都市圈城际轨道交通互联互通研究——以深惠城际与其他城际互联互通为例

赵 旭

(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055)

近年来，随着国家新型城镇化战略的深入实施，以首都都市圈、上海都市圈、深莞惠都市圈等为代表的大都市圈在国家和区域社会经济发展格局中的作用越发凸显。借鉴东京、巴黎等典型大都市圈发展经验，加快构建以城际轨道交通为主导，与都市圈高频次、大规模的同城化出行需求相适应的城际综合交通运输网络是必由之路。

目前，国内主要都市圈编制了一系列都市圈城际轨道交通发展规划，并已有部分都市圈的城际轨道交通建成运营，但整体而言，国内城际轨道交通的发展仍处于起步阶段，建成的线路多为单线运营，城际轨道交通的网络化效应尚未凸显。随着都市圈城际轨道交通逐渐由单一线路发展成网，提高城际轨道交通服务水平，实现线网资源共享，构建互联互通的城际轨道交通网是都市圈城际轨道交通发展的必然趋势，但目前国内对于城际轨道交通互联互通系统研究仍为空白。加强都市圈城际轨道交通互联互通网络化研究，做好都市圈城际轨道交通发展的顶层设计具有重要现实意义。

1 城际轨道交通分类

城际轨道交通(铁路)是近年来随着“城市群”和“都市圈”概念兴起而进入人们视野的，由于各个城市群和都市圈的发展水平不一致，发展城际轨道交通(铁路)的初衷也各自不同，赋予的功能也不尽相同。目前，根据城际轨道交通(铁路)承担的功能，可大致分为两类：一类是以城际功能为主，但同时具有国家铁路路网功能，可与国铁线路互开跨线车的线路，通常称为“城际铁路”，一般采用国铁制式，如京津城际、沪宁城际等；第二类是以城际功能为主，兼顾市域功能，自成系统，不与国铁线路联通，一般采用城际或市域快线制式，如莞惠城际、穗莞深城际等，通常称为“城际轨道交通”。本文所指的“城际轨道交通”为第二类。

2 城际轨道交通互联互通的内涵

国内关于轨道交通互联互通的研究目前主要集中于城市轨道交通和高速铁路领域。付翠翠[1]、仲建华[2]、何静[3]、刘乐毅[4]、卢锦生[5]、张岩[6]、王家琦[7]、邓京维[8]、江志彬[9]、任飞[10]等从网络化运营和两条线路跨线运营角度研究了实现城市轨道交通互联互通的理论框架和关键技术，付慧伶[11]、陈慧[12]、田松江[13]、张玉召[14]等重点研究了高速铁路跨线列车开行方案编制及服务范围的确定。

本次参考城市轨道交通和高速铁路领域对于互联互通的研究成果，提出城际轨道交通互联互通网络化运营的内涵是：从全网的高度，对整个城际轨道交通线网中各条线路进行总体策划和协同设计，最大程度地实现全网资源的共享和充分利用，通过互联互通网络化设计减少乘客换乘次数、提高乘客直达性、缩短乘客出行时间，进而提高运营服务水平并充分发挥网络化的效率。从统一管理、统一运营和资源共享分析，线网互联互通可分为两个层次：跨线运营要求的互联互通和线网资源共享要求的互联互通。

3 城际轨道交通互联互通影响因素分析

都市圈城际轨道交通实现互联互通是提高城际轨道交通资源利用效率，提升乘客服务水平，发挥城际轨道交通网络化效应的必然选择。但城际轨道交通的互联互通不仅仅是物理上的简单联通，城际线路间联通的实现还受到客流需求特征和资源共享需求的影响，更关键在于线路通过能力、工程方案实施难度、线路技术标准等因素的制约。

3.1 客流需求

提高跨线换乘客流直达性，缓解换乘客流对换乘车站的客流冲击，改善城际轨道交通的服务水平，是实现城际轨道交通线路间互联互通的首要出发点。因此，构建都市圈城际轨道交通网客流预测模型，深入分析城际轨道网的客流需求特征是研究的基础，其中线路换乘系数、线路间的交换总量和换乘站分方向换乘需求是表征跨线客流需求特征的3个关键指标。此处，对上述3个关键指标进行说明。

线路换乘系数k：指线路i全线客流总量Qi与本线客流量qi之比，其中本线客流量qi指不含由其他线路换入线路i的换乘客流ti，全线客流总量为本线客流与换入客流之和，是表征线路i与相交线路间的换乘需求的宏观指标，分为全日和高峰小时线路换乘系数。k值越大，表明本线与其他线间的换乘需求越大。根据定义，线路换乘系数计算公式为

k=Qi/qi=Qi/(Qi-ti)

(1)

线路交换总量：指线路i与线路j间的双向换乘客流之和，记为Qij，是表征线路i和线路j间跨线客流总需求的宏观指标，分为全日和高峰小时换乘总量。

分方向换乘客流：指换乘站不同线路间不同行车方向间的换乘客流量，交流形式和数目与换乘站线路相交形式密切相关，是表征不同线路间不同行车方向客流交流需求的微观指标，也是跨线客流总需求的细化和分解，决定了互联互通工程方案的设置形式，通常采用高峰小时指标。

上述3个指标从宏观和微观两个角度量化了跨线客流需求，全面反映了线路间互联互通需求特征，可为运输组织及工程方案提供定量依据。

3.2 资源共享需求

动车组运用检修设施遵循“检修集中、运用分散”的布置原则，按检修基地、运用所、存车场三级设置，其中检修基地满足整个线网动车组三级及以上修程集中检修的需要，解决全网配属动车组的检修任务[15]。构建互联互通的城际轨道网，可实现全网检修资源的优化布局和共享利用，降低工程投资，将有限的资源发挥最大的效应。

3.3 线路通过能力

开行跨线列车避免了跨线客流的中途换乘，减少旅客换乘次数和换乘时间，可提高城际客运服务质量，但开行跨线列车线网运营关联性强，容易受到相邻线路影响，只有当本线和联通线路的通过能力有一定的冗余时，才可开行跨线列车，实现线路间互联互通。

从跨线列车在本线是否停站的角度来说，跨线列车的组织模式可以分为大站快车跨线(包括直达和大站停跨线)和站站停跨线两种模式；从跨线列车在本线运行的速度来说，可以分为同速跨线和降速跨线两种模式[16]。其中，大站快车跨线和同速跨线两种模式对本线能力影响较大，站站停跨线和降速跨线两种模式对本线能力影响较小。前者当本线能力整体较为富裕，只有部分区段能力不足时，可以考虑釆用该模式；后者当线路能力紧张或出现故障时，可以考虑采用该模式。

因此，跨线列车的开行及组织模式与线路通过能力密切相关，本线及联通线路的通过能力冗余是实现互联互通的前提条件之一。

3.4 工程方案可实施性

城际轨道交通跨线运营主要有两种实现形式：一种是通过在区间设置联络线(图1)，另一种是在有条件的车站内设置渡线(图2)[17]。联络线和渡线的设置受到多重因素的制约，其中区间联络线工程可实施性受地形地物影响较大，一般区间联络线需绕避大型建筑物，因为大型建筑物拆迁不易且成本高，另外工程可实施性还和地质条件、施工影响、障碍物分布等有密切关系；当两条城际线路正线平行交汇时，两线可同站台平行换乘，宜选择渡线实现两条线互联互通，投资较低。城际轨道交通互联互通工程方案的选择需在现场充分调研的基础上，综合跨线需求、工程条件、工程投资等多种因素进行比选，合理选择跨线运营的工程形式，保证工程方案的可实施性。

图1 联络线互联互通

图2 渡线互联互通

3.5 技术标准

城际轨道交通网实现互联互通还受到技术标准的约束。由于不同的系统制式在车辆[18]、供电[19]、信号[20-22]等方面的技术标准存在明显差异，若既有和规划的城际轨道交通线路采用不同的系统制式，不同制式间将难以实现系统兼容和互联互通。对于建成线路，通过技术改造实现跨线运营成本较大，且对日常运营产生较大影响，具有较高的技术和社会风险[23]。因此，跨线运营的线路采用相同的技术标准和系统制式也是实现城际轨道交通互联互通的重要前提，该因素需要在规划阶段就予以重点考虑。

4 案例分析——深惠城际与其他城际互联互通研究

4.1 深莞惠都市圈城际轨道交通发展概况

深莞惠都市圈是粤港澳大湾区三大都市圈之一，在区域和全国经济发展格局中具有举足轻重的地位，打造“轨道上的深莞惠都市圈”已成为发展共识。目前，深莞惠都市圈城际轨道交通尚处于起步阶段，已建成莞惠城际、广深铁路和穗莞深城际一期(新塘—深圳机场段)3条城际线路，深莞惠都市圈城际轨道网也正在经历一个不断完善的过程。

原珠三角城际网规划为“三环八射”布局，共16条线路，其中与深莞惠都市圈相关的线路包括纵向的穗莞深城际、港深西快和广深铁路，横向的佛莞城际、莞惠城际、深惠城际(含惠阳至惠东支线)、莞龙城际、中南虎城际、深珠城际共9条线路，形成“两纵两横一支”城际轨道网总体格局。在待批复的《粤港澳大湾区(城际)铁路网规划》中，结合深莞惠都市圈发展要求，在原珠三角城际网规划基础上对深莞惠都市圈城际轨道网进行了加密和优化，深莞惠都市圈城际轨道网调整为“四纵四横一支”的总体格局(图3)：“四纵”包括穗莞增城际、深莞增城际、中轴(常龙)城际和广深铁路，“四横”包括佛莞—莞惠城际、中南虎—虎龙城际、深大城际和深惠城际，“一支”为大鹏支线。

图3 深莞惠都市圈城际轨道交通网现状及规划示意

4.2 深惠城际概况

深惠城际起自深圳市前海自贸区，途径深圳市龙岗、大运、龙城、坪地等重要功能片区和东莞市凤岗镇，终至惠州市惠东，正线全长137.25 km，共设站16座。根据《珠三角城际铁路网规划》和《粤港澳大湾区(城际)铁路网规划》，深惠城际既是粤港澳大湾区城际铁路网深港区域放射线之一，也是深莞惠都市圈“四纵四横一支”城际轨道网中“四横”之一。在深莞惠都市圈城际轨道网横向通道中，本线途经的城市功能区最多，直接联系的城际线路最多(包括深珠城际、穗莞深城际、港深西部快线、深莞增城际、深大城际、中轴(常龙)城际、莞龙城际和莞惠城际8条线路)，是线网中网络功能最为强大的线路之一，是锚固深莞惠都市圈城际轨道网的横向骨干线。

4.3 深惠城际与其他城际互联互通研究

4.3.1 客流需求

深惠城际在深莞惠都市圈城际网中起到骨干线的作用，初期与穗莞深城际在前海湾衔接，与深大城际在五和站衔接，与莞惠城际在沥林北站衔接；近期增加与港深西部快线在前海湾衔接，与中轴城际在五和站衔接，与莞龙城际在龙城站衔接；远期增加与深莞增城际在西丽站衔接，与深珠城际在前保站衔接。经预测，研究年度深惠城际全日换乘系数分别为1.27、1.34和1.37，反映了随着城际轨道网的逐步形成，深惠城际与其他线路间交流量逐年增长，互联互通需求旺盛。根据客流预测结果，远期本线与莞惠、深大城际交流量最大，分别为14.18万人次/d和10.45万人次/d，与莞龙、深珠及中轴(常龙)城际交换量分别为2.80万人次/d、2.51万人次/d和1.92万人次/d，与穗莞深、港深西部快线和深莞增城际交换量较小(图4)。可以看出，本线与莞惠、深大城际的交流最为密切。

图4 远期深惠城际与其他城际交流预测结果

4.3.2 资源共享需求

研究区域动车设施主要有小金口动车所(莞惠城际)和中堂动车所(穗莞深城际)。其中，莞惠城际小金口动车运用所原设计功能定位及设计规模已考虑承担深惠城际等相关城际铁路配属动车组的运用及一二级检修工作。由于小金口动车运用所原设计功能定位及设计规模已考虑承担深惠城际铁路配属动车组的运用及一二级检修工作，若深惠城际与莞惠城际互联互通，则深惠城际动车组一二级检修工作可直接利用莞惠城际既有小金口动车运用所，实现资源共享。因此，从资源共享的角度，推荐本线与莞惠城际互联互通。

4.3.3 线路通过能力

根据深惠城际客流特征和运输组织模式，依据CRH6动车组8辆编组相关参数，并按照追踪间隔时间3 min，大站停列车扣除系数3.0取值，计算得到本线各区段客车对数和通过能力。经检算(表1)，本线主要区段均有能力冗余。因此，从线路通过能力角度而言，深惠城际具备开行跨线车的基础条件。同时，根据相关线路设计和研究文件，与深惠城际相衔接的其他线路主要区段也有冗余能力。因此，深惠城际与其相衔接的城际线路间具有实现跨线运营的基础。

表1 远期高峰小时深惠城际区段通过能力检算

4.3.4 工程方案可实施性

深惠城际与穗莞深城际、港深西部快线：深惠城际与二者跨线交流量相对较小，而新建联络线将增加直接投资(约12.6亿元)较大，同时下穿一栋13层高层建筑，征拆难度大，施工难度和风险也比较大，实施条件困难。因此，深惠城际与穗莞深城际和港深西部快线互联互通不可行。

深惠城际与深珠城际、深莞增城际：深惠城际与深珠城际跨线交流较大，采用区间新设联络线互联互通方案投资较低、拆迁工程及施工风险也较小，可实现深惠城际与深珠城际互联互通；无论是区间联通还是站内联通方案，二者工程投资均较高，且对深莞增城际运输组织有影响，深惠城际与深莞增城际互联互通不可行，见表2。

表2 深惠城际与深珠、深莞增城际互联互通研究

深惠城际与中轴(常龙)城际、深大城际：与中轴(常龙)城际采用区间新建联络线互联互通方案，拆迁工程较小，易于实施，投资也较低，而站内设渡线互联互通方案由于车站拆迁工程较大，实施难度也较大，因此，深惠城际与中轴(常龙)城际可采用区间新建联络线实现互联互通(表3)；深惠城际与深大城际跨线交流量仅次于与莞惠城际交流量，互联互通需求较大，但受地形地物条件限制，只能通过区间新建联络线实现二者互联互通，其工程实施难度和投资均在可控范围内，对跨线车对正线运输组织也无影响，车站规模适宜，深惠城际与深大城际互联互通可行。

表3 深惠城际与中轴(常龙)城际互联互通研究

深惠城际与莞龙城际：深惠城际与莞龙城际跨线交流量相对较小，受周边地形地物条件影响，若要实现深惠城际与莞龙城际互联互通，只能采用站内新设渡线方式，将导致车站规模过大(车站建筑面积达到41 286 m2)，远超客流需求，同时实施难度大，投资也过高(直接新增投资29.6亿元)，投入产出效果较差，因此深惠城际与莞龙城际互联互通不可行。

深惠城际与莞惠城际：与区间新建联络线方案相比，站内新建渡线既可实现二者的互联互通，也可实现二者共用站房，同时既有设备改造较小，投资较低，具有可行性(表4)。因此，深惠城际与莞惠城际互联互通是可行的。

表4 深惠城际与莞惠城际互联互通研究

综上，从工程方案可实施性角度，深惠城际与深珠城际、中轴(常龙)城际、深大城际、莞惠城际互联互通是可行的。

4.3.5 技术标准

根据深莞惠都市圈城际轨道交通相关规划和有关线路设计文件，深惠城际与其衔接的城际轨道交通线路将采用相同的系统制式，其车辆、供电、信号的技术标准一致，具有实现互联互通的基础。因此，从技术标准角度，实现深惠城际与其他城际的互联互通是可行的。

4.3.6 小结

根据深莞惠都市圈城际轨道交通规划方案，从客流、资源共享需求，线路通过能力、工程方案可实施性和技术标准综合分析可知，深惠城际与深珠城际、中轴(常龙)城际、深大城际和莞惠城际实现互联互通既是必要的，也是可行的。

5 结论

当前，都市圈城际轨道交通的发展方兴未艾，实现城际轨道交通互联互通是发挥城际轨道交通网络效应，打造“轨道上的现代化都市圈”的必然要求。从客流需求、资源共享需求、线路通过能力、工程方案可实施性和技术标准多个角度，深入分析了深惠城际与其他城际互联互通的必要性和可行性。研究表明，从客流需求和资源共享角度而言，深惠城际与相交的多条城际均有互联互通的需要，但从工程方案可实施性角度而言，深惠城际与穗莞深、港深西部快线、深莞增、莞龙城际互联互通不可行。因此，综合确定深惠城际与深珠城际、中轴(常龙)城际、深大城际和莞惠城际实现互联互通。

在城际轨道交通线网规划和前期研究中，必须对影响城际轨道交通互联互通的关键因素进行系统深入分析，确定线网互联互通方案，方能为后续项目实施提供顶层设计，做好工程预留，实现网络资源的集约、高效利用。