市域鐵路速度目標(biāo)值研究

張學(xué)斌，彭 朋

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

市域鐵路速度目標(biāo)值研究

張學(xué)斌，彭 朋

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055)

市域鐵路是一種新型運(yùn)輸模式，其線路長(zhǎng)度、站間距、速度目標(biāo)值等均介于城市軌道交通和快速鐵路之間。在某些城市、某些地段，市域鐵路與城市軌道交通、快速鐵路之間的區(qū)別變得模糊。市域鐵路本身就可能是快速鐵路的一段，同時(shí)又具有城市軌道交通功能，所以其速度目標(biāo)值的研究尤為重要。鑒于目前還沒有專門的適用市域鐵路的設(shè)計(jì)規(guī)范，以在建的東勝至鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)鐵路為例，具體分析適宜本項(xiàng)目的速度目標(biāo)值。

市域鐵路;車站分布;運(yùn)輸組織;速度目標(biāo)值

1 概述

市域鐵路，通常建于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的市域范圍內(nèi)，可為中心城與周邊新城或各組團(tuán)之間的城市公共交通客流提供便捷快速、大容量、公交化的鐵路運(yùn)輸服務(wù)，短途、通勤是其最大特點(diǎn)，一般不承擔(dān)貨物運(yùn)輸。其線路長(zhǎng)度、站間距、速度目標(biāo)值等均介于城市軌道交通和快速鐵路之間，是一種新型的運(yùn)輸模式。

近年來，許多城市都在發(fā)展市域鐵路，主要連接火車站、城市公交中心站、機(jī)場(chǎng)等城市客流集散中心，將集中的客流進(jìn)行快速疏散，大大提高市民出行效率，縮短旅途時(shí)間，減緩城市交通壓力。參照目前已經(jīng)開通和在建的項(xiàng)目，市域鐵路大多時(shí)速在120～250 km。目前，還沒有專門的適用市域鐵路的設(shè)計(jì)規(guī)范，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只能具體項(xiàng)目具體分析。下面以在建的東勝至鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)鐵路為例，根據(jù)項(xiàng)目功能定位，結(jié)合線路長(zhǎng)度、車站分布、運(yùn)輸組織模式，研究確定適宜本項(xiàng)目的速度目標(biāo)值。

2 項(xiàng)目概況

新建東勝至鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)鐵路是呼包鄂城際鐵路的組成部分，主要承擔(dān)鄂爾多斯城區(qū)各組團(tuán)與包頭、呼和浩特之間的城際客流，以及鄂爾多斯城區(qū)內(nèi)東勝核心組團(tuán)與康阿組團(tuán)之間、居民聚居區(qū)與各主要交通樞紐之間的集疏散客流。本線既具有城市群城際鐵路功能，又是符合鄂爾多斯市帶狀城市特點(diǎn)的快速公交化軌道交通功能要求的客運(yùn)鐵路，是鄂爾多斯市南北向空間引導(dǎo)的便捷通道，對(duì)帶動(dòng)沿線地區(qū)(康巴什、伊旗)經(jīng)濟(jì)、吸引人才、優(yōu)化土地利用、加快城鎮(zhèn)化建設(shè)、促進(jìn)城市各組團(tuán)均衡發(fā)展發(fā)揮重要作用的基礎(chǔ)設(shè)施。

本線在既有包神鐵路東勝站對(duì)側(cè)新設(shè)城際鐵路東勝站，自北向南經(jīng)東勝區(qū)、裝備基地、康巴什新區(qū)、伊金霍洛旗(阿鎮(zhèn))、鄂爾多斯火車站、阿康物流園區(qū)，終于鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)。新建雙線長(zhǎng)度 52.8 km，橋隧比65.39%。新建布日都動(dòng)車運(yùn)用所，其中左線長(zhǎng)0.93 km，右線長(zhǎng)0.91 km。目前已經(jīng)開工建設(shè)。如圖1所示。

圖1 東勝至鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)線方案示意

3 呼包鄂城際鐵路項(xiàng)目情況

2012年8月，國(guó)家發(fā)展改革委批準(zhǔn)了內(nèi)蒙古呼包鄂地區(qū)城際鐵路規(guī)劃。規(guī)劃期內(nèi)，在充分利用該區(qū)域三城市間既有鐵路開行城際列車的基礎(chǔ)上，新建包頭—鄂爾多斯城際鐵路，線路長(zhǎng)約162 km。先行開工建設(shè)包頭—鄂爾多斯線東勝至鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)段，線路長(zhǎng)約52 km。擬采用速度目標(biāo)值200 km/h。直達(dá)、大站停列車最高行車速度200 km/h，站站停列車行車速度160 km/h及以下。

4 車站分布

本線運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度52.214 km，全線共分布車站12處。其中初、近期共開放車站7個(gè)，最大站間距(東勝—裝備基地)16.290 km，最小站間距(康巴什北—康巴什)3.232 km，平均站間距8.704 km;遠(yuǎn)期增開5個(gè)預(yù)留站后，最大站間距(布日都—裝備基地)10.578 km，最小站間距(伊旗—伊旗東)2.910 km，平均站間距4.747 km。設(shè)計(jì)年度本線車站性質(zhì)及開關(guān)站情況見表1。

表1 車站性質(zhì)及開關(guān)站

5 運(yùn)輸組織

根據(jù)客流預(yù)測(cè)，呼和浩特、包頭、鄂爾多斯各城市間應(yīng)組織開行城際客車，充分利用城際通道的快速性、便捷性吸引客流，加強(qiáng)城市間聯(lián)系;鄂爾多斯市內(nèi)各組團(tuán)間的客流應(yīng)開行市域列車，盡量滿足客車開行的“高頻化”和“公交化”。

本線推薦采用“站站?！迸c“大站停”組合開行的模式，本線與呼包鄂間開行部分跨線列車，最遠(yuǎn)至伊旗站折返，僅考慮在東勝、康巴什北、伊旗站停站，停站3次;東勝—機(jī)場(chǎng)間開行小交路列車，站站停。

6 列車速度目標(biāo)值分析

6.1 影響速度目標(biāo)值的因素

速度目標(biāo)值的選擇應(yīng)結(jié)合本線的功能定位、旅客出行時(shí)間要求等因素綜合考慮。

6.2 時(shí)間目標(biāo)

本線連接?xùn)|勝站和鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)，其速度目標(biāo)值應(yīng)參照該區(qū)域內(nèi)其他交通方式的速度。目前，該區(qū)域內(nèi)僅有公路這一種交通方式，其速度詳見表2。

表2 公路客運(yùn)旅行速度

根據(jù)有關(guān)研究，決定旅客出行方式的主要因素為“速度性”、“可達(dá)性”、“經(jīng)濟(jì)性”和“安全性”等指標(biāo)，鐵路客運(yùn)交通的“可達(dá)性”與公路客運(yùn)相比靈活性不足，但“安全性”占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，因此本線的速度與票價(jià)應(yīng)與公路運(yùn)輸方式相當(dāng)或有一定優(yōu)勢(shì)。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在交通較為順暢的情況下，東勝火車站與伊金霍洛機(jī)場(chǎng)間的機(jī)場(chǎng)大巴旅行時(shí)間約60min，自駕車或乘坐出租車的旅行時(shí)間約50min，因此本線的旅行時(shí)間不應(yīng)低于公路交通。本線康巴什—機(jī)場(chǎng)段線路走行于烏蘭木倫河南岸綠化區(qū)及建筑群間，由于受地形限制，車站的進(jìn)出站段及跨河地段曲線半徑較小，該段不同速度目標(biāo)值的“站站停”、“一站直達(dá)”列車的旅行時(shí)間相差無幾，因此，本線不同速度目標(biāo)值下旅行時(shí)間的差異主要體現(xiàn)在東勝—康巴什段。全線不同速度目標(biāo)下各種交通方式的旅行時(shí)間詳見表3。

表3 各種交通方式競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析

從表3中可以看出，本線只有采用100 km/h以上的速度，全線旅行時(shí)間在50 min以內(nèi)，比較公路交通才有一定優(yōu)勢(shì)。

6.3 速度目標(biāo)及列車起停性能與車站間距的關(guān)系分析

列車最高速度、列車起停性能及車站站間距三者間有著密切的關(guān)系。在起停性能相同的條件下，列車最高運(yùn)行速度越高，其起停所耗時(shí)分越多，起停距離相應(yīng)延長(zhǎng);在列車最高運(yùn)行速度相同的條件下，起停性能越好，起停距離就越短。因此，車站最小間距應(yīng)首先滿足列車起停條件。

目前國(guó)內(nèi)外常用的動(dòng)車組主要有3種，即:干線城際間的高速動(dòng)車組High-speed EMU(≥200 km/h)，如CRH;用于城市內(nèi)的城軌動(dòng)車組Urban-transit EMU(≤120 km/h)，如地鐵的A、B型車;用于區(qū)域城市群的通勤動(dòng)車組Commuter EMU(130～180 km/h)，如株洲為馬來西亞生產(chǎn)的動(dòng)車組。

本次對(duì)各種動(dòng)車組不同速度下的車站間距進(jìn)行了分析計(jì)算，不同運(yùn)行速度下列車起停性能見表4。

表4 不同速度下列車起停性能

列車起停性能決定在不同站間距下速度優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，當(dāng)速度目標(biāo)值為120 km/h時(shí)，CRH動(dòng)車組列車在1 244m可達(dá)到最高速度，在 200 km/h時(shí)則需要7 925m。因此，從速度角度分析，站間距應(yīng)至少保證列車可達(dá)到最高速度并維持一定時(shí)間。

本線除承擔(dān)部分呼包鄂城際的中長(zhǎng)途客流外，主要為區(qū)域內(nèi)工作、商務(wù)通勤、上學(xué)、旅游等日常出行客流服務(wù)，根據(jù)鄂爾多斯市“一環(huán)四橫六縱，四連六輻射”的城市交通主骨架，本線近期辦理客運(yùn)的車站主要設(shè)置了東勝、裝備基地、康巴什北、康巴什、伊旗、鄂爾多斯、機(jī)場(chǎng)7個(gè)，其平均站間距8.702 km;遠(yuǎn)期增開興蒙、布日都、康巴什西、伊旗東、阿康物流園5個(gè)預(yù)留站后，其平均站間距4.747 km，站間距較短。因此本線在滿足時(shí)間目標(biāo)值的同時(shí)，還應(yīng)保證列車速度優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。結(jié)合速度與車站分布，當(dāng)要求“站站?！绷熊囘_(dá)速比大于等于50%時(shí)，對(duì)應(yīng)的最小站間距離分別為160 km/h方案11.4 km、120 km/h方案4.8 km。不同速度目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的車站間距詳見表5。

根據(jù)對(duì)車輛性能分析，200 km/h車輛在10.3 km范圍內(nèi)剛剛滿足起停要求，若本線采用200 km/h的速度目標(biāo)值，“大站?！绷熊囋诒揪€的達(dá)速比較低，“站站?！绷熊嚐o法達(dá)到200 km/h速度目標(biāo)值的要求，速度性能浪費(fèi)嚴(yán)重，故不宜選擇;從速度與車站分布角度分析，本線遠(yuǎn)期預(yù)留站全開后，“站站停”列車速度不可能太高，采用120 km/h的速度目標(biāo)值較為合適，而呼包鄂城際的“大停站”列車和本線近期的“站站停”列車，由于停站距離較長(zhǎng)，可采用160 km/h或200 km/h等較高速度，以便發(fā)揮速度優(yōu)勢(shì)。

表5 速度與車站間距對(duì)應(yīng)

7 速度目標(biāo)值與工程投資關(guān)系

200 km/h速度方案由于采用曲線半徑大，地塊切割非常嚴(yán)重，拆遷多，不滿足城市現(xiàn)狀及規(guī)劃要求，投資大并難以實(shí)施，不再深入研究。下面結(jié)合本線地形特點(diǎn)，以康巴什為界，分段比較160 km/h和120 km/h兩個(gè)速度方案。

7.1 東勝至康巴什段

DK0+000～DK2+900段由于線路并行包神鐵路通道前進(jìn)，盡量遠(yuǎn)離錦廈國(guó)際商務(wù)廣場(chǎng)等高層建筑物，且要在大橋路中預(yù)留高架站，需要足夠的夾直線設(shè)置變坡點(diǎn)，此段線路平面條件僅能滿足120 km/h速度目標(biāo)值。此后，線路大部分沿東康快速路前行，地形條件較好。160 km/h和120 km/h方案線位并沒有太大差別，僅有兩段(DK2+900～DK6+000及 DK24+400～DK28+500)采用120 km/h速度目標(biāo)值方案能更好地適應(yīng)地形，減少土石方量及部分夾心地帶，大約節(jié)省投資979.5萬元。

7.2 康巴什至機(jī)場(chǎng)段

本段經(jīng)過康巴什新區(qū)和伊旗旗府阿鎮(zhèn)城區(qū)，高層建筑群及城市道路密集。受地形限制，車站的進(jìn)出站段、沿城市道路及跨河地段曲線半徑較小。如采用140 km/h及以上速度方案，則線路走向及車站設(shè)置均發(fā)生較大變化，且不能兼顧鄂爾多斯站換乘，不宜采用。所以，本段速度目標(biāo)值不宜超過120 km/h，并局部限速。限速地段主要體現(xiàn)在康巴什西至阿松路段(DK35+000～DK50+500)，如伊旗站出站、伊旗東站進(jìn)站、鄂爾多斯站進(jìn)站端(2處)及跨越阿松公路等區(qū)段。為合理確定方案，比選研究了Rmin－600m、Rmin－700m及Rmin－800m方案。

7.2.1 R min－600m 方案

線路在伊旗站出站端、伊旗東進(jìn)站端、鄂爾多斯站進(jìn)站端(2處)及跨越阿松公路等5處均采用R－600m半徑，能較好地與規(guī)劃地塊及城市道路相適應(yīng)，能有效減少線路對(duì)城市環(huán)境及景觀的影響。

7.2.2 R min－700m 方案

線路在伊旗站出站端、伊旗東進(jìn)站端、鄂爾多斯站進(jìn)站端(2處)及跨越阿松公路等5處均采用R－700m半徑。

(1)伊旗站出站端:小里程端曲線向車站方向延伸，影響車站布置，需要將伊旗站扭動(dòng)角度，并向北推移，才能滿足設(shè)站要求。但由于北面靠近烏蘭木倫河，地勢(shì)較低，所以伊旗站填方增大，投資增加;大里程端曲線向南延長(zhǎng)，需要改建縱四路才能滿足橋梁設(shè)置條件;伊旗東進(jìn)站端:線路跨越東烏鐵路與規(guī)劃?rùn)M十一路角度變小，橋梁孔跨增大。

(2)鄂爾多斯站進(jìn)站端:由于鄂爾多斯站為地下站，隧道進(jìn)口存在一定程度偏壓。站臺(tái)邊緣至線路中心距離需局部加寬，增加站臺(tái)與列車間空隙，不利于旅客乘降安全。

(3)跨越阿松公路處:由于阿松公路及其周邊管線等控制因素較多，正線小角度跨越成陵支線，需要加大橋梁孔跨或采用框架墩等特殊結(jié)構(gòu)，在一定程度上影響城市景觀且增大投資。

7.2.3 R min－800m 方案

線路在伊旗站出站端、伊旗東進(jìn)站端、鄂爾多斯站進(jìn)站端(2處)及跨越阿松公路等5處以及跨越烏蘭木倫河地段均采用R－800m半徑。

(1)跨越烏蘭木倫河處:由于需要滿足正線與既有公路1號(hào)橋橋臺(tái)的距離要求，線位不僅占?jí)簽跆m木倫水庫(kù)泵房，而且與烏蘭木倫水庫(kù)副壩距離更近。

(2)伊旗站出站端及伊旗東進(jìn)站端:為滿足伊旗設(shè)站條件，需將站位向北移動(dòng)，導(dǎo)致伊旗站采用高架方式或者高填方，投資增加很大，且跨越烏蘭木倫街、縱四路及規(guī)劃?rùn)M十一路角度更小，跨度更大，并需改建城市道路。

(3)鄂爾多斯站進(jìn)站端:需要將鄂爾多斯站往南移220m左右，導(dǎo)致既有站通道無法與本線新設(shè)鄂爾多斯地下站通道對(duì)齊，換乘距離增大，旅客換乘十分不便。

(4)跨越阿松公路處:橋梁需采用框架墩等特殊結(jié)構(gòu)，影響城市景觀;需要跨越經(jīng)三路連接互通，機(jī)場(chǎng)站進(jìn)口還要加設(shè)曲線，線形差。

顯然，Rmin－800m方案不適合本段地形條件，不僅投資大，關(guān)鍵是無法滿足鄂爾多斯站便捷換乘要求。與Rmin－600m方案相比，Rmin－700m方案投資多3 394萬元，僅節(jié)省0.3min。所以，本段限速地段最小曲線半徑推薦采用Rmin－600m方案。

8 推薦意見

從運(yùn)輸組織模式、動(dòng)車組選型等角度分析比較，本線速度目標(biāo)值介于120～200 km/h。為發(fā)揮呼包鄂城際大停站列車速度優(yōu)勢(shì)，速度目標(biāo)值應(yīng)采用上限。但是，200 km/h速度方案不適應(yīng)本線地形條件，不滿足城市現(xiàn)狀及規(guī)劃要求。受車站分布影響，大站停列車在本線的達(dá)速比較低，站站停列車無法達(dá)到200 km/h速度目標(biāo)值的要求，速度性能浪費(fèi)嚴(yán)重，故不應(yīng)作為選擇。

本線全長(zhǎng)不足53 km，受城市現(xiàn)狀及規(guī)劃條件所限，康巴什—機(jī)場(chǎng)大約25 km區(qū)段僅能采用120 km/h速度目標(biāo)值方案，且需要局部限速;東勝—康巴什28 km區(qū)段如采用140 km/h及以上速度方案，投資增加大約1 000萬元，僅節(jié)省1min左右。代價(jià)較大，不宜選擇。

綜合分析，本線全段采用120 km/h速度目標(biāo)值，個(gè)別困難區(qū)段，局部限速;最小曲線半徑:一般1 200m，困難800m。特殊困難區(qū)段，結(jié)合運(yùn)行速度，采用相應(yīng)較小曲線半徑。

9 結(jié)語

市域鐵路一般采用國(guó)鐵制式，速度不低于120 km/h，個(gè)別困難區(qū)段可局部限速。其速度上限則應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目功能定位，結(jié)合線路長(zhǎng)度、車站分布、運(yùn)輸組織模式、工程條件，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選確定，并應(yīng)滿足旅行時(shí)間目標(biāo)值的要求。但不應(yīng)一味追求節(jié)省時(shí)間，應(yīng)針對(duì)項(xiàng)目作具體分析，注意適可而止。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部．GB50090—2006 鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2006．

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵建設(shè)［2005］140號(hào) 新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2008．

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部．TB10621—2009 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2010．

［4］易思蓉．鐵路選線設(shè)計(jì)［M］．成都．西南交通大學(xué)出版社，2009．

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［8］中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司．新建鐵路東勝至鄂爾多斯機(jī)場(chǎng)線初步設(shè)計(jì)［R］．北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，2013．

［9］周宇冠．關(guān)于市域快速軌道交通的思考［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012(9):27－29．

［10］楊舟．我國(guó)市域軌道交通發(fā)展策略研究［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(5):27－30．

Research on Speed Target Value of Urban Regional Railway

ZHANG Xue-bin，PENG Peng

(China Railway Engineering Consulting Group Co．，Ltd．，Beijing 100055，China)

Urban regional railway is a new transportation mode，and some of its features，including the line's length，the distance between stations，and the speed target value，usually fall in between urban rail transit and intercity express railway．Moreover，in some cities or regions，the differences among urban regional railway，urban rail transit and intercity express railway have become blurred more and more．Especially，an urban regional railway itselfmay be a partof an intercity express railway，at the same time maintaining the function of an urban rail transit．So the research on the speed target value is particularly important．Because there is no special design code for the design of urban regional railway，this paper，taking the under-construction railway from Dongsheng to Erdos Airportas an example，analyzed the speed target value suitable for this project in detail．

urban regional railway;distribution of stations;transportation organization;speed target value

U239.5

A

10．13238/j．issn．1004－2954．2014．03．003

1004－2954(2014)03－0010－05

2013－11－22

張學(xué)斌(1972—)，男，高級(jí)工程師，1992年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，E-mail:13693391770@139．com。