160～200 km/h市域快轨功能与需求特点研究

李岩辉，杨博竣

(1.中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043； 2.南阳理工学院，河南南阳 473004)

1 研究背景

市域轨道交通是支撑都市圈均衡协调发展、拓展中心城区与外围组团联系的重要载体。随着我国城市化进程的稳步提升，涌现了诸多特大城市、超大城市。近年来，国家各部委颁发了多个大力支持都市圈、市域轨道发展的政策文件，特别是“一带一路”“粤港澳大湾区”“长江经济带”“黄河流域生态保护和高质量发展”等国家重大战略对宏观区域发展提出了新的目标，从发展新型城镇化、全国主体功能区布局、推进城市群与都市圈建设等方面提出全面、建设性的指导意见。在区域一体化融合发展的背景下，对综合交通系统也提出了更高要求[1]。为促进区域协调发展，轨道交通的覆盖广度、密度和深度不断提升，在原有核心区基础上构建了更大范围的区域轨道网络骨架，覆盖范围扩展至都市圈、城市群[2-3]。

国内多个超大城市已有市域快轨运营，运营速度以100～160 km/h为主。市域快轨作为改善都市圈空间结构、满足大范围出行需求的有效途径之一，通过连接中心城区和外围区域并与多条轨道交通换乘，极大程度提高了出行范围、城市效能[4-6]。随着我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段，交通运输发展也在发生着深刻变化，要求交通运输应满足人民日益增长的美好生活需要。在“交通强国”战略中提出“全国123出行交通圈”目标后，部分城市在“都市区1小时通勤”的基础上，结合自身发展情况，提出45 min甚至30 min的都市圈出行目标。该目标对市域快轨的设计标准、运营管理、网络效益提出了更高要求。近年来，雄安R1线、郑州K2线分别根据京津冀城市群、郑州都市圈空间特征与需求，率先采用了最高设计时速200 km标准的市域快轨，分区、分段研究市域线特征，根据线路功能确定其适宜的目标值，并单独编制了暂行规定。在该背景下，中国城市轨道交通协会正在组织编制统一的市域快轨(160～200 km/h)技术规范，结合笔者参与该规范的编制、研讨过程，系统分析市域快轨(160～200 km/h)的功能、需求特征、适用性等问题。

2 功能定位

2.1 既有规范梳理

2017年以来，住建部、国家铁路局、相关协会等部门组织编制并颁布了多部市域(郊)铁路相关标准，如表1所示。

表1 近年来主要市域快轨相关标准编制及颁布汇总

根据各规范的内容，市域快轨的功能定位可从服务范围、客流功能、时间目标、速度目标4个方面进行归纳，具体如表2所示。

表2 市域快轨功能定位归纳总结

2.2 功能定位“宏观-中观-微观”分析思路

由以上既有规范总结可以看出，都市圈的发展达到一定程度，即连片建成区的规模、中心区与外围区域联系达到一定强度时，才衍生出市域间长距离出行需求。根据2021年第七次全国人口普查结果，粤港澳、长三角、成渝等城市群对人口的吸引优势更加明显，城市建成区范围越来越大，同时又有都市圈1h的通勤时间要求，因此，对市域快轨的速度要求逐渐提高，在既有120～160 km/h的市域快轨技术标准基础上，进一步考虑都市圈空间、服务范围、走廊特征、车站接驳等方面，建立“宏观-中观-微观”的分析体系(表3)，分别从城市空间与圈层、走廊、车站服务范围3个角度，构建市域快轨功能分析的整体架构体系。

表3 市域快轨功能研究思路与层次

2.2.1 宏观-城市圈层与结构

(1)服务范围

由于速度160～200 km/h的列车平均旅速更高，市中心至外围的可达范围相应提高，并通过与多条城市轨道换乘，实现高效的内通外联目标。在图1所示的城市圈层服务范围中，市域快轨主要服务范围是都市圈，对于160～200 km/h的市域快轨来说，其覆盖半径可达100 km，能够服务部分城际之间的客流。

图1 中心城区、都市圈、城市群服务范围

(2)多层次轨道网络结构性分析

随着城市结构的变化、综合立体交通网的发展，“多层次”“多网融合”成为促进都市圈一体化的重要举措，根据图1的城市空间结构，确定不同层次轨道交通服务范围如图2所示。

图2 多层次轨道与城市空间融合关系

各层次轨道技术标准、运营特征、工程条件、敷设方式差异较大，应因地制宜，并结合需求特征、走廊条件、空间距离、沿线人口与就业岗位分布、国土空间规划、城市群/都市圈空间结构等因素综合确定。根据上述宏观功能定位，确定各层次轨道适宜辐射范围如图3所示。对于160～200 km/h市域快轨的实际旅速，其辐射范围可达100 km，与城际铁路功能有一定重合，并通过与城市轨道衔接，达到内通外联的目标[7]。

图3 多层次轨道对应服务范围

2.2.2 中观-市域走廊功能

(1)考虑既有铁路利用的可行性

在我国中长期铁路网规划的“八纵八横”铁路骨架网里，有部分设计速度为200～250 km/h的国铁线路。为提升服务标准，目前已经在部分既有通道上建设或规划设计速度350 km/h的高速铁路，新建线路运营后，原国铁线路的运能将得到释放。由于原标准的国铁线路与160～200 km/h的市域快轨标准较为匹配，可利用其富余运能开行市域列车[8-9]。以沿海厦漳泉—汕潮揭通道为例(图4)，既有厦深铁路设计速度为250 km/h，为提升沿海通道服务水平，时速350 km标准的福厦漳高铁、汕汕高铁已经在建，漳汕高铁正在规划并计划于“十四五”期间开工，待新建线路运营后，则可利用原厦深铁路富余运能开行公交化市域(郊)列车，与新建高铁实现“快+慢”的复合功能通道，通过在既有线路上适当增加铁路乘降所，扩大覆盖范围，实现挖潜扩能，以更少的成本解决市域出行需求、带动沿线发展。

图4 利用既有线富余运能开行市域列车案例(厦深铁路与漳汕高铁)

(2)市域快轨与其他同走廊轨道的关系

由于市域快轨连接了中心城区与外围组团，在市区内承担部分城市轨道交通功能，但是在外围则又与城际铁路功能重合，对其互联互通、包容性提出了较高要求。在“多网融合”的角度下，市域快轨与各层次轨道交通关系梳理如下。

①国铁干线

国铁为都市圈与城际、省际交流的通道，承担省域的商务、旅游、探亲客流，以及部分城际客流。对于160～200 km/h的市域快轨来说，其覆盖范围可达到100 km，相比于国铁的大站快车、铁路枢纽进入中心城区、点对点的特征，市域快轨更多是对沿线组团、区县、新城的覆盖，带动沿线发展，提供差异化服务。

②城际铁路

既有TB 10623—2014《城际铁路设计规范》明确城际铁路设计速度标准为120～200 km/h，站间距为5～20 km。随着运营、车辆技术的发展，城际铁路速度标准可提高至250 km/h，具备与国铁互联互通的条件。从技术标准角度看，随着城市范围逐渐扩大，市域快轨与城际铁路有功能上的重合[10]。结合客流特征，城际铁路以城市间的商务客流为主，而市域线以市域范围的通勤、生活性客流为主。城际铁路作为国铁的局部加密线路，多个城市群之间的城际铁路可以联系成网、互联互通，即图2所示的城市群范围；而市域铁路更多以某一个核心城市为中心向外辐射，可根据需求进行互联互通，即图2所示的都市圈范围，向城市群范围适当延伸。

③城市轨道

城市轨道速度目标值一般为80～120 km/h，主要在中心城区布设，超长线路可延伸至都市圈范围。参考图2所示的多层次轨道网布局，市域快轨在中心城区范围内与多条城市轨道换乘，并向外放射。因此，城市轨道起到接驳、加密、疏散客流的作用。

此外，城轨与市域快线功能不同，部分区段可考虑共廊道、多点换乘，例如成都市轨道交通1号线与18号线；同时，为提高网络化运营效益，可在有条件的线路开行双流制列车，使市域快轨与城市轨道贯通运营[11]。

④中低运量轨道

中低运量轨道为大运量地铁制式的加密功能线路，可在中心城区地铁未覆盖区域、外围区域、新城敷设中低运量轨道，特别是智轨、有轨电车制式，通过与市域轨道车站衔接，提高车站服务能力，适应市域车站辐射范围的接驳需求。

(3)速度目标值

①分区研究，外快内慢

市域快轨优先解决中心城区与外围区域、都市圈整体的长距离出行需求，因此，市域快轨必然要引入中心城区，且与城市轨道形成多点换乘的布局，并形成相对独立的片区，如图5所示。

图5 市域快轨速度目标值分析

由于城市轨道站间距短、线网布局较密，中心城区部分的市域快轨站间距较小，平均旅速也将受到影响。因此，对于该标准下的市域快轨来说，速度目标值应按区域分类分析，根据城市空间结构、需求差异确定不同区间的速度目标值，实现“外快内慢”的目标。在市区内，线路承担的是收集客流、城市轨道交通的部分功能；而到了城区外围，才真正起到辐射、延伸的功能，满足长距离运输需求，结合图5所示的服务范围，在外围新城、县城、组团，宜设置1～2处车站，并通过中低运量轨道、常规公交、慢行交通进行接驳[12]。

②多中心、多网融合的考虑

在交通强国战略规划的“123交通出行圈”目标中，提出都市圈“门到门”1小时通勤圈，通常1小时通勤圈范围，包括中心城区、新城、组团，以及各层次轨道交通网，通过梳理国内多个城市的市域线布局特点，整理出图6所示的空间布局。

图6 市域快轨速度目标值分析

对于速度160～200 km/h的市域快轨来说，在都市圈至城市群范围与国铁有部分重合。在图6所示的布局中，国铁线路串联中心城区的铁路枢纽1、枢纽2，再抵达外围的铁路枢纽3；市域线连接中心城区的片区B与外围组团。受站间距、速度目标值因素影响，国铁点到点的时间快于市域线，以我国目前各都市圈的规模，高铁已能够满足1小时出行圈目标。对于市域线来说，其主要功能是支持沿线发展并收集客流，可根据客流预测结果分析列车运营计划，因地制宜设置越行、快慢车，提高市域列车时间目标。因此，在多层次网络布局下，市域快轨相比于国铁起到加密、支撑沿线发展、与地铁换乘并疏散客流的作用，应根据速度目标值、沿线用地发展设置合适的站间距，并设置合适的越行站与快慢车运营计划。若为达到1h或30 min目标值而盲目提速、减少车站，既未达到国铁车站进入市区、快速的目标，也损失了沿线的客流。

(4)服务水平

市域快轨设计标准越高，其服务范围越大，在大范围的组团、对外枢纽间，商务、旅游客流比例提高，同时由于市域快轨的互联互通、跨线运营优势，其实际运营线路长度可超过规划的单条线路长度，类似国铁的运营模式，运营时间可根据运营计划确定。因此，该部分客流对舒适度、行李空间要求更高，160～200 km/h市域快轨站立标准也应适当提高，宜采用3～4人/m2的站立标准，对于具有机场线功能的市域快轨在部分车厢可提高至2人/m2，并增加座椅数量、设置横排座椅、增设行李架，并可考虑设置卫生间。

2.2.3 微观-车站服务范围

按站间距与设计速度适应关系、达速比，该速度目标值下的站间距宜采用8～15 km，对应的车站半径服务范围则超过5 km，该距离远大于一般城市轨道交通车站服务范围(图7)。地铁线路服务的800 m范围内，一般为数个地块构成的CBD或片区中心。而5～10 km的范围则可包含一个新城、县城规模的区域，并有多个CBD或片区中心。同时，该范围超过慢行交通的适宜出行范围，车站则需要通过常规公交、小汽车等机动化交通进行接驳，通过多层级、多方式的综合交通网实现拓展车站服务范围的目标[13]。

图7 各层次轨道车站服务范围

2.2.4 小结

上述几个方面，是160～200 km/h市域快轨功能定位差异化分析的重点，能够反映其快速通达需求、服务水平要求、线网辐射范围、车站覆盖范围特征，并在多网融合的背景下对各层次轨道竞合关系进行梳理。

3 需求特征分析

市域快轨与城市轨道交通的客流特征有较大差异，其服务客流特征兼有城市轨道与城际铁路特征[14-15]，既服务外围组团、远郊长距离的通勤客流，也兼顾城市群范围的商务、旅游、探亲客流，在前置条件分析、客流模型、客流结果、敏感性分析等方面均应建立符合自身特点的预测体系。

3.1 分析思路

结合上述功能分析，市域快轨160～200 km/h的需求特征分析思路框架如图8所示。

图8 市域快轨需求分析思路框架

3.2 前置条件分析

3.2.1 城市空间结构

城市轨道交通服务中心城区，其城市结构为连片发展；而市域快轨服务范围为都市圈、城市群(图1～图3)，其需求特征与连片用地有较大差异，应明确城市发展轴线、主要客流廊道与线路功能的匹配性，该方向是否为承担快速出行功能，沿线组团分布、组团规模、空间距离能否支撑市域快轨线站位布局。

3.2.2 综合交通体系

该标准下的市域快轨功能及服务范围必然与国铁、城际铁路有部分重合，目前我国大部分都市圈引入铁路枢纽较为完善，基本能够服务外围新区与远郊组团；此外，国家“八纵八横”高铁网、“79118”高速公路网基本完备，城市对外主要发展轴线上均已布设多种交通方式。在上述前提下布局市域快轨的要点为：差异化服务，提供加密、服务沿线组团、与其余轨道线路互联互通等功能，综合考虑市域线与高铁、城际、高速多方式的竞合关系[16]。

3.3 建模基础

3.3.1 交通小区

交通小区是建立需求模型的基础，城市轨道客流预测的交通小区是在综合交通网、用地性质、自然因素的基础上，以城市轨道的线站位布局特点进行划分。而市域快轨客流预测过程中，应重点以大范围的通道分析为主，并针对市域快轨的站间距、服务范围对原交通小区进行适当调整与归并，既能反映市域快轨的交通特征，也能减少非必要的建模工作量，如图9所示。

图9 市域快轨交通小区划分原则

中心城区部分，在原小区基础上结合车站分布进行合并形成中区；非建设用地可统一合并为一个小区；重要客流集散点，包括铁路枢纽、航空枢纽、旅游景区等，按一个小区绘制；外围组团可根据城市规划范围、车站布局进行小区绘制。

3.3.2 交通网络建立

市域快轨与其他交通网络关系如图2、图6所示，一方面在中心城区、外围组团，应建立城市轨道交通、中低运量轨道交通构成的轨道网，以及组团内部的接驳网络；同时，在中心区与外围区域之间，建立多方式的交通走廊模型及参数。在确定市域快轨参数的同时，应引入同通道内国铁、城际铁路的参数，包括候车时间、换乘时间、票价、行程时间、发车间隔等，以区分其差异化服务特征。道路系统在既有城市道路网基础上，除了设计时速、通行时间、通行能力、阻抗参数以外，对于市域同一通道的高速公路，结合其收费情况，应增加费用参数。

3.4 预测模型特征

由上述功能分析可知，市域快轨服务范围更大，除服务城区通勤、上下学客流以外，还服务远郊的长距离通勤、商务、旅游客流。

市域范围通道上不同需求特征、交通方式决定了该通道的交通分布为“市区+通道”的特征[17]，该特征是分析市域通道的关键，通过将中心城区、外围组团以及通道组合为一个整体，从大区域、综合交通的角度考虑OD分布，其思路如图10所示。在市域线服务范围，中心区A与外围组团B/C通过通道连接，A、B、C分别有k、n、m个交通小区，如图10(a)所示，各大区内部的出行分别由a11～akk、b11～bnn、c11～cmm表示，大区之间的出行用Q表示，如图10(b)所示。

图10 “市区+通道”交通分布

考虑市域线相比于城市轨道具备的通道、走廊、长距离特征，为明确主要功能，其预测模型应按“市区+通道”的组合模式进行分析[18]。通过该模型分析能够更好地区分市域快轨与城市轨道用地连片区、国铁点对点服务特征的区别。在图10(b)所体现的OD矩阵中，中心城区、组团内部可以参照图9的原则适当细化，以反映市区与城市轨道换乘并收集客流精度为宜进行归并；而在市域层面，则应重点测算大区之间的通道量Q，以反映走廊特征为主，弱化小区之间的交换量。

由上述“市区+通道”组合模型可以看出，市域快轨客流分析应综合考虑城市轨道、国铁特征。160～200 km/h设计标准的市域快轨速度优势较其他城市轨道交通更为明显，特别是对于市区到外围点对点的需求，通过设置越行站开行大站快车，确保市域快轨的准时性、速度优势进一步体现。与国铁线站位布局特征类似，市域快轨的站间距决定了车站一体化衔接的重要性，而部分新城、组团可能仅设置1处市域车站，其接驳设施则需解决整个区域的出行，接驳效率对出行效率、网络完整性影响较大。预测模型应结合综合交通网络并纳入车站的等候时间、换乘便捷性、接驳广义费用等因素，准确反映市域线特征。

3.5 结果分析

轨道交通客流预测结果包括线网、线路、车站、换乘量等指标，本研究主要探讨市域快轨相关问题。

3.5.1 线网层面

市域快轨作为都市圈轨道交通网络的重要层次，其客流预测与城市轨道为一张网，预测年限、成果深度要求均应与城市轨道客流预测成果深度保持一致。

3.5.2 线路层面

线路层面的指标较多，是能体现市域快轨特征的重要环节，重点指标特征如下。

(1)客流量级。由于市域快轨部分位于城区、部分位于郊区，结合目前国内已运营市域轨道客流情况，其整体量级小于城市轨道交通。在城区部分，客流断面较高，但仅有部分线路位于城区，其断面无法累积到较高的量级，市区部分的出行通过与其余城市轨道换乘完成。由于市域部分出行距离长，导致市域线的周转量、客流密度较高。

(2)断面特征。作为连接外围组团、加密功能线路，并参考目前国内外市域线客流情况，其最高断面相比于市区骨干线低。由于市域线的收集客流、潮汐特征、需求方向性等特征，其客流断面由外围至城区逐渐累加，与常规的“纺锤形”呈现一定差异。

(3)大区交换量。线路客流指标中为体现组团、片区级别之间的大范围客流特征，通常将全线几十个车站归并为数个群组，进而确定大区交换量。对于市域线来说，其大区交换量更为重要，可进一步明确中心城区与外围区域的需求关系。

(4)时间分布。中心城区的用地分布较为均衡，而市域线承担内外联系的通勤功能决定其早晚高峰小时系数更高，可达20%～30%[19]。由于市域外围、远郊的乘客需按时在城区上班，其出发时间更早，因此，市域快轨外围车站的早高峰时间也应略早于城市轨道。结合图10所示的市域郊沿线组团特征，组团相比于城市轨道更具多样性，客流组成中探亲、旅游、休闲客流比例高，平峰时期、周末、节假日客流较多[20]。

(5)运距与乘距。市域快轨连接多个外围组团，其起迄点也一般布设在客流集散点附近，参照国内外市域线客流特征，其平均运距占全线长度一半以上[19]。同时，多数旅客乘坐市域线进入城区仍需换乘其他轨道交通，因此，旅客乘距会进一步提高，以图10为例进行说明，运距主要体现为大区之间交换量Q，乘距既包括Q也包括换乘进入市区后的内部出行部分。

3.5.3 车站层面

(1)重要节点。对于外围末端车站、交通枢纽、旅游景点、大型活动场馆等车站，应重点分析其客流总量、时间分布、高峰时间偏差、大客流冲击等问题，以真实反映客流特征，并为下一步运营组织、车站管理提供依据。

(2)换乘客流。市域线与城市轨道的有效衔接，是体现市域线效率的重要环节，特别是对于外围区域大量通勤客流集中在少数车站换乘的情况，应着重研究各换乘站主要换乘方向、高峰小时大客流特征。此外，对于换乘客流、主要换乘方向的研究，可为市域线与其他线路互联互通提供数据支撑。

(3)交通衔接客流。如前所述，市域线在外围车站数量有限、车站服务范围更广，在初步设计阶段，应对各车站的衔接方式进行深入研究，特别是机动化的交通方式接驳比例与规模，是确定一体化设施规模的基础。

3.5.4 敏感性分析

从目前国内市域线客流情况看，大部分客流不甚理想，有必要进行敏感性及客流后评估研究。根据上述功能定位的研究，影响市域线客流主要因素为：都市圈规划中城市轴线发展情况、外围规划用地的发展、通道内各方式竞争、市域线票价、外围车站的一体化交通衔接完善程度等。

4 结论与相关问题讨论

(1)本文结合市域快轨(160～200 km/h)规范编制过程中的重点问题进行了深入研究，建立“宏观-中观-微观”的理论体系论述了市域快轨功能要点；以功能定位为基础，研究了市域快轨需求分析建模过程及预测结果特征，为下一步市域快轨服务水平提升、建设必要性与可行性、前期研究与项目筹划提供理论支撑。

(2)在需求分析之前一般需进行居民出行调查，随着都市圈范围扩大、市域线服务范围向外延伸，居民调查范围也需要扩展至外围区域甚至相邻城市，这对传统问卷调查、入户调查等方式也提出了新的要求。目前，手机信令、在线地图开放平台、出租车GPS、共享单车GPS、POI数据等，均可以提供精细的大数据资源，能够满足城市圈层、沿线、车站不同层级的数据分析需求，市域快轨现状分析可按“大数据为主+问卷调查补充”的调查方式进行，以提升调查精度与效率。

(3)网络完备性问题。在外围区域，市域线密度有限，在一个通道内一般布设一条市域线，考虑运营故障、洪涝灾害等突发事故，市域线周围缺少可代替的轨道线路，因此，从网络完备性角度看，通道内的其余交通方式可起到市域线的重要补充、疏散、接驳功能，作为临时替代方式。

(4)沿线TOD与线路建设的匹配性。根据城市、客流发展规律，轨道交通建设顺序宜为市区→市域，在分析市域线沿线发展情况时，不应夸大沿线TOD发展的作用，应结合最新国土空间规划建设用地范围与规模、低生育率下未来人口增长、城市化水平客观分析其发展，确定市域线建设时序，避免建成后客流效益不佳的情况。

(5)目前，我国出现了越来越多的特大城市、超大城市，城市群之间也形成了发展连绵带，如京津冀、长三角、粤港澳等地区，鉴于城市空间扩展，轨道交通设计标准逐渐提高，由原有普线的80 km/h，增加至快线的120 km/h；市域线也由120～160 km/h，发展至160～200 km/h。随着我国城市化进一步发展，城市规模继续扩大，快线的速度是否就随之继续提高、甚至发展时速300～400 km的市域列车？一般通勤者全日出行时间必然有限度，通勤距离也不可能无限制扩大，城市越大、市域线设计标准越高，对于城市来说，是否就一定能提高城市效率？城市空间、产业布局、用地性质是需求之源，“十四五”期间我国国土空间规划的指导原则已经更新为集约化发展，应从规划源头做起，打造车站周边“站城一体”、平衡职住用地分布、减少长距离无谓出行，既提高居民生活水平、满足“双碳”目标，也是实现城市高质量发展的重要举措。