構(gòu)建多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)的若干關(guān)鍵技術(shù)要求探索

卞兆洋

（華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司綜合規(guī)劃研究院，江蘇南京 210014）

1 引言

近年來，伴隨著國家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的深入實施，以京津冀、長三角、粵港澳等為代表的現(xiàn)代化城市群、都市圈在國家和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中的帶動作用愈發(fā)凸顯。建設(shè)城市群一體化交通網(wǎng)、打造軌道上的都市圈，推進干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通融合發(fā)展，構(gòu)建多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系，以滿足高頻次、大規(guī)模、中短距的出行需求，支撐城市群、都市圈高質(zhì)量發(fā)展，成為業(yè)內(nèi)共識。

在軌道交通的大規(guī)模建設(shè)和發(fā)展的背景下，由于對各層次軌道交通的功能定位、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、實施模式等尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識、未建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此車站設(shè)站需求與客流預(yù)測情況不匹配、站間距過小、同步預(yù)留工程無規(guī)劃依據(jù)等一系列問題逐步顯現(xiàn)。加強對于多層次軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分析，明確相應(yīng)的指標(biāo)要求，實現(xiàn)各層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)的合理分工與有機融合，具有重要的現(xiàn)實意義?？紤]到城市軌道交通相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已較為完善，本文以江蘇省多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為例，根據(jù)各層次軌道交通的功能分工，重點針對干線高速鐵路、城際鐵路和市域（郊）鐵路進行研究，提出相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建議，以期為我國多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃發(fā)展提供參考和借鑒。

2 多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)概述

2.1 多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)由干線鐵路（含高速鐵路和普速鐵路）、城際鐵路（含區(qū)域城際鐵路和城市群城際鐵路）、市域（郊）鐵路、城市軌道交通共同構(gòu)成。其中，各層次軌道交通分別服務(wù)于不同的交通圈層，各交通圈層的空間尺度、需求特征各異，對軌道交通供給服務(wù)要求也有所不同，如表1所示。

表1 不同交通圈層特征及對軌道交通供給服務(wù)的要求

2.2 多層次軌道交通功能定位

根據(jù)所服務(wù)的不同交通圈層，各層次軌道交通的功能定位如下。

（1）干線鐵路（高速鐵路、普速鐵路）服務(wù)于跨區(qū)域的長距離出行，以省會、直轄市及重要樞紐性城市為服務(wù)主體，兼顧沿線地級市，出行目的以商務(wù)、公務(wù)、旅游、務(wù)工、探親等為主。

（2）區(qū)域城際鐵路可發(fā)揮完善高速鐵路網(wǎng)絡(luò)、擴大高速鐵路覆蓋范圍的作用，服務(wù)于相鄰城市群核心城市之間的中長距離快速出行，通常以市區(qū)常住人口超過50萬人的大中城市為服務(wù)主體，出行目的以商務(wù)、公務(wù)、旅游、休閑為主。

（3）城市群城際鐵路服務(wù)于高度城鎮(zhèn)化、同城化連綿發(fā)展區(qū)域主要城市之間的快速聯(lián)系，通常以1～2座中心城市為核心，將諸多市區(qū)常住人口超過20萬人的城市串聯(lián)，形成獨立的城際鐵路快速客運網(wǎng)，出行目的以商務(wù)、公務(wù)、通勤為主。

（4）市域（郊）鐵路服務(wù)于都市圈內(nèi)核心城市與周邊城鎮(zhèn)節(jié)點之間的快速聯(lián)系，連接常住人口5萬人以上的城鎮(zhèn)、重要工業(yè)園區(qū)、旅游景點，出行目的以通勤為主。

（5）城市軌道交通服務(wù)于中心城市城區(qū)的乘客出行，出行目的以通勤、娛樂、休閑等為主。

3 江蘇省多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概況

3.1 發(fā)展概況

近年來，江蘇省軌道交通建設(shè)突飛猛進，多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)逐步完善，形成多網(wǎng)融合發(fā)展的新局面，如圖1所示。在干線鐵路方面，建成鄭徐客運專線、青連鐵路、連鹽鐵路、徐宿淮鹽鐵路、連淮揚鎮(zhèn)鐵路等9條線路，“十三五”期間新增運營里程1 449 km，截至2021年底，全省總運營里程達到4 204 km，其中高速鐵路2 215 km；在城市群城際鐵路方面，“十四五”時期將開工建設(shè)蘇錫常、蘇淀湖、如通蘇湖等4條線路；在市域（郊）鐵路方面，已開通運營7條線路，包括南京寧天線、寧和線、機場線、寧溧線、寧高線、寧句線，以及連云港市域鐵路S1線（利用既有隴海線），截至2021年底，總運營里程為271 km（新建236 km），南京地鐵S2線（寧馬線）、無錫地鐵S1線（錫澄線）、蘇州市軌道交通S1線等線路也正在建設(shè)；在城市軌道交通方面，全省共有南京、蘇州、無錫、常州、徐州5個城市開通運營城市軌道交通線路，截至2021年底，總運營里程為621 km。

圖1 江蘇省多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖（局部，不含城市軌道交通）

3.2 存在問題

（1）多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)“結(jié)構(gòu)倒掛”現(xiàn)象明顯。江蘇省內(nèi)服務(wù)于城市群、都市圈的城際鐵路和市域（郊）鐵路建設(shè)尚處于起步階段，軌道交通網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)“兩頭重、中間輕”的態(tài)勢，即使是省內(nèi)城鎮(zhèn)化率最高、軌道交通建設(shè)力度最大的南京，市域（郊）鐵路與城市軌道交通的里程比也僅為1.13，相較國外的東京、巴黎、倫敦等發(fā)達都市圈（比值一般為4～8）偏低。

（2）區(qū)域城際鐵路的功能定位及其干線化發(fā)展模式的合理性有待進一步明晰。現(xiàn)階段，江蘇省區(qū)域城際鐵路和干線鐵路存在著相互兼顧甚至替代的情況，如寧淮城際鐵路不僅服務(wù)于南京至淮安的城際客流，還在接入干線鐵路網(wǎng)后更多地承擔(dān)著魯蘇皖贛中部大通道的功能。區(qū)域城際鐵路提速、減站的干線化，以及干線鐵路加站、繞行的城際化，均在一定程度上背離了其原本的功能定位。

（3）市域（郊）鐵路城市軌道交通化的發(fā)展方式需要盡快扭轉(zhuǎn)。目前，諸如寧天、寧高等市域（郊）鐵路線路采用城市軌道交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度、站間距、運輸組織方式（站站停）等均不符合市域（郊）鐵路的技術(shù)特征與服務(wù)要求。

4 關(guān)鍵技術(shù)要求

4.1 速度目標(biāo)值

不同層次軌道交通的功能定位各異，因此其對于出行客流量、出行目的、出行頻次、出行便捷性等的要求也不同。與時間價值有關(guān)的列車發(fā)車頻次、站間距等因素成為影響各層次軌道交通速度目標(biāo)值選擇的主要因素。

由于各層次軌道交通線路兩端接駁時間的構(gòu)成不同，加之不同需求旅客對兩端接駁時間的敏感性存在較大差異，因此需要在全出行鏈中對軌道交通的速度目標(biāo)值進行分析。干線鐵路旅客由于出行距離和時間較長，更關(guān)心線路的可達性，對兩端接駁時間的敏感性較低；區(qū)域城際鐵路、城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通的旅客由于出行目的對旅行時間的要求較高，因此需要盡量縮短接駁時間，考慮兩端附加時間對總體時間的影響。通過對江蘇省內(nèi)外各類已建成軌道交通線路的實際運營情況進行調(diào)研，得到不同層次軌道交通旅客出行附加時間表，如表2所示。

表2 不同層次軌道交通旅客出行附加時間表 min

結(jié)合上述分析，分別提出江蘇省高速鐵路干線、區(qū)域城際鐵路、城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路的速度目標(biāo)值建議，如表3所示。

表3 各層次軌道交通速度目標(biāo)值建議表

4.2 站間距

4.2.1 最小站間距

軌道交通站間距的設(shè)置至少要滿足列車最小起停距離要求，即不小于列車從靜止加速至最高運行速度、再從最高運行速度減速至停車的走行距離。通常，速度等級越高的列車，其對應(yīng)的平均加速度、減速度越小，起動加速和制動減速所需時間及走行距離越長，具體情況如表4所示。對于不滿足最小站間距要求的線路，原則上應(yīng)減少沿線車站數(shù)量。

表4 不同速度等級列車加減速距離表 km

4.2.2 合理站間距

合理站間距應(yīng)結(jié)合區(qū)間運行時間、列車最高速度達速比（即列車以最高速度運行的距離占平均站間距的比例，以下簡稱“達速比”）等指標(biāo)進行綜合考量。在電機功率和編組條件一定的條件下，由于功率分配的影響，速度等級較低的列車相比速度等級較高的列車具有更優(yōu)異的加減速性能。如果站間距較短，則意味著速度等級較高的列車在區(qū)間運行時基本上處于起動加速和制動減速的階段，難以發(fā)揮運行速度較高的優(yōu)勢，其區(qū)間運行時間不一定比采用較低運行速度的列車短，具體情況如表5所示。

由 表5可 知，當(dāng)站間距為4 km時，最高速度為120 km/h的列車運行時間最短；站間距為6～8 km時，140 km/h列車運行時間最短；站間距為10～14 km時，160 km/h列車運行時間最短；站間距為16～22 km時，200 km/h列車運行時間最短；站間距為24～28 km時，250 km/h列車運行時間最短。

表5 不同速度等級列車在不同站間距情況下的運行時間對照表 s

本文基于上述分析，通過計算不同速度等級列車的達速比，并結(jié)合相關(guān)鐵路設(shè)計規(guī)范要求，提出不同設(shè)計速度軌道交通線路的站間距建議值，如表6所示。

表6 站間距建議值 km

4.3 干線鐵路互聯(lián)互通

目前，江蘇省干線鐵路發(fā)展不平衡、不充分問題仍然存在，廣袤的蘇北地區(qū)與蘇南腹地部分核心城市間的干線鐵路仍存在“交而難聯(lián)、通而不暢”的問題，亟需通過適宜的方式實現(xiàn)線路的互聯(lián)互通及列車在不同線路之間的跨線運營。結(jié)合江蘇省軌道交通發(fā)展情況，綜合考慮車站布置形式、跨線客流量、聯(lián)絡(luò)線建設(shè)規(guī)模與投資、運輸效率等因素，針對站外聯(lián)絡(luò)線、站內(nèi)渡線或折返線等不同連通方式，提出干線鐵路互聯(lián)互通實現(xiàn)方式如下。

（1）線路十字交匯。當(dāng)車站為騎跨式布置時，若跨線列車數(shù)量不小于30對/天，可建設(shè)站外聯(lián)絡(luò)線，否則采用旅客換乘的方式。

（2）線路別分場。若為順向運輸，則當(dāng)跨線列車數(shù)量不小于15對/天時可建設(shè)站外聯(lián)絡(luò)線，否則采用旅客換乘的方式；若為折角運輸，則當(dāng)跨線列車數(shù)量不小于20對/天時可建設(shè)站外聯(lián)絡(luò)線，否則采用旅客換乘的方式。

（3）方向別分場。若為順向運輸，則一般采用站內(nèi)渡線；若為折角運輸，則當(dāng)跨線列車數(shù)量不小于20對/天時可修建站外聯(lián)絡(luò)線，跨線列車數(shù)量為10～19對/天時增設(shè)站內(nèi)折返線，跨線列車小于10對/天時采用旅客換乘的方式。

（4）方向別合場。若為順向運輸，則一般采用站內(nèi)渡線；若為折角運輸，則當(dāng)跨線列車數(shù)量不小于20對/天時可修建站外聯(lián)絡(luò)線，否則采用旅客換乘的方式。

4.4 跨網(wǎng)融合信號系統(tǒng)制式

目前，客運干線鐵路和區(qū)域城際鐵路通常采用中國列車控制系統(tǒng)（CTCS）；城市軌道交通主要采用列車自動控制（ATC）系統(tǒng)，包括基于計軸和可變數(shù)據(jù)應(yīng)答器的點式ATC系統(tǒng)、基于軌道電路的ATC系統(tǒng)和基于通信的列車自動控制系統(tǒng)（CBTC）。對于介于兩者之間的城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路，通常需要對線路長度、客流、運輸組織、工程規(guī)模與投資等因素進行具體分析，對各種信號系統(tǒng)進行綜合比選，從而確定適宜的信號系統(tǒng)。為適應(yīng)自身的功能定位要求，實現(xiàn)上與干線鐵路、下與城市軌道交通的互聯(lián)互通，城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路目前通常采用CTCS2+ATO（自動駕駛）和CBTC兩種信號系統(tǒng)，二者的區(qū)別及具體適應(yīng)性如表7所示。

表7 CTCS2+ATO與CBTC系統(tǒng)適應(yīng)性分析

5 結(jié)束語

本文圍繞多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中面臨的實際問題，從速度目標(biāo)值、站間距、互聯(lián)互通、跨網(wǎng)融合信號系統(tǒng)制式等方面提出了構(gòu)建多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)要求，以期為后續(xù)多層次軌道交通規(guī)劃建設(shè)工作的開展提供借鑒和參考。由于多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的系統(tǒng)性、復(fù)雜性，未來還需要在多網(wǎng)融合理論體系、總體實施路徑、政策保障措施等方面進行深入探討，并結(jié)合城市群、都市圈的特點進一步深化研究。