快慢線模式在北京地鐵新線設(shè)計中的應用

潘學英 魏慶朝 邱麗麗 程 雯

(1.北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司 北京 100037;2.北京交通大學土木建筑工程學院 北京 100044)

隨著世界各大城市的不斷發(fā)展變化，當前我國幾大主要城市進入城市軌道交通快速發(fā)展期和網(wǎng)絡(luò)化運營期。軌道交通線路由中心城向周邊新城和郊區(qū)延伸發(fā)展，線路長度明顯加長，形成了不少長大線路，給軌道交通建設(shè)和運營帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

對于城市軌道交通長大線路的前期研究、規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運營模式等方面的研究工作，是目前國內(nèi)各城市軌道交通發(fā)展的重要課題和熱點問題。對城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中市域快線、市郊鐵路、區(qū)域快線、城際鐵路等相互結(jié)合、銜接的運營方式和建設(shè)模式研究是非常緊迫的。

在城市中心區(qū)與周邊新城的連接、大城市與衛(wèi)星城間市域快速軌道交通線路上，根據(jù)其客流潮汐化、向心性強的特點，線路線站位、列車運營模式和運營管理模式等的合理選擇，對于提高軌道交通系統(tǒng)的服務(wù)水平、降低運營成本、實現(xiàn)高效銜接等方面具有非常重要的意義。

1 快慢線模式的概念

鑒于國內(nèi)城市軌道交通和市域線的快速發(fā)展，對基于快慢線運營模式的線站位方案研究是非常必要的?？炻€是指城市軌道交通采用快慢車共軌運營模式的線路，快車和慢車在同一條軌道上運行?？燔嚥捎迷秸镜倪\營模式，慢車采用站站停的運營模式;快線主要服務(wù)于新城(或衛(wèi)星城)至市中心區(qū)的中長途通勤客流，慢線主要服務(wù)于短途乘客;在快慢車避讓車站，采用快車優(yōu)先出站，慢車后出站的方式;快線通過減少停站時間和提高過站速度來提高旅行速度?？傊?，快慢線模式是根據(jù)乘客出行的不同需求實現(xiàn)差別化服務(wù)的新運營模式。

筆者以北京地鐵新線工程快慢線模式為例，重點研究基于快慢線運營模式的長大線路線站位方案及相關(guān)問題。

2 國外快線發(fā)展概況

采用快慢線越行運營模式是城市軌道交通快線的一種特殊的運營模式，是提高軌道交通水平的一項有力措施。采用快慢線運營模式，需要對線網(wǎng)規(guī)劃中的線路從客流特征、實施條件進行研究分析，合理選擇越行區(qū)段、越行點，并對運營效果進行分析論證，確?？炻€具備可行性、可操作性。

國外一些發(fā)達城市，如美國紐約、法國巴黎、日本東京等，部分線路已采用快慢線運營模式。

2.1 紐約地鐵快線

紐約地鐵快線模式有2種:四軌和三軌，如圖1、圖2所示。

四軌模式在同一服務(wù)區(qū)間提供快慢線，是紐約地鐵的主要模式，快線與慢線同站臺換乘。

三軌模式主要服務(wù)于潮汐性客流，在高峰期間為客流主方向同時提供快慢線的服務(wù)，均采用高架形式。紐約快線的旅行速度與國內(nèi)地鐵相差不多，其快速的概念主要體現(xiàn)在:慢線能夠服務(wù)于更廣范圍情況下所產(chǎn)生的對比。

紐約地鐵特征:快慢車同向不共線、快速運行、換乘方便、服務(wù)于中長距離的出行。

2.2 巴黎快線(RER)

巴黎RER建設(shè)的主要目的是使乘客快速穿越整個巴黎市和從近郊不經(jīng)換乘就可以到達市中心。巴黎公交公司采用了利用既有市郊鐵路，在中心城修建新線的RER方案。

巴黎快線特征:快速運行、共線運營、靈活的運營方式。

2.3 日本東京快線

城市中心的地鐵網(wǎng)主要服務(wù)于城市中心15 km的范圍，城市快速鐵路主要服務(wù)于城市50 km的范圍，使中心城與郊區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)非常方便?？炻€越行運營模式主要以東京快線為代表，其主要特征是:同一軌道上實現(xiàn)跨站運營與站站停相結(jié)合的運營方式。

東京快線特征:快慢車共軌運行、站距靈活、換乘方便、大小交路運營。

2.4 小結(jié)

對紐約、巴黎和東京地鐵快線模式的分析表明，各個城市的快線特征并不相同，沒有一個絕對的指標來定義快線，但有如下共同特點:

1)相對于普通地鐵，快線的站間距大、速度快。

2)為主要出行點之間提供快速的服務(wù)。

3)快線主要是通過減少?？空竞吞岣哌\行速度來實現(xiàn)。

采用快慢車共軌運行，是基于以人為本的設(shè)計原則，避免頻繁上下車對中長途乘客的干擾，滿足乘客不同需求，以提高旅客的舒適度和列車的直達性，提高整條線路的差別化服務(wù)水平。

通過設(shè)置不同的站間距和運營方案的調(diào)整，實現(xiàn)快慢線的差別化服務(wù)方式?？炀€為中長距離出行的乘客提供更好的服務(wù)，慢線主要為短距離出行的乘客提供更舒適的服務(wù)。

3 北京地鐵新線的快慢線運營模式

快慢車運營模式主要考慮客流特征:一是組團之間客流交換量較大，二是客流潮汐特征明顯，三是客流平均運距長。

我國采用快慢線越行在鐵路上較為普遍，主要是鐵路多為地面線和高架線，工程投入相對較小。目前還沒有一條實際運營快慢線的地鐵線路，北京地鐵6號線是我國第1條計劃在北京市2015年城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃中實行快慢線越行的線路。

北京地鐵6號線是北京市軌道交通線網(wǎng)中貫穿于城市中心區(qū)、東西向布置、大運量等級的骨架線。為了將近郊新城(通州新城)到城市中心的軌道交通出行時間控制在45 min以內(nèi)，該線采用快線模式。6號線全線總長約52 km，共設(shè)車站34座，分一、二期及西延3段建設(shè)(見圖3)。

圖3 6號線全線方案

根據(jù)國外3個典型城市的經(jīng)驗和北京地鐵6號線的線路特點，以及6號線一、二期工程的預測客流情況，對3種模式(常規(guī)運營模式、全線越行運營模式和快慢車共軌運營模式)的優(yōu)缺點進行綜合比較分析后，推薦6號線采用快慢車共軌的運營模式，即五路居至青年路采用站站停的運行方案，在青年路至終點東小營站采用大站越行的運行方案?？燔囋隈籽炂抡疽晕髡菊就?、在以東區(qū)段越行，停車站數(shù)量為22個，快車越過不停的車站5座。慢線停車站數(shù)量為27個，采用站站停的運營模式，主要服務(wù)于短途乘客?？炀€主要服務(wù)于通州新城至市中心區(qū)和CBD的中長途通勤客流，在褡褳坡站以東，選擇幾個上下車客流量較大的車站停車，通過減少停站時間和提高過站速度來提高旅行速度。在快慢車避讓車站，采用快車優(yōu)先出站、慢車后出站的方式。經(jīng)過運營組織研究表明:快慢車避讓站的數(shù)量與系統(tǒng)通過能力有關(guān)。6號線設(shè)2座避讓站，分別位于常營站和新華大街站。該種運營模式滿足不同層面乘客的需求，將越站運營和站站停運營相結(jié)合，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念(見圖4)。

根據(jù)運行圖鋪畫，6號線西延之后，快慢車共軌運營模式下和普通車運營模式下，列車旅行速度和旅行時間見表1。

圖4 6號線西延后快慢車共軌運營模式停車站

表1 2種運營模式運行圖旅速

4 基于快慢線運營模式的線站位方案

4.1 線位方案選擇

快慢線模式線位選擇與普通地鐵線基本相同，快慢線選線時除滿足普通線路一般選線原則外，還應根據(jù)長大線路穿越城市中心區(qū)、郊區(qū)、新城、衛(wèi)星城鎮(zhèn)以及城鄉(xiāng)結(jié)合部的地域和客流特征等因素，重點研究以下幾個方面:

1)合理選擇不同區(qū)域的線路路徑，盡可能選擇城市主干道和設(shè)站位置條件較好的主客流集散點。

2)根據(jù)城市道路現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，線路盡可能平順，線路選擇采用較大曲線半徑、較長夾直線、較大豎曲線半徑等來滿足快線行車速度的要求，以免受限速而影響全線快速運營的要求和社會經(jīng)濟效益。

3)充分考慮沿線相關(guān)的地面與地下建(構(gòu))筑物、市政管線、重要建筑和文物等控制因素的影響，合理選擇線路平面及縱坡，以滿足快線的線路技術(shù)條件，有利于適應各種運營條件，達到技術(shù)經(jīng)濟效益的最佳平衡點。

4)車站位置的選擇應與城市各區(qū)域現(xiàn)狀及規(guī)劃協(xié)調(diào)一致，結(jié)合線路長的特點和快線的要求，盡可能選擇較大的站間距，并結(jié)合不同區(qū)域特點選擇適合快慢線運營要求的站間距。

5)設(shè)置普通車站和越行車站的線路條件時都應滿足列車越行的速度要求。

6)為了滿足不同地域的環(huán)境要求，線路敷設(shè)位置與特殊敏感點和居住區(qū)等相距盡量遠，減少對周邊建(構(gòu))筑物等的振動和噪聲影響。

4.2 站位方案研究

快慢線越行有2種方式:一是在客流小的站點慢車停站、快車越行通過;二是在客流大的站點快慢車都停站，快車先行。

快慢線站位設(shè)置時除滿足普通線路一般設(shè)站原則外，還應結(jié)合不同區(qū)域、周邊環(huán)境、客流特征、普通站越行站設(shè)置要求和條件等因素，重點研究以下幾個方面。

4.2.1 越行站站位選擇

1)客流大:車站選擇在既有規(guī)劃的各類交通樞紐及重要客流集散點，周邊開發(fā)強度較高，客流量大;充分考慮沿線情況以利于最大限度地吸引客流、方便乘客。

2)設(shè)站條件好:道路寬或用地設(shè)站條件好。

3)換乘便捷:站點選取除考慮快慢車越行外，還應滿足快慢車的換乘需求。

4)體量大:越行站通常采用三線或四線，車站體量、規(guī)模大，規(guī)劃設(shè)計時盡量考慮減小車站規(guī)模。

5)一體化:越行站站位的選擇應結(jié)合周邊道路、管線、開發(fā)強度及性質(zhì)綜合考慮，按照一體化城市規(guī)劃設(shè)計的理念，將車站富裕面積結(jié)合周邊商業(yè)進行綜合開發(fā)。

4.2.2 普通站站點選擇

1)客流小:車站選擇在現(xiàn)狀或規(guī)劃客流小的站點。

2)換乘少:站點與其他軌道交通線不換乘或換乘量小。

3)體量小:車站周邊開發(fā)強度較低，客流相對較小，快車可考慮通過不停車，只考慮慢車?？?。快車不?？靠捎行Эs減車站體量，降低工程的初期投入。

4)開發(fā)少:車站位置在開發(fā)強度小的地區(qū)。

4.2.3 實際方案選擇

對定福莊地區(qū)青年路—草房站段的站點布置方案進行比較。

1)四站方案(見圖5)。車站站址選擇在定福莊路口、三間房東路路口、建材院路口東側(cè)、草房西路路口，分別設(shè)褡褳坡站、黃渠站、常營站、草房站，四站方案除褡褳坡站與黃渠站有部分重疊外，其余各站基本覆蓋周邊用地。平均站間距為1.51 km。同時常營站位于商業(yè)開發(fā)中心地帶，既利于吸引客流，也有利于提高車站周邊商業(yè)開發(fā)的品質(zhì)。

圖5 四站方案

2)五站方案(見圖6)。

圖6 五站方案

車站站址選擇在定福莊路口、三間房東路路口、管莊路口、辛莊路口、草房西路路口，分別設(shè)褡褳坡站、黃渠站、常營站、辛莊站、草房站，五站方案的平均站間距只有1.1 km，造成覆蓋范圍有較多重疊，同時站間距過小也影響了快線的運營效率。受常營站雙島四線影響，站間距過短無條件使區(qū)間線路并攏，造成辛莊站車站規(guī)模較大。由于常營站車站長，跨管莊路路口后對地下管線影響較大，基本無法安排管線敷設(shè)的路徑。

通過以上分析，定福莊地區(qū)采用四站方案，既能保證本線的運營效率，又能照顧常營商業(yè)開發(fā)地塊和常營站、草房站周邊的經(jīng)濟適用房和兩限房，降低了工程規(guī)模，故推薦采用四站設(shè)置方案。

4.3 不同區(qū)域車站站間距選擇的要求

軌道交通站間距的確定受限于多種因素，單純的某種因素無法確定站間距大小，不同區(qū)域、不同城市、不同的規(guī)劃條件也直接影響到站間距的設(shè)置距離。

不同區(qū)域車站站間距選擇的影響因素有:列車運行速度、乘客步行時間、出行費用。城市軌道交通站點規(guī)劃設(shè)置必須與城市規(guī)劃布局緊密配合，實現(xiàn)最佳效益。不同類型站間距設(shè)置的一般原則如下:

1)城市中心區(qū)域站間距設(shè)置。城市軌道交通經(jīng)過城市中心區(qū)域時，要求站間距設(shè)置距離較短，一般而言，0.8 ～1.4 km 比較合理。

2)在城市邊緣區(qū)域站間距設(shè)置在1.5～3.0 km比較合理。

3)城市郊區(qū)站間距設(shè)置。應該遵循客流集散情況和區(qū)域內(nèi)部的規(guī)劃情況，不能對其站間距設(shè)置長度進行硬性規(guī)定。

線路采取越行方式是為了提高快車的旅行速度，滿足長途旅客舒適度和直達性要求，考慮平均站間距較大、有利于列車發(fā)揮速度優(yōu)勢。綜合考慮最高運行速度、提高越行通過速度、大站間距選擇等是實現(xiàn)快速的列車旅行速度的要求，因此，城市軌道交通快線的不同區(qū)域平均站間距需適當提高。

4.4 越行站線路敷設(shè)方式選擇的要求

地鐵線開行快慢車通常較適合于在客流斷面相對適中的地段，一般可選擇在城郊結(jié)合部和郊區(qū)線路。由于在越行車站增加到發(fā)線，從而造成車站規(guī)模較大。從工程實施的難易程度看，選擇越行站也適合于城郊結(jié)合部和郊區(qū)。越行站在不同線路敷設(shè)方式條件下的選擇要求如下:

1)地下線。越行站選擇在地下空間資源相對充裕的地點，對工程的控制因素相對較少，如地下管線、周邊控制性建筑等。車站需具備安全、易施工、易控制工程投資等有利因素。

2)地面線。地面越行車站可實施性較強，有條件的地段應酌情采用大號道岔，以提高慢車側(cè)線進站速度，減少慢車進站時間，提高列車旅行速度和乘客的舒適度。

3)高架線。由于高架線越行車站體量大，車站建筑應盡可能結(jié)合周邊開發(fā)綜合考慮，車站應采用體量較小的配線形式，力求美觀、實用，減少對道路、周邊建筑物的遮擋。高架車站具有投資少、易實施等特點。

5 結(jié)論與建議

北京地鐵6號線是我國第1條真正意義上的軌道交通快慢線，一、二期工程將于2014年底正式通車試運行，全線(含一、二期、西延工程)計劃于2015年底正式通車試運行。實行快慢線運營的長度占一、二期線路長度的約一半，快車全線旅行速度將達到47 km/h(其中快車一、二期工程旅行速度將達到50 km/h)，與目前普通旅行速度33 km/h的地鐵線相比，其旅行速度將提高42%以上(其中快車一、二期工程旅行速度將提高50%左右)。

通過對國內(nèi)外快慢線建設(shè)及運營實例的研究，得出如下結(jié)論:

1)采用快慢車組合的越行快線運營模式在技術(shù)上是可行的，比較適合在連接中心城與新城的長大線路上運營。

2)快慢車組合的快線模式采用較大站間距的線站位方案是合理的，有利于提高最高速度為100 km/h的快車運行速度，縮短旅行時間，節(jié)約乘客出行時間。

3)北京地鐵6號線是第1條快慢線實際運用線路，下一步應根據(jù)城市發(fā)展、線網(wǎng)調(diào)整、客流變化、運輸能力的要求等，結(jié)合線路工程具體情況，對實際運營組織方案進行深化完善，鋪畫出更詳細的運行圖，并結(jié)合運營的實際情況進行靈活調(diào)整運用，以達到較高的行車密度和運營效率;在6號線的運營中深入研究、總結(jié)，在今后國內(nèi)各城市軌道交通發(fā)展過程中，根據(jù)實際情況研究選擇適合城市和區(qū)域發(fā)展的軌道交通制式、運營模式和線站位選擇要求。

［1］施仲衡.地下鐵道的設(shè)計與施工［M］.西安:陜西科學技術(shù)出版社，1997.

［2］北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司，北京地鐵6號線快線模式研究［R］.北京，2006.

［3］北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司.線路敷設(shè)及車站規(guī)劃設(shè)置研究［R］.北京，2008.

［4］北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司.北京地鐵六號線工程可行性研究報告［R］.北京，2008.

［5］北京城建設(shè)計研究總院有限責任公司.北京地鐵六號線西延工程可行性研究報告:送審稿［R］.北京，2011.

［6］劉麗波，葉霞飛，顧保南.東京私鐵快慢車組合運營模式對上海市域軌道交通線的啟示［J］.城市軌道交通研究2006，9(11):38-41.

［7］王灝.關(guān)于城市軌道交通快線發(fā)展的研究［J］.都市快軌交通，2006，19(3):3-6.

［8］邵偉中，劉瑤，陳光華，等.巴黎市域軌道交通線路及車站布置特點分析［J］.城市軌道交通研究 2006，9(1):62-64.

［9］宋鍵，徐瑞華，繆和平.市域快速軌道交通線開行快慢車問題的研究［J］.城市軌道交通研究，2006，9(12):23-27.