从而拉开城市轨道交通发展的序幕。
自从巴黎的马拉轨道车面世后,世界上其他一些城市也纷纷仿效,城市轨道交通得到了初步发展。如1832 年,纽约市建成了第一条马车铁道。城市轨道交通的出现,对城市化过程而言虽然是一个渐变的过程,但由于在城市发展的数千年历史中,城市内部交通问题并没有突出过,所以对整个城市发展史而言,却是一个具有爆发性的瞬态过程。这可从表1[ 1 ] 中一些国外城市的城市化起步与轨道交通工具开始出现的间隔时间中得出结论。
从表1 可以看到,如以城市轨道交通系统的出现作为城市内部交通问题的爆发时期来看,城市公共交通问题大约要在城市化开始后的20～70 a 以后才爆发出来, 并且城市化起步越晚, 爆发的时期就可能越短。这是一个从渐变到突变的飞跃过程,当滞后于城市发展的交通工具不能满足城市交通运输的需求,当科学技术的发展为运输工具的变革提供了物质条件,在这样的历史背景下,量的积累达到一定程度必然引发质的爆发性变化,轨道交通应运而生并从此走上了城市发展的历史舞台,逐渐担当起城市公共交通中的主要角色。
表1 　国外部分城市爆发城市内部交通的时间

1. 2 　生成期城市轨道交通的特点
在生成期,城市轨道交通刚刚起步。受历史条件和物质技术条件的限制,生成期的城市轨道交通具有以下主要特点:
①轨道交通设计简单,技术装备水平低。生成期的城市轨道交通是建立在传统交通工具 马车的基础上的,其动力为畜力,运行路线固定在轨道上。承载能力较传统的马车有较大提高,但与现代城市轨道交通相比,则不可同日而语。
②轨道交通在城市交通中所占份额有限。在生成期,城市内部交通虽然开始爆发,但主要是通过私人交通工具来解决的。同时,由于公共交通工具收费较昂贵,普通市民往往难以承受,比如在1850 年,巴黎、伦敦公共交通工具的乘客主要是中产阶级和上层人士,其票价相当于城市工人1 h 的工资

2 　成长期的城市轨道交通
2. 1 　城市轨道交通的发展
自工业革命以后的城市规划无不把城市交通放到了极为重要的地位,同时城市交通的侧重点从城市的外部交通逐渐转移到城市内部交通特别是轨道交通上来,先进的交通工具也随即从外部交通转到内部交通中来。比如,伦敦、巴黎、纽约、东京和柏林都曾把部分市际铁路改造为市郊铁路,甚至把蒸汽牵引方式也一度引入城市内部交通之中。城市内部交通的含义中,关于城市轨道交通的成分比例也越来越大。这一过程是与城市化的步伐紧密相连的。
城市化要求城市交通系统的规模与其发展的规模相适应。随着城市化进程的加快和城市规模的扩大,除了要保证城市内部人员的正常出行需要,并发展相应的城市客运交通工具以外,交通工具的规模即承运能力必须与城市化本身发展的规模相适应。从马车、马拉轨道车向有轨电车、地铁方向的发展,不仅仅表现为交通工具的变革,最主要的还是承运能力的变革。
成长期的城市轨道交通系统已相当完备,在城市交通中所占的比重越来越大。进入成长期后,国外城市内部交通系统迅速发展,各国在很短时间里就把由工业革命带来的技术进步用到了城市交通系统中来, 尤其是市内交通部分。在交通工具的更新与改造方面,更是不遗余力。
表2 反映的是在一些大城市的成长期城市交通体系中承担主要作用的交通方式或手段,可见城市内
部交通系统已经从人力车和马车进化到公共汽电车、市郊铁路和地铁等。这些交通方式或手段与目前的情况相比,已相当接近。
表2 　一些城市成长期的城市交通系统表

1852 年,欧洲有9 个城市出现了有轨电车。此后,有轨电车就一直作为城市公共交通的主要手段。1863 年世界上第一条地下铁道在英国伦敦建成,同期出现城市铁路郊区线路。到第一次世界大战前夕, 世界上至少有12 个城市修建了地铁,它们分别是:伦敦(1863 年),纽约(1868 年),伊斯坦布尔(1875 年), 布达佩斯(1897 年),格拉斯哥(1897 年),威尼斯(1898 年),巴黎(1900 年),波士顿(1901 年),柏林(1902 年),费城(1907 年),汉堡(1912 年),布宜诺斯艾力斯(1913 年) 。
轨道交通伴随着城市公共交通的发生而生成,它从一开始就以大众运输作为主要服务对象,并逐步成为城市公共交通结构中不可缺少的组成部分。这种运行方式正好适应了城市化后城市客流对公共交通变化的需要。在以后近100 a 的时间里,许多大城市基本上都把城市轨道交通的发展作为城市公共交通系统的主体来对待。从一定程度上讲,轨道交通在现代城市交通的大众化中起着不可忽视的重要作用,其飞速发展是历史的一种必然趋势。
2. 2 　成长期城市轨道交通的特点
城市化的发展必然对城市轨道交通的发展提出各种新的要求。在轨道交通走向成长期的过程中出现的较重要的思想是要求系统在硬件和软件方面不断地、尽快地研究和采用先进技术。
2. 2. 1 　硬件方面的特点
在硬件方面,先进技术的采用主要表现为城市轨道交通运输工具的更新与完善。以工业革命驱动的城市化进程及现代城市的诞生,促使了人与物针对城市空间运动流量的迅速扩大及在城市内部流量积沉量的增大。与城市经济功能及经济结构的完善,城市规模的扩大及人与物在城市内部空间运动流量的增加相对应,城市公共交通系统得到了迅速的发展与完善。交通运输工具迅速由传统化向现代化进化。对伦敦、纽约、柏林等城市的研究分析表明,城市轨道交通及其技术装备水平在成长期得到了前所未有的创新和发展。而轨道交通及公共交通系统的快速发展和日臻完善,反过来又极大地推动了城市化进程和现代城市社会与经济功能的进一步强化。

2. 2. 2 　软件方面的特点
在软件方面,先进技术的采用主要表现在城市规划与城市交通布局及轨道交通网络的发展开始以先进的设计思想为指导。比如,索里亚在马德里的城市改建方案中,就对轨道交通在城市规划中的系统布置提出了较为科学的看法。他的“线状城市”方案认为城市的形状应采用线状,同时轨道交通应以地下、地面和高架相结合的方式进行规划、建设。之所以提出如此设想,是因为他认为轨道交通(铁路、地铁和有轨电车) 是能够做到安全、高速、高效和经济的最好交通工具,而城市以其为轴作线性发展,可以使二者得到良好的匹配及发展。在他设计的城市中,以一条宽度不小于40 m 的干道作为“ 脊梁骨”,电气化铁路就铺设在这条干道的轴线上。而作为线状城市之轴线的铁路线,可以经由地下或者高架,一直引到市中心。此外,他还设计了一条长50 km 的有轨电车环行线,离市中心的半径约7 km , 形成线状城市的骨干。在索里亚的设计方案中最为大胆的设想是使电车轨距与火车轨距相同,从而将新线与一个主要的铁路车站相连, 以便能利用有轨电车线为工厂企业进行货物运输。
可以看出,尽管索里亚在1882 年提出的方案是用于马德里城市交通改建的,但这些思想至今基本上被沿续了下来。特别是关于城市有轨交通建设可采用地下、地面、高架三种方式结合的方法,正是目前世界各大城市所普遍采用的。
3 　成熟期的城市轨道交通
和任何事物的变化规律一样,城市轨道交通也有一个发生、发展、成熟的过程,这其中除了技术因素外,更重要的是社会因素。第二次世界大战以后,世界各国的经济进入了一个新的发展期。在二战前城市化水平比较高的国家,在战争后又迅速进入城市化发展比较成熟的阶段。而不少在二战前城市化水平并非很高的国家或地区,由于城市经济的飞跃发展也迅速达到了城市化比较成熟的阶段。由城市化发展与城市交通发展的紧密关系所决定,一些发达国家或地区的城市交通,特别是轨道交通发展也进入了成熟期。
由工业革命推动的城市化,在一些发达国家经过近一个世纪的加速发展后,先后于本世纪七八十年代进入稳定期。从总体上说,以城市化人口所占比例达到80 % 左右就基本上处于稳定状态了。它既标志着城市化发展已基本上进入了稳定成熟期,也标志着人与物向城市空间运动的规模流量积沉达到了空前的水平,同时市际交通与市内交通的规模也达到了空前水平。
促使城市交通进入成熟期的因素是多方面的,但总的说来可归结为两个方面:一个方面是城市经济的进一步发展,并最终把城市化发展推向了成熟阶段;另一个方面则是城市交通本身的进一步发展,使其不仅在满足城市对内与对外交通需求方面得到了进一步满足,而且在交通系统及运输手段革新方面也有了极大的发展和完善,从而保证了城市轨道交通的发展在一些发达城市进入了成熟期[1] 。
3. 1 　成熟期城市轨道交通系统的结构
成熟期城市轨道交通系统的结构已较为完善,在公共交通中的主导作用日益显著。其主要交通工具包括地下铁道、轻轨、高架独轨、市郊铁路、新交通系统、有轨电车、索道缆车等。
3. 1. 1 　地下铁道
地下铁道是城市快速轨道的先驱,1863 年至今已有127 个城市有了地铁。许多大城市的地铁长度都在100 km 以上,其中纽约、伦敦的地铁总长近400 km 。地下铁道在城市公共交通中发挥着巨大的作用,为大城市居民出行提供了最便捷的交通工具。
3. 1. 2 　轻轨交通
轻轨交通是在有轨电车的基础上发展起来的,但它与原来的轻轨电车已有了质的区别,已成为一种崭新的交通工具。“有轨电车—汽车—轻轨交通”的发展正是一个否定之否定的螺旋式上升过程。由于轻轨交通的造价仅为地铁的1π3 , 既能较好地满足大城市的运量要求,又能在大城市与卫星城镇之间建立起便捷的联系,因此,轻轨交通在城市交通中的作用越来越大,欧洲不少城市都在贯穿市区与卫星城镇的交通干线上采用了新型的轻轨交通。
3. 1. 3 　高架独轨
高架独轨可分为悬挂型和跨座型两种,具有运量大(可达1～2 万人次πh) 、走行平稳、爬坡能力强(可爬10 % 的坡度) 、建设费用低(仅是地铁的1π3) 、全立交化(与地面交通不互相干扰) 、对城市日照采光的影响小、噪声较低(使用混凝土轨道和橡胶充气轮胎) 等优点。德国科隆二战前已建成跨座型独轨,至今在乌珀塔尔还有悬挂型独轨。目前,日本是世界上高架独轨交通建得最多的国家,政府对独轨建设给予财政资助,以促进独轨交通的发展。
3. 1. 4 　市郊铁路
城市铁路的造价仅为地铁的1π5～1π6 , 作为城市轨道交通的一个子系统,市郊铁路的建设也应该纳入成熟期城市公共交通的整体规划之中。
3. 1. 5 　新交通系统
新交通系统是一种全自动控制的轨道快速客运系统。车辆定时自动运行,车站不用人工管理,完全由中央调度室的电子计算机集中控制。新交通系统和高架独轨有许多相同之处,如高架专用轨道,适合于大坡度和小曲线半径线路,建设费用比地铁小,大都采用橡胶车轮,噪声低,安全性能好。目前世界上营业的新交通系统有17 条,共154. 6 km 。
3. 2 　成熟期城市轨道交通发展的主要特征
通过对纽约、巴黎、伦敦、东京、莫斯科等城市市内交通客运量结构的分析与研究结果表明,这些发达城市在客运量方面,公共交通始终是占第一位的,无论私人交通如何发展,公共交通作为主体的地位一直没变。在市内客运交通中,公共交通占有绝对的优势,并且在大城市的客运交通中,有轨交通往往又占有比较大的优势,居主导地位。公共交通所占的比例一般为60 %～80 % , 其中有轨交通的比例则达30 %～ 45 % , 真正解决城市交通问题的主要还是地铁、高架、市郊铁路等轨道交通运输系统。全方位、立体化市内和市际交通运输方式的完善更促使城市轨道交通的发展步入成熟期。在轨道交通的发展进入成熟期后, 无论是市际还是市内交通方面,比较成熟的运输市场及多元化的交通格局已经形成。同时,各国政府及城市当局在城市交通方面巨大的资金、物资及人力的投入,为城市轨道交通进入成熟期提供了物质保证。处于成熟期高级阶段的轨道交通主要具有以下基本特征:
(1) 城市交通体系不再单一,更注重公交协调合作的作用,强调大小公交的衔接和一体化,大容量快速轨道交通与传统汽、电车地面交通两大类运输方式形成全方位、立体化、多层次的格局。城市客运交通是一个整体化的设计,轨道交通与公共汽、电车在车站的衔接上非常紧密,使乘客换乘极其方便,促使更多的人使用公交而少用私人交通工具。
(2) 随着城市化发展速度变慢,人与物向城市空间运动的加速度也变慢,导致人与物的空间运动量在城市中积沉量的增加量逐渐减少,空间运动规模不再扩大,这样,城市内部轨道交通的压力将得到一定程度的缓解;但是由于城市分解和过度市郊化造成的市郊轨道交通问题开始逐渐突出。
(3) 城市轨道交通的发展使得人们对城市交通的地位重新认识,使其从为城市居住、劳动、休息等功能服务的附属性地位上升到与居住、劳动、休息同等重要的主要功能地位,并体现在城市规划与城市建设之中。
(4) 城市轨道交通的发展不再以满足数量上的需求为主要功能定位,而是转向以质量上的改进作为新的功能定位,从而使城市轨道向安全、快速、舒适、便利和捷运方向转变。这会促使城市按主要交通轴线呈带状分布的形成,使城市化进入一个新阶段,促使城市文明的进一步扩散;还会促使城市人口向城市周围地区移动,形成人口在城市中的均匀分布及城市功能和经济结构的优化调整。

4 　走向可持续发展的城市轨道交通
公共交通是解决城市交通问题的最佳途径,轨道运输又是重中之重。城市轨道交通在城市客运中的地位可以说自其诞生之日起,就一直得到了持续发展,在城市内部交通中处于主导地位。依靠轨道交通为主的公共交通解决城市交通问题的办法,不仅在发达国家得到普遍应用,在发展中国家及地区也日益引起重视。如拉丁美洲许多国家的大城市也都建有地铁,墨西哥城在1969 年就拥有了第一条地铁线,到本世纪末,全城将有21 条地铁线路,全长400 km , 在全市客运中所承担的比例也将由目前的29. 1 % 上升到58 % 。
“ 可持续发展”理论使得人类越来越清醒地认识到:人口、资源和环境是当代人类生存和发展的三大基本问题,单纯的经济富裕不等于幸福,经济的“持续发展”必须顾及长远的利益,经济社会发达必须和生态环境的保护相统一;如果只满足于眼前的短期利益,追求单纯的增长,将会导致难以预计的后果。在新经济发展观和发展条件以及环境、安全、技术等因素的综合作用下,轨道运输日益显示出其自身具有的技术经济优势,城市轨道交通具有的运能大、占地少、节省能源和环境污染小的优点是其他交通工具无法比拟的。如今,新经济、社会发展方式的要求和各种高新技术的突破,引发了世界范围内的一场以调整旧运输结构和发展模式为主旋律的交通运输革命,这一新的交通运输发展趋势,对世界各国的经济和社会发展将产生强烈的影响,而轨道运输已经成为调整传统运输结构的着眼点,以轨道交通为主的城市公共交通系统,是发达国家和一些发展中国家的共同选择。为此,世界各国正积极采取行动,在“ 可持续发展”的思想指导下,为建立立体公共交通系统而努力[2 ] 。
总之,确立以轨道交通为重点的交通运输发展战略,是象我国这样的发展中国家城市交通发展的理性选择。只有大力发展城市轨道交通运输,才能真正解决发展中国家的城市交通运输问题,这将对发展中国家的经济发展起至关重要的作用。

参　考　文　献
1 　曹钟勇. 城市交通的阶段性发展理论: [ 博士学位论文] . 北京:北方交通大学经济学院. 1996 :60
2 　周翊民. 21 世纪全面发展中国的轨道运输. 大连铁道学院学报. 1996 ; (1) :4～5