铁路公交化运营下设备能力适应性研究

俞南

（中国铁路成都局集团有限公司计统处 工程师，四川　成都　610081）

1　概述

铁路公交化是依托高速干线和城际客运专线，利用高密度、小编组，实现快速、便捷运送旅客的运输组织模式[1]。作为综合交通运输体系中的短板，大力发展市域铁路，打造一体化综合交通枢纽，全面提升综合交通服务水平，契合国家倡导的城际铁路、市域（郊）铁路发展方向。结合城市民众出行需求，探索利用既有铁路开行市域（郊）公交化列车，已成为我国铁路发展趋势。国外大都市区铁路公交化运营线路约为70%～80%，以伦敦、巴黎、东京都市区为例，铁路公交化旅客承运量占铁路总量的40%～70%。伦敦都市圈公交化铁路发车192次/日，客运量达34.1万人次/日[2]；巴黎公交化运营旅客周转量约为2 000亿人·km，占法国铁路干线旅客总运量的55%[3]；日本东京至大阪铁路，每3～4 min就发出1列公交化列车，运营收入占JR东日本公司新干线收入的40%[4]。

铁路公交化运营需要灵活使用到发线等车站设备。李庆生根据客运专线车站作业的特点，研究了客专车站到发线、站台等各种固定设备的布置，提出了客专车站设备布置方式的建议[5]。李伟冬从大型客运站设备配置机理上分析研究有多条高速铁路引入大型客运站的客运站车场组合方式和到发线数量配置[6],FANG Hua基于车站设备的应用机制和仿真建模，分析了客运车站轨道到发线的规模配置[7]。徐行方从区域经济、运输能力、设备配置三个方面对城际列车公交化运营进行了研究，从公交化运营设备条件的角度，分析了客运站到发线在公交化运营条件下的规模配置问题[8]。

重庆大都市区幅员面积2.87万km2，东西长约240 km，南北宽约220 km，城市受地形条件限制，大都市区受四山阻隔、两江分割，跨江、穿山、跨组团通道资源紧缺。城市规划新区至主城公路出行时间普遍在2 h以上，组团间交通拥堵问题较为突出。到2030年大都市区城市人口将达到2 070万人左右，具备组织开行铁路公交化运营的客流需求和基础设施条件。

2　铁路公交化运营需求分析

2.1　区域一体化发展需求

重庆正全力推行 “都市功能核心区+都市功能拓展区”的“强心”战略，以提升核心区域集聚引领功能，构建支点型卫星城，促进大都市外围组团共同发展。利用城际铁路、市郊铁路以及轨道交通构建大都市区中长距离循环轨道交通网络，是推动大都市区多核发展、同步共兴的重要因素。以铁路公交化运营为核心的一体化区域轨道交通网络将会为大都市区化发展提供有力保障，铁路公交化运营也是大都市区化发展必然导致的结果。

2.2　路网运输能力分析

到2030年，重庆市大都市区范围内规划建设铁路3 281 km。其中，已建成投运铁路1 534 km、在建铁路368 km、规划拟建铁路1 379 km。目前“九干线一支线”铁路中，除成渝铁路和川黔铁路运能接近饱和外，其余铁路运能均有富余，现状干线铁路富余能力447对/日，折算运能大约150万人次/日。2030年大都市区轨道交通网形成后，预测铁路富余能力将达到613对/日，折算运能大约219万人次/日。在轨道交通网络形成过程中，考虑到通勤客流的时变特性，各方向客运通道能力仍在不断得到强化，各个城镇带所在的铁路客运通道均能满足开行一定数量公交化列车的需求。

2.3　客流需求分析

重庆市主城及周边区（县）包括21个区（主城9个区+12个城市发展新区），面积2.87万km2。现状人口1 930万人，规划2030年2 070万人。周边区（县）中与主城区交流最为频繁的为距离主城区较近的江津区、璧山区，现状人均出行次数分别为48次/年、31.3次/年，其次为合川、长寿区；目前周边区（县）居民至主城区的出行方式以小汽车、公交、长途车为主，小汽车比例约为31%左右，公交、长途车比例约为55%，铁路出行比例较低；卫星城与主城区的联系以商务、娱乐、探亲访友为主。商务出行比例约为38%，娱乐比例约为30%，探亲访友比例约为16%。主城区与周边组团2030年公交化列车客运量如表1所示。

表1　重庆主城区与周边组团公交化列车客运量　万人/年

3　铁路公交化运营适应性分析

3.1　公交化列车开行方案分析

根据2030年预测铁路客流量，按照最大客流断面法来确定开行公交化列车对数。根据国外公交化列车运营经验，公交化列车承担约80%～90%的铁路客流。假设列车编组以站席为主，4辆编组（定员770人），按照以下公式计算2030年重庆大都市区域内公交化列车需开行对数：

同理可计算下行方向所需开行列车对数。

式中：

i为车站编号，车站集合S={1,2,3,...,j}；

ni为区间的客流量，nmax为区间的最大客流量；

f为始发，d为终到；

Vfd为i站和j站间高峰时刻客流量（早、晚高峰时刻为8:00—10:00和17:00—19:00）；

P为列车额定载客量，ρ为列车满载率；

D上为上行方向所需开行的最小列车对数，D下为下行方向所需开行的最小列车对数。

按照上述公式计算，可得到2030年重庆大都市区域内公交化列车需开行对数。同时根据铁路客流特点，以满足运营组织为前提，以降低运营成本、提高运营效益为目标，确定公交化列车交路设置。交路设置如图1所示。

图1　重庆公交化列车全日开行交路图

3.2　主要站点到发线适应性评估

按照《新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》相关规定，结合现有到发线利用率算法，对重庆市域公交化列车开行线路上的主要站点到发线利用率算法设计如下：

式中：

D为站点所在线路每天开行的列车总对数；

t占为列车占用到发线固定作业的总时长，公交化列车开行时，站点多采用立折的运输组织形式，降低了占用到发线的时间，该项值相对折减；

T运为运营时段内（6:00—24:00）各项作业总占用时间；

Σt空为因有列车占用，而无法进行接发车作业的空费时间，根据国外运营经验取值40～60 min；

m为车站到发线数量。

根据2030年全日列车开行对数，经计算，主要车站到发线利用率如表2所示。

表2　2030年重庆主要车站到发线利用率表

同时对重庆公交化线网进行高峰小时能力检算，通过采取适当的措施，线路区间通过能力和车站接发车能力以及折返能力均能满足高峰小时干线和公交化列车叠加的需求。

3.3　客流走廊适应性分析

2030年主城区内的平均出行距离将达到 8～10 km，未来交通出行分布呈现以下发展态势：一是交通出行分布仍然以向心分布为主；二是除中心区向外放射以外，新的交通吸引源为两路和西永两个城市副中心，北部片区向东西向出行需求较大；三是东西片区南北向需求较大。未来主城区将形成一级和二级客流走廊，如图2所示。

图2　重庆主城区客流走廊

1）一级客流走廊：两路—回兴—江北城—观音桥—沙坪坝；水土—悦来—观音桥—石桥铺—杨家坪—李家沱；北碚—蔡家—悦来—两路—机场—龙兴；西永—双碑—沙坪坝—大坪—解放碑—朝天门；北碚—西永—九龙工业园—西彭；龙兴—鱼嘴—茶园—界石。

2）二级客流走廊：双碑—冉家坝—重庆北—江北城—弹子石；西永—礼嘉—悦来—两路新中心—空港工业园；新客站—杨家坪—南坪—两路口—重庆北站—江北机场；龙兴—鱼嘴—唐家沱—观音桥；解放碑—两路口—大坪—杨家坪—大渡口—李家沱。

4　铁路公交化开行方案

重庆市内遂渝铁路、成渝高铁、渝昆高铁、渝黔铁路、重庆至潼南城际、重庆至大足城际、渝贵高铁等线路目前存在能力富余，可以满足加开公交化列车的条件。到2030年，主城及周边区（县）形成“二环三纵三横九射”铁路公交网，包含“一环三纵三横”主城区铁路公交网，“一环九射”城市发展新区铁路公交网，形成“内畅外联”线网格局，公交化运营线网总规模达到1 571 km。开行列车能力达到408对/日，运输能力达到145万人次/日。

到2030年，主城区“一环三纵三横”铁路公交网线路长度627 km，如图3所示。

图3　主城区“一环三纵三横”铁路公交网

一环：利用在建的枢纽东环线和规划的枢纽西环线，串联北碚、渝北、江北、南岸等7个区；线路长度251 km，沿途设18个站，其中形成7个综合交通枢纽，11个换乘枢纽节点。

三纵：一纵线，包括利用既有襄渝铁路、川黔铁路，在建的渝黔铁路，串联北碚、沙坪坝、江津3个区；线路长度82 km，沿途设8个站，其中形成3个综合交通枢纽，5个换乘枢纽节点。二纵线，利用在建的枢纽东环线黄茅坪支线并延伸至北站、重庆站，规划改造成渝铁路，串联北碚、渝北、江北、渝中、九龙坡等7个区；线路长度98 km，沿途设32个站，其中形成7个综合交通枢纽，25个换乘枢纽节点。三纵线，利用在建的枢纽东环线机场支线，串联两江新区、机场综合交通枢纽、北站综合交通枢纽；线路长度40 km，沿途设4个站。

三横：一横线，利用既有的渝怀铁路、渝利铁路，串联沙坪坝、渝北、江北3个区；线路长度52 km，沿途设7个站，其中形成5个综合交通枢纽，2个换乘枢纽节点。二横线，利用既有成渝高铁，规划的重庆东站至重庆站联络线，串联南岸、渝中、沙坪坝等3个区；线路长度59 km，沿途设5个站，均为综合交通枢纽站。三横线，利用规划的渝昆高铁西站至东站的联络线，串联九龙坡、沙坪坝、大渡口、巴南、南岸等5个区；线路长度45 km，沿途设5个站，其中形成4个综合交通枢纽，1个换乘枢纽节点。

到2030年，城市发展新区“一环九射”铁路公交网线路长度944 km，高峰时段10～20 min发车，如图4所示。

图4　城市发展新区“一环九射”铁路公交网

一射：利用既有渝利铁路，串联主城（渝北、两江新区）、长寿、涪陵；线路长度63 km，发展新区设6个站，其中形成2个综合交通枢纽，4个换乘枢纽节点。二射：利用规划的渝湘高铁，串联主城（南岸、巴南）、南川；线路长度55 km，发展新区设2个站，其中形成1个综合交通枢纽，1个换乘枢纽节点。三射：利用在建渝黔铁路、既有三万南铁路，串联主城（沙坪坝、九龙坡）、江津（珞璜）、綦江、万盛；线路长度39 km，发展新区设4个站，其中形成2个综合交通枢纽，2个换乘枢纽节点。四射：改造利用既有成渝铁路，串联主城（渝中、九龙坡、大渡口）、江津、永川、大足、荣昌；线路长度96 km，发展新区设14个站，其中形成4个综合交通枢纽，10个换乘枢纽节点。五射：利用规划的渝昆高铁，串联主城（沙坪坝、九龙坡）、江津、永川；线路长度39 km，发展新区设2个站，均为综合交通枢纽。六射：利用成渝高铁，串联主城（渝北、沙坪坝、九龙坡）、璧山、永川、大足、荣昌；线路长度62 km，发展新区设4个站，均为综合交通枢纽。七射：利用规划的成渝中线高铁（重庆西至大足城际铁路），串联主城（沙坪坝、九龙坡）、璧山、大足；线路长度53 km，发展新区设4个站，其中形成2个综合交通枢纽，2个换乘枢纽节点。八射：利用规划的兰渝高铁 （重庆西至潼南城际铁路），串联主城（沙坪坝、九龙坡）、璧山、铜梁、潼南；线路长度80 km，发展新区设5个站，其中形成3个综合交通枢纽，2个换乘枢纽节点。九射：利用兰渝铁路、遂渝铁路，串联主城（江北、北碚）、合川、潼南；线路长度79 km，发展新区设3个站，其中形成2个综合交通枢纽，1个换乘枢纽节点。

5　结论与展望

重庆市铁路公交化运营采用“城际+高铁”构建大都市区“半小时铁路公交圈”，设156个站，依托车站形成38个综合交通枢纽，118个枢纽节点，实现大都市区全覆盖，充分利用既有软、硬件设施，可有效降低运营成本，减小地方安全责任和管控风险，通过利用既有铁路有利于节约土地资源和通道资源，实现投资、用地环境方面绿色集约。

公交化铁路网在充分利用既有及规划干线铁路设施的前提下，可考虑新建市域中心场站和段所，以满足铁路公交化运输的需求。在周边区（县）现状及规划人口大多达不到建设地铁、轻轨条件的区域，铁路公交化车站主要服务城市对外交通，在城市内部的到达衔接应配套设置规模适宜的长途汽车、常规公交等接驳交通设施。

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