城市轨道交通市域线速度目标值研究

黄树明

城市轨道交通市域线速度目标值研究

黄树明

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，430063，武汉//工程师）

从功能定位、客流特征、选线布站、运营组织等方面分析了城市轨道交通市域线的技术特征，简述了当前我国市域线路速度目标值概况。从时间目标值、车站分布、工程投资及运营成本、线网适应性等方面给出了城市轨道交通市域线速度目标值的选择方法，为相关设计人员和决策人员提供参考。

城市轨道交通；市域线；速度目标值

Author′s addressChina Railway Siyuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，430063，Wuhan,China

传统城市轨道交通线路一般服务于城市市区范围，站间距一般为1.0～1.5 km，列车最高运行速度为80 km。随着我国城市化进程的持续发展，城市规模不断扩大，越来越多的城市由单中心向多中心、组团式发展。为满足市区与郊区之间的人流集散，缓解城市交通压力，我国许多大城市都规划建设了连接市区与郊区（或卫星城镇）的市域快速轨道交通线路，如北京地铁房山线、大兴线、八通线，上海轨道交通9号线、11号线，广州地铁3号线等。

目前，我国市域线的规划建设是以城市为主体，仍然属于城市轨道交通范畴内，但市域线在线路长度、客流特征、车站分布等方面均呈现出不同于一般城市轨道交通线路的特征，其速度目标值（设计最高运行速度）的选择也不同于一般线路。确定合适的速度目标值，对于有效吸引客流、减少工程投资、降低运营成本均具有重要意义。

1 市域线的概念及主要特征

关于市域线，目前并没有比较明确的定义，一般是指位于大城市市域范围内、为中心城与卫星城或外围组团之间的客流提供便捷服务的轨道交通线路［1］。与一般城市轨道交通线路相比，市域线具有如下特征。

（1）功能定位。一般城市轨道交通线路在规划和建设时更多考虑的是解决城市既有的交通问题，线路途经多为城市建成区或规划比较稳定的区域，具有稳定的客流支撑。而建设市域线则是侧重于引导城市的“多核心”扩张，以轨道交通为主导，沟通城市中心与外围组团联系，避免城市无序“摊大饼”式的扩张［2］。

（2）客流特征。从断面客流分布特征上看，市域线城区段的断面客流一般显著高于郊区段，城郊结合部区段的断面客流衰减较为明显；从客流平均乘距上看，一般城区地铁线路客流平均乘距为5～10 km，而市域线由于承担了大量进城客流，平均乘距可达10 km以上。

（3）选线布站。城区地铁线路一般为全地下敷设方式，市域线线路较长，城区段一般仍采用地下线，郊区段可采用地面线或高架线，以节省工程投资。市域线的站间距较大，平均站间距可超过1.5 km，车站可设置越行股道，为开行大站快车创造条件。

（4）运营组织。市域线可视线路条件、客流需求等组织分段或贯通运营，列车运行可采用多交路套跑模式，一定条件下还可组织开行大站快车。

2 我国市域线速度目标值现状

目前，我国市域线主要分布于大城市或带状、组团状城市，北京、上海、广州等大城市已有市域线通车运营，重庆、济南、温州等城市也已在建或规划市域线，我国部分城市市域线所采用的速度目标值如表1所示。

从表1可以看出，当前我国已运营或规划、在建的市域线长度随城市形态及市域线辐射范围而变化，短则20 km左右，长可达40 km以上；平均站间距一般在1.5 km以上；速度目标值多采用80 km/h、100 km/h及120 km/h系列，车辆选型以城市轨道交通A、B型车为主。

3 速度目标值选择的主要影响因素

3.1时间目标值

时间目标值是指线路所经过的重要节点（如起终点站、交通枢纽、行政及商业中心等）之间，或通过本线路换乘至某些重要节点、中心之间的旅行时间期望。其从总体上控制了全线或某些区段的旅行时间，提出了旅行速度要求，进而影响速度目标值的选择。市域线时间目标值的制定可参考城市综合交通规划、城市轨道交通线网规划等相关的时间目标，同时应与相关竞争对手（即其他与市域线存在竞争关系的交通方式）的旅行时间进行对比，以确保本线路的优势，增强客流吸引力。

例如，某城市市域线R3线连接北部新城与该市主城区，如图1所示，其中，A站、B站分别为R3线起、终点站；R站为铁路、公路综合客运枢纽站，位于主城区边缘；P站为机场站；T站为R3线与R2线的换乘站；C站为该城市中心位置的参考站。根据该市综合交通发展目标，城市中心至主城区内的绝大部分地区一次轨道交通出行不超过30m in；外围组团到达主城边缘不超过30m in，到达城市核心区不超过60 min。已知R2线C站至T站旅行时间为12min，远期R2线与R3线换乘时间按3min考虑，则R3线各段时间目标值如表2所示。此外，R站至P站目前有机场大巴运行，全程运行时间约50m in，考虑增加本线的竞争力，P站与R站的时间目标值可定为40m in。

图1 R3线示意图

表2 R3线各段时间目标值

应该指出，经过多方面比较分析，最终确定的速度目标值未必能满足所有时间目标；在条件允许时，也可通过改变行车组织方式进一步满足时间目标，如开行大站快车等。可见时间目标值对于速度目标值的确定应该是宏观控制、尽量满足，而非绝对限制。此外，关于全线时间目标值，《城市轨道交通工程项目建设标准》规定：对超长线路应以最长交路运行1 h为目标，旅行速度达到最高运行速度的45%～50%为宜［3］。对于这一规定，主要是出于司机连续驾驶疲劳时间和列车上并不设置厕所的考虑［4］。也有研究认为“1 h目标”并非绝对限制，一定条件下也是可以突破的［5］。

3.2车站分布及车辆选型

根据时间目标值及线路长度可确定线路的旅行速度要求，而城市轨道交通的旅行速度则主要取决于车辆最高运行速度、车站分布及线路平纵断面。车辆最高速度由车辆性能决定，而车站分布则影响了车辆性能的发挥程度，进而影响旅行速度。

图2 不同站间距条件下列车运行性能

一般市域线路的平均站间距较普通铁路线路要短，车辆选型以城市轨道交通制式车辆更为适用；一定条件下，如速度要求更高、站间距较一般市域线更长或其他特殊情况等，则可考虑选用铁路制式车辆的可行性，如温州的S线，其设计速度目标值拟采用120 km/h，车辆类型为CRH型动车组。我国市域线路的站间距一般在1.5～3.0 km之间，一般情况下，更适于采用城市轨道交通制式的车辆。图2显示了平均站间距分别为1.5 km、2.0 km、2.5 km、3.0 km条件下，最高速度分别为80 km/h、100 km/h及120 km/h的城市轨道交通列车的运行性能。

一般认为列车以最高速度运行的距离占总运行距离的1/3以上，才具有较好的经济性。由图2可知，当市域线路平均站间距分别达到2.0 km以上、3.0 km以上，100 km/h车辆和120 km/h车辆才具有较好的运行经济性。根据《城市轨道交通工程项目建设标准》，不同站间距、不同车辆最高速度条件下可达到的旅行速度见表3［3］。

表3 不同站间距、不同车辆最高速度时的旅行速度

3.3 工程投资及运营成本

（1）工程投资。工程投资主要包括土建工程投资和车辆购置费。土建工程投资随速度目标值的变化主要是由建筑限界的变化引起的，当采用100 km/h或120 km/h速度目标值时，应根据乘客的舒适度标准，依据列车车辆密封性指标和区间隧道断面的阻塞比校核隧道断面的净空面积，并适当增加断面尺寸［5］。车辆购置费取决于车辆配属数量及车辆单价，车辆最高速度越高，车辆单价越高，但车辆旅行速度也随之提高，使得车辆周转时间缩短，引起车辆配属数量的减少。某市域线长48.1 km，其不同速度目标值（80 km/h、100 km/h、120 km/h）下的车辆相关参数如表4所示。可见，随着速度目标值的提升，车辆购置费呈先降后升的变化趋势。

表4 某市域线不同速度目标值下的车辆相关参数

（2）运营成本。城市轨道交通项目的运营成本主要包括职工薪酬、电力费、修理费、营运费、管理费等，其中随速度目标值变化最明显的是电力费，也就是牵引能耗。根据相关项目实践，一般120 km/h、100 km/h的车辆能耗较80 km/h的车辆能耗分别增加15%～23%和8%～12%。

3.4线网适应性

城市轨道交通市域线速度目标值的确定还应综合考虑与线网中其他线路的适应性。例如，设计速度目标值及车辆选型与既有或在建的市域线保持一致，有利于实现线路间车辆的调配使用，降低线网总配属车数，节约成本；相同类型的车辆可共用车辆基地，有利于车辆检修资源的共享，达到节约工程投资的目的。

4 结语

城市轨道交通市域线路在功能定位、客流特征、选线布站、运营组织等方面呈现出与一般城市轨道交通线路不同的特征，因此其速度目标值的确定也应进行多方面的比选。在市域线速度目标值的选择过程中，首先应确定合适的时间目标值，其次分析站间距与车辆运行性能的适应性。所选择的速度目标值既要尽量满足时间目标要求，也应充分发挥车辆的运行性能。目前我国市域线的平均站间距一般在1.5～3.0 km之间，从车辆运行性能的角度，线路平均站间距越大，所能适应的速度目标值就越高。此外，速度目标值的选择还应结合工程投资及运营成本、线网适应性等多方面对比分析，尽量实现综合最优。

［1］张学斌，彭朋.市域铁路速度目标值研究［J］.铁道标准设计，2014，58（3）：10-14.

［2］杨立新.市域城市轨道交通及其主要技术特征［J］.城市轨道交通研究，2008（12）：9-12.

［3］中华人民共和国建设部.城市轨道交通工程项目建设标准：建标104—2008［S］.北京：中国计划出版社，2008：8，65.

［4］沈景炎.关于城市轨道交通线路长度的研究和讨论［J］.都市快轨交通，2008，21（4）：5-9.

［5］强士盎.城市轨道交通超长线路速度目标值选择浅析［J］.铁道标准设计，2013（5）：20-24.

Research on the Speed Target Value of Regional Express Railway

HUANG Shum ing

The functions，passenger flow characteristics，route selection and station distribution，as well as the operating organization of regional railway are analyzed，the general situation of regional railway′s speed target value is introduced.The selection of regional railway′s speed target value is closely related w ith the time target，distribution of station，project investment and operation cost，as well as the adaptability to urban rail network.This research provides a reference for relevant designers and decisionmakers in practical projects.

urban rail transit；regional railway；speed target value

U239.51

10.16037/j.1007-869x.2017.07.015

2015-08-17）