市域與城際共線運(yùn)營(yíng)車站設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

趙賽龍

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

引言

隨著軌道交通建設(shè)的不斷深入，目前我國(guó)軌道交通已處于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑的中期階段。從宏觀的“三網(wǎng)”功能定位來看，城市軌道交通構(gòu)筑連接主城區(qū)內(nèi)部生活圈和重要樞紐的地鐵網(wǎng)；市域鐵路構(gòu)筑連接市域范圍內(nèi)主城區(qū)邊緣組團(tuán)和衛(wèi)星城的市域網(wǎng)；城際鐵路構(gòu)筑連接區(qū)域相鄰城市和通勤圈城市群的城際網(wǎng)。三網(wǎng)各司其職，構(gòu)成快慢結(jié)合、全面覆蓋的多層次網(wǎng)絡(luò)。李巖輝等[1]通過研究市域、大運(yùn)量、中低運(yùn)量各類軌道交通制式的技術(shù)參數(shù)，提出將走廊客流量級(jí)與各制式量級(jí)進(jìn)行匹配，進(jìn)而確定各走廊適宜的制式。陳福貴等[2]對(duì)不等速快慢車模式系統(tǒng)能力計(jì)算方法進(jìn)行深入研究，提出了不等速快慢車模式的系統(tǒng)能力計(jì)算公式和計(jì)算步驟。李軍營(yíng)等[3]通過對(duì)國(guó)內(nèi)既有和擬建多線引入的高速鐵路始發(fā)站全樣本統(tǒng)計(jì)分析，提出分場(chǎng)布置、合場(chǎng)布置、分場(chǎng)與合場(chǎng)混合布置、盡端式布置、多層布置等5種始發(fā)站圖型。為不同制式線網(wǎng)的快慢結(jié)合提供技術(shù)支撐。

依托通信科技的不斷革新與運(yùn)營(yíng)管理的不斷進(jìn)步，三網(wǎng)融合迎來了新的契機(jī)，高效集約的共線運(yùn)營(yíng)模式應(yīng)運(yùn)而生。李松峰等[4]通過對(duì)東京、巴黎、紐約等城市群多層次軌道交通銜接實(shí)踐進(jìn)行分析，提出了換乘銜接與共線銜接兩種銜接模式。高明等[5]通過引入模糊指標(biāo)，以共線和換乘作為決策單元，提出普速城際線與城市軌道宜選擇共線運(yùn)營(yíng)模式。楊梓奇等[6]通過建立軌道交通系統(tǒng)間銜接效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)模型，提出市域線、城際線與市區(qū)線銜接效率評(píng)價(jià)體系。李桂桂等[7]通過對(duì)線路、車站、車輛、調(diào)度等方面進(jìn)行研究，提出共線運(yùn)營(yíng)模式實(shí)施構(gòu)建應(yīng)采取的一系列相關(guān)措施。羅秀清等[8]通過分析國(guó)家鐵路參與城市市郊鐵路建設(shè)所具有的優(yōu)勢(shì)，提出國(guó)家鐵路參與城市軌道交通的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)是合理可行的。楊健等[9]通過對(duì)共線運(yùn)營(yíng)地下車站幾種典型站型及客流組織進(jìn)行研究，提出共線運(yùn)營(yíng)車站客流組織宜采用“混進(jìn)混出”的模式。宋永超等[10]通過對(duì)共線運(yùn)營(yíng)線路工程特點(diǎn)、防災(zāi)救援體系及其差異進(jìn)行分析以及客流模擬，提出單洞雙線設(shè)置中隔墻、區(qū)間采用低疏散平臺(tái)、著火列車優(yōu)先就近?？寇囌具M(jìn)行疏散和救援的防災(zāi)救援設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。王學(xué)貴等[11]通過對(duì)成都市域快線13號(hào)線與銜接線路互聯(lián)互通的必要性、運(yùn)營(yíng)組織模式等方面進(jìn)行分析，論證了現(xiàn)代化都市圈發(fā)展理念下實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的必要性和方案的可行性。曾瓊等[12]通過總結(jié)我國(guó)市域(郊)鐵路發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)分析其功能定位、客流特征，得出市域(郊)鐵路原則上不宜與城市軌道交通及城際鐵路跨線運(yùn)營(yíng)，確有需求時(shí)可適當(dāng)組織跨線運(yùn)營(yíng)的結(jié)論。趙旭等[13]通過從城際軌道交通的功能分類和互聯(lián)互通的內(nèi)涵出發(fā)，分析論證實(shí)現(xiàn)城際軌道交通互聯(lián)互通的關(guān)鍵技術(shù)，提出城際軌道交通互聯(lián)互通的實(shí)現(xiàn)受到需求和供給的雙重制約。但到目前為止還沒有真正意義上的市域與城際共線運(yùn)營(yíng)案例。

為加快市域(郊)鐵路發(fā)展，優(yōu)化城鎮(zhèn)空間布局，促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，原中國(guó)鐵路總公司在“鐵總發(fā)改〔2018〕167號(hào)文”中明確，市域(郊)鐵路應(yīng)規(guī)范設(shè)置引導(dǎo)標(biāo)識(shí)、標(biāo)牌、標(biāo)線，優(yōu)化站內(nèi)客運(yùn)管理、客流組織及同站臺(tái)乘車管理等方案，推進(jìn)安檢互信、中鐵銀通卡和城市公交卡共享等機(jī)制[14]，羅強(qiáng)等[15]通過總結(jié)我國(guó)機(jī)場(chǎng)線在規(guī)劃設(shè)計(jì)、配套服務(wù)及運(yùn)營(yíng)模式等方面存在的問題，指出在設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)應(yīng)加強(qiáng)機(jī)場(chǎng)線與樞紐的銜接，并預(yù)留越行條件，為共線運(yùn)營(yíng)機(jī)場(chǎng)線路的銜接換乘定下基調(diào)。上海軌道交通市域線機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線工程在市域與城際鐵路共線運(yùn)營(yíng)、銜接換乘方面進(jìn)行了有益探索。

1 工程概況

上海軌道交通市域線機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線工程是上海市東西主軸的市域快速干線，連接虹橋、浦東兩大綜合交通樞紐，設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為160 km/h。線路全長(zhǎng)68.6 km，設(shè)站9座，平均站間距8.6 km，與城市軌道交通2號(hào)線、9號(hào)線、10號(hào)線、15號(hào)線、19號(hào)線、21號(hào)線等線路換乘。

城際列車從上海南站引出，經(jīng)南站支線在三林南站接軌，引入機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線，接至上海東站，三林南站至上海東站為機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線市域與城際共線運(yùn)營(yíng)區(qū)段，共線開行CRH6F市域列車與CRH多種城際列車。

2 工程特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的軌道交通、城際鐵路相比較，本工程存在以下特點(diǎn)。

2.1 車輛編組跨度大

機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線共線運(yùn)營(yíng)段開行的城際列車有8節(jié)編組和16節(jié)編組兩種，市域列車有4節(jié)編組和8節(jié)編組兩種，車輛編組跨度大。

2.2 開行列車車型多

機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線市域車采用CRH6F，互聯(lián)互通的城際線路有湖杭高鐵、滬寧城際、京滬高鐵、滬漢蓉快速客運(yùn)通道、滬杭高鐵及沿海高鐵等，城際車型有CRH1、CRH2A統(tǒng)、CR300、CR400、CRH380B和CRH380D等，開行列車車型多。

2.3 票制體系不統(tǒng)一

目前國(guó)內(nèi)城際鐵路采用實(shí)名制運(yùn)營(yíng)模式，而城市軌道交通采用公交化運(yùn)營(yíng)模式，且城際鐵路安檢等級(jí)高于城市軌道交通安檢等級(jí)，市域與城際兩者票制系統(tǒng)不統(tǒng)一。

3 針對(duì)車輛編組跨度大帶來的客流組織研究與應(yīng)用

結(jié)合車輛?？课恢谩⒖土鹘M織模式，對(duì)站廳層公共區(qū)進(jìn)行合理分區(qū)，處理4節(jié)、8節(jié)編組列車以及16節(jié)編組列車乘客乘降點(diǎn)跨度大的問題，是車站公共區(qū)設(shè)計(jì)面臨的一大難題。

3.1 市域與城際列車停車方式

目前國(guó)內(nèi)城際列車均采用左側(cè)行車、站臺(tái)端部對(duì)齊的停車方式，裝備C2或C3車載設(shè)備，未裝備ATO，停車時(shí)由司機(jī)人工控制列車停于站臺(tái)端的停車標(biāo)處，停車存在一定的誤差；機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線市域列車運(yùn)行控制系統(tǒng)采用CTCS2+ATO，裝備C2+ATO車載設(shè)備，通過ATO自動(dòng)控制列車停車并停準(zhǔn)，站臺(tái)停靠位置相對(duì)靈活。

3.2 公共區(qū)分區(qū)布置對(duì)比

車站有效站臺(tái)長(zhǎng)度需滿足最大編組列車旅客乘降，為兼容開行城際列車，機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線工程有效站臺(tái)長(zhǎng)450 m，因此需結(jié)合短編組列車站臺(tái)?？课恢脤?duì)站廳層公共區(qū)進(jìn)行合理的分區(qū)，采用非付費(fèi)區(qū)與付費(fèi)區(qū)間隔布置，使兩者面積得到合適的比例關(guān)系，從而提高單位面積的使用效率。主要有以下3種方案。

(1)方案1：城際、市域列車均采用車頭與有效站臺(tái)端部對(duì)齊停車，公共區(qū)分區(qū)示意見圖1，采用2個(gè)非付費(fèi)區(qū)將付費(fèi)區(qū)分隔為3個(gè)廳，其中兩端為市域廳，中間為城際廳。

圖1 方案1公共區(qū)分區(qū)示意

方案1所有列車停靠均采用端部與有效站臺(tái)端部對(duì)齊，與城際列車常規(guī)停靠方式一致，信號(hào)不需要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，市域廳規(guī)模較大，分散布置，適合于市域客流為主、城際客流量小的車站布置，但對(duì)于初近期僅運(yùn)營(yíng)4節(jié)編組，遠(yuǎn)期4節(jié)、8節(jié)編組列車混行的運(yùn)行線路，運(yùn)營(yíng)成本較高。

(2)方案2：城際列車均采用車頭與有效站臺(tái)端部對(duì)齊停車，市域列車采用與有效站臺(tái)中心里程對(duì)齊停車，公共區(qū)分區(qū)示意見圖2，采用兩個(gè)非付費(fèi)區(qū)將付費(fèi)區(qū)分隔為3個(gè)廳，其中兩端為城際廳，中間為市域廳。

圖2 方案2公共區(qū)分區(qū)示意

方案2市域列車?？坎捎门c有效站臺(tái)中心里程對(duì)齊，該方案市域廳規(guī)模較小，布置緊湊，運(yùn)營(yíng)管理方便，適合于城際客流為主，市域客流量小的車站布置，尤其適用于近期僅開行市域列車，城際列車遠(yuǎn)期接入的運(yùn)行線路。但市域列車停車控制方式與城際列車常規(guī)停車方式不一致，信號(hào)需進(jìn)行一系列突破現(xiàn)有規(guī)范及設(shè)備能力的特殊設(shè)計(jì)。

(3)方案3：16節(jié)編組城際列車、上行8節(jié)編組城際列車和下行8節(jié)編組市域列車采用車頭與有效站臺(tái)端部對(duì)齊停車，下行8節(jié)編組城際列車和上行8節(jié)編組市域列車采用車頭與有效站臺(tái)中部對(duì)齊停車，4節(jié)編組市域列車與8節(jié)編組市域列車?？课恢弥胁繉?duì)齊停車，公共區(qū)分區(qū)示意見圖3，采用一個(gè)非付費(fèi)區(qū)將付費(fèi)區(qū)分隔為2個(gè)廳，其中一端為城際廳，另一端為市域廳。

圖3 方案3公共區(qū)分區(qū)示意

方案3相當(dāng)于8節(jié)編組市域站臺(tái)與8節(jié)編組城際站臺(tái)串聯(lián)布置，各廳體量適中，分區(qū)管理便捷，行車組織靈活，導(dǎo)向設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，適用于不同編組、初近遠(yuǎn)分期接入等多種混行模式，但除16節(jié)編組城際列車外，市域列車與8節(jié)編組城際列車?？糠绞脚c城際列車常規(guī)?？糠绞骄灰恢?，信號(hào)仍需進(jìn)行一系列突破現(xiàn)有規(guī)范及設(shè)備能力的特殊設(shè)計(jì)，帶來其他如股道有效長(zhǎng)需加長(zhǎng)等一系列問題

3.3 公共區(qū)分區(qū)布置應(yīng)用

以機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線度假區(qū)站為例，度假區(qū)站為城際列車(8輛、16輛編組)與市域列車(4輛、8輛編組)共同?？空荆杏蛄熊嚥捎贸踅陂_行4輛編組，遠(yuǎn)期開行4輛、8輛編組混跑的運(yùn)行方式。受線路特征、周邊環(huán)境及相鄰區(qū)間施工工法等影響，設(shè)計(jì)為地下二層側(cè)式站。根據(jù)機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線《客流預(yù)測(cè)專題報(bào)告》，度假區(qū)站客流控制期高峰小時(shí)市域客流集散量為5 500人/h，占總客流量的83.3%，客流控制期高峰小時(shí)城際客流集散量為1 100人/h，占總客流量的16.7%，客流集散以市域客流為主，又由于采用方案2、方案3時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)難以進(jìn)行配套設(shè)計(jì)以滿足其停車需求，故本站公共區(qū)布置采用方案1(兩端為市域廳，中間為城際廳)的布置方式，度假區(qū)站站廳層公共區(qū)分區(qū)布置見圖4。

圖4 度假區(qū)站站廳層公共區(qū)分區(qū)布置

4 針對(duì)開行列車車型多帶來的站臺(tái)門系統(tǒng)研究與應(yīng)用

由于不同車型車門數(shù)量、車門位置及車門開度大小皆不相同，多種車型客室門位置示意見圖5，如何確保站臺(tái)門系統(tǒng)能夠兼容多種車型，是本線站臺(tái)門系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的一大難題。

圖5 多種車型客室門位置示意

4.1 提升式站臺(tái)門系統(tǒng)

與傳統(tǒng)推拉式站臺(tái)門系統(tǒng)相比，提升式站臺(tái)門系統(tǒng)通過增大站臺(tái)門的開度，吸收位置誤差，來滿足兼容不同車型及停車誤差的要求。目前，國(guó)外相關(guān)技術(shù)主要應(yīng)用于地面車站，采用半高式站臺(tái)門系統(tǒng)無法滿足國(guó)內(nèi)地下工況的需求。國(guó)內(nèi)全高提升式站臺(tái)門系統(tǒng)正處于產(chǎn)品研發(fā)階段，需攻克快速啟動(dòng)、安全防護(hù)、可靠密封、高抗風(fēng)壓等諸多方面技術(shù)難關(guān)。

4.2 站臺(tái)門系統(tǒng)退距安裝

鑒于傳統(tǒng)全封閉式站臺(tái)門系統(tǒng)在空氣品質(zhì)、噪聲控制和降低能耗等方面的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外新建軌道交通項(xiàng)目中得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，但受開度與藏門限制，無法滿足站臺(tái)門的滑動(dòng)門與所有車型列車客室門在位置、數(shù)量上均對(duì)應(yīng)，需退站臺(tái)邊緣一定距離安裝，來滿足兼容不同車型及停車誤差的要求。

全封閉站臺(tái)門退距取值尚未有明確的規(guī)范依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)乘客的順利、快捷通行，退距應(yīng)兼顧以下幾方面需求：第一，通道凈寬應(yīng)不小于城際列車車門凈寬，且車門開啟后侵入有效站臺(tái)寬度應(yīng)計(jì)入通道寬度；第二，通道凈寬應(yīng)按每股人流寬度為0.55 m+(0～0.15)m的人流股數(shù)確定，并不應(yīng)小于兩股人流；第三，通道凈寬應(yīng)能確保在列車?？繒r(shí)間內(nèi)，客流控制期乘客正常上、下車。

4.3 兼容性站臺(tái)門系統(tǒng)應(yīng)用

由于提升式站臺(tái)門系統(tǒng)技術(shù)尚未成熟，結(jié)合客流仿真模擬結(jié)果，機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線市域與城際共同?？空菊九_(tái)門系統(tǒng)退距有效站臺(tái)邊1.2 m安裝，并預(yù)留提升式站臺(tái)門改造升級(jí)條件。為了防止列車門及站臺(tái)門關(guān)閉后退距通道內(nèi)滯留乘客存在的安全隱患，機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線工程在站臺(tái)門與列車之間通長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置站臺(tái)門激光防護(hù)探測(cè)裝置，與站臺(tái)門及列車運(yùn)行信號(hào)聯(lián)動(dòng)，確保通道內(nèi)無乘客滯留后啟動(dòng)列車。

5 針對(duì)票制體系不統(tǒng)一帶來的換乘設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用

城際鐵路與城市軌道交通之間換乘形式的選擇與兩者票制體系及安檢等級(jí)等方面息息相關(guān)，如何解決票務(wù)處理與安檢互信是本線換乘設(shè)計(jì)面臨的一大難題。

5.1 城際列車與市域列車共同?？空緭Q乘設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的城際鐵路車站日客流量大，與市域及城市軌道交通換乘采用“出站-進(jìn)站”的中轉(zhuǎn)模式，兩種體系相對(duì)獨(dú)立。新型的共線運(yùn)營(yíng)線路，城際列車開行對(duì)數(shù)少，日客流量小，優(yōu)化傳統(tǒng)換乘需“出站-進(jìn)站”的原始中轉(zhuǎn)模式，換乘形式采用同站臺(tái)換乘，站臺(tái)不進(jìn)行物理分隔，設(shè)置中轉(zhuǎn)區(qū)域，配置票務(wù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)兩種票制票務(wù)結(jié)束和發(fā)起等處理功能。

5.2 共線運(yùn)營(yíng)線路與城市軌道交通線路換乘設(shè)計(jì)

既有城市軌道交通車站閘機(jī)僅滿足公交卡票制進(jìn)出站要求，且安檢等級(jí)低于城際鐵路安檢等級(jí)，因此，鐵路與城市軌道交通之間的換乘，若采用付費(fèi)區(qū)換乘形式，需對(duì)既有城市軌道交通車站閘機(jī)、清分系統(tǒng)進(jìn)行改造更新，安檢等級(jí)進(jìn)行升級(jí)匹配；若采用非付費(fèi)區(qū)換乘形式，勢(shì)必帶來市域與城市軌道交通換乘的不便，與本線市域客流為主，城際客流量少的客流特征相左。

綜合來看，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，運(yùn)營(yíng)管理的不斷進(jìn)步，本著高效、便捷、人性化的發(fā)展理念，著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，建議城際和市域共線運(yùn)營(yíng)線路與城市軌道交通之間采用非付費(fèi)區(qū)換乘形式，預(yù)留付費(fèi)區(qū)換乘改造條件。

5.3 換乘設(shè)計(jì)應(yīng)用

以上海市域軌道交通機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線三林南站為例，三林南站為南站支線接軌站，受區(qū)間下穿黃浦江和城市軌道交通8號(hào)線區(qū)間的影響，設(shè)計(jì)為地下四層雙島四線車站，與規(guī)劃城市軌道交通19號(hào)線換乘。地下一層為19號(hào)線站廳層，地下二層為19號(hào)線站臺(tái)層，地下三層為機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線站廳層，地下四層為機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線站臺(tái)層。機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線與19號(hào)線采用非付費(fèi)區(qū)節(jié)點(diǎn)換乘形式，換乘路徑示意見圖6，機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線換乘客流通過地下三層換乘通道和檢票閘機(jī)，以及上行扶梯直達(dá)19號(hào)線站臺(tái)，19號(hào)線換乘客流通過地下一層換乘通道和檢票閘機(jī)，以及下行扶梯到達(dá)機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線站廳，且均預(yù)留付費(fèi)區(qū)換乘改造條件。

圖6 三林南站換乘路徑示意

6 結(jié)語

上海機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線是上海落實(shí)國(guó)家長(zhǎng)三角區(qū)域一體化戰(zhàn)略的重要項(xiàng)目，是國(guó)內(nèi)第一條市域與城際共線運(yùn)營(yíng)的市域鐵路，本文探討的公共區(qū)布置的分區(qū)方式、站臺(tái)門退距安裝及提升式站臺(tái)門系統(tǒng)的兼容方案、非付費(fèi)區(qū)換乘兼預(yù)留付費(fèi)區(qū)換乘改造條件的換乘設(shè)計(jì)原則，解決車輛編組跨度大、開行列車車型多、票制系統(tǒng)不統(tǒng)一等關(guān)鍵問題的技術(shù)與應(yīng)用，還需要實(shí)踐檢驗(yàn)，建議在本工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)上對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)一步研究，形成標(biāo)準(zhǔn)體系，指導(dǎo)類似工程的建設(shè)。

(1)城際列車?？课恢檬芟?，影響車站公共區(qū)布置的靈活性，列車停車控制信號(hào)系統(tǒng)特殊設(shè)計(jì)方案需深入研究，確保停車位置能適應(yīng)于多種公共區(qū)布置。

(2)兼容性站臺(tái)門系統(tǒng)能有效解決多種車型混跑帶來的問題，大開度提升式站臺(tái)門系統(tǒng)研發(fā)參數(shù)需精細(xì)研究，以制定相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，加快研發(fā)進(jìn)程。

(3)共線運(yùn)營(yíng)線路系統(tǒng)能力遠(yuǎn)低于城市軌道交通線路系統(tǒng)能力，換乘線路發(fā)車對(duì)數(shù)不匹配帶來的客流沖擊需量化研究，以提供換乘設(shè)施、規(guī)模的設(shè)計(jì)依據(jù)。