關于市域快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的思考

陳冠儒， 劉明敏

(1. 廣州地鐵集團有限公司，廣州 510335； 2. 廣州市交通規(guī)劃研究院，廣州 510030)

關于市域快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的思考

陳冠儒1， 劉明敏2

(1. 廣州地鐵集團有限公司，廣州 510335； 2. 廣州市交通規(guī)劃研究院，廣州 510030)

通過總結國外大城市快速軌道交通的發(fā)展經(jīng)驗，指出超大城市市域快速軌道交通線網(wǎng)應基于既有城市軌道交通實施，并給出市域快速軌道交通的系統(tǒng)制式、設計速度、線路運輸能力、運營模式及收費方式等主要技術指標選擇。以廣州為例，提出市域快速軌道交通“貫穿式”空間網(wǎng)絡布局的設想方案，并通過與地鐵線路互聯(lián)互通，實現(xiàn)廣州遠郊區(qū)域快速通勤的目標以及城市軌道交通網(wǎng)效益最大化，為國內(nèi)(超)大城市發(fā)展軌道交通提供借鑒。

市域快速軌道交通； 軌道交通體系； 線網(wǎng)； 旅行速度

城市空間的外擴致使居民生產(chǎn)、生活間距離拉大，從而進一步導致了城市居民平均日常通勤時間的不斷攀升。據(jù)報道，目前北京的平均通勤時間已增長至52 min，居全國首位；另據(jù)媒體調(diào)查，廣州通勤時長在30 min以內(nèi)、31～60 min、60 min以上者分別約占19.8%、37%、43.2%，近7成受訪者認為理想通勤時長應在30 min之內(nèi)。隨著通勤時間的不斷增加，城市居民的焦慮感隨之增長，幸福指數(shù)降低[1]。為此，北京市提出力爭到2020年構建一體化的區(qū)域綜合運輸服務體系，形成以北京為中心50 km半徑范圍內(nèi)的“1 h交通圈”。如何深化大運量城市軌道交通的供給側結構性改革，提升居民幸福指數(shù)，是國內(nèi)超大城市(如北京、上海、廣州等)當前亟待解決的問題。

1 現(xiàn)狀分析及問題提出

目前，國內(nèi)超大城市在發(fā)展軌道交通時均意識到一個重要問題：既有市域線與城市線形成的城市軌道交通線網(wǎng)，服務長距離出行且耗時長，缺乏與小汽車的競爭優(yōu)勢，從而影響、制約超大城市郊區(qū)新城的發(fā)展[2-3]。廣州軌道交通發(fā)展至今，雖在支撐城市空間擴展、優(yōu)化土地利用布局等方面，取得了巨大成就。然而，同樣面臨著市域線難以滿足市域快速通勤的要求。隨著廣州城市空間格局的進一步拉開，構建市域快速軌道交通(以下簡稱“市域快軌”)線網(wǎng)、進一步完善優(yōu)化廣州城市軌道交通網(wǎng)絡體系已迫在眉睫。市域快軌線網(wǎng)規(guī)劃及主要技術指標的研究對城市未來的發(fā)展具有積極而深遠的影響。

1.1 中心城區(qū)與外圍城區(qū)快速聯(lián)系不足

目前，廣州城市軌道交通運營線路設計速度均在120 km/h及以下，旅行速度為50 km/h左右或更低，基本不能滿足中心城區(qū)與外部各組團之間的快速出行需求，導致中心城區(qū)對各組團之間輻射力不強，如圖1、2所示。

圖1 現(xiàn)行規(guī)劃舊城中心(公園前地鐵站周邊)地鐵出行等時圈分布Fig.1 The distribution of traffic isochronous loop for subway in the old city center (Gongyuanqian Station)

然而，無論是城市化進程，還是行政區(qū)劃調(diào)整，廣州目前均已進入了較高階段的城市化形態(tài)。城市形成了主城區(qū)+東、南、西、北近郊新城+南沙、番禺、增城、從化、花都城區(qū)的“強中心、多組團”的市域空間結構，如圖3所示。隨著“強中心”與“多組團”之間的聯(lián)系日趨緊密(尤其是中心城區(qū)與南沙副中心的聯(lián)系)，城市向心軸向交通的壓力日漸明顯，如圖4所示。中心城區(qū)與外圍副中心的聯(lián)通效率必須進一步加強。因此，筆者大膽設想，打造50 km半徑范圍內(nèi)的“半小時交通圈”，即規(guī)劃100 km/h以上旅行速度的市域快軌。

圖2 現(xiàn)行規(guī)劃新城中心(珠江新城CBD)地鐵出行等時圈分布Fig.2 The distribution of traffic isochronous loop for subway in the new town center(Zhujiang New Town Station)

圖3 規(guī)劃空間格局Fig.3 Spatial pattern of planning

圖4 公共交通客流走廊分布Fig.4 Distribution of public transport passenger corridor

1.2 軌道交通體系尚不完善

從目前廣州市的軌道交通系統(tǒng)現(xiàn)狀及規(guī)劃來看，軌道交通系統(tǒng)包含國鐵(高鐵、普鐵)、城際鐵路、地鐵和有軌電車。

高鐵和城際鐵路是城市對外聯(lián)系的重要方式。高鐵基本不服務城市內(nèi)部出行；城際鐵路部分線路在廣州市域內(nèi)有多個站點，但從目前的管理體制、運營方式方面來看，城際鐵路服務城市內(nèi)部出行的功能和服務水平有限；有軌電車作為一種中、低運能的軌道交通運輸系統(tǒng)，是城市軌道交通系統(tǒng)的補充、延伸與加密。

傳統(tǒng)的地鐵網(wǎng)絡體系按照功能定位和服務范圍分為市域線、城區(qū)線、組團線。其中，傳統(tǒng)市域線路一般設計速度較高，但通常兼顧中心城區(qū)和外圍組團。在外圍組團, 站間距大, 線路較順直；而進入中心城區(qū), 站間距變短，許多地段線路布線因受限因素多，曲線半徑較小、坡度較大, 行車速度受到限制。

因此，從目前的軌道交通網(wǎng)絡體系組成來看，缺少市中心與遠郊區(qū)新城、副中心節(jié)點間快速通達的市域快軌線網(wǎng)。

2 國外超大城市實踐

國外超大城市的市域快軌共同點是：均是在城市由“城市單中心”結構向“都市圈多中心、組團式”結構發(fā)展時建設的，建設時充分利用了原有鐵路系統(tǒng)的改造升級，線路設計速度均在120 km/h以上，采用靈活的運輸組織方式，實現(xiàn)了城市外圍組團與城市中心區(qū)的快速聯(lián)系，市域快軌線網(wǎng)能獨立成系統(tǒng)。不同點是：市域快軌線網(wǎng)結構形態(tài)以及與市區(qū)地鐵線網(wǎng)的相互關系各異，在市域快軌線網(wǎng)空間結構形態(tài)方面，東京為“環(huán)+放射”式、巴黎為貫穿式、紐約為多點放射式；市域快軌與市區(qū)地鐵線網(wǎng)的相互關系，東京為“靈活組織+最大限度貫通運營”、巴黎為“并行+多點換乘”、紐約為多點換乘。具體分析如下。

2.1 東京市域快軌

東京都市圈軌道交通經(jīng)過百年發(fā)展，在空間網(wǎng)絡布局方面，形成了以山手線(JR環(huán)線)為界，環(huán)內(nèi)以地鐵為主，市域鐵路與地鐵通過山手環(huán)線換乘的“內(nèi)地外鐵”的軌道交通線網(wǎng)；在運營組織方面，實現(xiàn)了市域快軌與城市地鐵最大限度的貫通運營。市域鐵路采用E233、E259等車型，設計車速為120～130 km/h，運用大站快線等運營組織模式，旅行速度可達到60 km/h，其中筑波快線的旅行速度達到了78 km/h，實現(xiàn)了快速串聯(lián)東京都市圈“一都三縣”的功能。

2.2 巴黎市域快軌

巴黎大區(qū)的軌道交通線網(wǎng)的層次清晰、分明，主要由市區(qū)地鐵、區(qū)域快軌(RER)、市郊鐵路構成。市區(qū)地鐵系統(tǒng)線路短，站間距短，服務范圍主要為巴黎市區(qū)；為支持郊區(qū)新城的建設和發(fā)展，通過對部分既有市郊鐵路改造而成的區(qū)域快軌(RER)，分別采用設計車速為140、130 km/h的Z20900、M184等車型，為大巴黎地區(qū)提供通勤服務。區(qū)域快軌(RER)與市區(qū)地鐵是兩個獨立的系統(tǒng)，在穿越中心城區(qū)段時與地鐵線路平行，通過換乘站實現(xiàn)與地鐵線網(wǎng)的協(xié)同。RER線網(wǎng)包含多條支線，站點分布外密內(nèi)疏，運營組織靈活。

2.3 紐約市域快軌

紐約大都會區(qū)通過通勤鐵路模式實現(xiàn)郊區(qū)與市中心的快速聯(lián)系，以市中心中央總站、賓西法尼亞站及霍肯站為端點，通過長島鐵路、北部鐵路及新澤西鐵路形成輻射半徑50～60 km的多支線的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

3 市域快軌功能定位及主要技術標準

3.1 功能定位

市域快軌是城市在其規(guī)模發(fā)展到較高階段時，為滿足市域快速出行需求(特別是市域向心通勤需求)而演變的大運量高速軌道交通運輸系統(tǒng)[4]。

市域快軌服務于市域內(nèi)長距離出行，具有提高城市中心城區(qū)地鐵快速易達性，加強核心區(qū)與近郊新城、城市副中心、大型交通樞紐之間快速通達，帶動城市外圍組團、副中心及新城發(fā)展等功能。

3.2 主要技術標準

3.2.1 系統(tǒng)選擇

鑒于地鐵與國鐵、城際線路的主要設計參數(shù)尚不完全統(tǒng)一，如表1所示[5]。從運營安全和服務水平的角度考慮，市域快軌系統(tǒng)應在車輛、信號系統(tǒng)、行車方向等方面與地鐵線網(wǎng)盡量保持統(tǒng)一或相似，以便于該兩種系統(tǒng)的貫通運營，實現(xiàn)線網(wǎng)效益的最大化[6]。另外，為使列車保持較高的行車密度和服務水平、提升通達性，市域快軌網(wǎng)絡應實現(xiàn)互聯(lián)互通[7]。通過與地鐵的協(xié)同運作，市域快軌與地鐵共同構成整個市域的骨干交通。

3.2.2 設計速度的選擇

由圖5可知，線路平均旅行速度不僅與最高設計速度有關，還與列車在各區(qū)間的達速比(保持最高運營速度運行距離的比例)有關，而達速比又由平均站間距、編組列車動車與拖車比例等因素決定。

表1 地鐵與國鐵、城際鐵路設計參數(shù)對比

圖5 列車區(qū)間運行示意Fig.5 Diagram of train running

根據(jù)運營經(jīng)驗，列車能在區(qū)間50% 以上的長度內(nèi)保持最高運營速度較為合適。結合車輛動力性能，計算各最高速度與站間距之間的關系見表2，因此，市域快軌可選擇設計速度等級為140～160 km/h 。

表2 不同速度等級列車加減速距離及合理站間距建議值

為兼顧市域快軌沿線大客流組團，有可能采用快慢車運營模式。在該運營模式下，因快車越站運行，線路的平均站間距可適當減小。

3.2.3 線路運輸能力

考慮對超大城市市域快軌線路及站點的設置，連接遠郊城區(qū)的市域快軌高峰單向斷面客流量可能在1萬～2萬人次/h，連接近郊新城的最大斷面客流量可能在2萬～4萬人次/h。線路運輸能力可在上述情形下，預留一定的能力富余(波動系數(shù)1.15～1.3)[8-9]。

3.2.4 運營模式及收費

借鑒紐約、東京等超大城市的運營經(jīng)驗，考慮采用靈活的運營模式，以公交化運營為主，采用快慢車運營等多元模式。

為提升乘客的舒適度，市域快軌座席比例應高于一般地鐵線路。與此對應，市域快軌收費標準應區(qū)別于既有地鐵網(wǎng)絡的計費，體現(xiàn)優(yōu)質高價的原則。增加能夠識別乘客乘車路徑的設備以便于票務清分。

4 線網(wǎng)規(guī)劃方案設想

4.1 規(guī)劃思路

本次廣州市域快軌線網(wǎng)規(guī)劃設想方案是結合廣州市現(xiàn)狀客流分布和未來城市空間格局，綜合各大組團間的快速聯(lián)系需求，在廣州市國鐵(普鐵和高鐵)、城際和地鐵網(wǎng)絡規(guī)劃方案基礎上，通過對國外市域快軌的研究與實踐的經(jīng)驗得失總結而提出的。

4.2 規(guī)劃目標

構建層次明晰的軌道交通網(wǎng)絡體系，高效串聯(lián)廣州外圍組團的重要節(jié)點，壓縮市域內(nèi)出行的時間，實現(xiàn)更多外圍組團30 min內(nèi)到達中心城區(qū)，實現(xiàn)50 km都市通勤圈的快速通達；通過與市域快軌的換乘節(jié)點提升既有地鐵線網(wǎng)的服務水平，提高市域內(nèi)站點間30 min互達比例(見圖6、7)。

圖6 廣州各新城、副中心與公園前站的出行時間期望Fig.6 The travel time expectation of Guangzhou new town, subcenter and Gongyuanqian station

圖7 廣州各新城、副中心與珠江新城站的出行時間期望Fig.7 The travel time expectation of Guangzhou new town, subcenter and Zhujiang New Town station

4.3 規(guī)劃方案

軌道交通網(wǎng)絡的規(guī)劃既依據(jù)、支持城市規(guī)劃，又對城市發(fā)展起導向作用。經(jīng)過多輪城市總體規(guī)劃、軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃與修編，廣州城市軌道交通網(wǎng)絡已初具雛形，基本覆蓋了城市主要客流走廊。綜合廣州的城市形態(tài)、空間結構、未來發(fā)展、客流需求以及軌道交通工程技術等因素[10]，充分比選3種不同類型的市域快速軌道交通規(guī)劃方案(見圖8)，廣州市域快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃設想方案在空間布局上宜采用貫穿中心城區(qū)模式(即方案2)，對于具備與地鐵線路貫通運營條件的市域快速軌道交通線，可借鑒東京運營組織經(jīng)驗。本次比選初步規(guī)劃7條市域快速軌道交通線(65座車站，371 km)如表3所示。遠期隨著城市功能核心區(qū)的擴展及軌道交通工程技術的發(fā)展，可研究沿既有地鐵線網(wǎng)中環(huán)線的路由規(guī)劃建設一條快軌線。

圖8 不同類型規(guī)劃方案比選Fig.8 Comparison of different planning ideas

規(guī)劃線路長度/km慢線快線站點數(shù)/個平均站間距/km站點數(shù)/個平均站間距/km1號線6297.8515.52號線69107.7613.83號線3066.0315.04號線4395.4510.85號線5078.3512.56號線81155.8713.57號線3694.5412.0合計3716535

4.4 規(guī)劃方案評價

規(guī)劃方案有效地串聯(lián)了區(qū)域交通樞紐、區(qū)域就業(yè)中心、外圍居住組團和新城中心等，實現(xiàn)了外圍中心組團快速通達中心城區(qū)的需求，如圖9、10所示，基本實現(xiàn)了規(guī)劃設想目標，提高了城市居民的出行品質，形成了國鐵、城際、地鐵以及市域快軌協(xié)同運作、便捷可靠的軌道交通網(wǎng)絡體系。

圖9 規(guī)劃方案中舊城中心(公園前站周邊)地鐵出行等時圈分布Fig.9 The distribution isochronous loop in metro planning Center (Gongyuanqian station)

圖10 規(guī)劃方案中新城中心(珠江新城站CBD)地鐵出行等時圈分布Fig.10 The distribution of isochronous loop in metro planning center (Zhujiang New Town Station)

5 結語

隨著城市空間不斷擴展，市域快軌是超大城市發(fā)展到一定階段的必然選擇。市域快軌應該在國鐵(普鐵和高鐵)、城際和既有地鐵線網(wǎng)的基礎上合理統(tǒng)籌規(guī)劃建設，并與地鐵線網(wǎng)協(xié)同運作共同構成整個市域的骨干交通。市域快軌線網(wǎng)應互聯(lián)互通，通過靈活的運營組織方式，保持較高的旅行速度和服務水平。同時，應加快對市域快軌技術標準的進一步研究。對于城市軌道交通建設剛起步的大城市，在規(guī)劃市域快軌與地鐵線網(wǎng)時應統(tǒng)籌考慮，構建貫通運營的一體化軌道交通線網(wǎng)；對于城市軌道交通已發(fā)展到一定階段、系統(tǒng)制式復雜多樣的超大城市，為實現(xiàn)城市軌道交通線網(wǎng)效益最大化，市域快軌宜與具備條件的地鐵線路貫通運營。

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(編輯：郝京紅)

Planning of Regional Rapid Rail Network

CHEN Guanru，LIU Mingmin

(1. Guangzhou Metro Group Co., Ltd., Guangzhou 510335; 2. Guangzhou Transport Planning Research Institute, Guangzhou 510030)

The development experience of rapid rail transit in foreign big cities indicates that the rapid rail transit in metropolis should be based on the existing urban rail transportation, and the key technical indexes of regional rapid rail transit should include the system mode, design speed, rail transit capacity, operation mode and charging methods. Taking Guangzhou as a case study, the paper proposes the concept scheme of network layout with urban rail transit "passing through" urban space, and emphasizes the importance of connectivity with subway lines to achieve the fast commuting with Guangzhou suburban areas and the maximum benefits of urban rail transportation network, which is expected to serve as a reference for the development of rail transit in big cities in China.Keywords: regional rapid rail transit; rail transit system; rail network; travel speed

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.005

2017-02-23

2017-03-14

陳冠儒，男，碩士，工程師，交通運輸規(guī)劃與管理專業(yè)，從事城市軌道交通建設管理工作，cgr66666@163.com

U231

A

1672-6073(2017)03-0022-06