天津市域快速軌道交通建設(shè)模式的探討

李鴻戰(zhàn)

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津　300142)

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天津市域快速軌道交通建設(shè)模式的探討

李鴻戰(zhàn)

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津300142)

摘要：天津市域快速軌道交通具有線路長(zhǎng)度超長(zhǎng)、承擔(dān)多重功能等線路布設(shè)特點(diǎn),需深入借鑒其他特大城市的市域快線的建設(shè)模式,以更好地符合天津市市域交通需求。建議天津市市域軌道交通快線中通過(guò)中心城區(qū)的3條線(Z1、Z2和Z4線)采用城市軌道交通制式,在中心城區(qū)段兼顧承擔(dān)地鐵功能的模式,根據(jù)客流分布均衡程度選擇分段運(yùn)行和貫通運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：市域快速軌道交通； Z線；建設(shè)模式

1國(guó)外市域快速軌道交通的建設(shè)模式

分析國(guó)外特大城市的市域軌道交通建設(shè)模式和建設(shè)特點(diǎn)，日本的東京與法國(guó)的巴黎大區(qū)是可供天津市市域軌道交通的類比借鑒典型代表。

1.1日本大東京都市圈

東京市域快速軌道交通建設(shè)形式包括國(guó)家鐵路(Japanese Railway，JR)線路約1 117 km，私營(yíng)鐵路約1 147 km，共計(jì)2 264 km，市域軌道交通快線長(zhǎng)度占整個(gè)軌道交通長(zhǎng)度比例達(dá)88.6%，市域軌道交通占整個(gè)軌道交通總客運(yùn)量的64%，且贏利情況較好。

東京都市圈以JR環(huán)線山手線為界，環(huán)線內(nèi)部主要為地鐵線路，外部主要為市域快線線，市域快線在山手環(huán)線與地鐵之間方便換乘，即“內(nèi)地外快”模式。市域快線由于郊區(qū)段與市區(qū)段的客流量存在差別，在市區(qū)段客流量較高而郊區(qū)段較低，為避免貫通運(yùn)行造成郊區(qū)段能力虛糜，市域快線采用了斷開(kāi)分設(shè)交路，采用快慢共線、快行列車越行慢行列車的模式，在越行車站設(shè)置越行線。

1.2法國(guó)巴黎大區(qū)

巴黎區(qū)域快速軌道交通線(RER)587 km，市郊鐵路1 286 km；RER和鐵路郊線承擔(dān)了57.6%城市交通量。巴黎RER建設(shè)的主要目的是：使乘客快速穿越整個(gè)巴黎市和從近郊不經(jīng)換乘就可以到達(dá)市中心。在規(guī)劃RER時(shí)，巴黎對(duì)兩種方案進(jìn)行了研究：一是將地鐵向郊外延伸，二是將市郊鐵路引入城市中心，最終采用了利用既有市郊鐵路、在中心城修建新線的RER方案。法國(guó)RER快線最大的特點(diǎn)：一是穿越市中心的鐵路線路，二是中心城區(qū)段與地鐵線路平行，并行地鐵網(wǎng)通過(guò)換乘站與之聯(lián)系為一個(gè)整體，三是巴黎RER線的車站分布特點(diǎn)是“外密內(nèi)稀”。

1.3國(guó)外市域軌道交通建設(shè)模式的分析總結(jié)

國(guó)外特大城市的市域快速軌道交通均是在其由“單中心”結(jié)構(gòu)發(fā)展成“多中心、組團(tuán)式”結(jié)構(gòu)時(shí)建設(shè)的，目前的建設(shè)里程與承擔(dān)交通量均高于地鐵，在公共交通中也起主導(dǎo)作用。其中巴黎的建設(shè)模式主要特點(diǎn)是采用鐵路制式、獨(dú)立成網(wǎng)，穿越城市中心、并行地鐵線路。日本東京則主要采用“內(nèi)地外快”模式，市域快線在城市中心環(huán)線上銜接，長(zhǎng)大線路根據(jù)客流采用分段運(yùn)行交路，設(shè)置越行線快車越行開(kāi)行。國(guó)外城市成功的建設(shè)模式，值得天津借鑒和參考。

2天津市市域線規(guī)劃情況

2.1市域線規(guī)劃功能

線網(wǎng)規(guī)劃對(duì)市域線功能定位為：服務(wù)市域內(nèi)長(zhǎng)距離出行；提高城市中心易達(dá)性；帶動(dòng)城市外圍組團(tuán)及新城發(fā)展。主要服務(wù)于中心城區(qū)、濱海新區(qū)核心區(qū)的快速對(duì)接和新城與城市中心、大型交通樞紐的有效連接。

2.2市域線規(guī)劃方案

4條市域線構(gòu)成“兩橫兩縱”的布局結(jié)構(gòu)?！皟蓹M”為Z1、Z2線，與城市發(fā)展主軸一致，分別位于海河南北兩岸；“兩縱”為Z3、Z4線，與城市發(fā)展帶協(xié)調(diào)互動(dòng)，Z3線沿城市南北中軸方向布設(shè)，拓展城市未來(lái)發(fā)展空間，Z4線有效促進(jìn)沿海城市發(fā)展帶的發(fā)展。

市域線網(wǎng)規(guī)劃布局見(jiàn)圖1。

圖1　天津市域線規(guī)劃

3天津市域線建設(shè)模式方案研究

天津市城市結(jié)構(gòu)是以中心城區(qū)和濱海新區(qū)核心區(qū)為雙核心的“雙城”結(jié)構(gòu)，4條市域線均大于100 km，且Z1、Z2線均通過(guò)“雙城”的城市中心地段，具有雙城間市域快線和中心城區(qū)與外圍組團(tuán)連接線的多重功能；Z4線也通過(guò)了濱海新區(qū)核心城區(qū)，承擔(dān)濱海新區(qū)組團(tuán)間快線兼顧核心區(qū)內(nèi)部城區(qū)線的功能。即這3條市域線具有線路長(zhǎng)度超長(zhǎng)、承擔(dān)多重功能等線路布設(shè)特點(diǎn)，為更好地滿足天津市市域交通需求，需分析借鑒其他特大城市的市域快線的建設(shè)模式。天津市域線Z3線服務(wù)屬性有別于其他3條市域線路，是外圍新城之間的快速連接線，也是遠(yuǎn)景預(yù)留線路，本文不做探討。

3.1系統(tǒng)制式方案探討

3.1.1形成基礎(chǔ)條件分析

巴黎早期已陸續(xù)建設(shè)大量由市區(qū)向郊區(qū)放射的市郊鐵路，但均在城市中心“斷頭”。RER線(區(qū)域快速線)是以這些既有鐵路為基礎(chǔ)，在中心城區(qū)建設(shè)地下鐵路新線連接兩端“斷頭”的既有鐵路線的方式形成的，即RER在建設(shè)初期已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)蔫F路基礎(chǔ)，因此，巴黎市域快線方案舍棄了地鐵制式延伸，選擇了利用整合既有鐵路、建設(shè)城市中心區(qū)段鐵路連接形成“市郊—城市中心—市郊”貫穿市域的快線系統(tǒng)。即便僅新建中心段地下線路段落，但由于鐵路制式采用的大截面隧道斷面、地質(zhì)條件復(fù)雜，巴黎RER的投資也相對(duì)巨大。而天津Z線規(guī)劃形態(tài)雖然也是貫穿中心城區(qū)連接兩端郊區(qū)，但郊區(qū)并無(wú)既有線路可供利用，要形成規(guī)劃的“市郊—城市中心—市郊”，則需要全線新建線路。

3.1.2投資比較分析

市域線具有雙城間市域快線和中心城區(qū)與外圍組團(tuán)連接線的功能，根據(jù)線路的功能定位和車站間距情況，Z2、Z4線速度目標(biāo)值不宜低于100 km/h，可以采用國(guó)鐵或城軌制式。對(duì)兩種制式的供電方案、土建工程、車輛、信號(hào)制式和工程造價(jià)等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，若采用國(guó)鐵制式，則機(jī)車功率利用率較差，運(yùn)輸能力較小、工程投資較高。

3.1.3系統(tǒng)制式方案探討小結(jié)

國(guó)鐵制式投資較大，檢修和維護(hù)較特殊，較難與既有城市地鐵系統(tǒng)資源共享。但地鐵制式的最高設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)目前難以達(dá)到140 km/h，因此，國(guó)鐵制式只有在速度要求高于140 km/h的情況下，才有相對(duì)比較優(yōu)勢(shì)。從背景上分析，法國(guó)巴黎和日本東京選擇發(fā)展市域鐵路而不是采用地鐵延伸，是由于早期地鐵建設(shè)的編組小、速度低、站間距密，相對(duì)而言法國(guó)RER或日本市郊鐵路(JR或私鐵)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)水平要高于地鐵，因而選擇鐵路制式。而我國(guó)地鐵是在近20年建設(shè)發(fā)展的，當(dāng)前地鐵的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)水平已大大提高，地鐵制式能夠達(dá)到140 km/h最高運(yùn)行速度，且又能提供較國(guó)鐵制式更符合城市交通特點(diǎn)的服務(wù)，因此，天津選擇城軌制式是合適的。

表1　系統(tǒng)制式比較

3.2中心城區(qū)段的功能方案探討

天津Z1、Z2、Z4線均通過(guò)了城市中心，顯然要承擔(dān)區(qū)域快速線的功能和郊區(qū)客流轉(zhuǎn)運(yùn)到中心城區(qū)軌道交通網(wǎng)絡(luò)的功能，線路在城市中心段是否兼顧地鐵功能需進(jìn)行分析比較。

3.2.1不兼顧地鐵功能方案一

選擇類比巴黎RER線，不兼顧地鐵功能：Z線僅承擔(dān)區(qū)域快速線功能和客流轉(zhuǎn)運(yùn)功能；Z線的城市中心段并行地鐵線路，形成Z線和地鐵線路的共通道；相應(yīng)Z線在城市中心區(qū)段的站點(diǎn)少、站間距大，并與并行的地鐵站共站、形成換乘。此方案的優(yōu)點(diǎn)為Z線全線的客流均為市域線客流，客流在城市中心區(qū)段無(wú)疊加地鐵客流，全線客流均衡，宜形成貫通交路運(yùn)行、全線長(zhǎng)距離快速運(yùn)行，提高市域范圍的交通服務(wù)質(zhì)量。缺點(diǎn)是建設(shè)難度加大，一次投資增加較大，并需相應(yīng)調(diào)整地鐵線網(wǎng)部分線路，近期客流能力有一定虛糜。

3.2.2不兼顧地鐵功能方案二

選擇類比日本東京，不承擔(dān)兼顧地鐵功能：Z線線路斷在城市地鐵環(huán)線的交通樞紐節(jié)點(diǎn)上，形成“內(nèi)地外快”模式。此方案優(yōu)點(diǎn)為市域Z線與地鐵線分工明確、界面清楚，但是與東京不同的是，天津Z線是穿城市中心而過(guò)，而東京市域線多為由城市中心放射的，因此，此方案的缺點(diǎn)是將Z線分成郊區(qū)段—城市中心段—郊區(qū)段，并且城市中心段由地鐵線路替代，考慮到天津市區(qū)網(wǎng)的環(huán)線為地鐵M5、M6號(hào)線組合成的“組合環(huán)”，客流疏散能力和效率較難承擔(dān)市域線客流的沖擊，因此，此方案不適應(yīng)天津市特殊情況。

3.2.3兼顧地鐵功能方案

選擇兼顧城市中心地鐵功能，本方案在城市中心段兼顧地鐵功能，是覆蓋城市內(nèi)部交通的地鐵網(wǎng)的一部分。本方案優(yōu)點(diǎn)是投資效益最大化，缺點(diǎn)是由于地鐵客流的疊加，造成了全線梭形分布，運(yùn)輸組織復(fù)雜。此方案能夠成立可行的關(guān)鍵是運(yùn)輸組織能否滿足城市中心的客流需求，因此，天津Z線在城市中心區(qū)段的線路不能布設(shè)在主要的、核心的、骨干交通走廊上，以免市域快線功能與中心城骨干運(yùn)輸功能相沖突。

3.2.4小結(jié)

類比巴黎和日本模式，不兼顧地鐵功能方案一和方案二的市域線均能單獨(dú)成系統(tǒng)，與地鐵密切銜接與疏散，功能界面清楚、分工明析，但巴黎模式在城市中心形成四線格局通道，工程難、投資大，日本模式不符合天津市域線穿城而過(guò)的特點(diǎn)，線網(wǎng)調(diào)整較大。而采用兼顧地鐵方案，市域功能與地鐵功能兼顧模式，則能充分利用寶貴的線位資料、投資效益最大化，分析疊加后客流強(qiáng)度通過(guò)運(yùn)輸組織可以滿足，服務(wù)效率相對(duì)較高，因此，天津市域線的建設(shè)應(yīng)采用兼顧地鐵功能模式。

3.3貫通運(yùn)營(yíng)與分段運(yùn)營(yíng)方案探討

天津Z線采用貫通運(yùn)營(yíng)還是分段運(yùn)營(yíng)，主要根據(jù)客流特征和線路的功能來(lái)確定。Z線郊區(qū)段具有區(qū)域快速線的功能，中心城區(qū)段又具有地鐵線路的功能，同時(shí)還要起到將郊區(qū)客流轉(zhuǎn)運(yùn)到中心城區(qū)軌道交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的作用。Z線的全線客流主要由兩部分組成：居住在外圍區(qū)域而工作在中心城區(qū)或居住在中心城區(qū)而工作崗位在外圍區(qū)域的日常上下班通勤客流；沿線地塊開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的消費(fèi)、娛樂(lè)、旅游、就業(yè)客流。

3.3.1通過(guò)天津中心城區(qū)的Z線運(yùn)營(yíng)方案探討

從客流特征上來(lái)看，通過(guò)天津中心城區(qū)的兩條Z線的客流特征表現(xiàn)為明顯的梭形，中心城區(qū)段與郊區(qū)段客流量差別很大。以Z2為例，Z2線遠(yuǎn)景年高峰小時(shí)斷面分布見(jiàn)圖2。從Z2線客流特征來(lái)看，雙城間線路天津西站至濱海新區(qū)高鐵站客流高峰小時(shí)斷面基本在2.0～2.5萬(wàn)人/h，武清新城至中心城區(qū)客流高峰小時(shí)斷面在0.7萬(wàn)人/h以下，兩段線路客流等級(jí)差異較大。在這種客流特征下，若采用貫通運(yùn)營(yíng)的單一交路方式，必然造成郊區(qū)段運(yùn)能的較大浪費(fèi)；中心城區(qū)段與郊區(qū)段客流量差別越大，浪費(fèi)就越明顯。因此，從運(yùn)能的有效利用以及降低建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本角度，分段運(yùn)營(yíng)可能更適合天津Z線。

分段的斷點(diǎn)應(yīng)參考日本東京的市域鐵路“內(nèi)地外快”在山手環(huán)線換乘的建設(shè)理念，結(jié)合市區(qū)客流和郊區(qū)客流的客流變化拐點(diǎn)，分?jǐn)嘣诃h(huán)線重點(diǎn)的交通樞紐節(jié)點(diǎn)上，其中Z1線應(yīng)在文化中心交通樞紐分?jǐn)?、Z2線應(yīng)在天津西站交通樞紐分?jǐn)唷?/p>

圖2　Z2線遠(yuǎn)景年高峰小時(shí)斷面分布

3.3.2通過(guò)濱海新區(qū)的Z線

圖3　Z4線遠(yuǎn)景年高峰小時(shí)斷面分布

Z4線遠(yuǎn)景年高峰小時(shí)斷面分布見(jiàn)圖3。從Z4線客流特征來(lái)看，高峰小時(shí)最大斷面相對(duì)較高，主要原因?yàn)楸緱l線客流由兩部分組成。第一部分為濱海新區(qū)南片區(qū)、北片區(qū)和核心區(qū)的交流，高峰小時(shí)量級(jí)水平大約在1.5萬(wàn)人左右；第二部分為濱海核心區(qū)內(nèi)部客流，集中在中新生態(tài)城至于家堡之間，高峰小時(shí)量級(jí)水平大約在1.2萬(wàn)人左右。Z4線遠(yuǎn)期線路全長(zhǎng)約100 km。根據(jù)遠(yuǎn)期的客流分析，由于Z4線的客流主要由兩部分組成：第一部分為濱海新區(qū)南片區(qū)、北片區(qū)和核心區(qū)的交流；第二部分為濱海核心區(qū)內(nèi)部客流，因此Z4線的客流規(guī)?？s減趨勢(shì)沒(méi)有Z2線明顯，不適宜采用分段運(yùn)營(yíng)，應(yīng)采用貫通運(yùn)營(yíng)。

4結(jié)論和建議

借鑒國(guó)外典型城市的市域軌道交通快線的建設(shè)模式，根據(jù)天津市市域結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)采用城市軌道交通制式建設(shè)穿越中心城區(qū)的3條天津市域線；天津市域線在城市中心區(qū)段的功能，應(yīng)本著充分利用線位資源、最大化發(fā)揮投資效益的原則，采用兼顧沿線地鐵功能的建設(shè)模式，但要選擇非骨干交通走廊，控制總交通量，使得運(yùn)輸組織和運(yùn)輸能力可以滿足需要并有一定的冗余；天津市市域快線應(yīng)根據(jù)客流分布的均衡程度，綜合研究貫通通行或分段運(yùn)行模式，其中Z4線采取貫通運(yùn)營(yíng)方案，Z1、Z2線采用分段運(yùn)行方案，斷點(diǎn)借鑒東京環(huán)線截流銜接經(jīng)驗(yàn)設(shè)在環(huán)線上的綜合交通樞紐節(jié)點(diǎn)上。

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Approach to Construction Mode of Urban Rapid Rail Transit of Tianjin LI Hong-zhan

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251, China)

Abstract：The city regional rapid rail transit of Tianjin is featured by super line length and multifunction in line layout. In order to meet the urban traffic needs, the city regional rapid rail transit construction modes of other megalopolises should be referenced intensively. It is suggested that the three lines through the center area (Z1、Z2 and Z4) running in urban rail mode be utilized additionally to serve metro system for the city regional rapid rail transit of Tianjin, and operate in run-in-section and run-through based on equilibrium degree of passenger flow distribution.

Key words：City regional rapid rail transit; Z line; Construction mode

中圖分類號(hào)：U239.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.01.011

文章編號(hào)：1004-2954(2015)01-0047-04

作者簡(jiǎn)介：李鴻戰(zhàn)(1969—)，男，高級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士。

收稿日期：2014-10-30