軌道交通互聯(lián)互通的內涵及技術特征探討

江志彬，蘇馬雷，李洪運，徐思凡

（同濟大學交通運輸工程學院 道路與交通工程教育部重點實驗室，上海市軌道交通結構耐久與系統(tǒng)安全重點實驗室，上海 201804）

我國各種交通運輸發(fā)展相對獨立，即使是同一種交通方式，也存在網(wǎng)絡結構聯(lián)通和服務聯(lián)通方面的諸多問題，構建互聯(lián)互通的一體化交通體系是交通強國建設綱要中明確的重點[1]。軌道交通互聯(lián)互通是一種先進的發(fā)展理念，可以體現(xiàn)在決策、設計、施工、運營和服務的各階段?；ヂ?lián)互通是我國未來軌道交通發(fā)展的重點，但目前針對互聯(lián)互通的概念、內涵、規(guī)范和技術特征等方面的理論仍然不夠健全。筆者首先對軌道交通互聯(lián)互通的概念和內涵進行分析，然后提出軌道交通在物理層面和服務層面互聯(lián)互通的基本特征，在借鑒國外研究的基礎上，重點研究軌道交通互聯(lián)互通的標準體系和技術特征。

1 互聯(lián)互通的概念及內涵

互聯(lián)互通，原是指電信網(wǎng)間的物理連接，能夠使公共通信網(wǎng)的用戶進行跨網(wǎng)絡間的通信，或能夠接入由另一個服務商所提供的服務[2]。

軌道交通互聯(lián)互通是指不同線路的軌道、車輛、供電、信號、通信、站臺門及運營組織等相互兼容，可節(jié)約資源、降低成本，提高資源使用效率和服務質量；同時，也能為乘客提供便捷、高效和人性化的服務，實現(xiàn)不同交通網(wǎng)絡、不同線路之間的高效協(xié)同與銜接[3]。

軌道交通互聯(lián)互通的內涵是實現(xiàn)多模式、多制式、多功能的軌道交通網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展，建設互聯(lián)互通、融合運營的裝備與服務體系，其內涵包括兩個層次：物理層面的互聯(lián)互通和服務層面的互聯(lián)互通。

1.1 物理層面的互聯(lián)互通

物理層面的互聯(lián)互通是指基于不同線路設施設備的相互兼容，采用統(tǒng)一的技術標準和運營組織方式，實現(xiàn)不同線路之間的互聯(lián)或不同軌道交通形式之間的互聯(lián)，其主要特點是車輛可以在不同線路或不同類型的軌道交通系統(tǒng)之間連通運行，可以根據(jù)乘客的出行需求，靈活組織多種跨線路的開行方案，有效提高網(wǎng)絡的整體綜合效率，提升乘客的出行體驗[4]。我國軌道交通現(xiàn)有物理層面的互聯(lián)互通，主要體現(xiàn)在既有鐵路網(wǎng)絡的互聯(lián)互通、高速鐵路網(wǎng)的互聯(lián)互通、城市軌道交通網(wǎng)的互聯(lián)互通，以及既有鐵路網(wǎng)與高速鐵路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)與城市軌道交通網(wǎng)的互聯(lián)互通等。

1.2 服務層面的互聯(lián)互通

受交通工具類型、軌道形式、設施設備性質等方面的制約，以及歷史建設過程中已經(jīng)獨立形成的線路或網(wǎng)絡的制約，在無法做到物理層面的互聯(lián)互通時，可以通過提供便捷、高效和人性化的服務，實現(xiàn)不同交通網(wǎng)絡、不同線路之間的高效協(xié)同與銜接，這種方式稱為服務層面的互聯(lián)互通?，F(xiàn)有服務層面的互聯(lián)互通主要體現(xiàn)在乘客一體化出行規(guī)劃、一體化出行、一體化票務、大型交通樞紐中不同交通方式的集中換乘，或不同線路在同一車站的高效銜接(如同站臺換乘)等。

2 國內外的發(fā)展經(jīng)驗與借鑒

國外軌道交通發(fā)展較早，在建設與運營過程中一直注重互聯(lián)互通，并形成了較多的運營與管理經(jīng)驗，如德國、日本等。

2.1 德國

德國地鐵建設歷史悠久，在運營的過程中總結了很多先進的經(jīng)驗，形成了多種先進的運營模式，提供了多種人性化的服務，取得了較好的成效[5]。

2.1.1 物理層面的互聯(lián)互通

除大部分城市的市郊鐵路網(wǎng)和地鐵網(wǎng)內部可以實現(xiàn)跨線運營外，德國的城際鐵路網(wǎng)與地鐵網(wǎng)之間通過采用相同或相近的組織方式和信號系統(tǒng)，同樣可以做到跨線、共線運營。德國的共線運營包括城際鐵路與一些既有和規(guī)劃中的輕軌線路，其中一些輕軌線路借用了部分低密度的貨運鐵路線路，實現(xiàn)了城市中心向郊區(qū)客運業(yè)務的擴張。

2.1.2 服務層面的互聯(lián)互通

德國的軌道交通網(wǎng)在服務方面也具有一定特色，依靠聯(lián)程聯(lián)運的方式，將軌道交通與其他交通方式緊密地結合起來，最具代表性的有“公鐵聯(lián)運”和“空鐵聯(lián)運”。

“公鐵聯(lián)運”主要包括兩種形式：一是在城市的區(qū)域范圍內，依托公共交通企業(yè)聯(lián)盟，推進“一票制”聯(lián)程聯(lián)運；二是在跨區(qū)域范圍內，以德國鐵路為主導，聯(lián)合出發(fā)地和目的地的城市公共交通企業(yè)，共同推進“一票制”聯(lián)程聯(lián)運。

“空鐵聯(lián)運”有兩種形式：一種是德國鐵路聯(lián)合一些大型航空公司建立的空鐵聯(lián)程服務體系，也稱為“RAIL & FLY”，可使乘客在購買機票的同時，以優(yōu)惠的價格獲得前往或離開機場的火車票，實現(xiàn)空鐵“一站式購票”；另一種空鐵聯(lián)程則是由航空公司與德國鐵路以及法蘭克福機場合作推出的空鐵聯(lián)運產品，旅客在下飛機后無需走出航站樓即可乘坐火車，行李也會繼續(xù)隨火車托運，火車與飛機共用一種類型的客票，有效地節(jié)省了時間。同時，德國鐵路還推出了專門的列車班次，與航班時刻表銜接，有效地縮短了中轉換乘時間。

2.2 日本

2.2.1 物理層面的互聯(lián)互通

東京作為日本第一大城市，在物理層面的互聯(lián)互通上有著十分豐富的經(jīng)驗。東京軌道交通除了地鐵，還包括由地面線或高架線組成的市郊鐵路、市區(qū)橫貫鐵路以及環(huán)狀鐵路，路網(wǎng)密度極大。東京軌道交通依靠成熟的互聯(lián)互通運營方式，解決了城外線路與城內線網(wǎng)的銜接問題，實現(xiàn)了放射線與中心線網(wǎng)的互聯(lián)互通，滿足了郊區(qū)民眾的出行需求[6]。

東京地鐵在與放射線銜接時，相應的區(qū)域外圍線路也通過升級改造，具備了互聯(lián)互通運營的技術條件，而且良好的規(guī)劃協(xié)調使部分線路在升級改造時就做了相關預留，或者在規(guī)劃中就明確了部分線路延伸并互聯(lián)互通的需求。后期建設的地鐵線規(guī)劃均考慮了與郊區(qū)線的互聯(lián)互通，其軌距、限界等線路技術標準與對應的郊區(qū)線路的相應標準統(tǒng)一，有效地避免了線路的重建性改造。

2.2.2 服務層面的互聯(lián)互通

從東京、名古屋、京都等城市的鐵路客站樞紐形態(tài)來看，車站往往是多種交通功能的復合體，立體化客站連接了地鐵、高速鐵路、市郊鐵路、通勤鐵路、公共交通、機場等。這種類型的交通樞紐實現(xiàn)了多種交通方式和功能的疊加，提高了特定空間限制下的交通功能銜接，并且能夠整合交通資源，壓縮換乘時間，快速集疏乘客，方便乘客換乘[7]。

在公鐵聯(lián)運方面，新宿站作為日本最繁忙的車站，通過強大的樞紐功能，實現(xiàn)了高速鐵路、市郊鐵路和城市公共交通的一體化管理，包括不同交通方式間的無縫換乘、時刻表銜接、通票實施等[8]。

2.3 國內現(xiàn)狀

2.3.1 物理層面的互聯(lián)互通

1) 鐵路系統(tǒng)。我國鐵路系統(tǒng)建設都是由鐵路主管部門主導，在建設過程中非常注重物理層面的互聯(lián)互通，除了一些特殊類型的線路外，普通鐵路網(wǎng)、高速鐵路網(wǎng)和城際鐵路網(wǎng)都實現(xiàn)了物理層面的聯(lián)通，列車可以在各網(wǎng)絡之間跨線運行與組織。正是因為鐵路大網(wǎng)絡的物理連通，形成了我國復雜的鐵路設施設備體系和運營組織體系。因此，我國鐵路的運輸組織模式具有列車種類多、跨線列車多、開行交路多和停站方案多等特征，為旅客出行提供了多層次、多類型的服務產品。

2) 城市軌道交通系統(tǒng)。我國城市軌道交通起步較晚，初期建設時大多都是引進國外的技術與裝備，同時各城市根據(jù)自身的發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)濟實力，制定自己的線網(wǎng)規(guī)劃。因此，各城市軌道交通線路的建設年代、運營制式、設備廠商不盡相同，各線路的信號制式、控制系統(tǒng)差異性非常大，雖然同一城市的線路之間可以實現(xiàn)軌道的互聯(lián)，但在正常運營模式下，列車無法跨線運行，跨線的乘客出行只能通過換乘。

隨著城市群、衛(wèi)星城的興起，同一城市群間的交流越發(fā)密集。基于物理結構在互聯(lián)互通中的優(yōu)勢，我國新建與規(guī)劃的城市軌道交通線路正在逐步考慮實現(xiàn)物理上的互聯(lián)互通，并且已經(jīng)在線路規(guī)劃、設計、建設、信號制式、車輛配置、運營管理等方面，開始制定統(tǒng)一的標準規(guī)范。

2.3.2 服務層面的互聯(lián)互通

我國由于不同軌道交通網(wǎng)絡或線路在管理主體上的差異性，在服務層面的互聯(lián)互通方面還與乘客的出行需求存在差異。目前，我國各類交通方式的銜接主要是通過大型的換乘樞紐來實施，如上海虹橋、北京南站等大型樞紐，都將多種交通方式成功地融為一體。這種大型換乘樞紐將多種運輸工具進行了集約式整合，可以迅速接納和疏散大量人流，并通過其先進的客流組織模式，避免了站內外人流的聚集，緩解了周邊的交通壓力。但是，這種樞紐在一體化出行規(guī)劃與服務方面還有不足。

3 互聯(lián)互通的技術體系

為了節(jié)約資源、降低成本，優(yōu)化資源使用效率和提高服務質量，我國未來的軌道交通網(wǎng)絡建設與運營需要在物理層和服務層做好互聯(lián)互通?；ヂ?lián)互通的架構體系主要包括軌道結構、牽引供電、車輛、限界、通信信號、運營管理和服務6個部分，如圖1所示。

圖1 軌道交通互聯(lián)互通架構體系Figure 1 Architecture of rail transit interconnection

3.1 互聯(lián)互通頂層設計

軌道交通的互聯(lián)互通發(fā)展離不開國家政策的推動，需要做好頂層設計，從制度創(chuàng)新和市場創(chuàng)新兩方面下手。在制式選擇時，需要充分發(fā)揮不同軌道交通制式的特長，做好建設規(guī)模與客流需求的匹配，在技術標準體系、設施設備技術要求和運營服務要求等方面來統(tǒng)籌考慮。

3.2 技術標準規(guī)范體系

我國軌道交通網(wǎng)絡的互聯(lián)互通技術規(guī)范發(fā)展不統(tǒng)一，既有鐵路網(wǎng)與高速鐵路網(wǎng)的技術體系相對較為健全，而城市軌道交通的技術體系相對較為薄弱。目前，我國尚沒有針對整個大軌道交通體系的互聯(lián)互通規(guī)范。

2008年6月17日，歐洲議會和歐盟理事會制定并發(fā)布《歐洲鐵路互聯(lián)互通2008/57/EC指令》，這是歐盟關于歐洲鐵路互聯(lián)互通最重要的法律。該指令共包括10章、42條、11個附件，描述了歐洲鐵路互聯(lián)互通在安全性、可靠性、可用性、人員健康保護、環(huán)境保護和技術兼容等方面的總體要求。該指令將鐵路系統(tǒng)劃分為4個結構子系統(tǒng)，即鐵路基礎設施子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)、列控設備和安全子系統(tǒng)、機車車輛子系統(tǒng)；3個功能子系統(tǒng)，即運行和交通管理子系統(tǒng)、維護子系統(tǒng)和客貨運服務信息子系統(tǒng)。該指令對7個子系統(tǒng)分別提出了相應的基本要求，具有很強的指導性和可操作性，為歐洲鐵路互聯(lián)互通技術規(guī)范制定奠定了良好基礎[9]。

從綜合交通體系發(fā)展的要求來看，我國軌道交通的互聯(lián)互通的技術規(guī)范體系應重點考慮硬件的兼容、制式的統(tǒng)一、資源的共享、組織的一體化和服務的協(xié)同等方面。

3.3 設施設備技術要求

線路與車站、車輛、供電、信號、通信等設備系統(tǒng)的兼容是實現(xiàn)物理層面互聯(lián)互通的關鍵，不同類型的設施設備在滿足互聯(lián)互通需求方面有不同的技術要求，如表1所示。

表1 滿足互聯(lián)互通的設施設備技術要求Table 1 Technical requirements of interconnected facilities and equipment

3.4 運營服務技術要求

服務層面的互聯(lián)互通以提供與出行有關的所有產品和服務為目的，從乘客萌生出行意向、進行旅程規(guī)劃和預訂車票開始，到出發(fā)至車站的路線選擇，再到乘車出行、到達目的車站以及到達最終目的地，甚至包括旅程之后的反饋意見收集等，滿足客戶已提出的和潛在的各種需求[10]。服務層面的技術特征包括軌道交通系統(tǒng)的一體化出行規(guī)劃、一體化票務、一體化出行服務3個方面，如表2所示。

表2 滿足運營服務的技術特征Table 2 Technical characteristics of operational services

3.5 線路運輸組織模式

采取靈活多樣、適合城市特點的網(wǎng)絡運營模式，是發(fā)揮多模式網(wǎng)絡結構優(yōu)勢、提升網(wǎng)絡整體運行效率、集約通道資源和網(wǎng)絡設施資源的重要保障。結合國內外城市的軌道交通發(fā)展經(jīng)驗[11]，軌道交通的運營模式可歸為共線共軌、分線運營、跨線運營和接線運營4種情況?？缇€組織是指在互聯(lián)互通條件下，在相交的兩條或多條軌道線路之間，通過不同線路之間的過軌道岔或連接線，從一條線路跨越到另一條線路(包含共線運行和貫通運行)的運營組織，其交路組織模式主要有一字貫通型、Y(雙Y)形和X形3種類型(見表3)。

表3 跨線運行的交路組織模式Table 3 Types of interconnected train operation

跨線組織可發(fā)揮不同制式的技術優(yōu)勢，減少換乘，滿足乘客不同距離的出行需求，緩解換乘站的客流壓力；而且通過靈活組織列車交路，可進一步提高運營組織的靈活性。但跨線組織除了需從線路、車站、車輛、供電、通信、信號等方面統(tǒng)一技術標準外，還要在運營管理上進行有效協(xié)調。需要說明的是，交路的開行模式可根據(jù)不同線路的制式、條件、客流特征來靈活選擇。

同時，在跨線組織過程中，還可以根據(jù)客流需求，靈活采取停站(如一站直達、大站直達、選擇停站等)、開行快慢車等手段來提升服務水平。

4 結語

互聯(lián)互通是我國未來軌道交通系統(tǒng)發(fā)展的重點，也是提升軌道交通服務的關鍵，其內涵是實現(xiàn)多模式、多制式、多功能軌道交通網(wǎng)絡的協(xié)同發(fā)展，建設互聯(lián)互通、融合運營的裝備與服務體系。筆者從物理和服務兩個層面，分析了互聯(lián)互通的內涵與特征，并提出了軌道交通互聯(lián)互通的體系框架及技術條件，希望能對軌道交通行業(yè)做好互聯(lián)互通的框架設計、促進軌道交通互聯(lián)互通的發(fā)展建設提供參考。