我國市郊鐵路速度目標(biāo)值選擇范圍探討

李建斌

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線站處，湖北 武漢 430063）

我國組大群城的市形的態(tài)發(fā)逐展步形演態(tài)化正，由由單中中心心城城外市圍向的多新中城心、分衛(wèi)散星城城市或城市組團(tuán)疏解中心城的人口。市郊鐵路是為中心城與新城之間提供快速、大容量、公交化公共交通服務(wù)的有軌交通系統(tǒng)。目前，我國還沒有真正意義上的市郊鐵路投入運(yùn)營，具備一定市郊鐵路功能的主要有利用既有鐵路改造開行市郊列車的北京 S2線、上海浦東鐵路和金山支線。北京 S2 線的最高設(shè)計(jì)速度為120 km/h (二期改造將達(dá)到160 km/h)，旅行速度為60 km/h；浦東鐵路的最高設(shè)計(jì)速度為 120 km/h；金山支線的最高設(shè)計(jì)速度為 160 km/h[1]。通過采用類比法，參考國外市郊鐵路的特點(diǎn)及運(yùn)營速度，對我國市郊鐵路的速度目標(biāo)值范圍選擇進(jìn)行探討。

1 國外市郊鐵路速度目標(biāo)值概況

1.1 國外市郊鐵路概況

（1）東京市郊鐵路。東京首都圈是在以東京火車站為中心的50 km半徑范圍內(nèi)，涉及東京都、神奈川縣、琦玉縣、千葉縣和茨城縣管轄的地區(qū)。東京首都圈內(nèi)參與公共交通的市郊鐵路總長 2 013 km，包括 JR 線和私營鐵路。其中，JR 線平均站間距 5～6 km，私營鐵路平均站間距2 km 左右[2]。

（2）巴黎市郊鐵路。巴黎有8條市郊鐵路，以市內(nèi)5個火車站為終點(diǎn)服務(wù)于各方向，主要是加強(qiáng)巴黎周邊城鎮(zhèn)和市中心的聯(lián)絡(luò)，長約 709 km。另有5條穿越線為市域快速軌道交通線 (RER)，總長587 km[3]。

（3）倫敦市郊鐵路。倫敦大都市中心城內(nèi)市郊鐵路總長 788 km，平均站間距為 2.5 km；近郊區(qū)(50 km交通圈) 的市郊鐵路總長 923 km，平均站間距約 3.5 km；遠(yuǎn)郊區(qū) (100 km交通圈) 的市郊鐵路總長高達(dá) 1 360 km，平均站間距約 7.5 km。

（4）紐約市郊鐵路。紐約市郊鐵路主要包括北方鐵路和長島鐵路，服務(wù)于近郊 80 km 以內(nèi)的都市圈，以通勤客流為主。因此，在中心城內(nèi)其站間距較大，平均站間距約 4 km；在中心城外 80 km 交通圈內(nèi)，平均站間距約 3 km；而 80 km 以外的遠(yuǎn)郊區(qū)，平均站間距約 6 km。

1.2 國外市郊鐵路運(yùn)營速度

國外市郊鐵路建設(shè)遵循市民出行一次到達(dá)目的地以不超過 1 h 為原則，設(shè)計(jì)合理的站間距、車站形式和運(yùn)營模式，選擇確定列車旅行速度和最高運(yùn)營速度，其主要城市市郊鐵路運(yùn)營速度見表1[4]。

表1 國外主要城市市郊鐵路運(yùn)營速度概況表

2 我國市郊鐵路速度目標(biāo)值的影響因素分析

2.1 我國市郊鐵路時(shí)間目標(biāo)值的選擇

從國外大都市市郊鐵路的發(fā)展歷程來看，東京、紐約、巴黎等大都市郊區(qū)基本在主城區(qū)80 km半徑范圍內(nèi)，通過市郊鐵路的出行時(shí)間一般控制在1 h 以內(nèi)。究其原因，是由于市郊客流中通勤客流比重較大，為滿足這類客流需求，市郊鐵路旅客的出行時(shí)間不宜超過 1 h。根據(jù)我國城市空間布局分析，我國大城市市域范圍基本在中心城 70 km 半徑范圍內(nèi)，市郊鐵路總出行時(shí)間可控制在 1 h 以內(nèi)[5]。因此，我國市郊鐵路速度目標(biāo)值應(yīng)滿足市中心至郊區(qū) 1 h 通勤圈的交通目標(biāo)?？紤]到兩端出行附加時(shí)間 (按各增加 10 min 考慮)，市郊鐵路純旅行時(shí)間不宜超過 40 min。

2.2 城市空間尺度的影響

在旅行時(shí)間目標(biāo)值約束的條件下，城市空間尺度是影響市郊鐵路速度目標(biāo)值選擇的最重要因素，新城絕大部分在距中心城 70 km 半徑覆蓋范圍內(nèi)，距市中心的直線距離小于 50 km，與國外大都市的城市結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較接近，如表2所示。因此，實(shí)現(xiàn)1 h 通勤圈的交通目標(biāo)，速度目標(biāo)值 100～160 km/h基本可以滿足要求。服務(wù)遠(yuǎn)郊的市郊鐵路應(yīng)采用較高的速度目標(biāo)值、較大的站間距，必要時(shí)考慮開行大站快車；服務(wù)近郊的市郊鐵路速度目標(biāo)值可適當(dāng)降低，站間距適當(dāng)加密[6]。

表2 我國典型大城市空間尺度表

2.3 站間距與速度目標(biāo)值的關(guān)系

2.3.1 市郊鐵路站間距分析

國外市郊鐵路發(fā)展歷程表明，市郊鐵路車站由于強(qiáng)大的聚集能力，其半徑約 1 km 范圍內(nèi)將得到高強(qiáng)度開發(fā)，成為城市發(fā)展軸上組團(tuán)的中心。因此，市郊鐵路的最小站間距一般不宜小于 2.0 km，引導(dǎo)城市形態(tài)沿市郊鐵路通道呈理想形態(tài)“串珠狀”發(fā)展。

由于市郊鐵路車站分布于中心城不同交通圈，具有中心城高密度站點(diǎn)布置和外圍區(qū)低密度大站間距的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，以適應(yīng)大都市不同交通圈的交通特征和多樣化出行需求，因此國外市郊鐵路平均站間距一般為 1.5～7.0 km。目前，我國部分在建或規(guī)劃的市郊鐵路站間距一般為 2.0～7.0 km。

2.3.2 站間距與速度目標(biāo)值的關(guān)系

在不組織越行的運(yùn)輸組織模式下，列車最高運(yùn)行速度主要取決于平均站間距離。合理的列車最高運(yùn)行速度與站間距的匹配，應(yīng)能保證旅客舒適度和列車運(yùn)行效率，列車在區(qū)間不宜全部處于加速或減速工況，應(yīng)有一定距離保持以最高速度勻速運(yùn)行?？蓞⒁娤铝泄健?/p>

式中：V 是目標(biāo)速度；D 是站間距；t 是加速到目標(biāo)速度后列車的勻速運(yùn)行時(shí)間；a加、b減是列車的平均加速度和平均減速度。

由公式看出，目標(biāo)速度值與站間距的匹配主要受車輛設(shè)計(jì)參數(shù) (構(gòu)造速度、加減速性能等) 影響。

（1）車輛參數(shù)取值。140 km/h、160 km/h、200 km/h 等級車輛參數(shù)參考CRH6型車輛樣車，80～120 km/h 車輛參數(shù)參考國內(nèi)城市軌道交通車輛。各型車輛主要計(jì)算參數(shù)取值如表3所示。

表3 不同運(yùn)營速度車輛主要計(jì)算參數(shù)取值表

（2）列車“0→最高速度→0”所需距離。按平直坡道計(jì)算列車由0加速到最高速度并由最高速度減速至0所需距離與時(shí)間如表4所示。

表4 列車從 0→最高速度→0 運(yùn)行距離和時(shí)間表

（3）最高運(yùn)行速度與站間距的匹配。根據(jù)初步分析，列車最高運(yùn)行速度與站間距的合理匹配關(guān)系：100 km/h 為 2.0 km；120 km/h 為 3.0～4.0 km；140 km/h 為 5.0～6.0 km；160 km/h 為 7.0 km；200 km/h 為大于 15.0 km。

結(jié)合車輛設(shè)計(jì)參數(shù)分析，在列車不越行模式下，受平均站間距的限制，一般最高運(yùn)行速度不超過 160 km/h；但對于某些具備越行條件的線路而言，則不受其限制，在滿足運(yùn)輸能力需求大站快車可以采用更高的運(yùn)行速度。

2.4 與公路運(yùn)輸?shù)暮侠矸止?/h3>

速度目標(biāo)值的選擇首先要滿足時(shí)間目標(biāo)值的要求，實(shí)現(xiàn)外圍新城或城市組團(tuán)與中心城的快速聯(lián)系。市郊鐵路與公路相比，不能提供“門到門”服務(wù)，方便性稍差，但其快速性更勝一籌，特別是對于遠(yuǎn)郊與中心城的聯(lián)系。因此，市郊鐵路的速度目標(biāo)值選擇要注重發(fā)揮速度優(yōu)勢，否則不利于吸引客流、實(shí)現(xiàn)交通規(guī)劃目標(biāo)，如北京軌道交通八通線開通后運(yùn)營狀況不太理想，與其設(shè)站較密、運(yùn)營速度不高，與京通路上運(yùn)營的公交車相比速度沒有明顯優(yōu)勢有關(guān)。因此，速度目標(biāo)值選擇應(yīng)實(shí)現(xiàn)交通規(guī)劃目標(biāo)，并促進(jìn)與公路運(yùn)輸?shù)暮侠矸止ず蛥f(xié)調(diào)發(fā)展。

3 我國市郊鐵路速度目標(biāo)值的選擇

通過與國外大都市空間尺度類比分析，100～160 km/h 速度目標(biāo)值應(yīng)基本能滿足1 h 通勤圈的交通目標(biāo)；在列車不越行模式下，受平均站間距的約束，列車最高運(yùn)行速度不宜超過 160 km/h，但對于某些具備越行條件的線路而言，為滿足運(yùn)輸能力等需求，大站快車可以采用更高的運(yùn)行速度；從與公路運(yùn)輸?shù)暮侠矸止ず蛥f(xié)調(diào)發(fā)展看，市郊鐵路宜采用相對較高的速度目標(biāo)值。根據(jù)綜合分析，我國市郊鐵路速度目標(biāo)值基本在 100～160 km/h 范圍。

[1]黃永柳. 關(guān)于既有鐵路開行市郊列車的思考[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2011，33(5)：88-91.

[2]劉賢騰. 東京軌道交通體系與城市空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通，2009(2)：71-75.

[3] 李鳳玲，史俊玲. 巴黎大區(qū)軌道交通系統(tǒng)[J]. 都市快軌交通，2009(1) ：101-104.

[4]陳孟喬. 國外主要城市市郊鐵路發(fā)展現(xiàn)狀分析及啟示[J]. 綜合運(yùn)輸，2010(3)：77-81.

[5]馬述林. 東京城市快速軌道交通發(fā)展模式及啟示[J]. 綜合運(yùn)輸，2009(3)：104-108.

[6]黃永柳，李建斌，陶志詳，等. 我國市郊鐵路發(fā)展對策研究[R]. 武漢：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2011.