市域快速軌道交通的技術(shù)特征與標(biāo)準(zhǔn)研究

萬(wàn)學(xué)紅 李忍相 馮愛軍

(1.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司,100037,北京;2.京津冀城際鐵路投資有限公司,100101,北京∥第一作者,教授級(jí)高級(jí)工程師)

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市域快速軌道交通的技術(shù)特征與標(biāo)準(zhǔn)研究

萬(wàn)學(xué)紅1李忍相2馮愛軍1

(1.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司,100037,北京;2.京津冀城際鐵路投資有限公司,100101,北京∥第一作者,教授級(jí)高級(jí)工程師)

我國(guó)未來(lái)對(duì)市域快速軌道交通(簡(jiǎn)稱“市域快軌”)的建設(shè)需求巨大,但是缺少相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外市域快軌的技術(shù)特征,總結(jié)出我國(guó)市域快軌在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面存在的主要問題，闡述了我國(guó)市域快軌的功能需求和服務(wù)目標(biāo)定位,提出了有別于我國(guó)既有地鐵或鐵路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的市域快軌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),包括標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)及標(biāo)準(zhǔn)取值,對(duì)制定我國(guó)市域快軌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具有參考價(jià)值。

市域快速軌道交通; 技術(shù)特征; 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

First-author′s address Beijing Urban Construction Design & Development Group Co.,Ltd.，100037，Beijing,China

隨著我國(guó)城市軌道交通的快速發(fā)展和國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃實(shí)施對(duì)都市圈和城市群交通建設(shè)的推動(dòng),在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中起著重要支撐作用的市域快速軌道交通(以下簡(jiǎn)稱“市域快軌”),被提上重要議事日程。

相對(duì)于地鐵,市域快軌具有服務(wù)半徑大、旅行時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行速度快、服務(wù)水平要求高等特點(diǎn)。相對(duì)于普通鐵路及城際鐵路線路,市域快軌線路又具有站間距小、快速起停要求高、市區(qū)多地下、故障救援快、高峰小時(shí)行車對(duì)數(shù)多等特點(diǎn)。但因市域快軌的發(fā)展滯后且管理缺失,致使其適用范圍、功能定位、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)用條件遲遲未予明確；同時(shí)，既有的地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[1-3]及城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[4]又不能很好地滿足市域快軌的設(shè)計(jì)需要,故而城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)未能科學(xué)合理構(gòu)建，市域快軌功能也未得到有效發(fā)揮。

目前已有少量的市域快軌技術(shù)特征的研究成果。文獻(xiàn)[5]對(duì)國(guó)外市域快軌線路技術(shù)特征作了分析,文獻(xiàn)[6]研究了市域快軌線路設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)方法,文獻(xiàn)[7-8]分別討論了市域快軌線的功能定位及合理長(zhǎng)度,文獻(xiàn)[9]研究了北京市域快軌線路的主要技術(shù)指標(biāo)。本文擬總結(jié)既有的市域快軌方面的研究成果,結(jié)合筆者多年軌道交通線路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),對(duì)我國(guó)市域快軌的主要技術(shù)特征指標(biāo)進(jìn)行分析,為相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

1 市域快軌主要技術(shù)特征分析

1.1 國(guó)內(nèi)既有市域快軌

盡管國(guó)內(nèi)市域快軌的建設(shè)存在政策、規(guī)范、產(chǎn)品等方面的缺陷,但由于其需求客觀存在,故各個(gè)城市還是逐步進(jìn)行了市域快軌的建設(shè)。市域快軌建設(shè)在取得一定成績(jī)的同時(shí),也存在這樣或者那樣的問題?？傮w來(lái)看,其技術(shù)特征如下。

(1)線網(wǎng)層次。目前國(guó)內(nèi)一二線城市軌道交通的建設(shè)基本進(jìn)行至第二或第三輪,相應(yīng)的軌道交通線網(wǎng)也進(jìn)行了幾輪的修編。在以前的軌道交通建設(shè)中,由于對(duì)市域快軌的認(rèn)識(shí)不足或不清晰,整個(gè)線網(wǎng)的構(gòu)成基本以地鐵為主,線網(wǎng)中缺乏市域快軌的層次或沒能體現(xiàn)市域快軌技術(shù)特點(diǎn)。

(2)系統(tǒng)制式。目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要有國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)及地鐵標(biāo)準(zhǔn)兩大系統(tǒng),缺乏專門的市域快軌技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。因此，各大城市存在兩種市域快軌建設(shè)方式,一是直接利用國(guó)鐵線路,開行市郊列車;二是以地鐵延伸線的方式,采用地鐵制式,提供市域快軌的服務(wù)。

(3)運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)。采用地鐵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的市域快軌運(yùn)營(yíng)模式單一,除速度低之外,多采用站站停的運(yùn)營(yíng)模式,無(wú)法應(yīng)對(duì)中短、快慢客流差異性需求。采用國(guó)鐵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的市域快軌,雖然速度高,采用了快慢車、大小交路等運(yùn)營(yíng)模式,但高峰小時(shí)及非高峰小時(shí)運(yùn)營(yíng)間隔過(guò)大,沒有真正提供公交化的服務(wù)水平。

1.2 國(guó)外既有市域快軌

與我國(guó)城市軌道交通建設(shè)正處于起步或者發(fā)展階段不同,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家大城市軌道交通已經(jīng)基本穩(wěn)定。市域快軌的技術(shù)特征與其所在國(guó)家和城市的經(jīng)濟(jì)、人口、文化、歷史等多方面因素密切相關(guān)。從總體來(lái)看,在以日本為代表的亞洲國(guó)家與在以法國(guó)、英國(guó)為代表的歐美國(guó)家相比，兩者市域快軌的技術(shù)特征有所不同。

1.2.1 國(guó)外市域快軌概況

(1)有通勤都市圈軌道交通線網(wǎng)規(guī)模大即圍繞核心城市,都存在著一個(gè)跨越行政區(qū)的通勤都市圈。其具體范圍各不相同,一般為50～100km，與中心城的連接強(qiáng)度也不相同。盡管通勤都市圈范圍很大,但主要出行客流集中在30～50 km半徑組團(tuán)附近。國(guó)外通勤公交化的軌道交通線網(wǎng)規(guī)模都遠(yuǎn)高于目前我國(guó)各大城市規(guī)劃的軌道交通線網(wǎng)規(guī)模。

(2)市域快軌層次清晰。服務(wù)于通勤都市圈的市域快軌系統(tǒng)獨(dú)立于地鐵系統(tǒng)。在人口規(guī)模大、相對(duì)比較密集的城市(如東京、大阪),市域快軌是支撐其整個(gè)都市圈發(fā)展的主體軌道交通系統(tǒng)。市域快軌無(wú)論采取國(guó)鐵制式還是地鐵制式,都應(yīng)能提供公交化的早晚高峰通勤服務(wù)。

(3)利用國(guó)鐵提供城市快速通勤服務(wù)。國(guó)外的國(guó)鐵建設(shè)年代較早、規(guī)模較大,且貨運(yùn)萎縮。故國(guó)鐵系統(tǒng)能夠被市域快軌利用。其中，東京、大阪的利用規(guī)模小,而在歐美城市則為大規(guī)模主體利用。無(wú)論市域快軌利用國(guó)鐵的規(guī)模是大是小,其高峰時(shí)段均提供了類似地鐵的高密度、公交化服務(wù)。

(4)客運(yùn)能力特點(diǎn)。東京、大阪市域快軌的客運(yùn)能力遠(yuǎn)大于地鐵,而歐美城市市域快軌客運(yùn)能力基本小于地鐵系統(tǒng)。市域快軌的客運(yùn)能力需求與城市的人口規(guī)模、分布密切相關(guān)。對(duì)于強(qiáng)中心的城市(如東京、大阪)而言,市域快軌的客運(yùn)能力需求一般較大。盡管職住平衡是各大城市規(guī)劃的追求目標(biāo),但基本都未實(shí)現(xiàn)。這就導(dǎo)致了市域快軌潮汐性特征明顯,盡管全天客流量不大,但高峰小時(shí)客流量較大。

(5)系統(tǒng)制式。國(guó)外市域快軌一般統(tǒng)一采用國(guó)鐵或單獨(dú)市域快軌的系統(tǒng)制式。市域快軌各線路之間，甚至市域快軌與地鐵之間,基本都有互聯(lián)互通。

1.2.2 技術(shù)特征

盡管國(guó)外市域快軌長(zhǎng)短、建設(shè)時(shí)序、系統(tǒng)制式各不相同,但總的看來(lái),在如下方面仍有規(guī)律可循:

(1) 最高速度及旅行速度。最高運(yùn)營(yíng)速度一般為100～160 km/h之間,旅行速度則為50～80 km/h。需要指出的是,國(guó)外的市域快軌建設(shè)年代較早,多為20世紀(jì)初,現(xiàn)在的最高速度是多年來(lái)不斷改造升級(jí)后的速度。受曲線半徑等工程條件限制,部分線路最高運(yùn)營(yíng)速度僅達(dá)到100 km/h。

(2) 站間距。亞洲城市和歐美城市的市域快軌站間距有著明顯的不同。在亞洲城市，站間距多為2 km左右;在歐美城市，站間距為3～5 km左右。這主要是因?yàn)閬喼蕹鞘腥丝诿芏却?且主要新城與中心城區(qū)都已連片發(fā)展,故站間距相對(duì)較小。

(3) 列車編組與客流特征。在東京、大阪等亞洲城市,市域快軌一般為8～10節(jié)編組,而地鐵為6～8節(jié)編組；市域快軌高峰小時(shí)斷面客流明顯較大。在歐美城市情況則相反,中心城區(qū)地鐵編組要一般大于市域快軌列車編組。

(4) 運(yùn)營(yíng)模式。各大城市都采用快慢車混跑、大小交路套跑,以及跨線運(yùn)營(yíng)等多種靈活的運(yùn)營(yíng)組織模式。

(5) 銜接模式。各大城市的市域快軌都會(huì)深入中心城區(qū)或貫穿中心城區(qū),并能與多條地鐵線路換乘銜接。

1.3 我國(guó)市域快軌的功能定位分析

城市軌道交通屬于集多專業(yè)、多工種于一身的復(fù)雜系統(tǒng)，為梳理市域快軌的主要關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)做到：①確定功能需求和服務(wù)目標(biāo)定位;②根據(jù)功能需求、服務(wù)目標(biāo)定位,制定系統(tǒng)解決方案;③根據(jù)系統(tǒng)解決方案確立技術(shù)特征和標(biāo)準(zhǔn)。市域快軌的技術(shù)特征和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)體現(xiàn)其快速、大間距、運(yùn)營(yíng)組織靈活，以及客流潮汐性等特點(diǎn)，故應(yīng)在鐵路技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和地鐵技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)市域快軌的差異性進(jìn)行分析研究,并提出相應(yīng)解決方案。

(1)功能定位。市域快軌應(yīng)屬于城市軌道交通范疇,與城市中心區(qū)的軌道交通共同構(gòu)建城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)。市域快軌可自成體系,相對(duì)獨(dú)立運(yùn)營(yíng),與城市中心區(qū)軌道交通接駁換乘,也可與城市中心區(qū)軌道交通互聯(lián)互通。

(2)服務(wù)范圍。市域快軌主要服務(wù)于城市中心區(qū)以外,且距大城市、特大城市和超大城市中心城區(qū)外20～100 km 半徑內(nèi)的城市功能屬性和經(jīng)濟(jì)屬性一致的城市和城鎮(zhèn)組團(tuán)。其服務(wù)范圍不局限于城市行政轄區(qū),可涵蓋核心城市周邊與之經(jīng)濟(jì)、人口交流等較為緊密的區(qū)域。服務(wù)范圍內(nèi)居民的工作、生活具有同城化特征。即服務(wù)區(qū)域非指行政區(qū)域,而以居民交往聯(lián)系的緊密程度及特征來(lái)界定。

(3)服務(wù)對(duì)象。在城市郊區(qū)和與中心城日常工作、生活交往緊密地區(qū),民眾的早晚高峰時(shí)段出行需求最為迫切,所以市域快軌的服務(wù)對(duì)象以通勤乘客為主,以通商、通學(xué)等其它乘客為輔。

(4)最高速度與服務(wù)目標(biāo)。城市規(guī)模愈大,通勤范圍愈大,通勤時(shí)間愈長(zhǎng)。為提高城市都市圈的活力,宜縮短通勤時(shí)間。國(guó)外一些城市經(jīng)驗(yàn)表明,主城和衛(wèi)星城之間的通勤時(shí)間約為1 h 時(shí),更能吸引主城工作的民眾和新增的居民在衛(wèi)星城集聚。所以，市域快軌的服務(wù)目標(biāo)應(yīng)使通勤交通出行時(shí)間不宜大于1 h。由于主要都市圈的輻射范圍為50～80 km,則按照列車旅行速度60～80 km/h計(jì)算,市域快軌列車的最高速度應(yīng)為120～160 km/h。

(5)舒適標(biāo)準(zhǔn)。由于市域快軌運(yùn)營(yíng)速度快、站間距長(zhǎng),因此為提高乘車舒適性,需提高車廂內(nèi)座席比例,車廂內(nèi)有效空余地板面站立乘客密度不宜大于4人/m2。

2 市域快軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

筆者認(rèn)為市域快軌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與地鐵、鐵路存在以下方面有明顯差異。

2.1 系統(tǒng)運(yùn)能

市域快軌系統(tǒng)運(yùn)輸能力除參考客流預(yù)測(cè)確定外,也可結(jié)合城市發(fā)展的空間及資源共享需求綜合確定,并預(yù)留運(yùn)能裕量,其遠(yuǎn)期最大運(yùn)輸能力不宜大于24對(duì)/h。其考慮因素為:①提高列車最高運(yùn)行速度,會(huì)增加終點(diǎn)折返站列車進(jìn)站時(shí)間,會(huì)影響到終點(diǎn)站折返能力,降低行車密度;②市域快軌沿線客流多為長(zhǎng)距離出行，部分時(shí)間段出行較為集中,對(duì)出行時(shí)間要求較高,故在運(yùn)營(yíng)組織上宜采取快慢車越行組織模式,但快車對(duì)慢車的越行會(huì)造成能力的折減,會(huì)降低行車密度;③按照目前信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理,列車之間的安全保障距離=列車制動(dòng)距離+反應(yīng)時(shí)間行走距離+安全距離+誤差,故隨著列車最高運(yùn)行速度的提高,行車間隔需要加大,從而降低行車密度。

另外,從站間距、行車密度與區(qū)間風(fēng)井工程實(shí)施規(guī)模的匹配性考慮。如地下線路的行車密度大于24對(duì)/h,即行車間隔小于2.5 min,則所有地下區(qū)間均須考慮設(shè)置區(qū)間風(fēng)井。目前各城市市域快軌建設(shè)往往滯后于市區(qū)軌道交通,若市域快軌線路埋深較深,則其設(shè)置區(qū)間風(fēng)井會(huì)大幅增加工程難度和投資。

2.2 車輛類型與供電制式

2.2.1 車輛類型

市域快軌車輛應(yīng)滿足運(yùn)行速度高、啟停頻繁的要求，才能為中長(zhǎng)距離通勤客流提供公交化服務(wù)。為適應(yīng)國(guó)內(nèi)各城市的不同環(huán)境和需求,車輛應(yīng)有廣泛適應(yīng)性。國(guó)內(nèi)廠商可提供市域A、B、D 3種車型。市域A、B型車的最高運(yùn)行速度為120～160 km/h，其車輛基本外形尺寸與城市軌道交通A、B型車接近并滿足限界要求。主要區(qū)別在于牽引動(dòng)力提升、齒輪驅(qū)動(dòng)裝置改變及基礎(chǔ)制動(dòng)方式改變(踏面制動(dòng)變?yōu)檩啽P制動(dòng))等。市域D型車的最高運(yùn)行速度為120～160 km/h，其車輛斷面尺寸與既有城際動(dòng)車組車輛接近。主要區(qū)別在于市域D型車縮短車輛定距，增強(qiáng)小曲線半徑通過(guò)能力。

(1) 動(dòng)力性能。在定員載荷下,列車運(yùn)行于平直干燥軌道上,當(dāng)采用額定供電電壓且車輪為半磨耗狀態(tài)時(shí),列車加減速性能宜符合表1的規(guī)定。

(2) 故障救援。當(dāng)損失1/4動(dòng)力時(shí),列車在超員載荷工況下仍可在30‰坡道上起動(dòng),并維持運(yùn)行至線路終點(diǎn)站;當(dāng)損失1/2動(dòng)力時(shí),列車在超員載荷工況下仍可在30‰坡道上起動(dòng),并使列車行駛到最近車站;一列空載列車可將另一列停在30‰坡道上的相同編組超員載荷故障列車牽引(或推送)至臨近車站;一列空載列車可將另一列停在30‰坡道上的相同編組故障空車牽引(或推送)到車輛段。

(3) 車體強(qiáng)度及定員。以每平方米有效空余地板面積站立的人數(shù)為依據(jù):定員按4人/m2計(jì)算,超員按6人/m2計(jì)算,車體強(qiáng)度校核按9人/m2計(jì)算。車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足EN 12663要求,120 km/h速度等級(jí)的車體強(qiáng)度校核時(shí)，沿縱向壓縮載荷為800 kN,拉伸載荷為600 kN;140 km/h速度及以上等級(jí)的車體強(qiáng)度校核時(shí)，沿縱向壓縮載荷為1 200 kN,拉伸載荷為960 kN。

(4) 技術(shù)規(guī)格。車輛類型應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐念A(yù)測(cè)客流量、環(huán)境條件、線路條件、運(yùn)輸能力要求等因素綜合比較選定。車輛的主要技術(shù)規(guī)格如表2所示。

表1 市域軌道交通車輛加減速性能要求

表2 市域快軌車輛主要技術(shù)規(guī)格

(5) 內(nèi)部噪聲控制。車輛停止且所有輔助系統(tǒng)設(shè)備同時(shí)以額定功率運(yùn)行時(shí),客室座席區(qū)中部連續(xù)噪聲值不高于69 dB(A),司機(jī)室內(nèi)噪聲值不高于68 dB(A);車輛以最高運(yùn)行速度(120～160 km/h)(1±5%)運(yùn)行時(shí),客室座席區(qū)中部連續(xù)噪聲值不高于75 dB(A),司機(jī)室噪聲值不高于78 dB(A)。

(6) 外部噪聲控制。車輛起動(dòng)時(shí),外部最大噪聲不超過(guò)82 dB(A);車輛停止且空調(diào)工作,而牽引設(shè)備及牽引冷卻設(shè)備不工作時(shí),外部連續(xù)噪聲不超過(guò)71 dB(A)。車輛以最高運(yùn)行速度通過(guò)空曠平直線路時(shí),外部連續(xù)噪聲限值見表3。

表3 市域快軌在空曠平直線路的外部連續(xù)噪聲限值

2.2.2 供電制式

市域快軌牽引供電制式選擇是一個(gè)綜合性系統(tǒng)問題,需經(jīng)工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選后確定與自身特點(diǎn)和負(fù)荷需求相適應(yīng)的牽引供電制式。其中自身特點(diǎn)包含市域快軌在城市軌道交通線網(wǎng)中的地位和與其它軌道交通的銜接方式等因素;負(fù)荷需求包括速度目標(biāo)值、行車組織、車輛選型等因素。

市域快軌宜采用AC 25 kV或DC 1 500 V供電制式。當(dāng)列車速度目標(biāo)值達(dá)到140 km/h及以上時(shí),為保證車輛較大的加減速度、車輛牽引功率較大,宜采用高電壓等級(jí)的AC 25 kV供電制式。若與既有城市軌道交通或國(guó)鐵有互聯(lián)互通需求,經(jīng)工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較,可采用AC 25 kV/DC 1 500V雙流供電制式車輛。

2.3 線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1 最小曲線半徑

根據(jù)超高參數(shù),市域快軌線路的最小曲線半徑見表4、表5。

表4 市域快軌線路平面最小曲線半徑表

表5 市域快軌線路限速地段最小曲線半徑表 m

2.3.2 最大坡度

區(qū)間正線最大坡度不宜大于30‰,困難條件下不應(yīng)大于35‰。聯(lián)絡(luò)線、出入線的最大坡度不宜大于40‰。最大坡度均不考慮各種坡度折減值。

2.3.3 其他線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

(1) 豎曲線。設(shè)計(jì)速度為160 km/h的正線線路,當(dāng)相鄰坡段的坡度差大于或等于1‰時(shí),應(yīng)采用圓曲線型豎曲線連接;設(shè)計(jì)速度為160 km/h以下的正線線路,當(dāng)相鄰坡段的坡度差大于或等于2‰時(shí),應(yīng)采用圓曲線型豎曲線連接,且豎曲線的半徑不應(yīng)小于表6的規(guī)定,且采用市域A型車和市域D型車時(shí)最小豎曲線長(zhǎng)度應(yīng)不小于25 m,采用市域B型車時(shí)最小豎曲線長(zhǎng)度不應(yīng)小于20 m。

表6 不同設(shè)計(jì)速度的市域快軌線路豎曲線半徑取值標(biāo)準(zhǔn) m

(2) 超高。參考鐵路、地鐵、國(guó)外最大設(shè)計(jì)超高允許值,市域快軌最大實(shí)設(shè)超高限值為150 mm。參照鐵道科學(xué)研究院的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù),欠超高允許值一般情況下為70 mm,困難情況下為90 mm。

(3) 站臺(tái)。車站站臺(tái)宜設(shè)置在直線上,當(dāng)設(shè)在曲線上時(shí),其站臺(tái)有效長(zhǎng)度范圍的線路曲線最小半徑應(yīng)符合表7規(guī)定。

(4) 道岔。正線道岔型號(hào)不應(yīng)小于12號(hào),困難條件下地下線正線道岔型號(hào)不應(yīng)小于9號(hào)。單渡線和交叉渡線的線間距應(yīng)符合表8規(guī)定。

表7 不同車型對(duì)應(yīng)的站臺(tái)范圍線路曲線最小半徑

表8 市域快軌不同型號(hào)正線道岔的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 列車交路與運(yùn)營(yíng)組織

(1) 行車制式。市域快軌屬于城市軌道交通,其行車制式如從資源共享及互聯(lián)互通等角度考慮,則正線宜采用右側(cè)行車；如考慮與國(guó)鐵(或城際鐵路)互聯(lián)互通,則可采用左側(cè)行車。

(2) 運(yùn)營(yíng)組織。市域快軌以服務(wù)于通勤客流為主,其線路運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng),則對(duì)沿線居民的吸引力就越小。而列車頻繁停站又會(huì)降低旅行速度,延長(zhǎng)出行時(shí)間。故為了減小列車頻繁停站對(duì)客流吸引能力的影響,滿足不同時(shí)段、不同乘客的出行需求,應(yīng)提供差異化和高品質(zhì)服務(wù),提高運(yùn)營(yíng)效率，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。即市域快軌應(yīng)能提供不同服務(wù)水平的運(yùn)營(yíng)組織模式,高峰時(shí)宜采用高密度、公交化的運(yùn)營(yíng)組織模式,平峰時(shí)視客流量擬定靈活運(yùn)營(yíng)方式(如定點(diǎn)時(shí)刻表開行方式)；還可根據(jù)需求和沿線設(shè)站條件,設(shè)置相應(yīng)的越站運(yùn)營(yíng)設(shè)施,提供快車越行服務(wù)。

(3) 停車線設(shè)置。停車線主要為故障列車臨時(shí)待避停放、臨時(shí)組織交路折返、組織臨時(shí)發(fā)車等功能,其設(shè)置間距應(yīng)滿足列車故障救援要求。地鐵設(shè)計(jì)停車線間距為10 km，且將救援時(shí)間控制在30 min以內(nèi)。而市域快軌線路長(zhǎng)、站間距大、行車密度相對(duì)小,其救援時(shí)間可適當(dāng)放大至45 min,相應(yīng)停車線間距控制在15 km左右為宜;在兩組停車功能的配線間應(yīng)增設(shè)單渡線。

(4) 列車編組。市域快軌線路長(zhǎng)、服務(wù)范圍廣,客流風(fēng)險(xiǎn)高,且以地面和高架敷設(shè)方式為主,其遠(yuǎn)期規(guī)模宜按照不小于6節(jié)編組進(jìn)行規(guī)模控制。初期、近期需結(jié)合客流預(yù)測(cè)規(guī)模及需求、運(yùn)營(yíng)組織方案、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行比較分析后,選擇過(guò)渡性編組方案。

(5) 壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)及隧道阻塞比。市域快軌以最大行車速度(120～160 km/h)運(yùn)行時(shí),將引起地下線路隧道內(nèi)空氣壓力發(fā)生較大變化,從而對(duì)地下線路內(nèi)部的人員造成生理上的影響。因此，必須將隧道內(nèi)的空氣壓力控制在一定的壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。當(dāng)隧道內(nèi)空氣總壓力變化值超過(guò)700 Pa時(shí),密封指數(shù)低于0.5 s的非密閉車輛內(nèi)壓力變化率應(yīng)小于415 Pa/s。密封指數(shù)高于6 s的密閉車輛內(nèi)壓力變化率應(yīng)小于800 Pa/3s。對(duì)于列車設(shè)計(jì)運(yùn)行速度為120 km/h及以下的線路,由于滿足壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)的隧道斷面阻塞比較大,即使采用非密閉車輛,隧道斷面仍然主要受設(shè)備及建筑限界限制,因此均采用非密閉車輛。隨著列車設(shè)計(jì)速度的提高,滿足壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)的隧道斷面阻塞比變小,隧道斷面因受空氣動(dòng)力學(xué)影響而需隨之加大。當(dāng)列車設(shè)計(jì)速度達(dá)到160 km/h及以上時(shí),若仍采用非密閉車輛,隧道斷面將非常大，不經(jīng)濟(jì),因此需要加強(qiáng)列車的密閉性能,以減小隧道斷面。不同列車設(shè)計(jì)運(yùn)行速度下的隧道斷面最大阻塞比應(yīng)符合表9的要求。

2.5 車站設(shè)置

2.5.1 車站分布

中心城區(qū)外線路起點(diǎn)或終點(diǎn)車站宜與城市用地規(guī)劃相結(jié)合,靠近客流集中區(qū)域布置,以方便接駁換乘設(shè)施。中心城區(qū)內(nèi)的線路起點(diǎn)或終點(diǎn)車站宜設(shè)在綜合交通樞紐或軌道交通站點(diǎn),有條件的情況下宜與中心城區(qū)內(nèi)軌道交通形成多點(diǎn)換乘。

表9 不同列車設(shè)計(jì)運(yùn)行速度下的隧道斷面最大阻塞比

2.5.2 車站布局

市域快軌車站布局應(yīng)符合城市總體規(guī)劃和沿線城鎮(zhèn)分區(qū)規(guī)劃的要求,與城市詳細(xì)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和建筑景觀要求協(xié)調(diào)一致,并處理好與周邊建筑、道路交通、市政管線的關(guān)系。

市域快軌具有“大站快線”的特點(diǎn),其線路敷設(shè)在城市外圍以地面線和高架線為主,進(jìn)入城市密集區(qū)與市內(nèi)軌道交通線路銜接換乘時(shí),以地下線路為主。車站形式的選擇需要綜合線網(wǎng)關(guān)系、線路敷設(shè)方式、客流特征、地址環(huán)境條件和時(shí)序安排等綜合因素選擇與之相適應(yīng)的車站形式。

在建設(shè)條件具備的情況下,宜優(yōu)先選擇地面站或高架站,可通過(guò)室外場(chǎng)地交通銜接功能的整體規(guī)劃和建設(shè),加強(qiáng)市域快軌車站在區(qū)域環(huán)境的顯著引導(dǎo)作用,方便乘客與地面多種交通方式的銜接換乘。在與中心城區(qū)軌道交通線銜接換乘時(shí),會(huì)受中心城區(qū)建設(shè)條件限制,如采用地下線路敷設(shè)和地下車站形式,則弱化了外部交通方式的銜接,強(qiáng)化了內(nèi)部軌軌換乘的便捷。

其站臺(tái)形式的選擇應(yīng)充分考慮客流特征、換乘關(guān)系等方面因素,合理選擇島式、側(cè)式或島側(cè)混合等形式。車站在中心城區(qū)宜按地鐵方式將車站站房(站廳)和站臺(tái)整體合建；在市中心以外區(qū)域,如有條件可按鐵路方式將車站站房(站廳)和站臺(tái)分建,并采用天橋連接。

市域快軌連接城市邊緣的組團(tuán)區(qū)域,其車站站間距大,需要通過(guò)多種交通方式輔助,才能滿足該區(qū)域內(nèi)所有乘客與站點(diǎn)銜接的服務(wù)需求。故車站設(shè)計(jì)應(yīng)做好與其它交通設(shè)施的統(tǒng)籌布局,構(gòu)建無(wú)縫銜接、高效換乘的交通樞紐節(jié)點(diǎn)工程。

3 結(jié)語(yǔ)

市域快軌系統(tǒng)是一個(gè)多專業(yè)、綜合性的系統(tǒng),本文分析了國(guó)內(nèi)市域快軌存在的問題及國(guó)外市域快軌的發(fā)展現(xiàn)狀,描述了我國(guó)市域快軌的功能需求和服務(wù)目標(biāo)定位,以及主要系統(tǒng)解決方案和技術(shù)特征,以助于市域快軌后續(xù)規(guī)劃設(shè)計(jì),提高建設(shè)水平、減少投資浪費(fèi),提升軌道交通服務(wù)水平及競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50157―2013[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2013.

[2] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì),建設(shè)部.城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn):建標(biāo)104—2008[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2008.

[3] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.城市軌道交通技術(shù)規(guī)范:GB 50490―2009[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家鐵路局.城際鐵路技術(shù)規(guī)范:TB 10623―2014[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2015.

[5] 馮黎,顧保南.國(guó)外典型大城市市郊軌道交通的發(fā)展及其啟示[J].城市軌道交通研究,2008(12):49.

[6] 施毓鳳.市域軌道交通線路設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2009.

[7] 邊曉春.南京市軌道交通市域快線功能定位研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2011(1):10.

[8] 王少楠.市域軌道交通技術(shù)指標(biāo)及合理經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)度研究[D].北京:北京交通大學(xué),2011.

[9] 李忍相,馮愛軍,萬(wàn)學(xué)紅.北京市域快線主要技術(shù)指標(biāo)研究[J].都市快軌交通,2014,27(3):33.

Technical Characteristics and Standard of Urban Rapid Rail Transit

WAN Xuehong, LI Renxiang, FENG Aijun

The demand for rapid urban rail transit in China is very huge, but the corresponding design standards are deficient. Based on a comparison between Chinese and international urban rapid rail systems in terms of technical characteristics, the main problems existing in technical standards of Chinese urban rapid rail system are summarized; the functional requirements and service target of urban rapid rail transit are elaborated. On this basis, a design technology standard is proposed which is different from the existing railway and subway design standards in China, including the normal term and normal value, and will provide a certain reference value for the design standards of urban rapid rail transit system in China.

urban rapid rail transit; technical characteristics; technical standards

U 212.31

10.16037/j.1007-869x.2016.06.003

2016-03-04)