區(qū)域快速軌道交通快慢車運(yùn)營(yíng)方案的研究

高德輝，胡春斌，宗 晶

（1. 中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 城市交通專業(yè)研究院，北京 100037；2. 杭州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院城市交通與軌道規(guī)劃研究所，浙江 杭州 310012）

隨著我國(guó)城市軌道交通的高速發(fā)展，很多大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的第一圈層已經(jīng)比較完善，并逐步向都市區(qū)擴(kuò)展。覆蓋都市區(qū)的軌道交通線網(wǎng)呈現(xiàn)線路較長(zhǎng)、客流特征較為復(fù)雜、中長(zhǎng)距離出行的乘客比例較大的特點(diǎn)，僅將城市軌道交通線路延伸至都市區(qū)的做法無法滿足差異化的乘客出行需求，需要根據(jù)都市區(qū)發(fā)展特點(diǎn)建設(shè)與之相適應(yīng)的軌道交通系統(tǒng)?；谀壳胺?wù)于都市區(qū)的軌道交通系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不明確的現(xiàn)狀，提出區(qū)域快速軌道交通的概念與特征，并分析區(qū)域快速軌道交通的快慢車結(jié)合運(yùn)營(yíng)組織模式的利弊，最后結(jié)合金義輕軌的研究案例探討其實(shí)施效果和可行性。

1 區(qū)域快速軌道交通的概念與特征

1.1 區(qū)域快速軌道交通的概念

我國(guó)軌道交通網(wǎng)絡(luò)可以劃分為國(guó)家干線鐵路網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡(luò)和城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)3個(gè)層次。區(qū)域軌道交通地位和作用介于國(guó)家干線鐵路與城市軌道交通之間，在功能和服務(wù)水平等方面與后兩者既有重合又有區(qū)分。目前，我國(guó)對(duì)區(qū)域快速軌道交通并沒有明確的定義，也沒有建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。建設(shè)部頒發(fā)的《 城市公共交通分類標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T114—2007)將城市軌道交通系統(tǒng)劃分為地鐵、輕軌、單軌、有軌電車、磁浮系統(tǒng)，自動(dòng)導(dǎo)向軌道系統(tǒng)和市域快速軌道系統(tǒng)。其中市域快速軌道系統(tǒng)定義為一種大運(yùn)量的軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，客運(yùn)量約20萬～45萬人次 / d。由于線路較長(zhǎng)，站間距也相應(yīng)較大，市域快速軌道系統(tǒng)適用于城市區(qū)域內(nèi)重大經(jīng)濟(jì)區(qū)之間中長(zhǎng)距離的旅客運(yùn)輸，必要時(shí)可不設(shè)中間站，因此可選用最高運(yùn)行速度在120km/h 以上的快速特種車輛，也可選擇中低速磁懸浮列車。

區(qū)域快速軌道交通系統(tǒng)與上述標(biāo)準(zhǔn)定義的“市域快速軌道交通系統(tǒng)”類似，其差別在于前者服務(wù)范圍不局限于市域內(nèi)部，還包括都市區(qū)或城市群。區(qū)域快速軌道交通是主要承擔(dān)都市區(qū)或市域城鎮(zhèn)密集地區(qū)中長(zhǎng)距離交通出行的快速軌道交通，適用于城市中心區(qū)與新區(qū)的聯(lián)系，或者用于滿足城鎮(zhèn)連綿地區(qū)之間中長(zhǎng)途客流的需求，最高運(yùn)行速度約為120～160km/h。

1.2 區(qū)域快速軌道交通的主要特征

與鐵路和城市軌道交通相比，區(qū)域快速軌道交通具有自身特征[1]。

（1）服務(wù)范圍。區(qū)域快速軌道交通服務(wù)范圍通常為市域或都市區(qū)，這一區(qū)域是城鎮(zhèn)連綿發(fā)展且相對(duì)密集的區(qū)域。

（2）客流組成及特點(diǎn)。區(qū)域快速軌道交通主要滿足公務(wù)、通勤、探親、旅游等中長(zhǎng)距離旅客出行需求，乘客出行距離比城市軌道交通長(zhǎng)。

（3）線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域快速軌道交通目前缺乏相應(yīng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，只能參考鐵路和城市軌道交通的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）運(yùn)營(yíng)組織。區(qū)域快速軌道交通根據(jù)線路的客流特征合理確定發(fā)車間隔和運(yùn)營(yíng)速度，運(yùn)營(yíng)組織比較靈活，可以采用大站直達(dá)或站站停的模式，也可以采用單交路或多交路的運(yùn)營(yíng)組織模式。

2 區(qū)域快速軌道交通運(yùn)營(yíng)組織模式分析

2.1 快慢車結(jié)合的運(yùn)營(yíng)組織模式

目前，我國(guó)城市軌道交通線路基本采用傳統(tǒng)的站站停運(yùn)營(yíng)組織模式，該運(yùn)營(yíng)組織模式相對(duì)簡(jiǎn)單，旅客無需換乘，適用于人口密集的中心城區(qū)。而區(qū)域快速軌道交通連接市區(qū)和郊區(qū)，線路較長(zhǎng)，客流特征復(fù)雜，并且長(zhǎng)距離出行的乘客比例較大，采用快慢車結(jié)合運(yùn)營(yíng)模式可以有效提高列車旅行速度，縮短旅客出行時(shí)間，達(dá)到較好的運(yùn)營(yíng)效果?？炻嚱Y(jié)合運(yùn)營(yíng)組織模式以運(yùn)輸組織適應(yīng)客流特征為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合通過能力利用狀況和長(zhǎng)短交路的組合形式，在開行站站停慢車的基礎(chǔ)上同時(shí)開行跨站直達(dá)快車?？炻嚱Y(jié)合的運(yùn)營(yíng)組織模式是目前國(guó)家干線鐵路網(wǎng)普遍采用的列車運(yùn)行組織模式，根據(jù)快車越行組織模式的不同，其運(yùn)營(yíng)組織可以分為站間越行和車站越行2種模式。

（1）站間越行模式。越行區(qū)段須為三線(雙向共用越行線)或四線區(qū)段，快慢列車在線路的部分區(qū)段追蹤運(yùn)行，快車通過越行線越行慢車。

（2）車站越行模式。車站越行時(shí)要求車站配備側(cè)線，其股道一般包含2條正線和2條側(cè)線。根據(jù)快車是否通過側(cè)向道岔進(jìn)入側(cè)線越行，還可以分為正線越行和側(cè)線越行。從方便運(yùn)營(yíng)組織和保障快車運(yùn)行速度的角度考慮，建議采用正線越行。由于受工程難度和造價(jià)的影響，通常城市軌道交通車站很難在每一個(gè)可能發(fā)生越行的車站設(shè)置越行線。因此，通過調(diào)整列車在始發(fā)站的間隔來改變列車的越行地點(diǎn)，可以保證在合適的車站越行的同時(shí)不影響通過能力。

2.2 區(qū)域快速軌道交通越行模式的利弊分析

快慢車結(jié)合的區(qū)域快速軌道交通運(yùn)營(yíng)組織模式優(yōu)缺點(diǎn)分析如下。

（1）優(yōu)點(diǎn)。區(qū)域快速軌道交通線開行快車后，能提高列車的旅行速度，縮短旅行時(shí)間，為長(zhǎng)距離旅客提供更高水平的服務(wù)；長(zhǎng)短交路的組合適應(yīng)不同區(qū)段的總體客流特征，可以提高列車的運(yùn)營(yíng)效率，加快列車車底周轉(zhuǎn)，減少運(yùn)營(yíng)車輛數(shù)。

（2）缺點(diǎn)。①增加施工難度和工程投資。在有越行作業(yè)要求的車站設(shè)置越行線增加工程投資，如果是地下車站則所追加的投資更大，建議選擇地面或高架車站作為越行站。②降低線路通行能力。不越行模式下列車運(yùn)行圖是平行運(yùn)行圖，線路通過能力最大；越行模式下為非平行運(yùn)行圖，線路通過能力降低，客觀要求線路設(shè)計(jì)能力有較大富余。③增加站站停列車的旅行時(shí)間。不越行情況下站站停列車的停站時(shí)間為上下旅客所需時(shí)間，越行模式下站站停列車會(huì)由于越行額外增加停站時(shí)間，平均每越行1次約延誤3min[2]。④運(yùn)輸組織復(fù)雜。長(zhǎng)短交路的組合對(duì)運(yùn)營(yíng)管理水平要求較高，對(duì)運(yùn)營(yíng)安全具有一定影響。

2.3 快慢車結(jié)合的適用條件

（1）客流空間分布特征。適應(yīng)客流的空間分布特征是快慢車結(jié)合運(yùn)營(yíng)組織模式設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，對(duì)于連接城市中心區(qū)與市郊邊緣區(qū)或城市新區(qū)的長(zhǎng)大線路，全線各站乘降量分布不均衡，應(yīng)設(shè)置快慢車結(jié)合的運(yùn)營(yíng)組織模式。

（2）線路通過能力要求。采用快慢車結(jié)合的運(yùn)營(yíng)組織模式對(duì)通過能力有一定影響，因此該模式通常適用于中運(yùn)量的軌道系統(tǒng)，對(duì)于大運(yùn)量的軌道系統(tǒng)建議采用三線或四線的方式。

（3）快車?？空镜拇_定原則?？燔囃？寇囌镜倪x擇是確定城市軌道交通快慢車結(jié)合開行方案時(shí)需解決的主要問題。快車?？空镜拇_定需綜合分析軌道各車站各時(shí)段總的客流乘降量特點(diǎn)，盡量將組團(tuán)中心站、重要換乘站及重要客流集散點(diǎn)確定為快車?？空?。

（4）經(jīng)濟(jì)性分析。①增加的成本分析。采用快慢車結(jié)合的線路必須為三線或四線區(qū)段，或者在車站設(shè)置越行線，以同時(shí)滿足慢車停靠和快車通過的功能。在快慢車結(jié)合的運(yùn)營(yíng)組織模式下，會(huì)產(chǎn)生快車對(duì)慢車的越行，因而越行站股道配置需要比非越行站多1~2條。與普通島式單站臺(tái)車站相比，設(shè)置越行車站通常需要增加越行線和1個(gè)站臺(tái)，主要追加成本約為1400萬元(地下)或1100萬元(高架)[3]。②降低的運(yùn)營(yíng)成本分析。在快慢車結(jié)合的運(yùn)營(yíng)組織模式下，運(yùn)營(yíng)公司運(yùn)營(yíng)成本的降低主要包括以下2個(gè)方面：一方面可以優(yōu)化車底運(yùn)用，提高列車裝載率，從而提高車輛運(yùn)用效率、降低運(yùn)營(yíng)成本；另一方面可以降低運(yùn)營(yíng)成本中的能耗。與慢車相比，快車的牽引與制動(dòng)工況大大減少，從而極大降低了運(yùn)行能耗。③提高的便利功能分析。增加越行線后，除組織快車越行提高服務(wù)質(zhì)量外，還帶來以下3個(gè)便利功能：越行線可以作為折返線滿足高峰時(shí)加開區(qū)間列車的需要；越行線可以作為夜間列車的停留線，減少列車折返段的停車線數(shù)量和工程規(guī)模；越行線可以作為事故列車的臨時(shí)停留線，減小或避免因事故對(duì)正常運(yùn)營(yíng)的影響[4]。

3 筑波快線運(yùn)營(yíng)模式分析

筑波快線是1條連接日本東京千代田區(qū)秋葉原站與茨城縣筑波市筑波站的近郊通勤交通線，于2005年8月24日正式通車，由首都圈新都市鐵道擁有與經(jīng)營(yíng)。筑波快線全長(zhǎng)58.3km，設(shè)20個(gè)車站，列車實(shí)行6輛編組，最高速度130km/h，靠近城市中心區(qū)為站間距小的地下站，遠(yuǎn)離城市靠近筑波的車站為站間距較大的高架站，最大站間距6.6km[5]。由于線路較長(zhǎng)，為了提高線路利用率，筑波快線開行直達(dá)、區(qū)間和站站停等組合列車，將筑波—東京時(shí)間縮小至45min，為沿線城市到東京中心城區(qū)提供極大便利。

筑波快線列車分為快速(Rapid，紅色)、通勤快速(Commuter-Rapid，橙色)、區(qū)間快速(Semi-Rapid，藍(lán)色)與普通列車(Local，灰色)4類，筑波快線車站與運(yùn)營(yíng)組織如圖1所示?？焖匐娷噺那锶~原站運(yùn)行至筑波站，需時(shí)45min。

（1）快速列車?？焖倭熊嚍樽羁斓能嚪N，其停車站包括：秋葉原至北千住的所有車站、南流山、流山大鷹之森、守谷及筑波站。

（2）通勤快速列車。通勤快速列車停車站包括：秋葉原至北千住的所有車站、六町、八潮、南流山、流山大鷹之森、柏之葉學(xué)園、守谷、研究學(xué)園及筑波站。

（3）區(qū)間快速列車。區(qū)間快速列車介于快速與普通列車之間，與快速列車的區(qū)別在于停車方式的不同，區(qū)間快速列車比快速列車停站多，但是速度比普通列車快。區(qū)間快速列車停車站包括：秋葉原至北千住的所有車站、八潮、三鄉(xiāng)中央、南流山、流山大鷹之森、柏之葉學(xué)園，以及守谷至筑波的所有車站。

（4）普通列車。普通列車為最慢的車種，基本上只開行于秋葉原至守谷之間，但清晨與深夜的普通班次可運(yùn)行秋葉原至筑波全線。

根據(jù)筑波快線的配線圖，八潮、流山大鷹之森和守谷3座車站為越行站，可以辦理越行作業(yè)。

4 金義快速軌道交通運(yùn)營(yíng)組織

4.1 金義輕軌概況

為了打造金華—義烏都市區(qū)，為沿線旅客提供快速舒適的公共客運(yùn)交通服務(wù)，金華與義烏市規(guī)劃了1條區(qū)域快速軌道交通線路—金義輕軌，全線長(zhǎng)78.7km，設(shè)24座車站，平均站間距3.4km。根據(jù)軌道交通客流預(yù)測(cè)，遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面客流量超過1萬人次/h，全日客運(yùn)量超過30萬人次，平均運(yùn)距約為15.8km。遠(yuǎn)期金義輕軌全日各站點(diǎn)上下車客流量預(yù)測(cè)如圖2所示。

4.2 越行站的設(shè)置

為了節(jié)省金華—義烏的出行時(shí)間，提高旅行速度，金義輕軌采用快慢車組合運(yùn)營(yíng)方案。在既有研究中，通常根據(jù)列車運(yùn)行交路安排和運(yùn)行圖鋪畫計(jì)算確定最優(yōu)的越行站位置。因此，在軌道交通規(guī)劃階段時(shí)，主要根據(jù)城市建設(shè)用地條件、工程造價(jià)、客流需求等因素設(shè)置越行站；在運(yùn)營(yíng)階段時(shí)，主要根據(jù)越行站的設(shè)置調(diào)整優(yōu)化列車運(yùn)行圖，通過合理的運(yùn)營(yíng)組織適應(yīng)越行站的設(shè)置。

快慢車結(jié)合的區(qū)域快速軌道交通系統(tǒng)適用于客流量相對(duì)較低的線路，為了減少慢車的等候時(shí)間，越行站數(shù)量不宜過多。根據(jù)客流條件、敷設(shè)方式、工程投資等影響因素，越行站適用于選擇位于郊區(qū)的車站，斷面客流量和站點(diǎn)上下客流量小，并且避開地下車站。

基于以上分析，金義輕軌設(shè)置孝順和義亭姑塘工業(yè)園站為2座越行站。金義輕軌越行站設(shè)置與快慢車運(yùn)營(yíng)示意圖如圖3所示。

圖1 筑波快線車站與運(yùn)營(yíng)組織圖[6]

圖2 遠(yuǎn)期金義輕軌全日各站點(diǎn)上下車客流量預(yù)測(cè)圖

圖3 金義輕軌越行站設(shè)置與快慢車運(yùn)營(yíng)示意圖

4.3 實(shí)施效果分析

開行越行列車可以縮短直達(dá)旅客的旅行時(shí)間，提高長(zhǎng)途旅客的服務(wù)質(zhì)量；但同時(shí)也降低了部分列車的服務(wù)質(zhì)量，主要表現(xiàn)為增加被越行站的旅客候車時(shí)間和降低慢車的旅行速度，對(duì)慢車的旅客影響較大。因此，在開行越行列車時(shí)應(yīng)綜合評(píng)價(jià)越行方案對(duì)旅行時(shí)間、通行能力的影響，以確定越行方案的實(shí)施效果和必要性。

（1）旅行時(shí)間節(jié)省。通過模擬列車牽引計(jì)算，金華—義烏開行最高運(yùn)行速度120km/h 的快速列車全程旅行時(shí)間約為70min，比慢車節(jié)省11min，有助于實(shí)現(xiàn)金華—義烏都市區(qū)一體化的發(fā)展要求，不同速度目標(biāo)值列車全程旅行時(shí)分如表1所示。

（2）通行能力的影響。根據(jù)快慢車開行的比例，系統(tǒng)最小行車間隔時(shí)間取2min，列車停站時(shí)間按0.5min 估算，在快慢車開行比例分別為2:1、1:1和1:2時(shí)，可以根據(jù)公式分別計(jì)算出金義輕軌3種情況下越行方案的最大列車開行對(duì)數(shù)，分別為16對(duì)/d、21對(duì)/d 和24對(duì)/d[7]。按照城市軌道交通 B 型車4輛編組計(jì)算，不同快慢車開行比例情況下線路通過能力如表2所示。其中，在快慢車開行比例分別為1:1和1:2的情況下，金義輕軌的通過能力可以很好地滿足客流需求。

表1 不同速度目標(biāo)值列車全程旅行時(shí)分表

表2 不同快慢車開行比例情況下線路通過能力表

（3）可行性分析。金義輕軌越行站采用地面站和高架站的方式，在工程投資上比地下站節(jié)省，在投資上可行；金義輕軌客流屬于中運(yùn)量系統(tǒng)，其發(fā)車間隔和通過能力可以滿足客流需求。因此，快慢車結(jié)合的區(qū)域快速軌道交通系統(tǒng)在技術(shù)上可行，通過運(yùn)營(yíng)組織方案優(yōu)化和合理設(shè)置越行站，可以達(dá)到較好的運(yùn)營(yíng)效果。

5 結(jié)束語

通過借鑒國(guó)內(nèi)外鐵路的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，區(qū)域快速軌道交通系統(tǒng)采用快慢車結(jié)合的運(yùn)營(yíng)組織模式，可以兼顧長(zhǎng)距離的快速出行和沿線站站停的旅客出行需求，更具靈活性，適合于分散出行的城鎮(zhèn)密集地區(qū)，如金華—義烏都市區(qū)。區(qū)域快速軌道交通系統(tǒng)在線網(wǎng)規(guī)劃階段時(shí)就需要充分考慮快慢車越行組織的要求，對(duì)越行方式和設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃預(yù)留，為下階段軌道交通的建設(shè)提供規(guī)劃依據(jù)，為越行組織運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)造硬件條件。

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[1]黃慶潮，池利兵，湯宇軒，等.?區(qū)域城際軌道交通功能定位與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[J].?城市交通，2010，8(4)：60-66.

[2]中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.?我國(guó)市郊鐵路發(fā)展對(duì)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.

[3]黃 榮.?城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的組織方法及實(shí)施技術(shù)研究[D].?北京：北京交通大學(xué)，2010.

[4]王印富，雷志厚.?城市軌道交通行車組織方法的探討[J].?鐵道工程學(xué)報(bào)，2001，72(4)：59-63.

[5]維基百科.?筑波快線[EB/OL].?(2013-11-26)[2013-12-11].http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%91%E6%B3%A2%E5%BF%AB%E7%B7%9A.

[6]首都圏新都市鉄道株式會(huì)社.?つくばエクスプレス線[EB/OL].?(2013-12-01)[2013-12-11].?http://www.mir.co.jp/route_map/akihabara/.

[7]徐吉慶，陳福貴，湯 玨.?城市軌道交通越行方案行車組織設(shè)計(jì)[J].?四川建筑，2012，32(1)：75-77.