空间轨道（精选9篇）
空间轨道 篇1
1 概述
飞行器在空间运行时, 受到多种因素的影响, 飞行器轨道会发生衰减, 甚至会造成飞行器内部单机或某个分系统失去正常工作功能, 从而引起飞行器失效而被迫终止飞行。空间辐射环境就是其中的关键因素之一[1,2,3]。这里主要针对近极轨道区域空间辐射环境进行仿真, 即以98度轨道倾角为例, 考虑的轨道高度分别为300和600km。所考察的辐射环境指标主要包括:质子能谱, 电子能谱及辐射剂量等。这些指标的仿真结果将对该区域的卫星设计提出一定的设计要求。
2 仿真平台介绍
文章仿真平台是基于ESA的空间环境信息系统SPENVIS[4]。该软件包可以生成飞行器轨道或飞行器坐标网格点等信息;基于这些信息, 利用内置的空间环境模型, 可以对用户自己感兴趣的空间环境指标进行仿真, 该软件的主要功能包括:地磁场坐标生成;被俘获质子及电子的辐射通量、太阳质子影响;简单几何结构模型下的等离子或非等离子辐射剂量;复杂几何结构模型下的分区辐射剂量分析;太阳电池片损害等效影响分析;等离子LET、流量谱、单粒子事件翻转率;俘获质子流量的各项异性;大气、电离层密度及温度等;原子氧腐蚀深度;空间碎片仿真等。
3 仿真结果
文章仿真了倾角为98度情况下, 卫星高度分别为300km, 600km时的空间辐射环境 (质子能谱, 电子能谱及辐射剂量等) 。空间辐射环境仿真结果如下。
3.1 300km时的空间辐射环境仿真 (如图1、2、3)
3.2 600km时的空间辐射环境仿真 (如图4、5、6)
4 结束语
从仿真结果可以初步得出以下几点结论: (1) 对于98度倾角情况, 辐射剂量随屏蔽材料厚度变化的趋势是:在厚度处于小于9mm区间时, 随屏蔽材料厚度增加, 辐射剂量迅速减少;当厚度处于大于9mm而小于20mm区间时, 随屏蔽材料厚度增加, 辐射剂量减少十分有限; (2) 600km轨道高度比300km轨道高度的质子积分通量高1-2个量级, 而电子积分通量则在同量级范围内。
根据以上仿真结果, 我们可以在98度左右轨道倾角的卫星设计时选取厚度为9mm左右的铝板壳体, 即可有效减少300、600km高度区间内的空间辐射剂量, 从而保障星内单机工作稳定性;另外, 质子通量高往往更容易引起卫星器件单粒子事件发生, 因而对98度倾角卫星而言600km轨道高度的卫星设计比300km高度的卫星设计更应注重防范单粒子故障处理机制;电子通量高更容易引起卫星深层充电现象, 由于600km轨道高度比300km轨道高度的电子积分通量在同量级范围内, 因而就防范卫星深层充电方面, 600km轨道高度的卫星抗深层充电措施设计与300km高度的卫星抗深层充电措施设计不必采用差别化设计。
参考文献
[1]http://baike.baidu.com/view/415069.htm[DB].
[2]中国科学院空间科学与应用研究中心.宇航空间环境手册[M].中国科学技术出版社, 2000.
[3]沈自才.空间辐射环境工程[M].中国宇航出版社, 2013.
[4]https://www.spenvis.oma.be/[DB].
空间轨道 篇2
航天任务需求的多样化对空间多飞行器编队重构的轨道规划问题不仅提出了燃料或时间最优的要求,还提出了燃料和时间最优以及燃料均衡的要求.将带燃料均衡的多飞行器编队重构的轨道规划建模为一个多目标优化问题,通过将进化计算与问题领域的知识相结合,提出了一种基于小生境进化算法的最优轨道规划方法.该方法能从变轨时间、燃料消耗和燃料消耗方差三方面分别评价一个变轨方案的最优性,并且一次规划能够提供多个Pareto最优变轨方案.仿真结果证明了该方法的正确性和有效性,还揭示了编队重构轨道规划问题的三个优化目标之间的`关系,对于制定任务计划具有重要的参考价值.
作 者：王抒雁 郑昌文 作者单位：王抒雁(中国科学院软件所综合信息系统技术国家级重点实验室,北京,100080;中国科学院研究生院,北京,100049)
郑昌文(中国科学院软件所综合信息系统技术国家级重点实验室,北京,100080)
空间轨道 篇3
[关键词] 城市轨道交通 零售业 空间结构 影响
一、问题的提出
城市轨道交通是指城市中以轨道为载体的大运量的公共交通运输系统，包括地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种类型。
重庆市主城区山高坡陡、道路曲折的地理环境和多中心组团式结构，决定了市民出行主要依靠公共客运，因此发展大运量、方便快捷的城市轨道交通对适应市民交通出行、促进城市社会经济发展具有十分重要的意义。2003年，重庆初步完成《重庆市快速轨道交通建设规划》，确定用20年的时间，建设“六线一环”共300公里的轨道交通线路。2007年中央确定重庆为城乡统筹改革试验区，为更好的推进重庆“一圈两翼”的经济发展，重庆在原有轨道交通网络基础上，提出建立“九线一环”的覆盖中心城区、衔接主城区各外围组团的快速轨道交通网络，即以渝中半岛为中心，沿城市发展轴向六方辐射（见图1）。未来的城市轨道交通网络将延伸到整个大重庆范畴，城市的空间又拓展到一个新的层次，城乡一体化、城乡统筹将进一步加强。城市轨道交通网络的延伸、城市空间的拓展将改变重庆市的零售商业空间结构。
二、重庆市轻轨二号线对零售空间结构和布局的影响
重庆市轻轨二号线（“较新线”）于2005年底建成通车。二号线东起重庆核心商圈解放碑商圈的较场口，西至大渡口区新山村，途经曾家岩、牛角沱、谢家湾、动物园，跨越了渝中区、九龙坡区、大渡口区三个主城行政区，辐射九个片区（见图2）。
1.轨道交通拓展了城市空间，零售空间随之扩大。重庆市传统的交通方式以步行、公交车为主，且交通拥挤状况较为严重，限制了城市人口的有机疏解和城市空间的扩大，主城区集聚了过度密集的人口。轨道交通具有快捷、安全、大容量等特点，使交通可达性增强，延展了城市空间。二号线通车后，更多居民沿轨道线从人口密度相当大的渝中区向九龙坡区和大渡口区分散，从而原有的零售空间随之拓展。大渡口区凭借轻轨晋身为重庆第六大商圈。重庆未来的“九线一环”轻轨网络，服务范围覆盖重庆主城区以及江津、壁山等周边区县，轻轨网络将成为“大重庆”各组团间的快捷通道，引导和促进城市外扩和大型城市郊区化，零售空间随之扩大。
2.轨道交通为沿线商业带来了巨大的客流量。零售业具有“跟着消费者走的特点”。轻轨二号线全长19.15公里，设18个车站，自通车以来，平均日运量4.5万人次，最大日客运量达12万人次，平均满载率30%，高于开通多年的广州地铁。这给沿线零售商业带来巨大的客流。待重庆轨道交通网络化后，客流量必将大增，预计在2011年～2020年期间，轨道交通的平均日客流量将达603万～768万人次，在城市公交中占到48%～55%的份额（见表）。
资料来源：《重庆市轨道交通规划》
3.轨道交通沿线房地产的兴起，导致人口分布、结构和消费力的变化。轨道交通的建设，能极大的提高轨道交通沿线地的商业价值，并首先带动了沿线房地产的迅速升温。据资料显示，在围绕轻轨站1平方公里范围内，地产的价值可上升10%～20%。重庆借轻轨炒作开发的楼盘大有其在，而二号线的终点——大渡口区更是受益非浅。由于历史原因和地理交通原因，主城区市民不愿到大渡口区居住，那里大多楼盘房价偏低，上品质楼盘每平方米仅在1000多元。二号线开通后，交通瓶颈被打破，人们到解放碑方便快捷，大渡口区成为中高档楼盘开发的“黄金地带”，房价已番了几番，吸引了大量区域外的中高档收入居民或外来人士在此购房居住，沿线区域的人口密度迅速提高。随着沿线大量中高档社区的兴起，更多的中高档购买力的居民向轨道交通沿线聚集，便满足了便利性、生活性、休闲性零售业布局的要求和中高档商圈形成的需求门槛，从而在轨道交通沿线形成一个个新的商业热点。
4.轨道交通加强了零售业的集聚和辐射。由于轨道交通的建设，商业网点进一步向商业中心、商业副中心和轨道交通沿线聚集，组团式商圈形态和轨道经济带形态显现。例如，重庆的传统零售商业以解放碑为核心，都市圈其他区与解放碑的商业发展水平和聚客力差距相当大。随着轻轨的建成与拓展，重庆多中心组团式城市格局和商业布局更加清晰，目前二号线沿途的杨家坪商圈、大渡口商正异军突起。另一方面，随着轨道交通沿线土地开发的廊道及辐射效应，商业网点也延着轨道沿线布局和外延，从而在城市外围将形成更多的零售网点聚集，形成一个个新的商业副中心、商业街、购物中心或专业市场，这在一定程度上加强了零售业的分散。
三、轨道交通网络对重庆零售空间结构影响的预测分析
1.重庆零售业空间结构将由地块式空间布局逐渐演变为多轴线、多中心、网络化的布局结构。交通方式决定土地利用模式。从步行时代、马车时代、汽车时代到轨道交通建设时代，城市结构由单中心同心圆向多轴线、多中心模式演变。城市空间结构的改变将改变零售布局的现有形态，引导未来零售空间布局结构。随着城市轨道网络的逐渐形成，重庆多中心组团式城市格局和商业布局更加清晰，零售空间布局将由传统的点状和块状布局逐步转变为多轴线、多中心、网络化的零售空间布局结构。在这一结构变化过程中，各组团的零售商业空间会重组，一些新商业区和轻轨经济将崛起，商业中心区、商业副中心、专业街、社区商业的商业层级关系更加清晰，商圈之间的联系进一步加强。
2.各商圈特色化、互补性经营将提到重要地位，老城中心商业区骨干功能进一步加强。轨道交通带来的快捷方便，使人们跨区域流动变得容易，这使得商圈之间的竞争更加激烈。如果商圈再搞同质化竞争必死无疑。今后，每个商圈必须走特色化道路才能从其他商圈吸引人气，获取竞争优势；在这一重新定位过程中，商圈之间的互补性经营更加明显。另一方面，由于轨道交通的集聚作用，使渝中区、江北区、沙坪坝区等老城中心区的商业骨干功能进一步强化，出现商业与休闲旅游一体化趋向。
3.城市轨道交通沿线形成轨道交通经济带。在轨道交通车站及沿线的一定范围内(一般路段为100米，重点路段为500米)，有效的开发一切有形资源，形成轨道交通车站周边地区商贸业，从而吸引大量的人流；大量的人流又带动了沿线商贸的发展。这种相互影响、相互发展、相互推动，推动了沿线区域经济发展的新型经济现象，称为轨道交通经济带。由于轨道交通的舒适性、准确性和快捷性，使轨道经济带沿线和车站集聚了大量的人气；大量的人流出行又繁荣了经济带沿线商贸业，并为城市提供大量的就业机会，其产生的社会效益不可估量。
4.重庆轨道交通的公共交通、旅游双重功能，决定了沿线休闲商业、旅游商业的兴起。重庆规划的轨道交通绝大多数采取的是高架路轻轨形式，加上重庆典型的山水格局地貌，决定了轨道交通除具有基本的公共交通功能外，还具有旅游、景观功能。因此，在轨道交通沿线尤其换乘车站、重要站点必将产生大量休闲商业，在大型的车站乘换中心可以布局一些集购物、餐饮、休闲、旅游等综合功能为一体的大型商业设施，轨道交通经济带亦有条件成为重庆重要的一条休闲旅游经济带。
5.现代零售业态和现代流通方式将加快发展。随着城市化的进程和网络化城市轨道交通的建成，零售网点在业态、现代流通方式等方面迅速发展。主要表现为：便利店、超级市场、专卖店、专业店、社区商业步行街等会更多的出现在居住社区，重庆社区商业逐渐升级换代；便利店、购物中心、自动售货机等现代零售业态逐渐繁荣；旅游商业随着城市轨道沿线旅游资源的开发而发展起来；大型的车站乘换中心向城市边缘外移，城市周围新开发用地增加，将会促使批发市场集聚，有利于形成专业市场群；地下空间的拓展使地下商业街、地下购物中心成为重庆零售新形态，重庆将形成别具特色的立体零售空间格局；电子商务、连锁经营等现代流通方式也会随之大量涌现。
参考文献：
[1]蔡国田 陈忠暖:轨道交通对广州零售业空间布局的影响[J].现代城市研究2004(4)
[2]胡晓明 李 骏:轨道交通与城市形态互动影响的研究和探索[J].特区经济,2005(4)
空间轨道 篇4
关键词：轨道交通,地面空间景观设计,城市
随着城市化进程的不断加快,城市交通运输的结构也不断地做出调整,特别是大中型城市的交通阻塞现象愈发严重,为了能够与城市居民生活节奏加快的步伐相同步,进行大运量、速度快的交通革新是十分重要的,城市轨道交通顺势而为成为解决交通阻塞的关键所在,为了能够给人们提供一个良好的空间环境和保障人们换乘的需要,对城市轨道交通的地面空间环境展开研究是十分重要的。
一、构成城市轨道交通地面空间景观设计的主要要素
(一)主体建筑
风亭和人行通道的出入口组成了轨道交通中车站地面空间环境,在出口和入口处应当有良好的可辨识性,同时应与城市景观的美学要求相契合,保证在复杂的城市环境中设置特有的形象,使人能一眼识别到出入口。
(二)集散广场
与其他交通设备相匹配是车站设置的一个重要原则,这样能保证行人快速地换乘其他交通工具,即整个地面空间应当对车辆和人员集中和疏散起到良好的调节作用,应当将特定面积的集散广场进行合理的设定。通过研究本站点客流量的状况和人员去向,恰当地布局和分割地面空间,为指引和规范人、车的交通行为提供参考。
(三)服务设施
车站地面作为能够彰显城市高品质的公共空间,不但要将便捷、美观、有安全保障的各种服务设备提供给大家,还是人文关怀得以呈现的重要部分,虽然它在地面空间环境中占的比重不大,但却能够利用独有的设计将空间装点得让人耳目一新,给人们带来新的气息。
二、城市轨道交通地面空间景观设计的控制要素
(一)城市性质
城市性质不同会彰显出不同的文化气氛和特色,这就在很大程度上影响了交通轨道设计的整体风格和定位。研究江苏某地铁一号站可以看出,该地铁站的地下空间是通过壁画的方式,用概括和抽象的艺术化语言阐述了城市的很多风情片段。不过在设计地面空间景观时并没有形成自己的特色,也没有完整的主题为依托。通过问卷调查得知,有5%的人觉得地铁站的地面设计能够彰显出城市的文化特色,有8%的人觉得该景观设计得较好,而有四成的人觉得该地面景观设计非常普通,有37%的人觉得该景观设计无法将城市的特色呈现出来。这也说明大部分人无法记住城市地铁站的地面空间主题印象不深。同时对人们所希望呈现出的景观体的调查可以得知,有六成以上的人选择秦淮风光和六朝古都,而分别有二成的受访者选择国民风和现代都市风格。可见构建有城市特色的地面景观能起到提高人们的认同感和自豪感的作用,因此通过景观手法来展现和宣传城市特色资源具有重要的意义。
(二)城市周围用地的性质
轨道交通路上地铁车站可谓是一个个孤立的站点,在轨道线不断向道路、广场、房屋建筑等人工城市环境延伸的同时,还会遇到山林、江河湖泊等自然环境,同时极有可能会穿越文物古迹和古代文化遗址等文化景观,因此在设计地面空间景观时,一定要从形态、交通、功能、生态上与城市的周围环境有机融合,在设计地面空间景观时,应以当地实际情况为依据,在个性化设计时又要与所处的环境相协调。要将整体与景观特色之间的辩证关系处理好,同时轨道交通不但要融入保护自然生态中去,还应保护文化环境。比如在江苏某地铁一号线中的一个站点正好位于风景优美的森林公园旁边,这时可以借助该风景搭建一个地面二层岛式站台,有助于与优美的自然景观相协调。
(三)交通换乘功能
车站作为连接各种交通设施的纽带,应当在确保其快捷、可靠、高效等集散功能能够发挥作用的基础上,对车站地面空间本身的流线组织、铺设装潢设计以及布局规划给予充分考量,同时为了能够方便旅客还应当将是否能与周围交通设备完美对接进行考量,也就是要对乘车人员的去向、出行形式、方位指引、乘换车的习惯等进行全方位考量,使人们感受到以人为本的服务理念。在江苏省地铁一号线上,大多数是以原有主城区为依据进行的建设,同时将该城市的政治、商业、交通、文化、居住等贯穿在一起,沿线有较密集的建筑群,设置站点时有“有孔就入”的态势,并尽量对客运站、公交站和火车站以及周遭的环境起到“交通”纽带作用,不过无法与私家车、出租车等进行无缝对接,在一定程度上影响了人们的出行。
三、结语
总之,随着人们生活水平的提高,人们利用城市轨道交通这类交通工具时在追求方便、快捷、安全和舒服的前提下,还对换乘的节点(站点)的地面空间景观有了较高的要求,即人们在换乘时要求生理、心理和精神上得到一定的满足,所以在设计轨道交通地面空间景观时,应遵循以人为本的服务理念。在城市特色、文化景观与周围环境协调的基础上,将城市特色和文化景观展现出来,这也是将来选择车站站点的主要趋势,能够为轨道交通更好地服务于行人奠定基础。
参考文献
[1]冯允,赖赛珍.地铁车站地面空间景观设计研究[J].中国园艺文摘,2013(08):146-147.
空间轨道 篇5
1.1 任务概述
探测器将于2015年1月1日∼2025年12月31日之间任意时刻从地球出发, 选取太阳系若干小天体开展多种形式探测, 探测任务总时间不超过15年 (5478.75天) .小天体探测目标分为近地小行星、主带小行星、“大”小行星、彗星4类;探测类型分为交会、飞越、撞击、取样返回4种.探测器飞行过程中可在任意时刻利用行星引力辅助, 飞行过程中探测器与太阳的距离不能小于0.2倍天文单位 (0.2AU) , 探测任务结束时探测器剩余质量不能小于500 kg.探测器飞行轨道只受太阳引力影响, 不考虑行星与小天体引力 (行星引力辅助除外) .根据探测任务所包含的探测目标与探测类型, 飞行轨道设计结果将获得相应的得分, 并以此作为评价标准.
1.2 探测目标与探测类型
小天体探测目标分为以下4类 (小天体星历以文本文件形式给出) :
(1) 近地小行星, 包括1570颗目标, 把星历由文件asteroid nea.txt给出
(2) 主带小行星, 包括2065颗目标, 星历由文件asteroid mb.txt给出
(3) “大”小行星, 包括11颗直径大于250 km的小行星, 星历由文件asteroid large.txt给出
(4) 彗星, 包括653颗目标, 星历由文件comet.txt给出
探测任务中的所有探测目标不得重复, 同一小天体目标只能有1种探测类型.小天体探测类型描述如下:
(1) 交会探测
探测器与小天体交会, 交会后在小天体驻留至少30天, 每次交会可释放1台25 kg探测设备 (不回收, 也可以不释放探测设备) .探测器最多可携带2台探测设备.对于同一小天体目标, 探测器只能释放1台探测设备.无论是否释放探测设备, 同一小天体目标只能交会1次, 同一类探测目标的交会次数不超过2次.因此, 交会探测最多有8次机会.
(2) 飞越探测
探测器飞越小天体, 飞越时与小天体相对速度不大于10 km/s.同一小天体目标只能飞越1次.同一类探测目标的连续飞越次数不超过2次 (连续飞越2颗同一类探测目标后, 下一次飞越必须是不同类型探测目标, 不考虑飞越探测之间可能存在的其它探测类型) , 总飞越次数没有限制.
(3) 撞击探测
探测器在飞越小天体时刻释放撞击器实现小天体撞击.探测器最多携带2枚撞击器, 撞击器质量为50 kg/枚.撞击速度 (探测器与小天体的相对速度) 不小于20 km/s.同一小天体目标只能被撞击1次, 同一类探测目标的撞击次数不超过1次.因此, 撞击探测最多有2次机会.
(4) 取样返回
探测器与小天体交会可进行取样 (无论是否释放探测设备) , 样品置于探测器所携带的返回器中 (返回器的质量为25kg/枚) .此后探测器返回地球时可释放返回器从而回收样品, 返回时与地球的相对速度不大于5 km/s.探测器最多可携带2枚返回器, 每次返回地球时可以释放1枚返回器, 也可以同时释放2枚返回器.所有交会的小天体均可作为取样天体, 取样的小天体样品不计质量.1枚返回器获取的样品最多来自3颗交会小天体 (必须为返回器释放前的交会探测) .探测器释放返回器之后若还有后续飞行, 飞越地球表面的高度不大于300 km (或地心飞越半径不大于6 678 km, 此约束是返回器进入地球大气的条件) , 在此情况下, 需考虑地球引力影响.若飞越地球时不释放返回器, 则无此约束.引力辅助 (地球或除天王星与海王星的其它行星) , 采用无需消耗工质的速度脉冲近似, 行星星历由文件planet.txt给出.
2 探测器系统参数
2.1 运载发射
探测器由运载火箭发射从而直接逃逸地球引力, 探测器逃逸速度大小 (v∞) 与初始质量 (m0) 相关, 如表1所示.设计结果只能取该4组值中任意1组.逃逸速度方向没有限制.
2.2 推进系统
(1) 电推进发动机比冲为恒定的2 500 s, 电推进推力方向任意选取, 开关时刻与开关次数没有限制.电推进推力幅值有两种模式:
模式1:在一个天文单位 (太阳-地球平均距离, AU) 处, 电推进发动机推力幅值为T0=0.2N, 设r为探测器与太阳的距离 (单位:AU) , 电推进发动机的实际推力幅值为:
模式2:0N≤T≤0.2N, 不依赖于探测器与太阳的距离.
若采用电推进, 两种模式只能选择其中一种 (模式1为优先选用模式) , 选择模式2的设计结果排在所有选择模式1的有效设计结果之后.
(2) 化学推进比冲为350 s, 每次推进过程近似为一个速度脉冲, 速度脉冲大小和方向任意选取, 施加速度脉冲的时间间隔没有限制.
探测器可单独采用电推进或化学推进, 也可以采用电推进/化学推进混合形式, 即混合利用连续小推力与速度脉冲.若采用混合推进形式, 电推进两种模式也只能选其一 (模式1仍为优先选用模式, 选择模式2的设计结果排在所有选择模式1的有效设计结果之后) .电推进或化学推进的使用时序、时间间隔均无限制.
2.3 探测器质量分配
探测器的质量分配情况如下:
m0为探测器初始质量, 与逃逸速度相关 (见表1) ;mFUEL为电推进/化学推进消耗工质质量总和, k=1.1 (考虑工质储罐质量) ;mENTRY为返回器质量, 25 kg/枚, 0≤nE≤2;mEXP为探测设备质量, 25 kg/台, 0≤nEX≤2;mIMP为撞击器质量, 50 kg/枚, 0≤n1≤2;mSC+mPL为卫星平台质量+有效载荷质量, 不小于500 kg.
3 设计结果评价标准
设计结果中的每次探测均获得相应得分, 按照不同探测目标与探测类型, 每次探测得分见表2.
表2中的a, b, c为得分的加权系数, 定义如下:
上述定义中, Tstay为小天体驻留时间 (单位:天) , 即交会小天体时刻与飞离小天体时刻之间的时间段;vimp为小天体撞击速度 (单位:km/s) , vflyby为飞越小天体相对速度 (单位:km/s) .vimp与vflyby的定义如下
式中, timp为小天体撞击时刻, vsc (timp) 为timp时刻探测器速度矢量, vbody (timp) 为timp时刻小天体速度矢量;tflyby为小天体飞越时刻, vsc (tflyby) 为tflyby时刻探测器速度矢量, vbody (tflyby) 为tflyby时刻小天体速度矢量;·表示矢量求模.若vflyby=0但保持不到30天, 按照飞越探测计分 (至少计2分) ;若vflyby=0且保持30天以上, 可按照交会探测计分 (若超过8次交会探测, 仍按照飞越探测计分) .
若探测器成功实现取样返回, 取样返回所得分数为相应取样目标的交会探测所得分数 (实际上为相应交会探测所得分数加倍计算, 包括释放与不释放探测设备两种类型) .1枚返回器的取样目标不能超过3个, 取样目标总共不超过6个
设探测器总共探测了n颗小天体, 每次探测的得分计为αi;设探测器总共成功取样了m颗小天体 (m≤6) , 每个取样目标得分为βj;设计结果的最终得分为:
设计结果性能指标为最终得分最多, 即J最大化;若得分相同, 探测任务总时间短者为优.如3.2节所述, 若采用电推进 (无论是单独使用还是混合使用) , 两种模式只能选择其中一种, 选择模式2的设计结果排在所有选择模式1的有效设计结果之后.
若设计结果违反任务约束条件, 计分规则如下:
(1) 所有探测目标不得重复, 且同一目标只能有一种探测类型.若发生重复, 只计发生时间最先的探测得分, 后续重复探测均不计分.
(2) 针对同一类探测目标, 交会次数不超过2次, 连续飞越次数不超过2次, 撞击次数不超过1次.超过8次的交会探测可按照飞越探测计分.若超过规定次数, 按发生的时间顺序排列, 超过规定次数的多余探测不计分, 也不计对其取样返回的分数.
(3) 若探测器取样返回地球时与地球的相对速度大于5 km/s, 认为返回器返回失败.若探测器还有后续飞行, 地球飞越高度大于300 km (或地心飞越半径大于6 678 km) , 也认为返回器返回失败.返回失败的返回器取样目标对应的交会探测分数不加倍计算.
(4) 若探测器在飞行过程中与太阳的距离小于0.2AU, 其首次发生时刻及之后的探测均不计分, 且认为该发生时刻任务结束;飞行过程中mSC+mPL小于500 kg的发生时刻及之后的探测均不计分, 且认为该发生时刻任务结束.
空间轨道 篇6
关键词：定向井,井空间圆弧轨道计算,问题探究
所谓的定向井钻井, 具体而言是指在对其进行钻井的过程中, 不是竖直的设计井眼, 而是要与井眼有着相应的距离。进行钻井是要按照之前已经设计好的轨道采取钻井, 最后则要依据设计的最终要求来达到相应的目的和层位。对于定向井钻井而言, 对其轨道的控制与设计是最重要的关键步骤。要不断的优化定向井的轨道设计, 为更快更好的引导钻井, 保证其能够达到目的层提供有力的技术支持。
通过不断的研究和发展, 定向井钻井轨道的相关优化设计方法得到了有效的支持和改进在此基础上, 则形成了比较完整的定向井轨迹优化设计体系。从而使得其在实际应用中的范围越来越广, 在现场的应用越来广泛, 受到广泛的欢迎。对定向井的轨道进行优化设计的最重要的目的是为了找到一个最优的轨迹, 从而能顺利的从井口达到目的层的钻井井眼。如果现场的施工条件能够达到和允许, 那么就要把井眼的井斜变化率和方位角变化率等各种参数达到最低, 从而实现对定向井钻井空间圆弧轨道实现最优计算。与此同时还要提供一个最短的井眼轨迹长度, 来优化设计轨迹, 从而尽可能的降低钻井的摩阻力与其对井口动力的有效消耗。
1 圆弧井段上任意点井斜角和方位角
在采取斜平面法进行三维定向井钻井轨道设计时, 其弯曲的井段是一段空间圆弧。一些研究学者已经给定了井斜角与方位角要跟随着弯曲角不断变化的相关计算公式, 在公式中的通常出现的系数表达式里, 除了有端点井斜角与方位角的计算之外, 还应用了装置角。另外的研究学者结合实际情况, 还制定了另外的一组井斜角与方位角的相关计算公式, 这个公式是在斜平面的倾斜角与倾斜方位角的基础之上。
当能够确定两个端点的井斜角与方位角的基础上, 唯一可以确定的就是圆弧所在的斜平面的空间位置, 因此圆弧上面的任意点的井斜角与方位角都是某个参数的单变量函数。
本文结合具体实际情况, 给出了一套新型的计算方式。具体而言, 就是有效的结合井斜角与方位角, 来将其展示成为弯曲角的变量函数。在现实生活中, 合理有效的采用本文提出的新公式, 可以给出在井底参数预测的基础上面的定常井眼曲率预侧模型。而相关学者所采用的立体几何关系的推导公式, 能够将斜平面倾斜角与倾斜方位角概念进行有效的结合和利用, 这两个概念虽然具有有较强的物理意义, 可是却导致比较繁杂和琐碎的计算过程。本文结合具体实际情况, 以最基础的坐标增量恒等式为出发点, 使用初等方法来进行井斜角与方位角的计算的合理有效推导。
2 算例验证和对比
根据相关文献对所给出的计算例子针对计算空间的圆弧井段斜角以及方位角的新公式进行有效的验证。
当一个水平井钻到井深到1250M处时, 井斜角α1=42°, 其方位角则为β1=135°。当其工具的造斜能力能够达到K=7°/25M时, 则要求当井的斜角α2=45°, 其方位角β2=115°。根据上面的要求来设计出其调整轨道。
结合公式来对弯曲角进行计算:θ=12.2368°
结合上文所使用的新方法可以得出井段中各个地点的井斜角以及方位角等相关参数, 具体见下表1:
3 结束语
通过上文可知, 在坐标增量恒等式的基础上面来科学有效的使用初等方法进行推导, 从而有效的给定了计算空间圆弧井段上面任意一个点的井斜角与方位角的新的公式, 这样的公式结构比较简单, 并且拥有形式相对对称和便于计算等方面的特点。同时还要使用文献算例来对新公式进行一系列的对比和验算, 从而保证计算结果同文献中的计算结果保持一致。
在本文中所得到的计算井斜角与方位角的新公式, 能够在对圆弧形进行定向井轨迹设计, 还可以应用在实钻测斜数据, 对其进行加密的处理, 同时可以有效的控制钻井轨迹等。
参考文献
[1]鲁港, 王刚, 邢玉德, 孙忠国, 张芳芳.定向井钻井空间圆弧轨道计算的两个问题[J].石油地质与工程.2012, 18 (22) :12-28[1]鲁港, 王刚, 邢玉德, 孙忠国, 张芳芳.定向井钻井空间圆弧轨道计算的两个问题[J].石油地质与工程.2012, 18 (22) :12-28
[2]刘修善, 王珊, 贾仲宜.井眼轨道设计理论与描述方法[M].黑龙江科学技术出版社.2012, 10 (36) :33-35[2]刘修善, 王珊, 贾仲宜.井眼轨道设计理论与描述方法[M].黑龙江科学技术出版社.2012, 10 (36) :33-35
[3]郭钧, 刘修善.空间圆弧轨道的描述与计算[J].天然气工业.2000, 07 (13) :200-201[3]郭钧, 刘修善.空间圆弧轨道的描述与计算[J].天然气工业.2000, 07 (13) :200-201
空间轨道 篇7
近代的沈阳是一个多元因素影响下的城市, 使得沈阳市成为了一个综合性的大熔炉[1]。于是近代沈阳开始走上多元化的发展道路。整个城市都被划分成不同的范围, 它们各自经营, 大力发展实业, 在一定程度上促进了当时沈阳市的建设。由此也促成了近代沈阳独特的城市空间形态, 而轨道交通建设对近代沈阳城市空间形态的影响作用尤为明显。
1 近代沈阳轨道交通演变
城市交通是时代的缩影, 沈阳作为我国轨道交通建设较早的一个城市。轨道交通对近代沈阳城市空间形态的影响是跨越时间的、动态演进的, 从产生到消亡经历了以下演变历程。
1.1 铁路
南满铁路是沙俄时期在中国东北修筑的一系列铁路的一部分。日俄战争后, 日本取得了在东北的铁路修筑权。在沈阳市, 南满铁路附属地的建设给沈阳城市空间形态带来了冲击式的变化[2]。
1.2 马车铁道
沈阳最初的公共交通就是马铁, 沈阳马铁运营了将近18年, 它使用马匹来拉动, 也是沈阳的第一个轨道交通设施工程。
1.3 传统有轨电车
在1924年沈阳市政近代化运动中出现的传统的有轨电车是由直流架空线路供电, 在轨道上行驶的城市客运车辆。整个传统有轨电车的运营时间长达50年。在1974年后的20年里, 沈阳几乎没有公共轨道交通设施。
轨道交通影响下的城市空间形态是城市内部空间结构的整体体现, 是城市发展不同因素共同作用, 合力影响下的结果[4], 合理的城市空间形态变化模式将对一个城市的发展具有重要的意义。
2 轨道交通线路对近代沈阳城市空间形态的线性影响机制
轨道交通的线路对近代沈阳城市空间形态的影响主要表现在线性的拉伸作用上。此时近代沈阳城市空间形态表现为跳跃式组团发展模式和轴向带状发展模式共存的发展模式, 具体表现为对于城市空间结构的调整和促进城市发展轴形成等方面。
2.1 对城市空间结构的调整
轨道交通对城市空间结构的发展影响重大。近代沈阳发展速度较快, 城市规模和人口数量扩大, 此时落后的交通形式限制了城市各个空间的有机结合。一旦交通状况被改变, 城市制约因素消除, 城市空间结构将会发生改变, 进而影响整个城市空间形态的变化。
满铁的建设使得沈阳突破了原有的外圆内方的中国传统城市空间形态 (见图1) , 满铁附属地的形成, 对沈阳空间形态带来了线性的变化, 并对铁路与老城之间新区的形成起到了决定性的作用, 从本质上改变了沈阳城市空间结构。
铁路建设在清政府的作用下位于老城西侧, 满铁附属地的建成同老城区形成了明确的东西走向, 城市空间被强行向西拉伸, 保守封闭的沈阳老城空间形态被打破。南北向的满铁又是支撑沈阳南北向发展的主要骨架, 南北往来的货流和物流可以北上, 又可南下。因此, 满铁推动了沈阳空间形态南北和东西双向发展。此时, 沈阳空间形态形成了由老城区、铁路附属地等部分构成的不等重的哑铃形式[5] (见图2) 。
马铁和有轨电车的线路虽然并不是同时修建, 但都影响了沈阳城市空间形态的变化。由于铁路附属地和老城区是自修自建, 缺乏联系, 此时马铁的建设加强了片区之间的联系。后来的有轨电车, 更是承担起了联系沈阳各个片区的重任。加上自修自建的东西向铁路, 近代沈阳城市空间形态整体表现为跳跃式组团发展模式, 形成了以满铁附属地、老城区、商埠地和张作霖扩建的新区等多个片区。
2.2 促进城市发展轴形成
轨道交通为城市的发展提供了便利条件, 使得在轨道交通沿线进行开发建设成为可能, 并且轨道交通沿线也正是发展的重点所在。在大量资金、人力和物力的投入下, 促进了城市发展轴的形成。
近代沈阳城市发展轴的形成, 主要是受到马铁和电铁的影响 (见图3) 。电铁和马铁经过的街道, 慢慢地变成了人们休闲娱乐的场所, 是城市人流和物流最为频繁的地方。
以中山路为例, 它本就是联系满铁附属地、商埠地和老城区的道路, 电铁和马铁的经过, 让更多的资源在此集中, 各种商业项目、娱乐项目、金融项目、文化项目等在此集中, 一度成为近代沈阳最繁荣的街道之一, 变成了沈阳不可或缺的城市发展轴线。此时, 轨道交通对于近代沈阳旧城区空间表现为轴向带状发展模式。
3 轨道交通节点对近代沈阳城市空间形态的点状影响机制
轨道交通除了线路布置对城市空间形态有影响之外, 交通站点和相交节点也对城市空间形态有重要的影响。从总体上来看, 轨道交通站点和相交节点对城市空间形态起到点状集聚作用, 在一定程度上带动了城市中心区和副中心区的发展。
近代沈阳轨道交通的建设能够带动老城区的持续发展, 并为多个新中心区带来活力。主要表现为:
1) 轨道交通带来大量人流和物流, 促进了老城区商业与公共活动的开展, 增强了老城区功能。
2) 轨道交通能利用较少的空间资源满足大量人流的出行需求。城市老城区和新中心区的高强度开发, 集中大量人流, 同时也能疏散大量的集聚人流和物流。
3) 轨道交通的快速、准时使城市周边的居民能方便地到达中心区, 加强了城市时空的整体性[6]。
沈阳站是轨道站点和节点中最重要的组成之一, 是电铁和铁路的交汇站。这里将是沈阳内部和外部人流与物流的集散地, 满铁附属地的发展正是受益于此, 作为第一个沈阳新区, 它的发展虽然强势, 但是在沈阳传统环境下也将举步维艰。轨道交通站点为附属地的发展带来了新的活力, 不同的业态, 不同的资源在沈阳站汇集又辐散, 在同其他片区的频繁交流中, 附属地的发展也日新月异。沈阳站作为附属地的核心组成部分, 城市空间在此集聚, 形成近代沈阳城市空间新的发展核心, 这将是沈阳城市空间形态变化最重要的核心点之一。
轨道交通主要是通过小型站点来完成与外界的联系。这些小型站点周边形成了城市空间的次级核心。多条线路相交之处往往是两个或多个次级核心的重合之处, 也可认为是轨道交通的小型枢纽。在这个枢纽往往会形成城市空间新的增长点, 轨道交通成功的带动了城市中心区和副中心区的互动发展。
沈阳中山广场是电铁的交汇之地, 其周边分布有旅馆、奉天警察署、洋行、东洋拓殖株式会社奉天支店等建筑, 由此可见当时中山广场的辉煌与繁荣。中山广场位于沈阳老城区中心与满铁附属地之间, 在它的集聚作用下, 两个重要中心的资源都向对方靠近了一步, 从而加强了沈阳各个片区之间的联系, 使得沈阳呈现出更加合理、完善的城市空间形态。
4 结语
1) 轨道交通单因素影响下的近代沈阳城市空间形态总体上呈现跳跃式团块状的发展模式和轴向带状发展模式共存的发展模式。但是轨道交通线路和站点对近代沈阳城市空间形态的影响机制又是有差别的。
2) 必须结合实际判定近代沈阳城市空间形态发展模式。沈阳城市空间形态的影响因素是多种多样的, 更是涉及到经济、政治、文化、社会和环境等方面, 是一个发展变化着的复杂的过程。因此近代沈阳城市空间形态发展模式研究, 应在充分考虑城市实际情况和发展现状的基础上进行综合研究。
3) 一个城市空间形态的发展模式的确定一定要跳出就城市论城市的狭隘概念, 而应该进入区域宏观范围讨论城市的科学境界。只有从更大的范围出发, 才能正确把握城市空间形态发展模式, 从而促进未来沈阳城市空间形态走向一个可持续的、永续发展的未来。
参考文献
[1]刘忠刚.多元管理权下的近代沈阳城市格局发展研究[J].中国名城, 2010 (5) :61-63.
[2]雷家玥.南满铁路附属地历史建筑研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2012.
[3]曲晓范.城市轨道交通建设与沈阳百年变迁[J].辽宁大学学报 (哲学社会科学版) , 2013, 41 (2) :49-56.
[4]张利敏.高铁站点地区城市空间形态及景观特色策略研究[D].武汉:华中科技大学, 2011.
[5]王茂生.清代沈阳城市发展与空间形态研究[D].广州:华南理工大学, 2010.
空间轨道 篇8
关键词：轨道交通,城市空间结构,城市形态
21世纪, 我国城市轨道交通迅速发展, 推动了城市的整体进程。轨道交通指城市中有轨的、大运量的公共交通运输系统, 包括地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等。多种类型城市轨道交通的建成将带来人流在量和质上的巨大变化, 大大提高其沿线的通达性, 改变其沿线的区位条件, 从而影响城市土地利用与产业空间布局, 进而影响城市空间结构与形态。国内外的实践经验表明, 城市的实际形态和结构往往是交通发展战略和空间发展战略相互作用的结果。轨道交通作为城市战略性的基础设施进而影响到城市空间布局调整的重要部分——城市更新, 促进城市空间布局的分化重组 (参见图1) 。本文将从本文将分析南京的轨道交通发展对城市形态产生的影响。
一、南京轨道交通的发展
1、现有建成轨道交通概况
南京地铁项目规划工作于1984年启动, 于2005年建成通车。现已建成线路为一号线, 二号线以及一号线南延线, 全长总计84.75公里。北至迈皋桥, 南到江宁大学城, 西至奥体, 东抵仙林, 基本贯穿南京, 初步形成了南京的轨道交通网络。
2、在建以及已规划轨道交通概况
最新南京轨道网线规划结果, 将线路从原来的13条增加到19条, 南京主城区地铁线加密, 里程则从原来的433公里增加到617.1公里。2014年, 南京确定开通地铁三号线、十号线、宁天城际一期和宁高城际一期 (机场线) , 新建线路运营里程147.4公里, 新增车站63座;2015年年底, 还将开通运营地铁四号线, 从龙江到仙林的又一条城市主动脉。同样是在2015年, 宁和城际一期、宁高城际二期和宁溧城际也将计划开通运营, 届时, 新增运营里程155.5公里, 新增车站49座。
二、南京轨道交通的发展对居住空间的影响
目前, 我国已进入城市化快速发展的时期, 伴随着城市规模的日益扩大, 出现了居民工作地和居住地的分离。通勤成本已经成了人们选择居住地的一大要素。而轨道交通凭借其快速度、准时便捷的优势极大地缩短了沿线居民的通勤时间, 在吸引通勤人口移居的过程中改变了城市居住空间的布局。
1、居住空间向郊区转移
Baerwald (1981) 曾指出交通可达性是住宅开发的关键因素。而轨道交通正是凭借其快速高效的优势带来其沿线地区良好的通达性。交通的改善带来了区位条件的改善, 提高了土地的潜在收益, 沿线和两端的物业价值也将有所提升。
南京的南郊、江浦地区以及仙林的居住区已经因为轨道交通的便捷, 迅速发展。河西奥体板块的也因开通已七年的地铁一号线而发展的越发成熟。开发商们意识到了地铁对房地产开发的升值影响是必然的, 尤其是南京的交通的现状——南北交通。因此, 南京地铁的规划与修建会使得房地产商对原先比较偏远, 交通不便的地段产生兴趣, 从而开发建设, 也因为交通的便捷吸引了不少有购房需求的人去郊区购房居住。
2、居住空间向站点附近集中
轨道交通建设虽然带来居住区向郊区的迁移, 但这种迁移并不是均衡地分布在每个点上, 而是由轨道交通引导的向特定地点的集中。聚集效应是这种集中产生的动力。轨道交通在居住地和生产地的网络形成中发挥了重要的纽带作用, 人们开始从稠密的城市中心迁居于人口稀疏、地价低廉、交通便利、有一定公共设施的城市边缘区, 城市的居住空间随之发生了巨大变化。在居住空间沿轨道交通线走向集中的同时, 大量的开发商受到边缘区地价低廉、开发风险低、潜力大的吸引, 在站点附近开发成片的居住区, 从而使这些站点附近汇聚了大量的人流, 随之将吸引更多公共设施在此设置, 进而又吸引了更多的人口迁入, 产生新的居住开发需求。在这种循环过程中, 这类站点附近渐渐成为城市新的副中心、城市空间扩展新的节点、城市人口转移的中心地。
南京的轨道交通规划将使得原先人口密度较低的郊区的居住空间以轨道交通的站点为中心向外部扩散, 居住空间将以轨道交通线作为纽带, 成片或者带状发展。江宁地区和南京西郊的轨道交通线路呈网状, 该地区的居住空间形态将成片发展, 而江北、板桥以及路口的轨道交通多呈带状, 这些地区的居住空间形态将沿轨道交通线呈带状发展。
三、南京轨道交通对商业空间变化的影响
轨道交通使人们在更广泛的范围内共享社会资源, 城市内部的各项功能在通勤圈内进行再分配。轨道交通线上与传统商业圈接驳地区的中心功能将得到强化;而那些处于地铁口岸附近已有一定规模的商业圈, 其等级将会有所提升;另外具有交通枢纽地位, 且有一定商业基础, 或是作为政府重点规划区域的轨道交通站点处将形成新的商业圈, 发展成为新的辅助中心地。
1、新商业圈的形成
一般在轨道交通的起点、终点和重要的中转站口处会形成新的商业圈, 这些地方一般也是政府发展规划的重点区域。这些区域由于居住空间的转移或居住群体的变化而崛起为新的商业圈。
从图2中可看出, 南京轨道交通的中转站很多, 四条线路交汇站1个, 三条线路交汇站4个, 二条线路交汇站55个。高铁南京南站为四条地铁线路交汇的中转站, 南京站、明故宫、仙新路、油坊桥这四个站点均为三条地铁线路交汇站, 这样的交通条件, 使其拥有成为新商圈的优势, 也可以为城市中心区分担一些客运压力。
2、中央商务区因交通条件改善而得到强化
中央商务区往往属于中心城市的老城区, 建筑物与人口密度高, 对外进出口通道有限, 交通极为拥挤与堵塞。轨道交通相对于公路交通来说, 占地较少, 凭借这种优势可以缓解地面用地紧张, 疏解交通压力。因此在一定程度上减轻了市中心的拥挤程度, 并且通过提高可达性避免了因城市郊区化趋势而带来的市中心衰落, 同时也避免了城市更新改造带来的城市中心人口的空心化趋势, 保证了中心区的可持续发展。中心放射的轨道交通线将交通流引向城市中心, 加强了中心区的辐射力和吸引力, 强化了中央商务区的功能。
南京新街口是处于城市中心的商业区周边为长江路、上海路、管家桥、王府大街、石鼓路、淮海路和洪武路所围的面积约1km2, 是南京市商业最集中, 商业面积容积率最高、最繁华的商业中心, 其商业利润约占全市的1/3。地铁一号线和二号线的建成对于新街口地区商业的改善以及强化有目共睹, 一定程度改变了原有的商业布局。在未建成地铁前, 新街口地区布局凌乱、人流拥挤、车流拥堵。
为了解决新街口中心地区的问题, 改善周围环境, 促进商业经济发展, 规划局与1998年~ 1999年已地铁建设为契机, 规划了新街口地区的地下空间, 将新街口建设为如今我们看到的有一定规模、高质量的地下空间, 这一规划不仅增加了城市空间容量, 提高了该中心地区的空间利用率, 也改善了交通, 环境品质, 使得新街口地区成为功能布局合理、空间利用高校、形态有序、交通便捷、设施齐备、环境宜人、特色鲜明的城市与建筑一体化协调发展的现代化城市商业、商务中心区, 强化了新街口的商业中心地位。
3、重要的枢纽站点附近的商业圈等级提升
等级得到提升的商业圈一般是位于交通枢纽地位的大型站点附近, 且本身已有一定规模, 由于站点口岸强大的聚集力, 地铁口汇集周边客流、商流, 对于周边形成漏斗效应, 而迅速得到提升。
高铁南京南站在地铁规划中将成为四条地铁线路交汇的中转站, 加上其原有的车站性质, 他不仅成为联系南京市与全国其他城市的重要交通枢纽, 而且将承担起南京内部轨道交通的一个重要中转环节, 这样便捷的交通, 会大大的促进其周围商圈的发展, 有可能成为南京的另一个现代化商业中心。但作者认为新街口的中心地位在相当长的时间内不会被高铁南站代替。
四、轨道交通对城市更新的影响
前面所谈的轨道交通对城市居住空间与商业空间的布局影响都是从城市单个功能布局选择的角度分析, 但城市各个功能的空间布局之间是相互影响的, 在城市居住空间与商业空间变化的同时, 其他的功能空间和城市整体布局都会产生相应的变化。下面将从宏观角度来分析通过城市更新规划与轨道交通发展方向相结合来实现的城市整体空间布局的变化。
1、引导新城建设, 推动城市中心的转移
轨道交通作为一种全新的交通方式, 它的引入将会使城市的可达性重新组合, 促使城市结构发生变化。连接城市两端边缘区与中心区的快速轨道交通线, 有助于那些居住和工作在中心区的居民, 将居住或工作地点转移到两端站点附近的边缘区, 从而降低中心区密集的人口及对交通密度的需求。而这种转移本身就是新城建设所需的必要条件, 为新的城市中心、或副中心的建设奠定了基础。轨道交通的延伸方向就是未来城市中心转移的方向, 伴随着新城的建设, 城市中心将逐渐转移到新的城市。
2、通过土地功能置换带来城市空间布局的重整
我国旧城普遍存在布局混乱、房屋破旧、居住拥挤、交通阻塞、环境污染、市政和公共设施短缺、名胜古迹绿地遭受破坏等严重问题, 而这些问题的根源在于城市内土地配置效率低下、城市功能老化 (阳建强, 2000) 。轨道交通既能够促进沿线土地功能置换, 提高土地利用效率, 又能在一定程度上缓解交通拥挤状况, 提高通达性, 促进旧城的改造, 使城市各功能空间重新配置, 优化整合。轨道交通沿线区位条件改善, 将商业机构吸引到附近布局, 地价上升, 就会将收益回报率较低的居住用地和工业、仓储用地向边缘挤出, 腾出空间作为商业用地发展。而且, 居住用地本身也由低收入的住宅转为中高收入住宅, 随着居住群体的变化, 居民的购买力提高, 这就需要更多、更高档次的商家布局到周边, 集约高效地利用土地 (曹嵘、白光润, 2003) 。土地功能置换带来的结果是城市各功能区的重组与整合, 使城市空间布局更加合理化。
轨道交通建设促进城市空间布局变化的同时, 也迫使城市中的弱势群体离开自己原有的住房, 或由于房价的提升而被迫迁移到远离轨道交通的地方。这与建设轨道交通的初衷——提高弱势群体的机动性, 是相背离的, 因此在旧城改造过程中应该通过适当的补偿方式来保护弱势群体的利益。
五、结论
我国长期以来由于城市规划落后于城市发展, 造成了城市布局混乱, 功能空间分布不合理等问题, 这些问题已经严重阻碍了城市的进一步发展。目前正是我国城市空间布局调整的重要时期, 城市轨道交通的发展可以促进城市功能结构的合理调整, 提高城市系统的交通效率, 提升中心城区的经济活力, 改善人居环境, 进而对城市的整体竞争力提升与区域中心地位的提高都具有重要意义。
鉴于轨道交通对城市空间布局的重要影响, 南京市政府在制定轨道交通规划时首先要规划好地铁在地上、地下与长途、短途、高速、低速、汽车、火车多种交通工具的接驳, 尽可能地发挥轨道交通的通达性效用, 方便居民出行, 以实现居住空间的转移; 其次要将城市交通网络规划和土地资源的综合利用开发及商业开发规划相结合, 合理有效地开发轨道交通沿线土地, 促进沿线的商业繁荣与发展;最重要的一点是尽量考虑与城市发展战略规划相结合, 使轨道交通的整体布局能够与城市发展方向和城市发展战略相协调, 以完成城市的更新改造, 只有这样才能最大限度发挥轨道交通在城市发展中的作用, 合理诱导城市空间的扩展, 促进地区发展战略目标的实现。
参考文献
[1]阳建强.中国城市更新的现况、特征及趋向[J].城市规划, 2000 (04) .
[2]惠英.城市轨道交通站点地区规划与建设研究[J].城市规划汇刊, 2002 (02) .
[3]胡敏.轨道交通对城市空间布局的影响探析[J].现代城市研究, 2001 (11) .
[4]郑明远.轨道交通时代的城市开发[M].北京:中国铁道出版社, 2006:35-55.
空间轨道 篇9
各大城市为了解决这一系列城市问题都采取了积极有效的措施，包括调整城市空间结构的优化布局。但由于一些副中心或组团发展不足，空间形态始终没有摆脱“摊大饼”的发展格局，未能朝着理想的形态发展。究其原因主要是空间结构的发展缺乏有效的交通支撑，从而引发了寄希望于将轨道交通作为城市空间结构优化的有效手段。因此，深入研究轨道交通与城市空间结构关系成为重要课题。以郑州为中心的中原城市群将成为中西部地区规模最大的城市群，同时中部六省的省会城市都在推进轨道交通的大规模建设。深入研究轨道交通对郑州城市空间结构重构，可以在一定程度上获得代表中部地区重要城市轨道交通建设对城市空间结构重构作用的结论。
一、未来郑州城市发展所面临的重大背景
随着郑州城市化的快速推进以及《郑州市城市总体规划》、《中原经济区建设规划纲要》的出台，逼使郑州进行中心城市量能升级，以社会经济转型带动城市空间结构转型，把郑州做大做强。
1. 城市化快速递进
郑州作为全省工业、商业和服务业的主要聚集地，享有设施齐全、交通便利、信息灵通、人才汇集以及市场容量大和投资效益高等优点，近年来，郑州市城镇化步伐不断加快，县(市)城镇化水平快速提升。2011年底，郑州市总人口达885.7万人，其中城镇人口574.1万人。城市化率达到64.80%，已经进入快速城市化阶段，预计至2020年郑州城市化率将达到80%。展望未来，城镇化是郑州经济增长的巨大引擎。郑州市城镇化率比全省高出25.7%，在中原城市群中高居首位，分别比开封和洛阳高出23.8%和19.2%，在河南省处于领先地位。
2. 中心城市量能升级
郑州作为河南省省会和省域首位城市，是河南省发展的重中之重。河南省要实现跨越式发展，走在中部前列，郑州就应当首先实现跨越式发展，率先走在中部前列。在兄弟省市以省会城市为核心，大力培育城市群的发展激励下，郑州必须承担起统领中原城市群、带动河南整体发展、率先在中部地区崛起的国家与区域责任。
未来将提升郑州国家区域中心城市地位，壮大中心城市，提高综合配套和资源配置能力，发挥区域核心增长区作用，扩大辐射范围，将郑州建设成为中原经济区科学发展、民生改善、社会和谐的领跑者，成为中原经济区对内合作、对外开放的重要载体。
3. 经济社会发展转型
中共中央制定的第十二个五年规划中，要求建设资源节约、环境友好的生态文明城市，形成以节约能源、节约资源和生态环境良好为标准的产业结构、经济增长方式和消费模式。在早期的发展过程中，郑州为了追求工业的迅速发展，把大量的工业基地放置在城市中心，造成城市中心区环境质量的恶化。因对原有生产体系的过度依赖，郑州市经济转型缓慢。近年来，随着发展战略的调整，郑州正从着手从产业结构、城市功能、城市建设等多方面的进行全面调整与转型。
二、现状交通与郑州未来城市空间组织的问题
1. 制约城市发展与空间形态转型
郑州市老城区由于人口过分集中，交通和生态环境严重恶化，亟须分散和疏解部分职能以容纳经济社会发展的新增职能，将产出效率低下的土地取而代之以获利能力较强的办公、居住、商业设施，从而使土地利用模式及结构得以调整。然而，郑州市近年私家车数量的快速增长引起城市交通拥堵、城市噪声、环境污染等一系列社会问题。对于郑州而言，其车辆增加的速度超过城市道路的承载量，主干路网建设还不够，道路横断面不统一，导致通行能力下降，造成交通拥堵加剧。目前，交通拥挤及其带来的城市环境污染问题已成为限制郑州发展的障碍。
2. 难以承载未来城市规模的扩大
截止2011年，现状郑州市域人口910万，其中城镇人口450万。随着郑州市城市化的推进，至2020年郑州市域人口1100万，其中城镇人口将达880万。目前郑州的现有交通方式已经无法满足城市交通需求，常规交通在高峰期人满为患，道路交通拥堵严重，继续发展常规交通很难适应未来城市人口的增加所产生的交通需求。
2008年郑州市总规中将市中心城区建设面积控制在450km2。对比1995年市区建设面积仅108km2。建设面积增加了4倍，其交通半径由原来不足6km增加为13km，中心城区与外围航空港组团、郑汴-中牟组团、荥阳-上街组团的交通半径增至20～35km。一般情况下，常规公交的行驶速度为15—17km/h，而最远边缘组团的公交出行时间一旦超过60min，则无法实现周边组团与城市中心的快速联系。现有的交通体系难以承载未来城市规模的扩大。
3. 对市域城市空间结构支撑不足
众所周知，城市发展到较大规模时，单中心的布局形态已经不能适应城市的发展。伴随着城市人口的增加，郑州从最初的以二七广场为中心向外“摊大饼”扩展逐渐向组团式格局过渡。未来随着人口的进一步增加，原先集中在中心城区的人口将逐渐分散到郑东新区、高新技术开发区以及周边组团和城镇中。但由于缺乏有效的交通支撑，郑东核心CBD功能区、碧沙岗—万达功能区、曼哈顿功能区一直发展缓慢，未能形成城市副中心。现有的交通体系显然无法支撑未来城市空间结构的转型。
三、轨道交通对郑州城市空间结构重构的影响和作用机制
1. 郑州市轨道交通规划
郑州市轨道交通建设规划编制始于2001年，2009年2月经国务院同意获国家发改委批复，由6条线路组成，总长222.7km。为了满足新的郑州城乡统筹和区域一体化的发展需要，郑州市于2010年进行了郑州市轨道交通建设规划修编。
修编年限分为远期规划和远景规划：远期城市轨道交通线网由9条线路组成，共300.8km：包括6条市区普线(208.6km);3条都市快线(92.2km)。线网规划里程比总体规划线网(222.7km)增加了78.1km。整体呈“一环、两纵、三射、三线”的网络布局形态。
远景年规划17条城市轨道线，639.8km:10条市区普线(322.6km);7条都市快线(323.3km)。加上郑开、郑州-机场2条城际线，都市区内共有19条轨道线服务。
2. 轨道交通对郑州城市空间发展的影响
(1）优化产业升级与空间形态转型。
轨道交通的建设不仅带来资金、人才、技术、知识、投资和消费等，还带给郑州新观念和新生活方式，提升郑州市的品牌效应和市场资源。其次，轨道交通建设给郑州产业发展带来新的机遇和资源，通过对不同产业的促进作用，促使产业转型或者升级，进而引导郑州产业结构优化和升级。产业结构的变化带来城市用地结构、土地利用性质和土地利用强度的变化，从而实现城市空间形态的优化。
(2）轨道交通效应与城市空间发展。
首先，轨道交通线网拉大城市建设用地规模。交通工具决定着居民交通出行的最大距离，决定着城市发展的规模，引导着城市空间发展方向。轨道交通带动城市空间的延伸，将郑州交通半径由原来不足6km增加为13km，中心城区与外围团的交通半径也增至20—35km，城市建设用地规模进一步扩大。其次，促进空间的定位与功能调整。不同资本的投入、不同产业的发展等所需要的空间不同，而轨道交通的发展改变了资本的投入和产业结构，带来了新的生活方式和新的城市整体形象，从而使空间定位发生改变，空间功能也相应调整。最后，促进空间的形态与结构升级。纵观城市城市空间形态的发展过程，交通的发展对郑州空间形态发展具有重大的推动作用。轨道交通的建设将强化郑州中心城区的中心功能，并能够改善郑州新区与外围的联系，能有效拓展西部高新技术区的对外影响力，从而实现郑州城市空间形态的转型。
(3）轨道交通发展与城市空间组织转型。
轨道交通的巨大优势引导着郑州产业结构优化升级和高新产业集聚，不仅仅有利于提升郑州市在区域中的地位，更有助于郑州城市空间职能的调整和转型。轨道交通建设对原有城市中心区的产业造成吸引，有助于重构原来城市核心区用地，有利于轨道交通周边形成新的空间职能。空间职能的变化，将引导空间功能布局，进而调整空间形态模式。规模经济效益理论可达性提高轨道交通建设区域优势，显现产业集聚规模经济空间职能重构产业结构调整主导产业转变。
四、基于轨道交通的郑州城市空间结构重构
1. 重构理念和原则
通过分析郑州目前的空间组织问题和未来发展的基础上，结合郑州市十二五规划，城市空间结构重构应坚持新交通、新形态、新生活的重构理念和公共交通引导、生态环境营造，历史文化保护的重构原则。
2. 重构策略
(1）轨道交通枢纽为点、廊道为线、组团为面的发展策略。
首先是通过轨道交通枢纽构建城市空间节点;其次依托大容量快速轨道交通系统高强度、高密度布置城市居住和就业岗位等，吸引大量的人流量和物流量，形成轨道交通廊道引导城市发展方向;最后通过轨道交通走廊来划分组团以优化城市空间结构。
(2）基于轨道交通的郑州城市空间规模控制策略。
根据郑州市城市规划目标和不同片区现状及发展特点，按照轨道交通的客运承载力，结合轨道交通线网布局及对城市的影响，制定城市或组团的人口规模、用地规模、土地利用使用强度等从而构筑新的城市空间结构。
3. 重构方案
(1）培育竞争力和对外辐射强的城市新职能。
从未来郑州发展的背景分析可知，郑州作为河南省省会和省域首位城市，是河南省发展的重中之重。郑州的发展应当依托特殊的区位，培育具有竞争力的城市职能，强化对外辐射。在新的形势下，郑州要担负起引领中部崛起、统领中原城市群发展、构筑区域核心增长极的新职能。
(2）“两轴五组团多中心”的城市空间结构重构方案。
(1)“两轴”。
东西向城市发展轴：依托郑上路—建设路—金水路—郑开大道与中原路—东西大街—郑汴路形成中心城区东西向发展轴，作为城市空间拓展的主骨架，集聚区域和城市的主要服务职能，构成城市发展的核心区域。地铁一号线和郑开城际线的建设将带动发展轴线沿线地区的开发建设。
南北向城市发展轴：沿花园路—紫荆山路及中州大道—机场高速形成从惠济片区至航空港组团的南北向发展轴，是城市中心和外部区域的主要联系轴，也是现代城市特色风貌景观的展示轴线，未来有聚合区域性服务功能的潜在优势。地铁2号线和郑州-机场线以及城际轨道交通的建设将使得北从新乡、焦作，南起新郑、许昌都可便捷到达郑东新区CBD地区。
(2)五组团。
中心区组团：中心区以轨道交通建设为契机，按照建设紧凑型城市的原则，优化调整土地、空间资源配置，继续推进“退二进三”，发展商贸服务业。五组团分别为：荥阳—上街组团：未来轨道交通10号线为上街-郑州站的专线，形成郑州荥阳—上街新区和荥阳—上街组团;郑汴—中牟组团：轨道交通9号线将中心区和中牟紧密相连，形成郑汴—中牟组团和惠济组团;新郑—航空港组团：轨道交通3号线和13号连接航空港和新郑，形成新郑—航空港组团。
(3)多中心。
区域级中心：郑东新区CBD、新郑州站枢纽中心、二七广场商业中心。城市级中心：碧沙岗综合服务中心、紫荆山综合服务中心、龙湖旅游休闲中心、中原西路市级行政文化中心。另外，还有片区级中心。
(3）“一心三城，两轴一带”的市域城镇空间结构重构方案。
轨道交通支撑都市区框架的基本形成，伴随着城际轨道交通的建设，城市功能向外辐射。
(1)“一心”。
包括中心城区及三个外围组团(郑汴—中牟组团、新郑—航空港组团和上街—荥阳组团)，是市域空间结构的核心地区。
(2)“三城”。
指巩义市区、新密市区、登封市区3个中等城市，是市域空间结构中的二级中心城市。
(3)“两轴”。
东西向沿连霍高速公路、陇海铁路等交通干线上的郑州市中心城区、郑汴—中牟组团、上街—荥阳组团、巩义市区及沿线城镇所构成的城镇发展轴，是市域经济联系和城市空间拓展的主轴线。南北向沿京港澳高速公路、京广铁路等交通干线上的郑州市中心城区、新郑—航空港组团等城镇所构成的城镇发展轴。
(4)“一带”。
市域南部依托省级交通干线由登封市区、新密市区和新郑市区等城镇构成东西向发展带。
(5)城镇规模等级结构。
未来城市空间等级规模将得到普遍提升，等级结构趋于合理。重点镇加速发展，规模提升;主要交通沿线特别是轨道交通站点周边的城镇等级将提升明显，城镇发展密集带初具雏形。
4. 重构路径
为了保证郑州城市空间结构重构按照轨道交通的引导达到预期效果，首先，应保持发展轨道交通与抑制小汽车发展的统一性，只有将控制小汽车增长的和发展轨道交通的策略相结合，才能够达到改善城市交通和引导城市空间结构的目标。其次，城市发展方向与轨道交通引导方向的一致性，轨道交通对城市发展方向至关重要，轨道交通不仅要服务于现阶段的城市发展，更要着眼于未来的发展，轨道交通规划应在城市拓展之前预测城市的发展方向。最后，城市资源与城市发展规模的相协调，城市资源承载能力是制约郑州城市发展的重要因素，郑州城市发展规模和空间布局的确定必须充分考虑资源与环境的现实状况和发展目标。
五、结语
空间结构重构涉及政治政策、社会经济、自然环境、现状发展基础等多方面内容，轨道交通作为影响城市空间结构重构的一个因子，并不能引起城市空间结构各个层面的重构，通过与最新一轮郑州市城市总体规划相比较，本文总结出轨道交通作用下城市空间结构变与不变之处，具体结论如下表：
摘要：本文以郑州经济社会转型发展和城市空间结构转型为契机,将轨道交通作为城市新的交通因子,研究其对城市空间结构发展的作用机制和影响要素;将轨道交通的组成元素如站点、交通廊道、辐射范围分别对应空间中的点线面,依此确定郑州空间结构重构中的城市中心、发展轴、城市功能片区,以支撑重构方案的构建。
关键词：轨道交通,城市空间结构,重构,郑州
参考文献
[1]边经卫.大城市空间发展与轨道交通[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]周春山.城市空间结构与形态[M].北京:科学出版社,2007.
[3]汤青.轨道交通引导合肥城市空间发展研究[D].合肥工业大学,2010.
[4]汤姆逊著,倪文彦等译.城市布局与交通规划[M].北京:中国建筑工业出版社,1982.
[5]刘滨,秦冰清,蒋祖华.轨道交通与上海城市空间结构的优化[J].城市轨道交通,2004(05).
[6]章琳.城市轨道交通对城市发展的作用研究——以上海市为例[D].上海师范大学,2010.