市郊鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

魯永辰

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

市郊鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

魯永辰

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

依據(jù)國(guó)內(nèi)外市郊鐵路的現(xiàn)狀，分析市郊鐵路的功能定位和技術(shù)特征，提出我國(guó)市郊鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

市郊鐵路 技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 研究

市郊鐵路作為一種速度快、運(yùn)量大、能耗低、污染小的高效交通運(yùn)輸方式，已經(jīng)成為解決大城市交通問(wèn)題的重要手段。目前，北京、上海、天津、廣州等城市均在規(guī)劃和建設(shè)市郊鐵路，各地對(duì)市郊鐵路的交通制式和主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇上存在著較大差別，而我國(guó)還沒(méi)有市郊鐵路相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范。因此，對(duì)我國(guó)市郊鐵路技術(shù)特征和主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究和討論是十分必要和迫切的。

1 國(guó)外市郊鐵路技術(shù)特性

從國(guó)外主要大城市市郊鐵路的發(fā)展歷史來(lái)看，市郊鐵路都是為了引導(dǎo)城市擴(kuò)張而修建和發(fā)展的。國(guó)外大都市如東京、紐約、巴黎、倫敦、莫斯科等都將市郊鐵路作為重要的交通形式進(jìn)行發(fā)展(如表1所示)，并在交通運(yùn)輸中發(fā)揮重要作用。

表1 東京等國(guó)際大城市市郊鐵路數(shù)量和日客運(yùn)量

1.1 線網(wǎng)形態(tài)多樣規(guī)模大

國(guó)外市郊鐵路的線網(wǎng)形態(tài)多樣，但基本都與城市的發(fā)展規(guī)劃相適應(yīng)，基本可以劃分為放射形、“環(huán)線+放射線”形、“主線+支線”形三種形式(如表2所示)。由于國(guó)外市郊鐵路的建設(shè)歷史較長(zhǎng)，雖然統(tǒng)計(jì)口徑不同，數(shù)據(jù)有所差異，但一個(gè)基本事實(shí)是市郊鐵路線網(wǎng)規(guī)模大。從表1也可以看出，東京等國(guó)際大都市市郊鐵路線網(wǎng)規(guī)模都在1 000 km以上，建設(shè)規(guī)模是其中心城區(qū)地鐵建設(shè)規(guī)模的4倍以上。

表2 國(guó)外市郊鐵路線網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)

1.2 支線眾多覆蓋范圍廣

國(guó)外市郊線一般具有眾多支線，將鐵路延伸到郊區(qū)主要城鎮(zhèn)、衛(wèi)星城鎮(zhèn)，以提高城市的輻射能力，最典型的是巴黎RER的5條郊區(qū)規(guī)劃終點(diǎn)站共有30座，現(xiàn)在已經(jīng)建成23座，服務(wù)范圍達(dá)8 400 km2；紐約長(zhǎng)島鐵路1條主線，有10條支線，服務(wù)范圍覆蓋全島。

1.3 站間距較大運(yùn)行速度較高

與地鐵平均1 km左右的站間距相比，市郊鐵路的站間距普遍較大，巴黎RER平均站間距2.27 km，遠(yuǎn)郊線平均站間距 5.1 km；東京JR線平均站間距為5-6 km ；倫敦市郊鐵路：為適應(yīng)不同交通圈的不同交通需求，在不同的交通圈平均站間距不同，中心城區(qū)平均站間距2.5 km，近郊區(qū)平均站間距3.5 km，遠(yuǎn)郊區(qū)平均站間距7.5 km。市郊鐵路站間距較大，其運(yùn)行速度也較高，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外市郊鐵路的最高行車速度一般在100-160 km/h，旅行速度一般在50～70 km/h。

1.4 開(kāi)行列車數(shù)量多運(yùn)量大

國(guó)外大城市的市郊鐵路客運(yùn)量占公交運(yùn)輸比重較大，在旅客運(yùn)輸中發(fā)揮著不可替代的作用。莫斯科每天開(kāi)行市郊車組3400多列，早高峰(7：00～9：00)到達(dá)市區(qū)的市郊列車占全部到達(dá)本市列車的88.8%。巴黎每天開(kāi)行的市郊車組5 000多列，日本東京開(kāi)行約6 000多列。東京等大都市市郊鐵路承擔(dān)公交運(yùn)輸?shù)谋壤?如表1所示)在20%～86%，印度每天運(yùn)輸?shù)氖薪伎土髁空嫉饺珖?guó)旅客總運(yùn)量的54.3%，波蘭更是占到全國(guó)客運(yùn)量的68%。

1.5 換乘便捷直達(dá)性好

能否與其他交通方式便捷換乘，是影響市郊客流旅行時(shí)間的一個(gè)重要因素，也是評(píng)估市郊鐵路能否吸引客流的一個(gè)重要方面，國(guó)外市郊鐵路到市區(qū)的旅行時(shí)間一般不超過(guò)1 h，或換乘不超過(guò)2次。東京呈放射狀的市郊鐵路多連接在山手環(huán)線上，在山手環(huán)線上設(shè)置車站，實(shí)現(xiàn)市郊鐵路與環(huán)線內(nèi)地鐵之間的方便換乘。倫敦幾乎所有的市郊鐵路終點(diǎn)都位于地鐵內(nèi)環(huán)線上，利用地鐵環(huán)線使市郊旅客方便換乘地鐵。巴黎的RER、市郊鐵路、地鐵以及其他鐵路線，都可在圍繞巴黎市區(qū)的5座終點(diǎn)站(綜合交通樞紐)內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互換乘。

2 國(guó)內(nèi)市郊鐵路的特點(diǎn)

國(guó)內(nèi)市郊鐵路和起到市郊鐵路功能的軌道交通可以劃分為兩類，一類是鐵路樞紐、干線、支線上開(kāi)行的“管內(nèi)普通慢車”，一類是地方政府近年修建的公交化市郊鐵路。

2.1 國(guó)鐵上開(kāi)行的市郊列車

在我國(guó)不少城市管轄區(qū)內(nèi)有許多鐵路干線和支線，在保證正常行車組織的情況下，開(kāi)行了有利于城市居民出行的近郊客運(yùn)列車。1980年前，全國(guó)市郊列車客運(yùn)量曾經(jīng)占全國(guó)鐵路客運(yùn)量的20%以上。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，中長(zhǎng)途旅客運(yùn)輸越來(lái)越成為國(guó)家鐵路發(fā)展的方向和重點(diǎn)，鐵路干線運(yùn)輸能力十分緊張，能力利用率接近100%，特別是我國(guó)主要鐵路干線依舊是客貨混跑，客貨運(yùn)輸相爭(zhēng)的矛盾異常突出。為了保障最基本的客貨運(yùn)輸需求，鐵路部門(mén)采取了停短途開(kāi)長(zhǎng)途、壓貨運(yùn)?？瓦\(yùn)等一系列措施，自動(dòng)放棄了鐵路短途運(yùn)輸，市郊列車對(duì)數(shù)和客流量呈萎縮的趨勢(shì)。2000年10月鐵路調(diào)整運(yùn)行圖時(shí)，按照重新制定的旅客列車車次標(biāo)準(zhǔn)，基本取消了“市郊列車”這一分類，后來(lái)的市郊車次與其他管內(nèi)慢車一起按照“管內(nèi)普通慢車”進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，客流和車次逐年降低。

國(guó)鐵上開(kāi)行的市郊列車具有下列特征。

(1)車次少，停站少，達(dá)不到公交化運(yùn)營(yíng)要求。

大多數(shù)國(guó)鐵市郊列車是通勤列車，主要滿足鐵路職工和部分國(guó)有企業(yè)職工從市區(qū)到郊區(qū)的通勤以及部分旅游線路需求，開(kāi)行的列車對(duì)數(shù)、班次較少、停站距離也較大，沒(méi)有按公交特點(diǎn)組織客運(yùn)，不能充分滿足旅客需求，客流長(zhǎng)期低迷。

(2)沒(méi)有形成客運(yùn)網(wǎng)，達(dá)不到規(guī)模效益。

國(guó)鐵線路上基本都是客貨混跑，長(zhǎng)短途混跑，沒(méi)有專供客運(yùn)的市郊鐵路線路，也沒(méi)有形成市郊客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)。受干線鐵路運(yùn)行影響，也不能根據(jù)客流分布合理安排運(yùn)行圖，再加上車站、列車設(shè)備陳舊，客運(yùn)設(shè)施不足，大多為應(yīng)淘汰的綠皮車，對(duì)乘客的吸引力不足。

(3)管理體制限制了市郊鐵路的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

鐵路運(yùn)輸與城市軌道交通的管理分別屬于鐵路總公司和地方政府，使市郊鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展長(zhǎng)期處于一種“兩不管”的尷尬境地，城市管理部門(mén)注重發(fā)展公路和汽車運(yùn)輸，認(rèn)為市郊鐵路屬于鐵路范疇。而鐵路部門(mén)始終將直通旅客運(yùn)輸作為發(fā)展的重點(diǎn)和方向，隨著“網(wǎng)運(yùn)分離”改革的深入，客貨網(wǎng)分帳核算的實(shí)施，鐵路對(duì)提高旅客列車經(jīng)濟(jì)效益的要求越來(lái)越高，市郊鐵路票價(jià)低、客源少，收不抵支，開(kāi)行越多虧損越大。

2.2 國(guó)內(nèi)地方政府建設(shè)的市郊鐵路特點(diǎn)

國(guó)內(nèi)由地方政府投資并開(kāi)通運(yùn)行的市郊鐵路有上海金山線和北京S2線。上海金山線是上海市政府和原鐵道部共同投資改造金山鐵路支線而來(lái)，2009年8月12日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。北京S2線是北京市和原鐵道部共同投資改造京包線和康延支線而來(lái)，2008年8月6日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。這些市郊鐵路主要技術(shù)特點(diǎn)如下。

(1)運(yùn)行速度高，平均站間距較大。

上海金山線最高行車速度是160 km/h，北京S2線平原段目前最高行車速度120 km/h(設(shè)計(jì)最高速度160 km/h)。平均站間距6～8 km。

(2)基本采用地面敷設(shè)方式。

線路敷設(shè)形式多樣，基本采取地面線形式，高架線也占有一定比重。

(3)設(shè)計(jì)理念和思路受國(guó)鐵干線影響明顯。

由于現(xiàn)在還沒(méi)有市郊鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)仍然遵循現(xiàn)行的國(guó)鐵設(shè)計(jì)規(guī)范或地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)理念不明晰。而市郊鐵路在功能定位、客流特征、運(yùn)營(yíng)組織、行車速度、線路技術(shù)參數(shù)、設(shè)備系統(tǒng)制式等方面與國(guó)鐵和地鐵不相同，依據(jù)國(guó)鐵或地鐵規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)存在著諸多問(wèn)題。

3 市郊鐵路的功能定位

市郊鐵路的功能定位比較清晰，概括起來(lái)主要有以下四點(diǎn)：

①城市中心城區(qū)與其周邊城鎮(zhèn)、衛(wèi)星城鎮(zhèn)之間重要的交通方式；

②引導(dǎo)規(guī)劃落實(shí)，促進(jìn)沿線城市組團(tuán)發(fā)展建設(shè)；

③引導(dǎo)城市由單中心向多中心的發(fā)展形態(tài)轉(zhuǎn)變，優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)；

④優(yōu)化城市軌道交通發(fā)展格局。

4 市郊鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

由于市郊鐵路不同于地鐵和國(guó)鐵的特點(diǎn)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和制式也應(yīng)該有其獨(dú)特之處。

4.1 線站位設(shè)置原則

為提高市郊鐵路與公路交通的競(jìng)爭(zhēng)能力，吸引更多的客流選擇市郊鐵路，市郊鐵路對(duì)客流應(yīng)體現(xiàn)“點(diǎn)到點(diǎn)”服務(wù)為主，其次兼顧沿線的設(shè)計(jì)理念。線路從中心城區(qū)按規(guī)劃布局向市郊城鎮(zhèn)或跨市域范圍敷設(shè)。車站分布不能過(guò)密，近郊段站間距一般2～3 km，遠(yuǎn)郊段站間距一般3～10 km。對(duì)于較長(zhǎng)線路，在有條件的車站可設(shè)置會(huì)讓股道，創(chuàng)造組織快慢車方案，保證“點(diǎn)到點(diǎn)”的客運(yùn)效率。在敷設(shè)方式上，應(yīng)盡量選擇地面方式或高架方式，以減少投資，利于節(jié)能和運(yùn)營(yíng)。

4.2 最高行車速度

最高行車速度的選擇與線路長(zhǎng)度、車站間距、客流構(gòu)成以及服務(wù)水平密切相關(guān)。根據(jù)國(guó)內(nèi)、國(guó)外一些城市市郊鐵路最高行車速度(表3)，可以得出市郊鐵路最高行車速度在100～160 km/h范圍比較合適，一般情況下，市郊鐵路線路長(zhǎng)度小于30～40 km的時(shí)候，選擇最高行車速度100～120 km/h為宜，旅行速度可以達(dá)到40～60 km/h；線路長(zhǎng)度大于40 km時(shí)，最高行車速度宜選擇120～160 km/h，旅行速度可達(dá)60～80 km/h。

表3 國(guó)內(nèi)外部分市郊線平均站間距與最高行車速度

4.3 行車組織和行車間隔

綜合國(guó)內(nèi)外部分城市市郊鐵路行車組織和行車安排(表4)，對(duì)于近遠(yuǎn)郊明晰的線路，可以開(kāi)行長(zhǎng)短交路套跑方案；對(duì)于較長(zhǎng)線路，可以組織快慢車方案；在不同支線、不同時(shí)段、不同節(jié)日也可以考慮采用不同的運(yùn)行圖。行車間隔不宜過(guò)大，要綜合考慮設(shè)計(jì)年限客流量、列車編組與定員、系統(tǒng)服務(wù)水平、系統(tǒng)運(yùn)輸效率等綜合因素。建議市郊鐵路的行車間隔，干線高峰行車間隔不大于5 min，系統(tǒng)預(yù)留最小2 min，支線和遠(yuǎn)郊線高峰行車間隔不大于10 min，非高峰20～30 min。

表4 部分城市市郊鐵路行車組織和行車安排

4.4 車輛定員和車輛選型

市郊鐵路乘客乘車時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)車廂內(nèi)的舒適度要求較高，因此相對(duì)地鐵車輛來(lái)說(shuō)要考慮增加坐席，減少站席，設(shè)置垂直于運(yùn)行方向的座椅，適當(dāng)提高站席標(biāo)準(zhǔn)，并視全程旅行時(shí)間的長(zhǎng)短，考慮是否設(shè)置廁所。在車輛尺寸方面，應(yīng)與地鐵車輛尺寸盡可能一致，以適應(yīng)與地鐵互聯(lián)互通的可能性和地下段建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

4.5 牽引供電

市郊鐵路的供電系統(tǒng)有兩種形式可供選擇，一是可以采用地鐵經(jīng)常采用的直流1 500 V(或750 V)牽引供電系統(tǒng)，另一種是采用國(guó)鐵單相交流25 kV模式。采用交流25 kV的優(yōu)點(diǎn)，一是可以和國(guó)鐵線路過(guò)軌運(yùn)行，二是國(guó)鐵線路改造成市郊線路時(shí)費(fèi)用低，三是可以減少牽引變電所數(shù)量。缺點(diǎn)是若由地方政府管理市郊鐵路，由于與地鐵制式不同會(huì)給運(yùn)營(yíng)公司帶來(lái)一定的管理問(wèn)題。我國(guó)市郊鐵路的牽引供電方式宜采用交流25 kV制式。

5 結(jié)束語(yǔ)

市郊鐵路作為城市軌道交通的重要組成部分，將迎來(lái)新一輪發(fā)展機(jī)遇。在市郊鐵路的發(fā)展過(guò)程中，首先要依據(jù)市郊鐵路的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)劃市郊鐵路，并通過(guò)對(duì)衛(wèi)星城市和郊區(qū)組團(tuán)的規(guī)劃緩解中心城區(qū)壓力，引導(dǎo)城市合理發(fā)展，實(shí)現(xiàn)軌道交通發(fā)展與城市發(fā)展的互動(dòng)。在規(guī)劃市郊鐵路的同時(shí)，要注意充分利用現(xiàn)有鐵路樞紐的設(shè)施和資源，以節(jié)約資金和節(jié)省用地。市郊鐵路規(guī)劃、建設(shè)的主體單位，要充分認(rèn)識(shí)到市郊鐵路、地鐵、國(guó)家干線鐵路的異同，并及早著手市郊鐵路標(biāo)準(zhǔn)的深入研究，逐步統(tǒng)一軌道交通設(shè)備制式，最終實(shí)現(xiàn)城市軌道交通一體化，為我國(guó)市郊鐵路的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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ChoicesofMajorTechnicalStandardsforSuburbanRailways

LU Yong-chen

2014-08-26

魯永辰(1969—)，男，1990年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，高級(jí)工程師。

1672-7479(2014)06-0077-04

U239.5； U212.3

： A