大湾区高速磁悬浮线路规划方案研究

覃 晴，陈湘生 ，雷晓瑜，陈 曦

（1. 深圳市地铁集团有限公司，深圳 518026；2. 深圳大学土木与交通工程学院，深圳 518060； 3. 滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室(筹)，深圳 518060；4. 深圳大学未来地下城市研究院，深圳 518060）

1 项目背景

全球经济发展和竞争主要集中在城市群(城市带)之间。城市群/城市带/湾区已经成为带动区域产业集聚、促进区域融合发展、支撑国民经济发展的重要载体，也是国家参与全球竞争的重要环节。随着国务院批复的《粤港澳大湾区发展规划纲要》的实施，以香港、澳门、广州、深圳4大中心城市为核心，辐射带动周边区域发展，轴带化、网络化的湾区城市群空间格局已逐步形成。依据规划纲要，粤港澳大湾区发展定位为充满活力的世界级经济区、具有全球影响力的国际科技创新中心、“一带一路”倡议的重要支撑、内地与港澳深度合作示范区优质生活圈。到2022年粤港澳国际一流湾区和世界级城市群框架基本形成，到2035年宜居宜业宜游的国际一流湾区全面建成[1]。

湾区内空间发展格局坚持极点带动、轴带支撑、辐射周边，推动大中小城市合理分工、功能互补、协同发展，促进城乡统筹发展，构建结构科学、集约高效的城市圈发展格局。具体体现为从“两极拉动”向“三极拉动、两圈拓展、轴带支撑”转变 ，以及从“各交通方式相对独立发展”到“加快互联互通发展”转变[1]。

第一，构建“极点带动、轴带支撑”网络化空间格局。发挥香港—深圳、广州—佛山、澳门—珠海3大发展极的引领带动作用；以高速铁路、城际铁路和高等级公路为主体的快速交通网络，形成区域经济发展轴，构建主要城市间互联互通的网络化空间格局。增强香港、澳门、广州、深圳的辐射带动作用，提高西岸地区发展水平，提升珠江口东西岸发展的协同性。

第二，完善城市群城镇发展体系。优化提升中心城市，以香港、澳门、广州、深圳4大中心城市作为区域发展的核心引擎，充分发挥对区域发展的辐射带动作用。建设重要节点城市，更好发挥珠海、佛山、惠州、东莞、中山、江门、肇庆等城市的作用，增强发展的协调性，强化与中心城市的产业合作和城市功能互补，提升城市竞争力和影响力。

同时，交通运输部于2019年编制的《交通强国建设纲要》提出：在中国打造立体互联、质量卓越的基础设施系统，要在时速600 km级以上的超高速磁悬浮系统、时速400 km级高速轮轨客运列车等实现重大突破[2]。而粤港澳大湾区无论从经济、人口还是率先发展等方面均具备时速600 km及以上超高速磁悬浮系统率先启动建设的优势[3]。在湾区内修建时速600 km/h以上的高速磁浮系统，对实现“广深港”半小时交通圈，促进人员、信息、资源高速流动，提升经济轴带的经济集聚能力，加快先进交通设备关键技术研发，实现相关产业的战略储备具有重大意义。

2 区域经济及人口现状

广深港区域是粤港澳大湾区的核心城市。广州为广东省政治、经济、科技、教育和文化的中心；东莞号称“世界工厂”；深圳为全国性经济中心城市和国际化城市、国家创新型城市、国际科技产业创新中心、全球海洋中心城市；香港则是一座高度繁荣的国际大都市。

2019年广州、东莞、深圳和香港4地常住人口达到4 471万人，占大湾区61.55%；人口密度为3 439人/km2，是大湾区平均水平的2.68倍；完成GDP 8.5万亿元，占大湾区的73.34%；人均GDP达到19.1万元，是大湾区平均水平的1.19倍；2013～2019年广州、深圳两地人口增量占珠三角增量的80%，是区域人口增长的核心[4]。广深港地区进出口总额占大湾区的89%，占全国的44%，是中国对外贸易的重要门户。

3 交通运输特征分析

广深港区域地区目前形成了以高速公路、铁路、航空等各种运输方式构成的综合交通运输体系。2019年粤港澳大湾区全社会客运总量11.1亿人次，占全国总量的6.3%，客运需求强度17.1次/人·年；铁路客运量3.36亿人次，市场份额为30.3%，铁路客运需求强度5.2次/人·年，高于全国平均水平(3.1次/人·年)[5]。其中2013～2019年粤港澳大湾区综合交通客运结构见表1。

表1 2013～2019年粤港澳大湾区综合交通客运结构 Table 1 Comprehensive passenger transport structure of Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area from 2013 to 2019

2019年广深港区域完成客运量77 411万人次(不含香港)，占粤港澳大湾区客运总量(不含港澳)的69.98%，其中广深港区域铁路完成客运量占粤港澳大湾区铁路客运总量的78.6%，航空量占粤港澳大湾区航空总量的97.83%，见表2。

表2 2019年广深港区域各交通方式客运构成 Table 2 Passenger transport composition of various transportation modes in Guangdong-Hong Kong- Macau Greater Bay Area in 2019

现在广深通道既有铁路主要有广深港高铁，广深Ⅰ、Ⅱ线(广深城际线)，广深Ⅲ、Ⅳ线(广深普速线)及穗莞深城际铁路，最大区段能力已趋于饱和。2019年粤港澳大湾区铁路总规模见表3。可以看出，广深港轴内各线能力普遍趋于紧张，客流需求非常旺盛。

表3 2019年粤港澳大湾区铁路总规模 Table 3 The overall size of railways in Guangdong- Hong Kong-Macau Greater Bay Area in 2019

4 项目功能定位及必要性分析

2021年2月，《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。根据粤港澳大湾区城市群发展对基础设施建设的需求和交通强国纲要战略性布局要求，首先实施联系广深港三个核心城市的磁悬浮规划线路，符合国家上位规划纲要相关战略要求[6]。研究后提出深港高速磁浮项目主要功能定位如下：

1) 缓解广深港通道客运交通压力的重要设施；

2) 中国抓住机遇参与全球竞争、引领世界的重要措施；

3) 促进科技创新、带动产业结构升级的重要抓手；

4) 落实国家推进粤港澳大湾区战略的重要引擎；

5) 加快落实科技强国、交通强国战略的重要举措。

2019年广深港主轴内常住人口为4 471万人，规划到2035年将达到5 000万人，2045年将达到5 350万人。经预测2035年走廊内全社会客流密度将达到3.07亿人/年，铁路客流密度1.35亿人/年，2045年走廊内全社会客流密度将达到3.6亿人/年，铁路客流密度1.62亿人/年。根据最新运量预测，截至2045年，广深港通道近、远期运量情况见表4。

表4 广深港通道近、远期运量情况 Table 4 Short-and long-term traffic volume of Guangdong-Hong Kong-Macau

根据广深港高速磁悬浮铁路项目预可研的客流预测，广深港高速磁悬浮铁路项目远期区段客流密度达到1 591万人次/年，将承担16%的城际客流(见表5)。

表5 广深港通道内城际客流分配预测结果 Table 5 Forecast results of intercity passenger flow distribution in Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area 万人次/年

广深港通道远期中长途客流将存在1 479万人次/年的缺口，而现状广深港主轴内仅有广深港高铁、广深四线铁路、穗莞深城际铁路等，难以满足新形势下旅客的多样化出行以及旅客对速度和时间的要求，尤其是不能满足广深港“半小时”交通圈的目标要求。因此迫切需要更高速度的轨道交通项目来缓解广深港主轴交通运输压力。

因此，广深港高速磁悬浮铁路项目从缓解广深港通道客运交通压力，加强大湾区交通设施互联互通，加快实现湾区时空一体化，作为新技术运用的示范工程和先进科技载体，其实施是十分必要的。

5 制式选择及主要技术

高速磁悬浮运输系统利用完全不同于轮轨铁路的原理，消除了轮轨系统铁路提高速度的两大关键障碍：轮轨关系和弓网关系，依靠电磁原理实现了无机械摩擦、无接触受电的高速运行，展示了其采用磁悬浮技术、计算机控制技术、信息传输技术、新材料应用等高新技术的成果，具有速度高(可达500 km/h以上)、起停快、爬坡能力强、安全可靠以及列车机械维修量少等优越性[7]。在高速磁悬浮技术方面，德国和日本均进行了长期的研究，德国高速磁悬浮技术已臻于成熟，可以应用于商业运行；日本正在建设一条设计营运时速505 km/h的高速磁悬浮线路-磁浮中央新干线[8]。

高速轮轨技术是在传统轮轨铁路的原理和100多年的运行经验基础上实现的高速运行，现代高速轮轨铁路集合了诸如高强轻型材料、IGBT变流与控制技术、摆式列车技术、有源悬挂技术、减阻降噪技术、密封技术、高速受流技术、现代控制与诊断技术等当代高新技术[9]。随着各种最新技术的引用，高速列车商业运行的最高速度已从60年代初的200 km/h发展到目前的300 km/h，并可望达到350 km/h左右，列车最高运行速度的纪录还在不断被刷新，法国已创下了试验速度达到515.3 km/h的轮轨高速列车运行的世界纪录[10]。

广深港高速铁路线路长度仅约130 km，无论采用高速磁悬浮或高速轮轨技术均可满足沿线运输需求。但广深港高速铁路采用磁悬浮技术对中国参与全球高科技竞争、促进高精尖技术发展、产业转型升级以及落实交通强国战略等方面是无可替代的。因此，广深港高速铁路线推荐采用磁悬浮系统制式。

推荐主要技术如下：

1) 设计速度：600 km/h；

2) 正线数目：双线；

3) 线间距：5.6 m；

4) 最小曲线半径：一般8 950 m，困难8 300 m；

5) 限制坡度：50‰；

6) 到发线：直线长260 m，有效长度550 m；

7) 行车间隔：5 min；

8) 磁悬浮列车型号：自主研发的高速磁浮列车。

6 线路走向方案比选

根据大湾区运输需求和项目功能定位，广深港高速铁路线路走向选择沿广深港主轴，连接重要节点城市的中心城区，通过综合土地利用构筑多种交通方式换乘的重要枢纽节点。为了充分实现项目高速到达和服务城市中心的功能，线位选择上主要以顺直为主。

结合600 km/h高速磁浮铁路车辆技术参数分析：列车0～600 km/h平均加速度为0.8m/s2，加速距离为17.36 km；600～0 km/h的平均减速度为1.0 m/s2，减速距离为13.89 km；列车自起动至达速，再制动停车的加速、减速总距离为31.25 km[6]；若按列车达速运行50%的区间长度算，则站间距需62.5 km，因此站位设置不宜过多，主要考虑搭接城市轨网的核心区，构建换乘枢纽，以实现与城市交通体系的通达。

在速度目标值线路走向和站位研究、高速磁浮铁路技术运输组织特点的基础上，统筹考虑沿线地区总体发展规划和具体外部环境，结合乘客出行特征需求和地区综合交通枢纽节点交通衔接适应性等方面，结合对高速磁悬浮列车牵引计算，设置合理站间距和站点选址，通过工程技术、经济综合比选，初期综合提出了多个初步方案。在此基础上，通过对沿线重点工点的控制性工程方案的细化研究，最终比选形成东线方案与西线方案各2个。

项目研究初期，根据广深港3地的城市现状及规划，结合轨道交通网，广深港主轴连接覆盖需求，综合考虑客流吸引力、地方意见、换乘便利、线路顺直等因素，广州选取了广州站、珠江新城、广州北站、白云机场、城市副中心南沙等5个交通枢纽节点，深圳选取福田站、前海、宝安机场等3个交通枢纽节点，香港选取九龙、香港机场等2个交通枢纽节点，形成了东线、西线两大类4个方案，各方案均设站6个，线路方案如图1所示。

图1 线路走向和站位布置 Figure 1 Route and station layout

后经深入分析，广州、深圳、香港3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3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，同时3大机场轨道快线功能完备，机场至本地中心距离较短速度优势不明显，高速磁浮承担“本地中心-本地机场”的快速联系功能不强。6站方案站间距过小，不能发挥高速磁浮的速度优势。珠江口穿越珠江工程实施难度较大。结合各铁路枢纽规划衔接条件和通道内规划高铁、城际项目同类服务和竞争关系后，对线路比选方案进行了优化。优化后的方案由6站减为4站，分别在广州市、东莞市、深圳市与香港特别行政区各选取1站，结合工程可行性与客流分析，最终形成经香蜜湖方案与经前海方案两个方案，如图2所示。

图2 经香蜜湖方案与经前海方案示意 Figure 2 Diagram of Xiangmi Lake and Qianhai schemes

1) 经香蜜湖方案。全长135.7 km，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4座车站，平均站间距45.2 km，最长站间距58.05 km。列车全程旅行时间为28.9 min，旅行速度280.3 km/h。

2) 经前海方案。全长137.5 km，设广州东磁浮站、东莞虎门磁浮站、深圳前海磁浮站及香港九龙磁浮站4座车站，平均站间距45.8 km，最长站间距51.54 km。列车全程旅行时间为29.0 min，旅行速度282.4 km/h。

两个方案线路均直接连接广州主城区、东莞中心城区、深圳中心区的重点发展区域，站点均形成与城市轨道交通的有效换乘，加强了核心城市间中心城区间基础设施的互联互通，对客流吸引服务好，线型顺直，沿线工程实施条件较好，综合经济效益较好，2035年各方案主要客流指标如表6所示。

表6 2035年各方案主要客流指标 Table 6 Main passenger flow indicators of various schemes in 2035

7 结语

广深港高速磁悬浮项目旨在通过先进技术带动国家竞争力，发展高速磁悬浮技术，同时在加强粤港澳大湾区重点城市轨道交通的高速通达和区域一体化发展等方面具有重大战略意义。项目线站位方案串联了粤港澳大湾区广州、深圳、香港，以及粤港澳大湾区近期重点建设区域及对外综合交通枢纽。项目的建成，可加速3大核心引擎之间人流、物流、资金流、信息流的流动，形成规模和集聚效应；有利于提升粤港澳大湾区国际竞争力，实现粤港澳大湾区建设成为国际一流湾区的目标，其实施是加快落实科技强国、交通强国战略的重要举措。