市域快速軌道交通適用條件研究

曾瓊

摘要 市郊快速軌道交通的快速發(fā)展可以為中心城市與周邊城鎮(zhèn)組團之間提供高效快速的軌道交通系統(tǒng)，文章以市域快速軌道交通的主要技術(shù)特征及分類為基礎(chǔ)，分析了不同建設(shè)模式、不同運營模式以及不同運輸組織模式下市域快速軌道交通的適用條件，為今后設(shè)計建設(shè)市域快速軌道交通項目提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 市域快速軌道交通；適用條件；建設(shè)模式；運營模式；運輸組織模式

中圖分類號 U239.5文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）07-0017-04

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟和新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展，中心城區(qū)與周邊新城、城鎮(zhèn)等地區(qū)聯(lián)系越來越密切，城市中心與城市副中心、郊區(qū)之間需要快速、安全、舒適、準(zhǔn)時的公共交通方式來滿足日益增長的客流需求[1-2]。市域快速軌道交通是連接都市圈中心城市城區(qū)與周邊城鎮(zhèn)組團的大運量、快速便捷的公交化軌道交通系統(tǒng)，是城市綜合交通體系的重要組成部分。

當(dāng)前，隨著市域快速軌道交通的不斷發(fā)展，暴露了一些值得思考的問題，如我國市域快速軌道交通發(fā)展較為混亂[3]，可參考的市域快速軌道交通案例有限，對于不同情況，不能對市域快速軌道交通的適用條件做出較好的判斷。2020年12月24日國家鐵路局批準(zhǔn)發(fā)布《市域（郊）鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB 10624—2020），自2021年2月1日起實施?！耙?guī)范”為引導(dǎo)市域（郊）鐵路發(fā)展、加快推進都市圈建設(shè)提供重要技術(shù)支撐。

目前，我國關(guān)于市域快速軌道交通車輛選型、技術(shù)特征與標(biāo)準(zhǔn)、合理站間距、速度目標(biāo)值、系統(tǒng)制式的確定已經(jīng)有了較為深入的研究[4-9]，但對于市域快速軌道交通適用條件的研究尚有欠缺。該文結(jié)合市域快速軌道交通的主要技術(shù)特征及分類，重點分析了不同模式下市域快速軌道交通的適用條件。

1 市域快速軌道交通的主要技術(shù)特征及分類

市域快速軌道交通的主要技術(shù)特征包含了建設(shè)模式、速度目標(biāo)值、供電制式、車輛制式、運營模式以及運輸組織模式，具體技術(shù)特征及分類見表1。

基于市域快速軌道交通的主要技術(shù)特征，結(jié)合常見市域快速軌道交通可能面臨的客觀條件，以及市域快速軌道交通實際運營經(jīng)驗，從不同建設(shè)模式、不同運營模式以及快慢車模式下，具體分析市域快速軌道交通的適用條件。

2 不同建設(shè)模式的適用條件

市域快速軌道交通的建設(shè)主要分為利用既有鐵路資源、新建市域線路兩種模式[10]，相對于新建線路，利用既有鐵路資源的建設(shè)模式需要考慮特殊的適用條件。

2.1 利用既有鐵路開行市域快速軌道交通現(xiàn)狀

國家發(fā)展和改革委員會《關(guān)于促進市域（郊）鐵路發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，應(yīng)優(yōu)先考慮利用既有資源開行市域列車。目前，國內(nèi)利用既有鐵路開行市域快速軌道交通的主要有北京市郊鐵路S2線、成灌鐵路、上海金山鐵路等，具體見表2。

2.2 利用既有鐵路開行市域快速軌道交通的適用條件分析

通過利用現(xiàn)有的鐵路通道資源來開行市域快速軌道交通，可以在降低工程投資的同時，滿足城市交通的需求。然而，這需要滿足一定的條件，以確保其持續(xù)、健康和穩(wěn)定的發(fā)展。

（1）既有鐵路通道與市域客流走向的匹配性是關(guān)鍵因素。若某地區(qū)經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱且客流不穩(wěn)定，那么既有鐵路可能缺乏開行市域列車的積極性。因此，既有鐵路通道應(yīng)與市郊主要客流走向相一致，這樣不僅有助于形成城市發(fā)展軸線，還可為市域快速軌道交通提供穩(wěn)定、充足的客流。

（2）既有鐵路的富余運能。市域快速軌道交通的一大特點就是提供類似于公交的服務(wù)，這意味著需要有較短的發(fā)車間隔和較長的運營時間。因此，只有當(dāng)既有鐵路線路具有足夠的剩余運能時，才能滿足開行市域快速軌道交通的需求。

（3）合理的管理體制。鐵路運輸和城市軌道交通分屬不同的管理機構(gòu)，這可能會造成多頭管理的問題。為了解決這一問題并為市域快速軌道交通的發(fā)展創(chuàng)造有利的環(huán)境，必須對管理體制進行理順。

（4）城市公共交通的優(yōu)惠政策。為了鼓勵市域快速軌道交通的發(fā)展，政府需要為其提供相應(yīng)的城市公共交通優(yōu)惠政策。

3 不同運營模式的適用條件

市域快速軌道交通線路的運營模式主要分為貫通運營和分段運營兩種類型[11]。在貫通運營模式下，市域快速軌道交通系統(tǒng)實現(xiàn)了沿線各區(qū)域間的直接直達服務(wù)，乘客在區(qū)域間流動時無需換乘。與此相對，在分段運營模式下，市域快速軌道交通系統(tǒng)無法提供直接的直達服務(wù)，乘客需要在換乘車站進行換乘。這兩種模式的運營交路示意圖如圖1～2所示。

3.1 客流及線路特點

從客流特征的角度分析，城市的土地使用配置、市中心的地理位置以及線路的具體形狀和走向，共同決定了以城市中心為起止點的向心客流量在整個線路客流量中的比重。特別在城市的核心區(qū)域，市域線穿越中心城區(qū)的部分會與城區(qū)內(nèi)部的客流和向心客流產(chǎn)生重疊，導(dǎo)致中心城區(qū)段的客流量顯著高于其他地區(qū)，造成客流在空間分布上出現(xiàn)顯著的不均衡。這種不均衡導(dǎo)致線路兩端幾乎沒有直達客流。

對于向心客流量比例較大的線路，為保證乘客的旅行舒適度、便捷性，降低車站換乘帶來的運輸組織復(fù)雜度以及保證運輸安全性，應(yīng)優(yōu)先考慮貫通運營。同時，由于中心城區(qū)段客流偏高造成全線客流不均衡的問題，應(yīng)綜合全線大小交路設(shè)置，在保證郊區(qū)低客流段服務(wù)水平的前提下考慮貫通運營，否則可采用分段運營模式。

針對長運營里程的線路，若采用貫通運營模式，由于乘客對舒適度、旅行時間和服務(wù)水平有較高要求，而市區(qū)車站間距較小，難以實現(xiàn)高速運行。同時，大客流量使得舒適度難以提升，會在運營組織方面產(chǎn)生以下矛盾：若市域線路按市區(qū)地鐵線路的站立密度標(biāo)準(zhǔn)配車，市域段的行車間隔將過長，導(dǎo)致旅客候車時間增加；而若全線按市域線的舒適度標(biāo)準(zhǔn)配車，可能無法滿足中心城區(qū)段的要求。

在長運營里程的線路上，相較于貫通運營模式，分段運營模式更能根據(jù)客流特點來調(diào)配運力。在郊區(qū)段，可以采取小編制高密度的運行方式，而在中心城區(qū)段則采用大編制高密度的方式。這樣的安排既能滿足乘客對舒適度的需求，確保行車間隔，同時，保證了線路末端或郊區(qū)段的服務(wù)水平。此外，為了減少郊區(qū)段的旅行時間，在郊區(qū)段可適當(dāng)提高速度目標(biāo)值。

綜上所述，從線路特點的角度來看，對于運營里程較長的線路，為了保證各段線路不同的舒適度和旅行速度要求，可以考慮采用分段運營模式。

3.2 建設(shè)和運營成本

選擇合適的運營模式有助于減少軌道交通的建設(shè)投資和運營成本。

（1）關(guān)于車站土建工程費用：若采用貫通運營模式，為滿足市區(qū)大客流需求，全線需統(tǒng)一采用大編組車輛，這意味著全線車站的站臺長度需根據(jù)?？看缶幗M車輛的需求進行建設(shè)。即便在客流量較小的市郊地區(qū)，車站規(guī)模也會偏大，導(dǎo)致建設(shè)投資增加和浪費。而采用分段運營模式，市區(qū)與市郊交路相對獨立。市郊線路可根據(jù)客流需求采用小編制高密度運行，從而縮小市郊地區(qū)車站規(guī)模，有助于節(jié)約建設(shè)成本。然而，對于市區(qū)與郊區(qū)的換乘車站，除了考慮乘客換乘便利性，還需考慮列車雙向折返需求，這會增加車站規(guī)模和投資?？偟膩碚f，不同運營模式對車站土建工程費用有不同影響。在選擇運營模式時，需綜合考慮各因素以作出最佳選擇。

（2）關(guān)于車輛購置費用：影響車輛購置費用的主要因素包括車輛配屬數(shù)量和車輛單價。其中，車輛配屬數(shù)量與交路安排緊密相關(guān)。與貫通運營模式相比，分段運營模式更能適應(yīng)城市不同地區(qū)的客流特征。在滿足相同服務(wù)水平的前提下，采用分段運營模式所需的運用車配置數(shù)相對較少。簡而言之，分段運營模式在車輛購置費用方面更具優(yōu)勢，因為它能根據(jù)客流需求靈活配置車輛，從而降低車輛購置成本。

（3）關(guān)于設(shè)備費用：主要涉及供電、信號及通信設(shè)施的購置與安裝開銷。在貫通運營模式下，為了確保市區(qū)與市郊線路的無縫銜接，兩者必須遵循一致的技術(shù)規(guī)范。這意味著在設(shè)備購置和安裝方面，貫通運營模式可能會有更高的成本。相比之下，分段運營模式可能更加靈活，允許根據(jù)不同區(qū)域的需求采用不同的技術(shù)規(guī)范，從而在某些情況下可能降低設(shè)備費用。鑒于市區(qū)線路的技術(shù)要求往往更為嚴(yán)格，市郊線路也不得不提升自身的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)整體網(wǎng)絡(luò)的需求。這種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一化，無疑增加了整體的投資規(guī)模。相較之下，分段運營模式則賦予了市區(qū)與市郊線路更大的自主權(quán)。在此模式下，兩者在技術(shù)選擇、設(shè)備配置及運營策略上均可保持相對獨立。因此，市郊線路有機會根據(jù)自身的實際需求，采用更為經(jīng)濟、適用的技術(shù)方案，從而有效降低投資成本?？偟膩碚f，貫通運營模式通過統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保證了線路間的高效協(xié)同，但也帶來了較高的設(shè)備費用；而分段運營模式則通過賦予各線路更大的靈活性，為降低設(shè)備成本提供了可能。在實際應(yīng)用中，需根據(jù)具體情況權(quán)衡兩種模式的利弊，以作出最優(yōu)決策。

（4）運營費用是軌道交通系統(tǒng)持續(xù)運行所必須考慮的重要因素。在軌道交通的運營成本中，電力消耗占比高達約40%，是一個不可忽視的開銷。在相同的線路條件、列車動力學(xué)和牽引控制特性下，提高列車的滿載率成為降低能耗最為有效的策略，這是因為在客流量穩(wěn)定的情況下，列車的滿載率與能耗費用之間存在緊密的關(guān)聯(lián)。

在貫通運營模式下，為了應(yīng)對市區(qū)的高客流量，市域快速軌道交通通常選擇大編組列車進行運營。雖然這樣可以保障郊區(qū)段的服務(wù)水平，但也會導(dǎo)致郊區(qū)段列車的滿載率相對較低。若為提高滿載率而采取大編組低密度模式，郊區(qū)段的服務(wù)水平將受到顯著影響，可能降低到不可接受的程度。

相對而言，分段運營模式在適應(yīng)不同客流特征方面展現(xiàn)出了更強的靈活性。在客流量較高的中心城區(qū)，該模式可以采用大編組高密度模式來滿足需求；而在市郊段，則可以根據(jù)實際的客流情況，適當(dāng)縮小列車編組，采用小編組高密度模式運營。這種靈活的調(diào)整策略不僅能夠有效保持服務(wù)水平，還能顯著提高列車的滿載率，進而實現(xiàn)能耗的節(jié)約。

通過對建設(shè)和運營成本的深入分析，可以得出以下結(jié)論：分段運營模式雖然能夠在換乘和列車雙向折返方面為乘客提供便利，但這也導(dǎo)致車站的工程建設(shè)規(guī)模和投資需求相對較大。然而，這種運營模式在應(yīng)對客流變化方面展現(xiàn)出更強的適應(yīng)性。通過靈活調(diào)整車輛類型和編組，分段運營能夠?qū)崿F(xiàn)更高的列車滿載率，從而在車輛購置、日常運營以及設(shè)備投入等方面實現(xiàn)成本節(jié)約。

相對而言，貫通運營模式雖然在某些方面可能具有優(yōu)勢，但從建設(shè)和運營成本的角度看，兩種模式各有利弊。因此，不能簡單地判定哪一種模式更優(yōu)。相反，應(yīng)該結(jié)合具體的技術(shù)方案和經(jīng)濟分析，綜合考慮各種因素，如客流特征、地形條件、運營成本等，來作出更為合理的推薦。只有這樣，才能確保選擇的運營模式不僅能夠滿足乘客的需求，還能在經(jīng)濟效益上實現(xiàn)最大化。

3.3 旅行時間及便捷性

從旅行時間角度考慮，貫通運營模式為郊區(qū)乘客提供了換乘時間的便利，并能根據(jù)客流實際情況靈活調(diào)整大小交路列車的運行。但可能在客流較少的區(qū)域?qū)е掳l(fā)車間隔拉長，增加旅客候車時間。相比之下，分段運營模式通過市區(qū)與郊區(qū)段不同的列車編組和發(fā)車密度，力求減少乘客候車時間。此外，市郊段線路可選擇不同于市區(qū)段的高速車型，進一步縮短市郊乘客出行時間。但需要注意的是，這種運營模式可能會增加部分乘客的換乘時間。因此，在選擇貫通或分段運營模式時，需要深入分析直達客流在整體客流中的占比情況。以“盡可能滿足客流需求”為原則，如果直達客流占據(jù)主導(dǎo)地位，那么貫通運營模式可能更為合適；反之，如果換乘需求較為普遍，分段運營模式則可能更具優(yōu)勢。通過這樣的分析，可以更加準(zhǔn)確地選擇出既符合乘客出行需求，又能有效節(jié)約旅行時間的運營模式。

從便捷性看，分段運營模式下，對于直達旅客，在分段點車站必須換乘，這會降低部分乘客出行的便捷性，同時，換乘節(jié)點要處理兩個方向的列車收發(fā)作業(yè)以及大量換乘客流到站客流、出站客流的組織導(dǎo)向工作。雖然通過同臺平行換乘的方式可以在一定程度上彌補換乘帶來的服務(wù)水平降低問題，但如此大的換乘客流必將使得換乘站的行車組織和運營管理難度有所增加，且乘客的抱怨和投訴也會增加。貫通運營模式下，客流直達性好，可以實現(xiàn)“零換乘”，方便旅客出行，增加對客流的吸引力，有利于提高運營效益。因此，貫通運營在便捷性方面具有較大的優(yōu)勢。

4 不同運輸組織模式的適用條件

軌道交通的運輸組織模式主要分為越行和不越行兩種[12]。在市區(qū)內(nèi)的軌道交通線路上，站站停是最常見的開行方案，這種模式下，列車會在每個站點都停靠，行車組織相對簡單明了，乘客在同一條線路內(nèi)無需換乘。

然而，當(dāng)涉及市域快速軌道交通時，情況就有所不同。由于不同區(qū)段的客流分布不均衡，為了提高列車的運行效率并減少乘客的出行時間，運營方會根據(jù)線路的客流特點和通過能力，在原有的站站停列車（慢車）基礎(chǔ)上，增加跨站停、部分站停以及直達列車（快車）的開行。這些快車能夠更有效地利用線路資源，提高旅行速度，滿足乘客對于快速出行的需求。

下面將從功能定位及客流需求、線路長度及站間距、線路能力等角度分析市域快速軌道交通在不同運輸組織模式下的適用條件。

4.1 功能定位及客流需求

快車主要滿足大站間直通客流快速通達的需求，其適用于出行距離較長、平均乘距較大、大站間的客流量占總客流量的比重較大的城市軌道交通線路[13]，這部分客流中商務(wù)、公務(wù)、旅游性質(zhì)的客流占比較高，對停站次數(shù)、旅行速度以及舒適度要求都較高。

慢車主要滿足沿線站點短途客流的需求，其適用于出行距離較短、平均乘距較小、大站間的客流量占總客流量的比重較小的城市軌道交通線路。這部分客流以通勤、通學(xué)性質(zhì)的客流為主，對旅行速度、舒適度的要求相對較低，但對便捷性、經(jīng)濟性有著較高的要求。

4.2 線路長度及站間距

快車比慢車在旅行時間上的節(jié)省，由T每站越行節(jié)省時間和N越行車站次數(shù)兩個主要因素決定，如式（1）所示：

T快車比慢車節(jié)省旅行時間=T每站越行節(jié)省時間×N越行車站次數(shù) （1）

（1）T每站越行節(jié)省時間表示快車相比慢車在每個越行站的旅行時間差，計算公式如式（2）：

T每站越行節(jié)省時間=T慢車車站停車通過時間?T快車車站通過時間 （2）

每站越行節(jié)省時間由兩部分組成：停站時間差值與列車運行時間差值。停站時間差值是由于慢車的停站與快車的不停站通過造成的時間差值。列車運行時間差值與線路的站間距密切相關(guān)。站間距越小，慢車運行曲線中啟動、制動時間占比越大，以目標(biāo)速度均勻運行的時間占比越?。欢燔噹缀跏潜３帜繕?biāo)速度在車站通過，這樣就導(dǎo)致兩種列車運行時間差值增大。相反，站間距越大，兩種列車運行的時間差值也越小。

（2）N越行車站次數(shù)取決于線路總長度及快車停站方案的選擇，一般情況下，線路越長，車站數(shù)越多，相應(yīng)被越行車站也越多。

綜上分析，由于線路越長，越行次數(shù)相對越多；站間距越小，每次越行節(jié)省時間差越大。因此，快慢車模式適用于線路較長、站間距較小的線路，在此條件下，快車越行模式的節(jié)時效果更加顯著。

4.3 線路能力

由于快慢車的停站方案不同，二者之間存在一定的速差，若開行快車，則其必定要占用慢車的平圖能力。理論研究發(fā)現(xiàn)，開行快車將會對線路通過能力造成損失[14-15]。根據(jù)設(shè)計及運營經(jīng)驗，市域快速軌道交通每開行1對快車，會造成約2～3輛慢車的扣除，因此，開行快慢車的市域快速軌道交通線路無法按照平圖能力行車，故快慢車模式適用于客流水平相對較低且能力有一定富余的線路。

5 結(jié)語

該文重點分析了不同建設(shè)模式、不同運營模式以及不同運輸組織模式下市域快速軌道交通的適用條件。分析表明，利用既有線開行市域軌道交通需要保證既有鐵路通道與市域客流走廊基本一致，且既有鐵路必須有富余的能力或條件。貫通運營模式適用于向心客流量比例較大的線路，當(dāng)向心客流量比例較小時，可考慮采用分段運營模式?？炻嚹Ｊ竭m用于線路較長、站間距較小且客流水平相對較低、能力有一定富余的線路。

參考文獻

[1]劉家棟， 李梁， 劉義， 等. 快速有軌電車在市域軌道交通中適應(yīng)性研究[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通， 2021（3）： 4-10.

[2]王昊， 徐曉燕. 市域快速軌道交通設(shè)計選型思考[J]. 科技經(jīng)濟市場， 2019（9）： 20-23.

[3]劉俐. 市域快速軌道交通線路規(guī)劃的特點和建議[J]. 隧道與軌道交通， 2020（2）： 16-20+77-78.

[4]莊哲， 張曉江， 寇瑋琛. 市域快速軌道交通車輛選型分析[J]. 城市軌道交通研究， 2021（6）： 42-45+51.

[5]萬學(xué)紅， 李忍相， 馮愛軍. 市域快速軌道交通的技術(shù)特征與標(biāo)準(zhǔn)研究[J]. 城市軌道交通研究， 2016（6）： 10-16.

[6]王悅欣， 方恒堃. 市域快速軌道交通合理站間距研究[J]. 都市快軌交通， 2018（4）： 16-20.

[7]王文波. 市域快速軌道交通速度目標(biāo)值確定研究[J]. 工程技術(shù)研究， 2020（8）： 30-31.

[8]張鴻. 市域快速軌道交通系統(tǒng)制式比選分析[J]. 城市交通， 2020（1）： 31-35.

[9]孫敬偉. 市域快速軌道交通系統(tǒng)制式及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究[J]. 鐵道工程學(xué)報， 2020（8）： 87-91.

[10]張波， 余攀， 宋唯維. 利用既有鐵路發(fā)展市域（郊）鐵路建設(shè)模式研究[J]. 大眾標(biāo)準(zhǔn)化， 2021（4）： 22-25.

[11]王明昇. 關(guān)于貫通運營與分段運營對車站建筑設(shè)計的影響[J]. 鐵道工程學(xué)報， 2009（2）： 94-98.

[12]高德輝， 胡春斌， 宗晶. 區(qū)域快速軌道交通快慢車運營方案的研究[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟， 2014（2）： 73-78.

[13]宋鍵， 徐瑞華， 繆和平. 市域快速軌道交通線開行快慢車問題的研究[J]. 城市軌道交通研究， 2006（12）： 23-27.

[14]于德涌. 既有城市軌道交通線路開行大站快車影響因素及方案研究[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通， 2021（7）： 88-92.

[15]陳福貴， 湯玨. 地鐵快慢車模式系統(tǒng)能力損失原則研究[J]. 鐵道工程學(xué)報， 2014（12）： 96-100.