区域快速轨道交通快慢车运营方案的研究

高德辉，胡春斌，宗 晶

（1. 中国城市规划设计研究院 城市交通专业研究院，北京 100037；2. 杭州市城市规划设计研究院城市交通与轨道规划研究所，浙江 杭州 310012）

随着我国城市轨道交通的高速发展，很多大城市轨道交通网络的第一圈层已经比较完善，并逐步向都市区扩展。覆盖都市区的轨道交通线网呈现线路较长、客流特征较为复杂、中长距离出行的乘客比例较大的特点，仅将城市轨道交通线路延伸至都市区的做法无法满足差异化的乘客出行需求，需要根据都市区发展特点建设与之相适应的轨道交通系统。基于目前服务于都市区的轨道交通系统标准和规范不明确的现状，提出区域快速轨道交通的概念与特征，并分析区域快速轨道交通的快慢车结合运营组织模式的利弊，最后结合金义轻轨的研究案例探讨其实施效果和可行性。

1 区域快速轨道交通的概念与特征

1.1 区域快速轨道交通的概念

我国轨道交通网络可以划分为国家干线铁路网络、区域轨道交通网络和城市轨道交通网络3个层次。区域轨道交通地位和作用介于国家干线铁路与城市轨道交通之间，在功能和服务水平等方面与后两者既有重合又有区分。目前，我国对区域快速轨道交通并没有明确的定义，也没有建立相关的标准和规范。建设部颁发的《 城市公共交通分类标准》(CJJ/T114—2007)将城市轨道交通系统划分为地铁、轻轨、单轨、有轨电车、磁浮系统，自动导向轨道系统和市域快速轨道系统。其中市域快速轨道系统定义为一种大运量的轨道运输系统，客运量约20万～45万人次 / d。由于线路较长，站间距也相应较大，市域快速轨道系统适用于城市区域内重大经济区之间中长距离的旅客运输，必要时可不设中间站，因此可选用最高运行速度在120km/h 以上的快速特种车辆，也可选择中低速磁悬浮列车。

区域快速轨道交通系统与上述标准定义的“市域快速轨道交通系统”类似，其差别在于前者服务范围不局限于市域内部，还包括都市区或城市群。区域快速轨道交通是主要承担都市区或市域城镇密集地区中长距离交通出行的快速轨道交通，适用于城市中心区与新区的联系，或者用于满足城镇连绵地区之间中长途客流的需求，最高运行速度约为120～160km/h。

1.2 区域快速轨道交通的主要特征

与铁路和城市轨道交通相比，区域快速轨道交通具有自身特征[1]。

（1）服务范围。区域快速轨道交通服务范围通常为市域或都市区，这一区域是城镇连绵发展且相对密集的区域。

（2）客流组成及特点。区域快速轨道交通主要满足公务、通勤、探亲、旅游等中长距离旅客出行需求，乘客出行距离比城市轨道交通长。

（3）线路建设标准。区域快速轨道交通目前缺乏相应的建设标准，只能参考铁路和城市轨道交通的建设标准。

（4）运营组织。区域快速轨道交通根据线路的客流特征合理确定发车间隔和运营速度，运营组织比较灵活，可以采用大站直达或站站停的模式，也可以采用单交路或多交路的运营组织模式。

2 区域快速轨道交通运营组织模式分析

2.1 快慢车结合的运营组织模式

目前，我国城市轨道交通线路基本采用传统的站站停运营组织模式，该运营组织模式相对简单，旅客无需换乘，适用于人口密集的中心城区。而区域快速轨道交通连接市区和郊区，线路较长，客流特征复杂，并且长距离出行的乘客比例较大，采用快慢车结合运营模式可以有效提高列车旅行速度，缩短旅客出行时间，达到较好的运营效果。快慢车结合运营组织模式以运输组织适应客流特征为出发点，结合通过能力利用状况和长短交路的组合形式，在开行站站停慢车的基础上同时开行跨站直达快车。快慢车结合的运营组织模式是目前国家干线铁路网普遍采用的列车运行组织模式，根据快车越行组织模式的不同，其运营组织可以分为站间越行和车站越行2种模式。

（1）站间越行模式。越行区段须为三线(双向共用越行线)或四线区段，快慢列车在线路的部分区段追踪运行，快车通过越行线越行慢车。

（2）车站越行模式。车站越行时要求车站配备侧线，其股道一般包含2条正线和2条侧线。根据快车是否通过侧向道岔进入侧线越行，还可以分为正线越行和侧线越行。从方便运营组织和保障快车运行速度的角度考虑，建议采用正线越行。由于受工程难度和造价的影响，通常城市轨道交通车站很难在每一个可能发生越行的车站设置越行线。因此，通过调整列车在始发站的间隔来改变列车的越行地点，可以保证在合适的车站越行的同时不影响通过能力。

2.2 区域快速轨道交通越行模式的利弊分析

快慢车结合的区域快速轨道交通运营组织模式优缺点分析如下。

（1）优点。区域快速轨道交通线开行快车后，能提高列车的旅行速度，缩短旅行时间，为长距离旅客提供更高水平的服务；长短交路的组合适应不同区段的总体客流特征，可以提高列车的运营效率，加快列车车底周转，减少运营车辆数。

（2）缺点。①增加施工难度和工程投资。在有越行作业要求的车站设置越行线增加工程投资，如果是地下车站则所追加的投资更大，建议选择地面或高架车站作为越行站。②降低线路通行能力。不越行模式下列车运行图是平行运行图，线路通过能力最大；越行模式下为非平行运行图，线路通过能力降低，客观要求线路设计能力有较大富余。③增加站站停列车的旅行时间。不越行情况下站站停列车的停站时间为上下旅客所需时间，越行模式下站站停列车会由于越行额外增加停站时间，平均每越行1次约延误3min[2]。④运输组织复杂。长短交路的组合对运营管理水平要求较高，对运营安全具有一定影响。

2.3 快慢车结合的适用条件

（1）客流空间分布特征。适应客流的空间分布特征是快慢车结合运营组织模式设计的基本依据，对于连接城市中心区与市郊边缘区或城市新区的长大线路，全线各站乘降量分布不均衡，应设置快慢车结合的运营组织模式。

（2）线路通过能力要求。采用快慢车结合的运营组织模式对通过能力有一定影响，因此该模式通常适用于中运量的轨道系统，对于大运量的轨道系统建议采用三线或四线的方式。

（3）快车停靠站的确定原则。快车停靠车站的选择是确定城市轨道交通快慢车结合开行方案时需解决的主要问题。快车停靠站的确定需综合分析轨道各车站各时段总的客流乘降量特点，尽量将组团中心站、重要换乘站及重要客流集散点确定为快车停靠站。

（4）经济性分析。①增加的成本分析。采用快慢车结合的线路必须为三线或四线区段，或者在车站设置越行线，以同时满足慢车停靠和快车通过的功能。在快慢车结合的运营组织模式下，会产生快车对慢车的越行，因而越行站股道配置需要比非越行站多1~2条。与普通岛式单站台车站相比，设置越行车站通常需要增加越行线和1个站台，主要追加成本约为1400万元(地下)或1100万元(高架)[3]。②降低的运营成本分析。在快慢车结合的运营组织模式下，运营公司运营成本的降低主要包括以下2个方面：一方面可以优化车底运用，提高列车装载率，从而提高车辆运用效率、降低运营成本；另一方面可以降低运营成本中的能耗。与慢车相比，快车的牵引与制动工况大大减少，从而极大降低了运行能耗。③提高的便利功能分析。增加越行线后，除组织快车越行提高服务质量外，还带来以下3个便利功能：越行线可以作为折返线满足高峰时加开区间列车的需要；越行线可以作为夜间列车的停留线，减少列车折返段的停车线数量和工程规模；越行线可以作为事故列车的临时停留线，减小或避免因事故对正常运营的影响[4]。

3 筑波快线运营模式分析

筑波快线是1条连接日本东京千代田区秋叶原站与茨城县筑波市筑波站的近郊通勤交通线，于2005年8月24日正式通车，由首都圈新都市铁道拥有与经营。筑波快线全长58.3km，设20个车站，列车实行6辆编组，最高速度130km/h，靠近城市中心区为站间距小的地下站，远离城市靠近筑波的车站为站间距较大的高架站，最大站间距6.6km[5]。由于线路较长，为了提高线路利用率，筑波快线开行直达、区间和站站停等组合列车，将筑波—东京时间缩小至45min，为沿线城市到东京中心城区提供极大便利。

筑波快线列车分为快速(Rapid，红色)、通勤快速(Commuter-Rapid，橙色)、区间快速(Semi-Rapid，蓝色)与普通列车(Local，灰色)4类，筑波快线车站与运营组织如图1所示。快速电车从秋叶原站运行至筑波站，需时45min。

（1）快速列车。快速列车为最快的车种，其停车站包括：秋叶原至北千住的所有车站、南流山、流山大鹰之森、守谷及筑波站。

（2）通勤快速列车。通勤快速列车停车站包括：秋叶原至北千住的所有车站、六町、八潮、南流山、流山大鹰之森、柏之叶学园、守谷、研究学园及筑波站。

（3）区间快速列车。区间快速列车介于快速与普通列车之间，与快速列车的区别在于停车方式的不同，区间快速列车比快速列车停站多，但是速度比普通列车快。区间快速列车停车站包括：秋叶原至北千住的所有车站、八潮、三乡中央、南流山、流山大鹰之森、柏之叶学园，以及守谷至筑波的所有车站。

（4）普通列车。普通列车为最慢的车种，基本上只开行于秋叶原至守谷之间，但清晨与深夜的普通班次可运行秋叶原至筑波全线。

根据筑波快线的配线图，八潮、流山大鹰之森和守谷3座车站为越行站，可以办理越行作业。

4 金义快速轨道交通运营组织

4.1 金义轻轨概况

为了打造金华—义乌都市区，为沿线旅客提供快速舒适的公共客运交通服务，金华与义乌市规划了1条区域快速轨道交通线路—金义轻轨，全线长78.7km，设24座车站，平均站间距3.4km。根据轨道交通客流预测，远期高峰小时最大断面客流量超过1万人次/h，全日客运量超过30万人次，平均运距约为15.8km。远期金义轻轨全日各站点上下车客流量预测如图2所示。

4.2 越行站的设置

为了节省金华—义乌的出行时间，提高旅行速度，金义轻轨采用快慢车组合运营方案。在既有研究中，通常根据列车运行交路安排和运行图铺画计算确定最优的越行站位置。因此，在轨道交通规划阶段时，主要根据城市建设用地条件、工程造价、客流需求等因素设置越行站；在运营阶段时，主要根据越行站的设置调整优化列车运行图，通过合理的运营组织适应越行站的设置。

快慢车结合的区域快速轨道交通系统适用于客流量相对较低的线路，为了减少慢车的等候时间，越行站数量不宜过多。根据客流条件、敷设方式、工程投资等影响因素，越行站适用于选择位于郊区的车站，断面客流量和站点上下客流量小，并且避开地下车站。

基于以上分析，金义轻轨设置孝顺和义亭姑塘工业园站为2座越行站。金义轻轨越行站设置与快慢车运营示意图如图3所示。

图1 筑波快线车站与运营组织图[6]

图2 远期金义轻轨全日各站点上下车客流量预测图

图3 金义轻轨越行站设置与快慢车运营示意图

4.3 实施效果分析

开行越行列车可以缩短直达旅客的旅行时间，提高长途旅客的服务质量；但同时也降低了部分列车的服务质量，主要表现为增加被越行站的旅客候车时间和降低慢车的旅行速度，对慢车的旅客影响较大。因此，在开行越行列车时应综合评价越行方案对旅行时间、通行能力的影响，以确定越行方案的实施效果和必要性。

（1）旅行时间节省。通过模拟列车牵引计算，金华—义乌开行最高运行速度120km/h 的快速列车全程旅行时间约为70min，比慢车节省11min，有助于实现金华—义乌都市区一体化的发展要求，不同速度目标值列车全程旅行时分如表1所示。

（2）通行能力的影响。根据快慢车开行的比例，系统最小行车间隔时间取2min，列车停站时间按0.5min 估算，在快慢车开行比例分别为2:1、1:1和1:2时，可以根据公式分别计算出金义轻轨3种情况下越行方案的最大列车开行对数，分别为16对/d、21对/d 和24对/d[7]。按照城市轨道交通 B 型车4辆编组计算，不同快慢车开行比例情况下线路通过能力如表2所示。其中，在快慢车开行比例分别为1:1和1:2的情况下，金义轻轨的通过能力可以很好地满足客流需求。

表1 不同速度目标值列车全程旅行时分表

表2 不同快慢车开行比例情况下线路通过能力表

（3）可行性分析。金义轻轨越行站采用地面站和高架站的方式，在工程投资上比地下站节省，在投资上可行；金义轻轨客流属于中运量系统，其发车间隔和通过能力可以满足客流需求。因此，快慢车结合的区域快速轨道交通系统在技术上可行，通过运营组织方案优化和合理设置越行站，可以达到较好的运营效果。

5 结束语

通过借鉴国内外铁路的运营经验，区域快速轨道交通系统采用快慢车结合的运营组织模式，可以兼顾长距离的快速出行和沿线站站停的旅客出行需求，更具灵活性，适合于分散出行的城镇密集地区，如金华—义乌都市区。区域快速轨道交通系统在线网规划阶段时就需要充分考虑快慢车越行组织的要求，对越行方式和设施进行规划预留，为下阶段轨道交通的建设提供规划依据，为越行组织运营模式创造硬件条件。

：

[1]黄庆潮，池利兵，汤宇轩，等. 区域城际轨道交通功能定位与建设标准[J]. 城市交通，2010，8(4)：60-66.

[2]中铁第四勘察设计院集团有限公司. 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.

[3]黄 荣. 城市轨道交通网络化运营的组织方法及实施技术研究[D]. 北京：北京交通大学，2010.

[4]王印富，雷志厚. 城市轨道交通行车组织方法的探讨[J]. 铁道工程学报，2001，72(4)：59-63.

[5]维基百科. 筑波快线[EB/OL]. (2013-11-26)[2013-12-11].http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%91%E6%B3%A2%E5%BF%AB%E7%B7%9A.

[6]首都圏新都市鉄道株式会社. つくばエクスプレス線[EB/OL]. (2013-12-01)[2013-12-11]. http://www.mir.co.jp/route_map/akihabara/.

[7]徐吉庆，陈福贵，汤 珏. 城市轨道交通越行方案行车组织设计[J]. 四川建筑，2012，32(1)：75-77.