（第一节）引言
一、研究的背景和意义
(一)研究背景
世界各个国家，不论贫富程度如何，不论城市大小，地铁轻轨及城域轨道交通发展都很迅速，尤其是最近20年发展势头非常迅猛。先看大城市：如巴黎，从各个卫星城到市中心，突出利用轻轨，而且是双层列车，非常方便；加拿大的多伦多市，在市区大力发展轻轨，而且是高效的、大容量的轻轨，比如直线电机轻轨列车；亚洲的泰国曼谷比北京的交通堵塞还要严重，搞立体交通布局，上下三层，上面是公共汽车，中间是轨道交通，下面是地铁，充分利用空间；波多黎各是个不发达国家，但它的城市也在大力发展地铁；欧洲各个城市轻轨普遍很发达，已经逐渐代替公共汽车，成为一个非常高效的交通工具；美国与欧洲不同，由于第二次世界大战期间没有受到任何破坏，高速公路已经形成系统，大的交通格局没法改变。但是在美国除了大城市外，中、小城市也开始发展轻轨，既有利于环保，而且景观很好。
随着我国国民经济持续稳定地向前发展，工业化进程加快，使得我国城市化速度不断加速，城市规模急剧扩张，城市人口飞速增加，居民出行与物资交流高度频繁，客货运输需求急剧增长。而我国大中城市交通设施建设却严重滞后，城市土地减少、道路堵塞、车辆拥挤、交通秩序混乱、空气噪声污染严重。城市交通环境与交通质量面临着严峻的挑战与危机，恶化了我国大城市的投资环境，严重地束缚和限制了城市经济的发展。进入21世纪，我国城市化水平将进一步提高，人口密度将进一步加大，大城市的交通拥挤问题必将成为制约经济发展、影响城市环境的关键因素。
(二)研究意义
目前北京市一些轨道交通枢纽的换乘也不尽如人意，这些换乘枢纽功能较差，不方便乘客换乘。2号环线和13号线之间的换乘要经过一段很长的地面距离，没有实现所谓的“零换乘”和“同台换乘”，使得每天西直门的客流量严重影响地面交通，交通缓解能力不高。专家建议在现有的13号线、地铁2号环线和将来的4号线之间，建立一个地下的交通枢纽，真正实现“轨轨换乘、无缝衔接”。北京西站作为北京市重要的交通客流集散地，现在没有地铁经过，也只是规划中的9号线将经过西站，与东京等大都市多条地铁平行平面的同台换乘相比，缓解客流量的功能也未完全发挥出来。因此，如何有效地疏散客流，提高换乘效率，减少换乘时间和节约费用，对于西直门交通枢纽的畅通运行有重要意义，具体有如下几个方面。
(1)政策引导
《北京城市总体规划(2004-2020)》中指出：2010年之前，轨道交通重点建设项目有地铁4号线、5号线、10号线(一期)、8号线北段(奥运支线)、9号线，机场客运专线及通往亦庄等郊区新城的轨道交通线，在建设新线的同时，对地铁1号线、2号线进行技术改造，同步进行轨道交通与其他交通方式衔接换乘设施建设；2010年，全市轨道交通线网运营总里程达到250~300公里；在2020年前初步建成公共交通为主体、轨道交通为骨干、多种运输方式相协调的综合客运交通体系，2020年建成轨道交通线路19条(中心城线路15条、市郊线路4条)，运营线路总里程约570公里。
(2)交通流量的需要
采用大容量快速轨道交通(地铁、高架线路等)是解决大城市交通拥堵、居民出行的最佳途径。北京地铁日客流量已达130万~150万人次，占全市日客运的8%~9%，但上下班高峰期间仍显拥挤。地铁已日趋成为城市交通运输的重要支柱。北京、上海、广州三城市的实践已促使政府决策者下决心发展城市轨道交通，并作为城市最重要的基础设施项目。全国各大城市对在城市内繁忙的客运通道上建设轨道交通已形成普遍的、共同的认识。
(3)城市发展战略引导的需要
进入21世纪，我国将由发展中国家逐步向中等发达国家过渡。大、中城市均在调整产业结构、扩大城市区域、布局居民小区、形成城市的主中心和辅中心区、发展卫星城等方面重新规划城市的发展。在这重要历史阶段，规划和建设轨道交通，是加快城市发展的重要手段和必要条件。北京市八通线和东直门与西直门间轻轨均属城市发展战略导向型的轨道交通线，是大城市区域间的主要通道。
(4)环保、能源政策发展的需要
20世纪70年代，全世界出现能源危机，城市环保问题也越来越被重视。从可持续发展战略考虑，应大力发展轻轨交通系统。我国大中城市，特别是风景优美的旅游城市，大城市在次繁忙的客运通道上发展轻轨运输，也是解决城市污染节约能源的好措施，如北京、大连、厦门、杭州、昆明等，发展轻轨运输不失为好的交通运输方式。
二、国内外研究现状
(一)国外研究现状
M.J.Demetsky、L.A.Noel和M.R.Virkler，提出了分析运输设施的方法，着重研究了建立交通枢纽的程序，并对公共交通系统的效益及成本进行了衡量和估算，其采用了分析技术的方法来设计交通枢纽，并经由一组预先设定的目标或标的来评估交通枢纽效益。
Korf和Demetsky，把罗吉特模型(LogitModel)应用在地铁车站换乘工具的发展情形描述上，其采用18种车站地区特性及社会、经济变量在不同的车站型式间比较，将地铁车站分成5类：①城市中心区车站；②高密度住宅区车站；③住宅使用为多，少数商业使用地区的车站；④商业使用为多，少数住宅使用地区的车站；⑤住宅稀少及未开发地区的车站。所使用的换乘工具划分为：小汽车、轨道交通、大巴、小巴、步行等5种，并不包括自行车和摩托车。
E.G.Bates探讨了既有交通系统换乘设施的改善，建议换乘设施必须更有效率，以鼓励乘客使用换乘。其研究完全针对巴士、城际客运及铁路方面的服务，并根据交通系统服务及延伸地区的大小来对换乘设施分类，文中除了介绍换乘设施的功能及形式外，还说明了各类接驳车站应具有的设施规模。
IanS.J.Dickins通过对欧洲和北美的51个都市进行调查，说明各大城市轻轨运输换乘设施的使用情形与潜在性，并提出了换乘设施的效益对现有各大城市换乘设施影响的诸多因素，对于换乘设施的位置、配置及规模大小也作了适当的建议。
(二)国内研究现状
国内研究主要集中在以下几个方面。
各种交通方式换乘及理论研究如下。
①自行车与公共交通之间换乘。由北京工业大学的张领、任福田等通过调查北京居民从居住地骑自行车到存车换乘公共交通出行，主要换乘地点的自行车存放量和骑车者的骑行时间，对其生成规律进行研究，提出造成这种出行方式的主要原因和影响因素；②其他交通方式换乘轨道交通(王秋平，李峰，2003)，分析并推导出了从城市其他交通方式换乘轨道交通时在其车站的平均换乘时间计算公式，依此提出了其他交通方式换乘轨道交通并保持充分协调使其吸引更多客流应采取的措施，以达到乘客换乘时间短，轨道交通运营效益高的目的；③从线路和车站相互关系的角度(姜帆，2001)，分析和论述了城市轨道交通规划中，该系统与其他交通衔接的方式及技术问题，给出了国外在这方面比较好的做法，结合我国城市交通发展的实际，探索性地提出城市交通需求的层次性特点和以城市轨道交通为龙头的客运交通枢纽建设问题；④针对城市交通换乘衔接的内涵、分类及换乘影响因素进行了深入分析，提出了以换乘量分析、衔接组织、建设方法及综合评价等方面为核心的研究理论和方法(周伟，2005)。
模型定量研究如下。
①换乘时间。同济大学运输工程系的周立新教授提出了换乘时间对轨道交通使用的影响分析，提出了以10~20km城市轨道交通出行距离计算，将换乘时间限定在5~15min范围内是比较合理的科学结论；②多种换乘系统评价体系。覃坦、晏克非(2001)等在总结我国城市交通主要矛盾的基础上，以轨道与市内地面常规公交协调衔接的系统条件为依据，寻求影响其协调衔接的主要制约因素，建立了多种换乘系统的评价指标体系和评价指标的量化方法，并应用于实践。
换乘规划与设计研究如下。
①接驳换乘系统。唐富藏、张有恒(1982)所作的研究，说明了接驳换乘系统的重要性，并探讨了接驳换乘系统的特性，以及设计的基本原则与评价时应考虑的因素。②轨道交通系统规划。林志盈(1990)针对台北都会区轨道交通系统规划的经验，就车站分类、站位选定、车站规划设计、车站换乘设施规划等做了初步的探讨，其中有关换乘设施规划部分，概略地介绍换乘设施的种类与配置原则，而对于换乘设施需求所采用的预测公式非常简单，带有浓厚的地方色彩，并不适用于不同地区性的换乘设施规划。③地铁车站外部接驳换乘系统规划。曾平毅(1998)针对地铁车站外部接驳换乘系统的换乘设施提出一套规划程序，并建立设施规划的准则作为规划时的参考。④换乘设计。许朝宗(1992)探讨了轨道系统与接驳换乘系统换乘设施的规划原则、程序及方法，并进行地铁车站各接驳交通工具数量的估算、换乘设施的检讨，作为未来地铁车站规划的参考，并将地铁车站换乘设施规划的知识原则，经由专家库系统模型的构建以累积经验及知识，辅助地铁车站的规划。
(三)研究的范围和对象
在本章中，轨道交通主要是指城市轨道交通，包括城市轻轨、地铁，不包括市郊铁路；同时包括已建和规划中的轨道交通。轨道交通换乘主要是指地铁、城铁之间及地铁之间换乘，不包括轨道交通与公共交通换乘。
研究范围指地铁4号线、5号线、10号线(一期)、8号线北段(奥运支线)、9号线，机场客运专线及通往亦庄等郊区新城的轨道交通线，及13号城铁线。分析的重点集中在西直门，选此点主要因为其为交通要道，交通拥挤堵塞状况常有发生，同时集地铁、城铁于一体，是一个很好的研究点，可以将研究对象充分纳入，北京市轨道交通规划图和西直门地铁和城铁换乘示意图如图71和72所示。
(四)研究主要内容
本章研究的主要内容有以下几个方面。
①什么是城市轨道交通？其特性如何？轨道交通与其他方式相比具有哪些特点？
②城市轨道交通换乘如何定义？其遵循的原则、分类、影响因素是怎样的？
③国内外轨道交通换乘分析，借鉴国内外成功经验，根据北京市现状，提高改善北京市轨道交通换乘效率。
④北京市轨道交通现状及轨道交通换乘存在的问题有哪些？
⑤交通运输效率概述，以及换乘效率评价体系的建立，利用数据和模型对北京市轨道交通换乘效率进行量化分析，并对北京市轨道交通换乘效率提出建议。
其中，对③、④、⑤的研究构成本章的重点。
(五)研究思路
根据上述主要研究内容，本章按照以下思路进行研究。
①从城市轨道交通以及城市轨道交通换乘概念入手，形成对城市轨道交通特性、城市轨道交通换乘影响因素等的认识。
②通过比较分析国内外城市轨道交通换乘，总结经验及差距。
③通过对北京市轨道交通现状分析，指出北京市轨道交通换乘存在的问题。
④利用交通运输效率论，借助指标体系，分析北京市轨道交通换乘效率。
⑤针对北京市轨道交通换乘存在问题，借鉴国内外经验，指出如何提高北京市轨道交通换乘效率。
（第二节）城市轨道交通及其换乘概述
一、城市轨道交通
(一)城市轨道交通概念界定
自1863年世界上第一条地铁在伦敦建成通车以来，城市轨道交通已走过一百多年的历史。但由于缺乏统一的标准，地下铁道有许多不同的名称。英国的第一条地铁由于完全修建在地下，所以叫做UndergroundRailway，译为都市铁道，后来又叫做MetropolitanRailway，译为都市铁道；德国则称为UndergroundBahn，简称UBahn，也翻译为地下铁道；19世纪初，纽约开始修建地铁，叫做Subway，后来称为RapidTransit，即快速交通，RailRapidTransit，简称RRT，是指快速轨道交通，有的文献称为HeavyRapidTransit，译为重型轨道交通。为了降低地下铁道工程造价，许多城市增加了地铁的高架部分，甚至有的城市地铁以高架为主，出现了ElevatedRailway，译为高架铁道。
在过去的30年里，城市轨道作为一种新型的交通工具，得到了空前的发展，轨道交通系统趋向成熟，解决了大量的技术、设备、资金和管理难题。据不完全统计，现在世界上已有43个国家和地区、320个城市拥有轨道交通，轨道交通系统在公共交通系统乃至整个城市交通系统中起着主干骨架的作用。
依据美国工程学会(ASTM)的定义，城市轨道交通是指利用地面、地下或高架设施，不受其他地面交通干扰，使用专用动力车辆行驶于专用路线，并以密集班次、大量快速输送都市及邻近地区旅客之公共运输系统。依照运输特性，可分为地铁系统(MRT)、通勤铁路系统(EMC)、轻轨系统(LRT)、公车捷运系统(BRT)等。城市轨道交通是指在轨道上行驶或以导向系统行驶的、服务于城市的交通。城市轨道交通是另一种现代化的城市公共客运系统，其基本功能是为城市人口提供大众化的出行服务。轨道交通具有占地面积小、运能大、速度快、交通伤亡率较低、环境污染较低等优点。在当今世界各大城市当中，轨道交通已经在整个交通系统中处于骨干地位，分担了大部分城市的交通运输任务。
(二)城市轨道交通类型与特性
为了使城市轨道交通在我国得到充分发展，有效地解决城市交通问题，有必要了解各种类型轨道交通的基本特性(见表71和表72)、适用范围、运送能力、设计车速、运行空间、环境影响等相关参数，以便能根据城市不同的地理位置、自然条件、经济实力，进行合理选择。
城市轨道交通一般指地铁系统、轻轨系统、市郊铁路和高架单轨铁路。