孫元廣 史海歐

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣州 510010)

1 市域線運(yùn)營模式概述

隨著城市化進(jìn)程的加快和市區(qū)軌道交通的建設(shè)與運(yùn)營，一些特大城市也在規(guī)劃建設(shè)市域線，用以服務(wù)中心區(qū)與外圍組團(tuán)的快速聯(lián)系，從而滿足拓展城市空間、實(shí)現(xiàn)市域一體化發(fā)展的需要。

目前，關(guān)于市域線無專門的設(shè)計(jì)規(guī)范，僅在CJJ/T 114—2007《城市公共交通分類標(biāo)準(zhǔn)》中，提出了市域快速軌道交通的主要指標(biāo)和特征:采用地鐵車輛或?qū)Ｓ密囕v，最高運(yùn)行速度120～160 km/h，適用于市域內(nèi)中、長距離的客運(yùn)交通［1］。

由于各地的中心城市與外圍組團(tuán)的距離不同、時(shí)空目標(biāo)的要求不同，因此市域線的規(guī)劃和運(yùn)營模式也不同?？偨Y(jié)國內(nèi)外的市域線，主要采用兩種模式，一種是大站快車的站站停模式，另外一種是快慢車組合的運(yùn)營模式。兩種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)規(guī)劃要求和線路特征靈活選用。兩種模式的對(duì)比見表1。

在市域快線的規(guī)劃建設(shè)中，其功能基本都是復(fù)合的，既要滿足不同城市中心間的快速聯(lián)系，又要兼顧沿線的發(fā)展。城市中心間的聯(lián)系最好能快速直達(dá)，而沿線則希望多設(shè)車站，帶動(dòng)站點(diǎn)周邊的發(fā)展，這就從不同層次對(duì)市域線提出了要求。為滿足這種有差別的復(fù)合需求，市域線快慢車組合運(yùn)營模式也應(yīng)運(yùn)而生。

表1 站站停與快慢車運(yùn)營模式對(duì)比

2 快慢車運(yùn)營模式的關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)［2］

市域線快慢車運(yùn)營模式暫無相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。在采用地鐵制式的系統(tǒng)時(shí)可參照地鐵設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，但與常規(guī)城市軌道交通相比有其自身的特點(diǎn);因此需根據(jù)線路特征和乘客需求，對(duì)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選取進(jìn)行分析研究。

采用快慢車的主要目標(biāo)是相對(duì)站站停模式能最大程度地節(jié)省乘客出行的時(shí)間，因此快慢車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該按照此目標(biāo)進(jìn)行確定，符合在提升快車旅行速度的同時(shí)，減少對(duì)慢車造成延誤的設(shè)計(jì)原則。

2.1 運(yùn)營服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)

市域快線由于線路長，平均運(yùn)距較大，因此乘客對(duì)舒適性的要求較高，需適當(dāng)提高運(yùn)營服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。從設(shè)計(jì)角度，運(yùn)營服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括列車定員標(biāo)準(zhǔn)和快慢車發(fā)車間隔等。

列車定員標(biāo)準(zhǔn)主要是提高座位率，降低列車內(nèi)乘客站立密度，站席標(biāo)準(zhǔn)可采用4～5人/m2，列車座位布置可采用橫排座位的模式。

快慢車運(yùn)營模式相對(duì)普通地鐵而言，其發(fā)車間隔大，其中快車基本上是有規(guī)律地按間隔發(fā)車，站站停列車?yán)每燔囍g的間隔發(fā)車，規(guī)律性較差。因此快慢車的運(yùn)營線路需按時(shí)刻表行車，乘客按公布的時(shí)刻表候車，車站宜適當(dāng)增設(shè)座位，并做好乘客的導(dǎo)向。

2.2 快慢車組合模式的選擇

總結(jié)國內(nèi)外的快慢車模式，主要有兩種組合模式:模式1是兩種列車方案，即快車+站站停列車的模式;模式2是三種列車組合方案，即直達(dá)車+快車+站站停列車的模式(見圖1)。

圖1 兩種快慢車模式示意

兩種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，模式1的運(yùn)營組織和乘客導(dǎo)向相對(duì)簡單，模式2的快車覆蓋站點(diǎn)和乘客數(shù)量更大，在具體選用時(shí)，可結(jié)合客流情況及工程實(shí)施條件進(jìn)行選擇。

2.3 系統(tǒng)選型與列車最高速度的選擇

市域快線列車可采用地鐵制式或國鐵制式，考慮國內(nèi)市域快線基本由當(dāng)?shù)爻鞘胸?fù)責(zé)建設(shè)，線路的規(guī)劃一般都進(jìn)入中心城區(qū)，存在部分地下段，因此建議優(yōu)先考慮采用地鐵制式，以實(shí)現(xiàn)與城市軌道交通的資源共享。列車編組的選擇需考慮:舒適度指標(biāo)提高后列車定員降低及采用快慢車后系統(tǒng)能力降低的情況，因此快慢車模式應(yīng)采用大編組，遠(yuǎn)期列車編組不宜小于6輛編組。

在快慢車模式下，快車的站間距一般比慢車的站間距大3～5倍，甚至更高，而且二者對(duì)列車最高速度的要求也不同;因此列車最高速度的選擇需綜合考慮站站停列車及快車的速度要求。但同時(shí)也要考慮全線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、列車靈活共用、批量購買等因素，因此建議快車與慢車均采用相同速度的列車，列車最高速度不宜低于120 km/h。

2.4 避讓站設(shè)置位置的選擇

避讓站的選擇主要受快車停靠站的位置及高峰行車對(duì)數(shù)等因素制約，需考慮的原則是:1)符合快車在車站超越慢車的原則，盡量避免快車在區(qū)間與慢車相距太近導(dǎo)致快車降速的情況;2)避讓站盡量設(shè)置在非地下車站，以節(jié)省造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)性;3)盡量與出入段線、故障車停車線等合并設(shè)計(jì)，并考慮均衡性和一定的冗余度;4)避讓線設(shè)置方案的可行性及經(jīng)濟(jì)性的原則。

避讓站設(shè)置數(shù)量受行車模式及快車調(diào)整站數(shù)量的影響，對(duì)于避讓線是否與快車?？空竞喜⒃O(shè)置有兩種模式。一種是采用大編組低密度的行車模式(高峰約15對(duì)/h)，避讓站基本設(shè)置在快車?？空尽Ｓ捎诳燔囃？空颈旧砜瓦\(yùn)量大，對(duì)車站空間要求高，因此合并設(shè)置可提高車站空間利用率并節(jié)省投資;同時(shí)，由于快、慢車可在同一個(gè)站臺(tái)的兩側(cè)股道停車，因此乘客均可以在該站靈活選乘不同的列車，有利于實(shí)現(xiàn)時(shí)間組合效益的最優(yōu)。但由于該模式高峰行車對(duì)數(shù)更小，需要采用更大的列車編組，同時(shí)也增加了全線車站的投資，因此一般可在地面線為主的線路上采用。

另一種是采用大編組中密度的行車模式(高峰20對(duì)/h及以上)，避讓站基本選擇在非快車停靠的客運(yùn)量較少的車站(一般為高架或地面站)。由于行車對(duì)數(shù)多，快車需多次超越慢車，因此避讓站也相應(yīng)增加。在這種模式下，乘客對(duì)慢車與快車的互換大多在快車?？空九_(tái)候車等待，便捷性較差。

兩種模式需根據(jù)線路敷設(shè)方式、車站數(shù)量、系統(tǒng)選型與行車對(duì)數(shù)、工程造價(jià)及可實(shí)施性進(jìn)行綜合對(duì)比確定，考慮到新建的線路一般采用以高架為主的敷設(shè)方式，因此避讓站可設(shè)置在非快車?？空?。

2.5 避讓站車站形式的選擇

慢車避讓站可采用雙側(cè)式車站或雙島四線車站兩種方案，以高架車站為例，兩種方案及其對(duì)比如圖2和表2所示。

圖2 避讓站車站形式方案

由于全天站站停列車數(shù)量遠(yuǎn)大于快車的數(shù)量，因此需兼顧二者的時(shí)間影響;考慮到高架車站造價(jià)差異不大，因此高架站推薦采用雙島四線方案，道岔采用側(cè)向運(yùn)行速度較高的12號(hào)道岔，側(cè)站臺(tái)兩端的曲線半徑宜與道岔的側(cè)向通過速度匹配，取值R=500 m，以滿足列車進(jìn)出站及曲線超高的限制。

表2 不同形式的避讓車站對(duì)比

2.6 快車過站速度的選擇

快車需越行非?？寇囌?包括設(shè)置越行線的避讓站及一般的普通站)。對(duì)于一般的車站，既有站站停列車停站，又有快車通過，二者在車站的速度和作業(yè)不同。停站列車要求站臺(tái)與列車的間隙不能過大，而過站列車因速度快，要求的限界也大;另外快車的過站速度對(duì)安全門或屏蔽門的強(qiáng)度也有要求。因此，綜合考慮不同過站速度的列車對(duì)節(jié)省時(shí)間、站臺(tái)間隙、屏蔽門強(qiáng)度等的要求，建議雙島四線形式的車站采用過站速度為80 km/h，可均衡地滿足各方面的要求。

2.7 起終點(diǎn)發(fā)車模式的選擇

快慢車在起終點(diǎn)發(fā)車時(shí)，可采用等間隔發(fā)車或不等間隔發(fā)車兩種方案，如圖3所示。

圖3 起終點(diǎn)發(fā)車方案比較

采用起點(diǎn)站不等間隔發(fā)車方案，主要是通過調(diào)整列車的發(fā)車時(shí)刻來拉大快車與前續(xù)列車的間隔，這樣快車超越慢車的位置后移，并能在一定程度上減少避讓的次數(shù)，其缺點(diǎn)是列車到發(fā)的均衡性降低。綜合考慮后，建議優(yōu)先采用始發(fā)站不等間隔發(fā)車的模式。

2.8 快慢車追蹤間隔

快慢車模式存在快車追慢車并超越，也存在慢車追快車的情況，根據(jù)運(yùn)行圖鋪畫及仿真模擬，快慢車系統(tǒng)的最大能力基本為24對(duì)/h，其中快車追慢車按照90 s控制，避讓站存在快車過站后慢車追快車的情況，其追蹤間隔按照60 s控制。

3 廣州地鐵14號(hào)線的實(shí)踐

3.1 14號(hào)線線路概述及功能定位［3］

廣州市軌道交通14號(hào)線(見圖4)主線起于廣州火車站，終于從化市良口鎮(zhèn)，線路全長超過88 km，共設(shè)21座車站，平均站間距約4.4 km。知識(shí)城支線:新和站—鎮(zhèn)龍站，全長21.8 km，共設(shè)7座車站(不含新和站)，平均站間距約3.01 km。

圖4 廣州市軌道交通14號(hào)線線路

14號(hào)線連通了從化與城市中心區(qū)組團(tuán)，重點(diǎn)解決從化的交通需求，兼顧白云區(qū)、從化市沿線組團(tuán)發(fā)展的引導(dǎo)功能，加強(qiáng)了從化副中心與主城區(qū)的聯(lián)系，很好地支持了從化副中心的發(fā)展，全方位推動(dòng)了廣州市“北優(yōu)”戰(zhàn)略的實(shí)施，是廣州市加快建設(shè)國家中心城市和全省“首善之區(qū)”的迫切需要。

3.2 主要設(shè)計(jì)方案

14號(hào)線遠(yuǎn)期主線高峰小時(shí)最大斷面客流量為2.74 萬人次/h［4］，根據(jù)前期對(duì) 14 號(hào)線采用 6A、6B 兩個(gè)方案的綜合對(duì)比，從節(jié)省投資和實(shí)現(xiàn)資源共享的角度考慮，推薦采用與3號(hào)線相同的6輛編組B型車，列車最高速度120 km/h。運(yùn)營模式采用“快車+站站?！眱煞N列車的組合模式，其中初期主線與支線貫通運(yùn)營，遠(yuǎn)期預(yù)留支線獨(dú)立運(yùn)營的條件。

3.2.1 高峰行車交路

初期2019年，快車與站站停列車開行比例1∶2，支線貫通運(yùn)營，高峰行車交路見圖5。遠(yuǎn)期2041年，快車與站站停列車開行比例1∶3，高峰行車交路見圖6。

圖5 初期高峰行車交路

圖6 遠(yuǎn)期高峰行車交路

3.2.2 投資與收益

遠(yuǎn)期快車相對(duì)于普通地鐵模式節(jié)省12 min，相對(duì)于慢車快17 min，土建投資增加約3.5億元，其中快車到商業(yè)中心(體育西路站)的時(shí)間為55 min，到行政中心(公園前站)的時(shí)間為50 min，達(dá)到了規(guī)劃要求的市域外圍副中心到中心1 h的時(shí)空目標(biāo)。

采用快慢車后，初期每天節(jié)省約4000 h，遠(yuǎn)期每天節(jié)省超過7000 h，按每小時(shí)14.1元的時(shí)間價(jià)值進(jìn)行測(cè)算，初期每年可節(jié)省乘客時(shí)間價(jià)值約2000萬元，遠(yuǎn)期每年可節(jié)省時(shí)間價(jià)值3600萬元，可見采用快慢車模式的時(shí)間效益和社會(huì)效益明顯提高。

3.2.3 運(yùn)營效果對(duì)比

14號(hào)線與日本筑波快線［5］的線路特性和功能定位比較接近。筑波快線是一條連接日本東京千代田區(qū)秋葉原站與茨城縣筑波市筑波站之間的近郊通勤交通線，于2005年8月24日正式通車，線路長58.3 km，車站20座，列車最高速度130 km/h。其運(yùn)營采用快慢車模式，目前高峰小時(shí)開行16對(duì)，其中站站停10對(duì)，特快2對(duì)，快車4對(duì)。由于列車對(duì)數(shù)較少，因此設(shè)置了三座雙島四線車站，均為非地下車站。兩線對(duì)比如表3所示，現(xiàn)14號(hào)線由于站間距更大，因此快慢車旅行速度更高，快車的優(yōu)勢(shì)也更明顯。

4 結(jié)語

市域線快慢車組合運(yùn)營模式在國外已運(yùn)營多年，也是成熟的運(yùn)營模式，但在國內(nèi)與常規(guī)地鐵相比，還是一種新的模式。習(xí)慣了常規(guī)地鐵模式的市民對(duì)其接受度如何，還需要今后的運(yùn)營檢驗(yàn);快慢車運(yùn)營模式下信號(hào)系統(tǒng)的進(jìn)路管理和安全措施、運(yùn)營組織與時(shí)刻表和乘客信息系統(tǒng)的互動(dòng)、列車故障救援模式等問題還需進(jìn)行深入細(xì)致的研究，以便為今后的運(yùn)營提供良好的保障。

表3 14號(hào)線與筑波快線指標(biāo)對(duì)比

［1］CJJ/T 114—2007城市公共交通分類標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中華人民共和國建設(shè)部，2007.

［2］廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司.廣州軌道交通十四號(hào)線運(yùn)營模式與系統(tǒng)選型專題研究［R］.廣州，2012.

［3］廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司.廣州軌道交通十四號(hào)線一期工程可行性研究［R］.廣州，2012.

［4］廣州市交通規(guī)劃研究所.廣州市軌道交通十四號(hào)線客流預(yù)測(cè)研究［R］.廣州，2012.

［5］Metropolitan Intercity Railway Company［EB/OL］.(2012-05-03)［2012-08-20］.http://www.mir.co.jp/en/howto_tx/timetable/weekday_down.html.