市域快速轨道交通速度目标值确定研究

王文波

（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308）

1 工程概况

西安地铁16号线线路全长67.1km，设26座车站（高架站16座，地下站10座），换乘站9座，平均站间距2.67km。全线设置一段两场，分别是中部沙河滩车辆基地、南侧小兆村停车场、北侧徐家堡停车场、控制中心与16、17、18、19号线共用，位于16号线车辆段内。

2 影响因素

2.1 时间要求

根据城市综合交通规划及乘客出行习惯，一般以1h作为出行的时间目标。《西安市城市轨道交通线网规划（修编）》报告提出，以多层次、多方式交通网络支撑和引导都市区一体化发展，提供快速、高效运输服务，构建主城区半小时、都市区一小时交通圈[1]。结合城市规划以及线网对本线旅行时间的要求，该线位于外围组团，应保证在1h以内到达中心城区，需要提高速度目标值。

2.2 功能定位及客流特点

从线路功能定位分析，地铁16号线是都市区轨道交通线网中的一条区域南北向快线，与线网中的12、18号线共同构成西咸新区内南北向轨道交通骨架，覆盖了西咸新区的各主要功能区域，支撑西安形成双心职能的发展格局。

从客流特点分析，16号线与线网中的1、5、11、14、19号线等多条都市区东西向的线路形成多点换乘，构建都市区新中心中央商务区快速交通体系的同时，最大程度地支持了西咸新区与各个方向的联系；同时连接铁路南客站、阿房宫站两座大型交通枢纽，提升对外交通枢纽的配套能力，解决大型客流集散点的交通需求，对速度目标值要求较高。

2.3 全线站间距情况

线路站间距对列车速度目标值选取有一定的影响，列车速度目标值的大小必须结合站间距大小来考虑。参照国内城市轨道交通列车时速与站间距关系，主要经验如下：平均站间距在2.0km以下时，最高运行速度宜为80km/h；平均站间距在2.0～3.0km时，最高运行速度宜为100km/h；平均站间距在3.0km以上时，最高运行速度宜为120km/h。

该线全线站间距离情况如表1所示。

16号线全线平均站间距达到2.75km，其中最大站间距为6.77km（兰池大道—章义路）。全线范围内站间距大于3km的区间共9个，占总区间数的37.5%；大于2km的区间共15个，占总区间数的62.5%；小于2km的区间有9个，占总区间数的4.2%。单从站间距与速度的适应性方面看，100km/h或120km/h的速度目标值能够适应本线站间距离的特点。

表1 全线站间距统计表

2.4 达速比分析

对列车在平坡时的起、停车距离进行理论计算，可以得到不同速度方案起动至最高速度的起车距离和从最高速度制动停车距离[2]。不同速度目标值与该线站间距的关系如表2所示。

表2 不同速度目标值与本线站间距的关系

从表2可以看出，120km/h速度方案的起、停车距离大于100km/h、80km/h速度方案。该线平均站间距为2.74km，80km/h速度方案的达速距离为2.05km，达速比为74%；100km/h速度方案的达速距离为1.54km，达速比为56.2%；120km/h速度方案的达速距离为0.89km，达速比为32.5%。

通过以上分析，80km/h与100km/h的速度方案达速比较高，120km/h的速度方案达速比较低，不能较好地发挥其快速、高效的优势。80km/h虽达速比较高，但线路站间距较大，模拟计算出现二次牵引状况，增加能耗，当工况为“牵引-惰性-制动”的运行模式时，旅客舒适度好，能源消耗少。因此，从达速比和模拟计算牵引情况来看，100km/h的速度目标值能适应该线特征。

2.5 旅行速度比较

对全线运行时间进行模拟计算，分析结果如表3所示。

从表3可以看出，采用最高运行速度为100km/h的列车，旅行时间约70min，比80km/h列车节约10min，节省时间较多；120km/h的最高速度仅节省2min，效果不明显。该结果表明，采用100km/h的列车在提高全线出行速度、节省旅行时间方面具有较明显优势。

表3 旅行时间分析比较表

2.6 隧道净空分析

因地下段速度目标值标准对隧道工程影响十分重大，以限界研究为切入点，分析地下段合理的速度目标值。

列车在隧道内运行时，受到隧道壁面的阻塞，列车气动阻力相对于地面或高架线运行时有大幅提升，增加了列车运行能耗。当隧道断面面积不一致时，列车运行承受的气动阻力也会有较大差异。因而，需要合理选择车～隧阻塞比，使得列车在一定速度下的能耗以及隧道施工断面面积均处于可以接受范围。

根据初步研究分析，得出以下结论：最高运行速度80km/h的高速地铁，其隧道断面阻塞比≤0.4；最高运行速度100km/h，使用非密闭车辆时，断面阻塞比＜0.27；最高运行速度120km/h，使用密闭车辆时，断面阻塞比＜0.289；最高运行速度140km/h，使用密闭车辆时，断面阻塞比＜0.35[3]。

在确定隧道断面内径时，除了需要满足空气动力学引起的车～隧阻塞比关系外，还需核算确定的断面是否满足接触网悬挂方案所需的净空要求。从隧道断面结构分析，80km/h和100km/h的隧道断面基本一致，而120km/h的隧道断面较大。

2.7 资源共享影响分析

西安轨道交通1、2、3号线均选用时速80km的B型车。经进一步了解，时速不同，类型相同的地铁B型车在车辆维修、资源共享、零部件共用等方面基本可以完全共用共享，不存在不良影响。

国内城市已建设轨道交通列车很多选用地铁B型车，该类型列车设计与制造技术成熟，国内几大车辆制造厂商均具备生产能力；已经运营的深圳轨道交通3号线、郑州9号线等最高运行速度目标值采用100km/h，因此车辆有可靠来源，技术成熟。采用120km/h的线路还相应较少。

2.8 经济指标比较

从经济技术方面对80km/h、100km/h和120km/h进行比选，如表4所示。

表4 经济指标分析比较表

从表4可以看出，在实现全线相同的运营功能时，最高运行速度目标值为100km/h和120km/h列车相差不大，但相比80km/h的列车，运营费用降低很多。

3 比选结论

以上指标中，时间要求、功能定位、客流特征为比选的基础因素，站间距、达速比、旅行速度、隧道净空、资源共享为重点比选技术因素，经济指标分析为经济因素，确定过程中应综合比较。通过以上分析，16号线工程建议采用100km/h的速度目标值。

4 结束语

市域快速轨道速度目标值是轨道交通线路的重要技术指标，直接影响土建工程规模及设备系统的选择，其确定与线路的时间要求、功能定位、客流特征、站间距、达速比、旅行速度、隧道净空、资源共享和经济指标等因素有关。在选择速度目标值时，需要综合分析对比上述因素，保证工程建设的经济合理，满足功能需求。一般情况下，速度目标值应以适合线路特征为标准，采用较高的速度目标值可以有效地提高旅行速度，压缩在途时间，提高服务水平，相应投标也会增加。但站间距离较短或线路条件受限时，较高的速度目标值不能发挥其快速、高效的特点。