我国市郊铁路速度目标值选择范围探讨

李建斌

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 线站处，湖北 武汉 430063）

我国组大群城的市形的态发逐展步形演态化正，由由单中中心心城城外市围向的多新中城心、分卫散星城城市或城市组团疏解中心城的人口。市郊铁路是为中心城与新城之间提供快速、大容量、公交化公共交通服务的有轨交通系统。目前，我国还没有真正意义上的市郊铁路投入运营，具备一定市郊铁路功能的主要有利用既有铁路改造开行市郊列车的北京 S2线、上海浦东铁路和金山支线。北京 S2 线的最高设计速度为120 km/h (二期改造将达到160 km/h)，旅行速度为60 km/h；浦东铁路的最高设计速度为 120 km/h；金山支线的最高设计速度为 160 km/h[1]。通过采用类比法，参考国外市郊铁路的特点及运营速度，对我国市郊铁路的速度目标值范围选择进行探讨。

1 国外市郊铁路速度目标值概况

1.1 国外市郊铁路概况

（1）东京市郊铁路。东京首都圈是在以东京火车站为中心的50 km半径范围内，涉及东京都、神奈川县、琦玉县、千叶县和茨城县管辖的地区。东京首都圈内参与公共交通的市郊铁路总长 2 013 km，包括 JR 线和私营铁路。其中，JR 线平均站间距 5～6 km，私营铁路平均站间距2 km 左右[2]。

（2）巴黎市郊铁路。巴黎有8条市郊铁路，以市内5个火车站为终点服务于各方向，主要是加强巴黎周边城镇和市中心的联络，长约 709 km。另有5条穿越线为市域快速轨道交通线 (RER)，总长587 km[3]。

（3）伦敦市郊铁路。伦敦大都市中心城内市郊铁路总长 788 km，平均站间距为 2.5 km；近郊区(50 km交通圈) 的市郊铁路总长 923 km，平均站间距约 3.5 km；远郊区 (100 km交通圈) 的市郊铁路总长高达 1 360 km，平均站间距约 7.5 km。

（4）纽约市郊铁路。纽约市郊铁路主要包括北方铁路和长岛铁路，服务于近郊 80 km 以内的都市圈，以通勤客流为主。因此，在中心城内其站间距较大，平均站间距约 4 km；在中心城外 80 km 交通圈内，平均站间距约 3 km；而 80 km 以外的远郊区，平均站间距约 6 km。

1.2 国外市郊铁路运营速度

国外市郊铁路建设遵循市民出行一次到达目的地以不超过 1 h 为原则，设计合理的站间距、车站形式和运营模式，选择确定列车旅行速度和最高运营速度，其主要城市市郊铁路运营速度见表1[4]。

表1 国外主要城市市郊铁路运营速度概况表

2 我国市郊铁路速度目标值的影响因素分析

2.1 我国市郊铁路时间目标值的选择

从国外大都市市郊铁路的发展历程来看，东京、纽约、巴黎等大都市郊区基本在主城区80 km半径范围内，通过市郊铁路的出行时间一般控制在1 h 以内。究其原因，是由于市郊客流中通勤客流比重较大，为满足这类客流需求，市郊铁路旅客的出行时间不宜超过 1 h。根据我国城市空间布局分析，我国大城市市域范围基本在中心城 70 km 半径范围内，市郊铁路总出行时间可控制在 1 h 以内[5]。因此，我国市郊铁路速度目标值应满足市中心至郊区 1 h 通勤圈的交通目标。考虑到两端出行附加时间 (按各增加 10 min 考虑)，市郊铁路纯旅行时间不宜超过 40 min。

2.2 城市空间尺度的影响

在旅行时间目标值约束的条件下，城市空间尺度是影响市郊铁路速度目标值选择的最重要因素，新城绝大部分在距中心城 70 km 半径覆盖范围内，距市中心的直线距离小于 50 km，与国外大都市的城市结构特点比较接近，如表2所示。因此，实现1 h 通勤圈的交通目标，速度目标值 100～160 km/h基本可以满足要求。服务远郊的市郊铁路应采用较高的速度目标值、较大的站间距，必要时考虑开行大站快车；服务近郊的市郊铁路速度目标值可适当降低，站间距适当加密[6]。

表2 我国典型大城市空间尺度表

2.3 站间距与速度目标值的关系

2.3.1 市郊铁路站间距分析

国外市郊铁路发展历程表明，市郊铁路车站由于强大的聚集能力，其半径约 1 km 范围内将得到高强度开发，成为城市发展轴上组团的中心。因此，市郊铁路的最小站间距一般不宜小于 2.0 km，引导城市形态沿市郊铁路通道呈理想形态“串珠状”发展。

由于市郊铁路车站分布于中心城不同交通圈，具有中心城高密度站点布置和外围区低密度大站间距的网络结构特征，以适应大都市不同交通圈的交通特征和多样化出行需求，因此国外市郊铁路平均站间距一般为 1.5～7.0 km。目前，我国部分在建或规划的市郊铁路站间距一般为 2.0～7.0 km。

2.3.2 站间距与速度目标值的关系

在不组织越行的运输组织模式下，列车最高运行速度主要取决于平均站间距离。合理的列车最高运行速度与站间距的匹配，应能保证旅客舒适度和列车运行效率，列车在区间不宜全部处于加速或减速工况，应有一定距离保持以最高速度匀速运行。可参见下列公式。

式中：V 是目标速度；D 是站间距；t 是加速到目标速度后列车的匀速运行时间；a加、b减是列车的平均加速度和平均减速度。

由公式看出，目标速度值与站间距的匹配主要受车辆设计参数 (构造速度、加减速性能等) 影响。

（1）车辆参数取值。140 km/h、160 km/h、200 km/h 等级车辆参数参考CRH6型车辆样车，80～120 km/h 车辆参数参考国内城市轨道交通车辆。各型车辆主要计算参数取值如表3所示。

表3 不同运营速度车辆主要计算参数取值表

（2）列车“0→最高速度→0”所需距离。按平直坡道计算列车由0加速到最高速度并由最高速度减速至0所需距离与时间如表4所示。

表4 列车从 0→最高速度→0 运行距离和时间表

（3）最高运行速度与站间距的匹配。根据初步分析，列车最高运行速度与站间距的合理匹配关系：100 km/h 为 2.0 km；120 km/h 为 3.0～4.0 km；140 km/h 为 5.0～6.0 km；160 km/h 为 7.0 km；200 km/h 为大于 15.0 km。

结合车辆设计参数分析，在列车不越行模式下，受平均站间距的限制，一般最高运行速度不超过 160 km/h；但对于某些具备越行条件的线路而言，则不受其限制，在满足运输能力需求大站快车可以采用更高的运行速度。

2.4 与公路运输的合理分工

速度目标值的选择首先要满足时间目标值的要求，实现外围新城或城市组团与中心城的快速联系。市郊铁路与公路相比，不能提供“门到门”服务，方便性稍差，但其快速性更胜一筹，特别是对于远郊与中心城的联系。因此，市郊铁路的速度目标值选择要注重发挥速度优势，否则不利于吸引客流、实现交通规划目标，如北京轨道交通八通线开通后运营状况不太理想，与其设站较密、运营速度不高，与京通路上运营的公交车相比速度没有明显优势有关。因此，速度目标值选择应实现交通规划目标，并促进与公路运输的合理分工和协调发展。

3 我国市郊铁路速度目标值的选择

通过与国外大都市空间尺度类比分析，100～160 km/h 速度目标值应基本能满足1 h 通勤圈的交通目标；在列车不越行模式下，受平均站间距的约束，列车最高运行速度不宜超过 160 km/h，但对于某些具备越行条件的线路而言，为满足运输能力等需求，大站快车可以采用更高的运行速度；从与公路运输的合理分工和协调发展看，市郊铁路宜采用相对较高的速度目标值。根据综合分析，我国市郊铁路速度目标值基本在 100～160 km/h 范围。

[1]黄永柳. 关于既有铁路开行市郊列车的思考[J]. 铁道运输与经济，2011，33(5)：88-91.

[2]刘贤腾. 东京轨道交通体系与城市空间结构优化[J]. 现代城市轨道交通，2009(2)：71-75.

[3] 李凤玲，史俊玲. 巴黎大区轨道交通系统[J]. 都市快轨交通，2009(1) ：101-104.

[4]陈孟乔. 国外主要城市市郊铁路发展现状分析及启示[J]. 综合运输，2010(3)：77-81.

[5]马述林. 东京城市快速轨道交通发展模式及启示[J]. 综合运输，2009(3)：104-108.

[6]黄永柳，李建斌，陶志详，等. 我国市郊铁路发展对策研究[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2011.