大湾区广深港高速磁悬浮铁路线站位方案研究
2021-11-01晏仁先
晏仁先
(中铁第四勘察设计院集团有限公司 线路站场设计研究院,湖北 武汉 430063)
高速磁悬浮铁路能实现600 km/h 速度级运行,速度介于高速铁路和飞机之间,可填补国家立体综合交通体系中的速度档空白[1]。我国高速磁悬浮铁路在产品制造、项目设计等工程化应用方面具备一定基础[2-3],“十四五”期间已初步具有工程化可实施条件。中共中央、国务院2021 年2 月印发《国家综合立体交通网规划纲要》提出研究推进超大城市间高速磁悬浮通道布局和试验线路建设;广东省自然资源厅发布了《广东省国土空间规划2020—2035 年》,规划提出围绕构建 “一核一带一区”区域发展格局,建设大湾区深圳—广州高速磁悬浮线路。同时,广州、深圳、香港三大城市的高速铁路和城际铁路能力逐渐趋于饱和,且广州—深圳间既有铁路往来中心城区时间均超过1.5 h[4],难以满足旅客的多样化出行以及旅客对速度和时间的要求。因此,以大湾区广深港通道为例,在车站分布及站位选址分析基础上,从客流吸引能力、功能定位、与城市地铁换乘程度、线路顺直性及工程投资、工程实施难易程度等方面[5],开展高速磁悬浮铁路线站位方案研究,为高速磁悬浮铁路线路走向选择及站位选址[6]提供技术支撑,加快推进高速磁悬浮铁路试验线路建设。
1 线站位选择分析
广深港高速磁悬浮铁路位于粤港澳大湾区主轴线上,由南向北串联广州、深圳、香港三大核心引擎,可满足广深港走廊运输需求、缓解广深港通道客运交通压力,是区域经济发展的关键性交通设施。沿线经过重要经济据点,包括广州、东莞、深圳及香港等我国经济高度发达地区,建筑物密集,珠江及其支流等水系密布,高等级公路及市政道路众多,环境敏感点遍布,综合交通枢纽节点多且位于市中心,而高速磁悬浮铁路速度高,曲线半径大,顺直性要求高,其线站位选择首先需合理分析车站间距,再确定车站数量、结合城市现状和发展规划进行站位选址分析。
(1)车站间距。结合600 km/h 高速磁悬浮铁路车辆技术参数分析:列车由0 km/h 加速至600 km/h 的平均加速度为0.8 m/s2,加速距离为17.36 km;列车由600 km/h 减速至0 km/h 的平均减速度为1.0 m/s2,减速距离为13.89 km;列车自起动0 km/h 加速至600 km/h,再制动停车至0 km/h的加速、减速总距离为31.25 km;若按列车达速运行50%的区间长度算,则站间距至少需62.5 km。
(2)站位选址。广州白云机场至香港九龙沿珠江东岸线路长度约160 km,沿珠江西岸线路长度约170 km,在线间距设置要求基础上,同时考虑沿线重要经济据点分布,广深港三地间宜设4 站3 区间。在充分调研当地发展规划及征询省市地方部门意见的基础上,根据广深港三地城市现状及规划,站位选址初步建议如表1 所示。
表1 站位选择初步建议Tab.1 Preliminary suggestions for station site selection
考虑广州、深圳、香港三大机场目前各有优势,但发展方向趋于一致,业务的互补性很小,预测未来三大机场间中转客流较少,主要集中在深圳和香港之间,且深港机场间已规划港深西部快轨联系,机场之间高速联系必要性不强。另机场至本地市中心距离较短,速度优势不明显,如车站较多,站间距过小,不能发挥高速磁悬浮的速度优势,故在线站位综合比选中不再选取广州白云、深圳宝安、香港机场等交通枢纽节点作为站址。
2 线站位方案设计
2.1 方案分析
在车站间距及站位选址分析的基础上,根据广深港高速磁悬浮铁路线路走向,结合广深港区域城市发展规划及通道内既有铁路情况,提出广深港高速磁悬浮铁路4 个线站位方案。从通道上以珠江为界分为东线系列与西线系列,其中东线系列研究提出经香蜜湖与经前海2 个方案,西线系列研究提出经珠江新城与经广州站2 个方案。线站位方案示意图如图1 所示。
图1 线站位方案示意图Fig.1 Schematic diagram of routes and station sites
(1)东线经香蜜湖方案(以下简称“方案I”)。线路自比较起点白云机场引出,向南走行,于广州东站北侧设广州东磁浮站;出站后沿广深铁路(广州—深圳)通道向东,至龙头山公园线路转向东南,先后穿越东江、麻涌河、淡水河后下穿S3 广深沿江高速,再向东南穿越东莞大道及地铁2 号线蛤地站后,于东莞大道南侧设东莞莞城磁浮站。出莞城磁浮站后向东南先后下穿国道G107、东莞常虎高速公路,而后沿龙大高速东侧向东南方向并行,下穿外环高速后,沿广深港高速铁路(广州南—香港西九龙)西侧并行敷设,穿越羊台山风景区于深圳长岭皮水库西侧通过,下穿南坪快速路后于深南大道北侧设香蜜湖磁浮站,出站后继续向南引入比较终点香港九龙磁浮站。线路全长159.7 km,全地下敷设[7],设广州东磁浮站、莞城磁浮站、香蜜湖磁浮站及香港九龙磁浮站共4 个车站,平均站间距离45.33 km。
(2)东线经前海方案(以下简称“方案Ⅱ”)。线路自比较起点白云机场引出,向南下穿广深铁路,于广州东站北侧设广州东磁浮站;出站后沿珠江东侧走行,进入东莞境内设东莞虎门磁浮站;出站后继续南行并行穗深城际铁路(新塘南—深圳机场),经过深圳宝安机场后,再沿宝安大道引入前海磁浮站,出站后继续向南引入比较终点香港九龙磁浮站。线路全长161 km,全地下敷设,设广州东磁浮站、东莞虎门磁浮站、前海磁浮站及香港九龙磁浮站共4 个车站,平均站间距离45.77 km。
(3)西线经珠江新城方案(以下简称“方案Ⅲ”)。线路自比较起点白云机场引出,向南下穿广州东站,再沿珠江新城至广州塔的中轴线走行,于珠江新城设珠江新城磁浮站;而后继续向南依次下穿广佛环线、佛莞城际铁路(广州南—东莞西)及广深港高速铁路后,引入南沙副中心设南沙磁浮站;出站后于龙穴岛正交穿越珠江口,并行穗莞深城际铁路,经过深圳宝安机场后,再沿宝安大道引入前海磁浮站,继续向南终到香港九龙磁浮站。线路全长165.7 km,全地下敷设,设珠江新城磁浮站、南沙磁浮站、前海磁浮站、香港九龙磁浮站共4 个车站,平均站间距离46.67 km。
(4)西线经广州站方案(以下简称“方案Ⅳ”)。线路自比较起点白云机场引出,向南下穿广州火车站,设广州磁浮站;出站继续向南依次下穿广佛环线、佛莞城际及广深港高铁后,同方案Ⅲ线路方案,经南沙磁浮站、前海磁浮站,引入比较终点香港九龙磁浮站。线路全长172.9 km,全地下敷设,设广州磁浮站、南沙磁浮站、前海磁浮站、香港九龙磁浮站共4 个车站,平均站间距离49.07 km。
2.2 方案比选
从客流吸引能力、功能定位、与城市地铁换乘程度、线路顺直性及工程投资、工程实施难易程度5 个方面进行优缺点分析,以得出最佳线站位方案。广深港高速磁悬浮铁路线站位方案优缺点分析如下。
(1)客流吸引能力。根据客流预测[8]分析,预测各方案年客运量与区段断面客流量,2035 年各方案主要客流指标如表2 所示。方案I 线路顺直性更好,时效性最高,经过广州、东莞、深圳的核心区域,区段
表2 2035 年各方案主要客流指标 万人次/ aTab.2 Estimated main passenger flow index of each scheme in 2035
客流量最大,达到1 289 万人次/a;方案Ⅱ与方案I相比,在东莞境内虎门磁浮站较莞城磁浮站位置处于外围,客流吸引弱于方案I;方案Ⅲ和方案Ⅳ为珠江西线方案,广州境内在市区和南沙副中心均设站,出于2 个方面的原因,其客流吸引弱于珠江东线方案,一是广州与南沙之间有多层次的城市通道联系,大量通勤交通不会选择高速磁浮通道;二是线路绕行更多,实效目标更差。综上,方案I 在全年旅客发送量指标上有明显优势。
(2)功能定位。方案I 连接穗莞深三市中心区,带动大湾区珠江东岸主轴,主要覆盖广州主城区的新中心、东莞主城区、深圳福田及罗湖中心。方案Ⅱ连接广州主城区、东莞虎门片区和深圳前海—南山中心,服务珠江东岸。方案Ⅲ、方案Ⅳ连接广州主城区、南沙副中心、深圳前海—南山中心,通过高速磁悬浮铁路带动南沙副中心、前海自贸区2 个重点片区的发展。4 个方案线路均沟通连接沿线重要经济据点,实现 “城市中心至城市中心”的功能要求,符合高端商务客流的定位,方案Ⅲ、方案Ⅳ偏重于引领和带动南沙副中心、前海自贸区发展的功能。
(3)与城市地铁换乘关系及便捷程度。各方案磁浮站与广州、深圳地铁换乘关系如表3 所示。从表3 可以看出,各方案在广州、深圳均能与轨道交通换乘。同时,方案I 东莞莞城磁浮站远期可与地铁2 号线、6 号线、12 号线实现换乘,方案Ⅱ东莞虎门磁浮站可与地铁2 号线换乘,但磁浮站与地铁站分别位于高铁站两端咽喉,换乘距离长,辐射范围小。4 个方案与城市地铁换乘便捷程度基本相当,方案I 稍优。
表3 各方案磁浮站与广州、深圳地铁换乘关系Tab.3 Transfer between maglev stations and metro of Guangzhou and Shenzhen by each scheme
(4)线路顺直性及工程投资。各方案线路顺直情况比较如表4 所示。最小曲线半径均用于广州和深圳磁浮车站进出站段,所有列车均会停靠该站,根据速度—距离曲线模拟,都能满足需要,不会造成列车限速。从展线系数来看,方案I、方案Ⅱ较顺直,方案Ⅲ、方案Ⅳ顺直性较差且需要在珠江口穿越珠江,工程投资较大。方案I 线路长度最短,工程投资较方案Ⅱ、方案Ⅲ、方案Ⅳ分别省11.7亿元、63.6 亿元、95.8 亿元,方案I 投资最省。
(5)工程实施难易程度。东线系列方案走行于广州市东部城区与东莞市区,高楼分布较广州中心城区稀松,对建筑物的绕避相对较容易。线路走行于珠江东岸,不需要穿越珠江,其工程实施难度较小。其中方案I 的莞城和香蜜湖站站址目前正在进行片区统筹规划、整体实施阶段,易于实施。方案Ⅱ的前海站址片区已建成诸多超高层,未预留磁浮站位,实施困难。西线方案Ⅲ、方案Ⅳ无论是经广州站方案,还是经珠江新城方案,都需要经过广州市中心城区及深圳市前海,城区高楼密布,加之受线型控制,很难避开所有超高层建筑。为了避免拆迁,需要增大埋深,工程实施难度大。线路走行于珠江西岸,需要在珠江口穿越珠江,从工程实施难度、工期等方面分析,西线系列方案工程实施难度较东线系列方案大。
综上所述,各方案均基本符合功能定位、城市规划;珠江东侧方案I、方案Ⅱ较珠江西侧方案Ⅲ、方案Ⅳ线路长度短、投资省,工程实施难度小,同时考虑到方案I 较方案Ⅱ线路顺直、客流吸引能力强、换乘便利程度好,莞城和香蜜湖站可结合城市规划实施。线站位方案推荐方案I,即东线经香蜜湖方案。
3 结束语
广深港高速磁悬浮铁路作为首个600 km/h 高速磁悬浮试验线路,将对研发的各项技术在实际运营中进行验证,为使工程更具可实施性,将广州至深圳段作为试验工程,通过对其线站位方案进行研究,使其助力粤港澳大湾区综合交通体系建成,满足广深港“半小时”交通圈的目标要求,促进大湾区协调发展、优势互补、合作共赢,发挥综合运输系统的组合效率和整体优势。未来还可进一步延伸形成国家干线,连接长三角、京津冀、长江中游等城市群,提升实现城市群间高可达、高效率、高品质的运输服务,实现全国范围的区域协调发展。