市域轨道交通关键问题探讨

2018-05-02薛新功饶雪平

城市轨道交通研究 2018年4期

薛新功饶雪平

（中铁上海设计院集团有限公司，200070，上海∥教授级高级工程师）

城市的不断扩张、都市圈的形成、城市群的建设等都导致了城市近远郊与城市中心之间的客流交通需求越来越大。这极大地推动了市域范围内的轨道交通建设。相对于国家铁路和城市轨道交通来说，市域轨道交通在不同的城市有着不同的理解，在建设过程中有着不同的形式和方案，笔者结合对市域轨道交通的认识，对市域轨道交通的几个关键问题做一些探讨。

1 市域轨道交通的概念及功能

市域轨道交通是介于城市轨道交通和区域轨道交通（城际铁路）之间的一种轨道交通系统。从服务对象看，它以郊区城镇及组团与城市中心区之间的通勤、通学、公务、商务等客流为主；从服务范围看，主要服务于城市中心区以外，但其服务范围不完全受城市行政区的限制，可涵盖功能属性和经济属性具有同城化的的城镇和组团。因此，市域轨道交通是为城市中心与郊区城镇或组团之间提供公交化、快速化、大容量的交通服务的公共交通系统。另外市域轨道交通既可自成体系，相对独立运营，也可纳入城市轨道交通网络运营，还可与铁路互联互通，这取决于市域轨道交通采用何种制式。

市域轨道交通的功能首先体现在满足城市中心与郊区组团之间的交通出行需求；同时还应配合和引导沿线的土地开发及城镇组团的建设，疏导城市高密度人口向郊区疏散，抑制小汽车的过度发展。

2 市域轨道交通的线路形态

市域轨道交通最主要的功能是满足城市中心与郊区组团之间的交通出行需求，因此线路形态除了少数为便捷组团之间的联系采用切线方式外，大量的线路采用放射线（见图1），部分采用贯通线（见图2）。放射线是一端衔接市郊外围组团，另一端终止于城市中心枢纽或城市环线轨道交通上。其优点是能充分发挥枢纽、环线等轨道交通的网络功能，运输效果和效益好；其缺点是直达性不高，易造成换乘点拥挤。贯通线穿越中心城区，两端衔接市郊外围组团，在中心城区段的线路或多或少地承担中心城区的城市轨道交通功能。其优点是能与中心城区轨道交通网实现多线多点换乘，两侧组团之间的客流直达性高；其缺点是运输不经济，运营组织复杂，运输效果差。东京市郊铁路和纽约市郊铁路是放射线的典型代表。巴黎的RER线则是采用贯通线的典型代表。目前上海轨道交通5号线和16号线采用放射线的形态，11号线则采用贯通线的形态。

放射线主要起到市郊外围组团与中心城区快速联系的功能，但实际上乘客进入中心城区后一定会需要借助中心城区的轨道交通网络来实现到达最终目的地的功能；放射线在中心区的终点实际上是一个大型的换乘点，大量的郊区乘客都需要在此换乘。因此，放射线在城市中心区的终点必须是大型的换乘枢纽点，这样的终点才是一个好的终点。另外，放射线要尽量实现多线多点的衔接换乘，避免单线单点的衔接。单线单点衔接既使得换乘站的客流压力过大，同时也因乘客的换乘点选择单一而最终导致便捷性的丧失。

图1 市域轨道交通放射线基本形态

图2 市域轨道交通贯通线基本形态

贯通线的明显特点就是位于城市中心两侧市郊外围组团之间的客流无需换乘，直达性高，同时由于穿越市中心区，一定会与中心城区的轨道交通网络存在多线多点换乘，换乘和直达性都非常好。但是，为了满足市域线的快速功能，中心城区车站的设置不能象城市轨道交通那么密集，这就需要在中心城区相应的区段有地铁线来承担相应的中心区轨道交通的功能。巴黎的RER线在中心城区通过设置三四线来分离服务城市中心区和郊区的功能。如果无法设置三四线，贯通线经过市中心的区段就需要考虑兼顾城市中心区轨道交通的功能，这样会导致该线在城市中心区段的设站密度大，进而影响市域线的快速功能的发挥，在功能上该线成为了一条普通的城市轨道交通线，如上海的轨道交通2号线、9号线等。

为了增加市域轨道交通的覆盖面，要特别注意加强放射型的支线在市域轨道交通中的作用。

3 市域轨道交通的速度目标值

速度目标值主要受3种因素的影响：一是可达性，速度目标值的选择要满足可达性的总体规划要求；二是建设投资和运营成本，不同速度目标值的投资及运营成本是不一样的，速度越高，投资及运营成本也越大；三是线路条件特别是站间距条件，不同的速度目标值需要不同的站间距来匹配，以满足列车起停时加减速距离的要求以及一定的惰行距离要求。表1为国外部分典型城市市域轨道交通的最高设计速度。

表1 国外部分典型城市市域轨道交通的最高设计速度

市域轨道交通的服务范围决定了其线路长度一般都比城市轨道交通线路长，比城际铁路线路短，通常线路长度在35～100 km的范围内。对于这样的线路长度，为了满足1 h左右的时间目标值的要求，市域轨道交通的最高设计速度的合理选择范围是100～160 km/h。根据我国轨道交通车辆的速度等级划分原则，市域轨道交通的最高设计速度一般都在 100 km/h、120 km/h、140 km/h 和 160 km/h 这 4个速度值中选择。

这4种速度等级基本都属于普速铁路的速度等级，从投资上看，工程投资的差异主要体现在土建投资、系统和设备的投资以及车辆购置费的差异上。对于同一种制式，系统和设备上的投资差异比较小；对于车辆的购置费，速度越高单车费用就越高。但是，如果速度高，车辆的周转时间就短，需要的车辆数就少，因此实际的车辆采购费并没有太大的差异。对于土建投资，最能体现速度引起的差异是在敷设方式上，特别是地下敷设方式对速度变化比较敏感，而地面敷设和高架敷设相对来说对土建投资的差异并不是特别敏感。而市域轨道交通一般都采用高架和地面敷设，地下敷设的形式比较少。因此在选择速度目标值时，车站数量及站间距条件往往是确定最高设计速度的关键因素。

4种速度等级的动车组列车的加减速性能比较如图3所示。从适应不同速度的动车组列车加减速性能和充分发挥列车性能来分析市域轨道交通的合理站间距，表2为不同速度目标值所对应的合理站间距。

图3 4种速度等级的动车组列车的加减速性能比较图

表2 不同速度目标值的列车加减速性能及其所对应的合理站间距

从站间距与速度目标值的匹配上来看，2.5 km以下的站间距比较适合100 km/h的速度目标值，5.0 km以上的站间距比较适合160 km/h的速度目标值。从城市规划、引导城市发展以及吸引客流的角度分析，当站间距超过5.0 km的数量太多时，市域轨道交通是比较难适应城市发展的，同时也很难较好地吸引客流。由于市域轨道交通不能提供门到门的服务，而且相对小汽车舒适性也较差，因此应该具备较强的时间竞争力。100 km/h的最高设计速度对于市域轨道交通来说还是相对偏低的，而160 km/h的最高设计速度虽然时间竞争力较强，但却需要较大的站间距，不太适应我国城市人口稠密的现状，因此，100 km/h和160 km/h的速度目标值针对有特定需求的市域轨道交通比较合适。

4 市域轨道交通的系统制式

市域轨道交通的建设一般有改建和新建2种形式。改建的市域轨道交通，主要是利用铁路线路的富裕运输能力，通过对车站等改造之后开行市郊列车来实现市域轨道交通的功能。这种线路由于依附于铁路系统，因此采用的车辆基本都是能适应城际和市域客流特征的动车组车辆，完全采用铁路制式，如上海金山铁路、宁波至余姚城际铁路就是典型的案例。

新建的市域轨道交通主要有3种制式：一是城市轨道交通制式；二是铁路制式；三是市域快轨制式，是城市轨道交通制式与铁路制式的组合。采用城市轨道交通制式的基本是选用A、B型车，少数选用磁浮车及跨坐式独轨车。悬挂式独轨车辆由于受安全疏散、车辆速度、乘客心理承受等因素影响，一般用于景区的观光交通。采用铁路制式的一般选用CRH6车型。采用市域快轨制式的基本选用市域车型。表3为我国部分市域轨道交通的系统制式及相关技术特征。

国内市域轨道交通建设起步较晚，部分市域轨道交通主要由城市轨道交通向外延伸而成，如上海轨道交通2号线和9号线。由于穿越城市中心区，因此主要承担了城市轨道交通的功能，同时也受到当时的制式可选性的影响，所以速度比较低，选用了城市轨道交通制式。

表3 我国部分市域轨道交通的系统制式及相关技术特征

从国外市域轨道交通来看，为了降低建设成本及充分利用既有铁路资源，发挥既有铁路资源的效益，国外市域轨道交通有条件采用铁路制式的都尽量采用铁路制式，与中心城区采用一样的城市轨道交通制式的线路比较少见。随着轨道交通装备的发展以及认知的进步，国内市域轨道交通在系统制式上呈现出了多样化趋势，且各种制式之间的严格界限也趋于模糊。

系统制式选择应以地域需求、线路长度、客流特征、车站设置、速度匹配、互联互通、投资合理等为主要因素进行综合研究、合理选择，体现因地制宜，以需求选择制式，以达到总体最优的目标。

5 市域轨道交通的运输组织

市域轨道交通的客流具有潮汐性、方向性、通勤性的特点，其运输组织应该适应这种特点，以公交化发车、列车不设车次、乘客随到随走为主。在运输组织方面，市域轨道交通除了实行常规的站站停及大小交路运行的运输组织方式外，还应该重点考虑开行大站快车和互联互通实现跨线运营。

对于开行大站快车，从需求上来看，出行距离长是乘坐市域轨道交通的乘客出行的主要特点，这就为开行大站快车提供了必要性；相对于城市轨道交通来说，市域轨道交通的站间距大，开行的列车对数相对少，这就为开行大站快车提供了条件，因此在站站停的运输组织基础上，开行大站快车既能保证开行站站停列车的服务水平，又能提供快速达到目的地的车次，客流适应性强，服务水平高，能更好地适应市域轨道交通客流的特征，同时还能有效激发乘客乘坐市域轨道交通的积极性，增强市域轨道交通竞争力。表4为部分开行大站快车市域轨道交通的时间节省表

表4 部分开行大站快车市域轨道交通时间节省表

采用互联互通实现跨线运营是轨道交通发展的趋势，它能为乘客提供更加人性化的出行选择，缓解换乘站的换乘压力，可保证轨道交通从一开始就能有一定的客运规模，带来一定的社会效益。实现互联互通和跨线运营的优势主要体现在以下2个方面。

一是能满足多种客流需求并节约通道资源。城市向市域和区域拓展会导致城市客流通道同时出现多方向交通需求，而有限的交通资源通道无法满足这种客流通道的建设，高效地利用通道，通过互联互通实现跨线运营能有效解决这种需求。如日本东京的轨道交通，不仅实现了市域轨道交通本身的互联互通，而且还大部分实现了与地铁的互联互通，有效地解决了通道资源紧张的状况。同时互联互通能直接提高线路覆盖地区的交通可达性，从而引导城市人口及产业向外围组团疏解，引导城市有序发展。

二是能缓解换乘站点的交通压力。常规的单线运营方式使得乘客只能通过换乘方式来实现不同线路之间的转乘，特别是市域轨道交通融入到城市轨道交通的网络中后，采用常规的单线运营方式会导致换乘站的换乘客流非常大而且还不均衡，采用互联互通实现跨线运营可有效地缓解换乘点的交通压力，特别是在换乘站点的某条线路出现故障时还可以通过采用线路通道实现持续运营来减少对交通的影响。

6 市域轨道交通的运营管理

市域轨道交通的运营管理与系统制式密切相关，若采用城市轨道交通制式，纳入城市轨道交通网络进行统一运营管理最能体现运营管理的集约化要求；若利用既有铁路开行市域列车或者与铁路联通运营，最合适的运营管理是通过购买服务纳入到铁路运营管理系统进行统一的调度，这样可以避免新的运营管理对铁路的运营管理造成冲击；若采用独立的市域轨道交通制式，则既可以纳入城市轨道交通统一运营管理，也可在成规模后设置独立的运营管理体系，独立的运营管理体系还可以为轨道交通的运营管理提供新的竞争格局，有助于运营管理的持续改善。