陳冠儒， 劉明敏

(1. 廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 510335； 2. 廣州市交通規(guī)劃研究院，廣州 510030)

關(guān)于市域快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的思考

陳冠儒1， 劉明敏2

(1. 廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 510335； 2. 廣州市交通規(guī)劃研究院，廣州 510030)

通過(guò)總結(jié)國(guó)外大城市快速軌道交通的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，指出超大城市市域快速軌道交通線網(wǎng)應(yīng)基于既有城市軌道交通實(shí)施，并給出市域快速軌道交通的系統(tǒng)制式、設(shè)計(jì)速度、線路運(yùn)輸能力、運(yùn)營(yíng)模式及收費(fèi)方式等主要技術(shù)指標(biāo)選擇。以廣州為例，提出市域快速軌道交通“貫穿式”空間網(wǎng)絡(luò)布局的設(shè)想方案，并通過(guò)與地鐵線路互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)廣州遠(yuǎn)郊區(qū)域快速通勤的目標(biāo)以及城市軌道交通網(wǎng)效益最大化，為國(guó)內(nèi)(超)大城市發(fā)展軌道交通提供借鑒。

市域快速軌道交通； 軌道交通體系； 線網(wǎng)； 旅行速度

城市空間的外擴(kuò)致使居民生產(chǎn)、生活間距離拉大，從而進(jìn)一步導(dǎo)致了城市居民平均日常通勤時(shí)間的不斷攀升。據(jù)報(bào)道，目前北京的平均通勤時(shí)間已增長(zhǎng)至52 min，居全國(guó)首位；另?yè)?jù)媒體調(diào)查，廣州通勤時(shí)長(zhǎng)在30 min以內(nèi)、31～60 min、60 min以上者分別約占19.8%、37%、43.2%，近7成受訪者認(rèn)為理想通勤時(shí)長(zhǎng)應(yīng)在30 min之內(nèi)。隨著通勤時(shí)間的不斷增加，城市居民的焦慮感隨之增長(zhǎng)，幸福指數(shù)降低[1]。為此，北京市提出力爭(zhēng)到2020年構(gòu)建一體化的區(qū)域綜合運(yùn)輸服務(wù)體系，形成以北京為中心50 km半徑范圍內(nèi)的“1 h交通圈”。如何深化大運(yùn)量城市軌道交通的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，提升居民幸福指數(shù)，是國(guó)內(nèi)超大城市(如北京、上海、廣州等)當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

1 現(xiàn)狀分析及問(wèn)題提出

目前，國(guó)內(nèi)超大城市在發(fā)展軌道交通時(shí)均意識(shí)到一個(gè)重要問(wèn)題：既有市域線與城市線形成的城市軌道交通線網(wǎng)，服務(wù)長(zhǎng)距離出行且耗時(shí)長(zhǎng)，缺乏與小汽車的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而影響、制約超大城市郊區(qū)新城的發(fā)展[2-3]。廣州軌道交通發(fā)展至今，雖在支撐城市空間擴(kuò)展、優(yōu)化土地利用布局等方面，取得了巨大成就。然而，同樣面臨著市域線難以滿足市域快速通勤的要求。隨著廣州城市空間格局的進(jìn)一步拉開(kāi)，構(gòu)建市域快速軌道交通(以下簡(jiǎn)稱“市域快軌”)線網(wǎng)、進(jìn)一步完善優(yōu)化廣州城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系已迫在眉睫。市域快軌線網(wǎng)規(guī)劃及主要技術(shù)指標(biāo)的研究對(duì)城市未來(lái)的發(fā)展具有積極而深遠(yuǎn)的影響。

1.1 中心城區(qū)與外圍城區(qū)快速聯(lián)系不足

目前，廣州城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路設(shè)計(jì)速度均在120 km/h及以下，旅行速度為50 km/h左右或更低，基本不能滿足中心城區(qū)與外部各組團(tuán)之間的快速出行需求，導(dǎo)致中心城區(qū)對(duì)各組團(tuán)之間輻射力不強(qiáng)，如圖1、2所示。

圖1 現(xiàn)行規(guī)劃舊城中心(公園前地鐵站周邊)地鐵出行等時(shí)圈分布Fig.1 The distribution of traffic isochronous loop for subway in the old city center (Gongyuanqian Station)

然而，無(wú)論是城市化進(jìn)程，還是行政區(qū)劃調(diào)整，廣州目前均已進(jìn)入了較高階段的城市化形態(tài)。城市形成了主城區(qū)+東、南、西、北近郊新城+南沙、番禺、增城、從化、花都城區(qū)的“強(qiáng)中心、多組團(tuán)”的市域空間結(jié)構(gòu)，如圖3所示。隨著“強(qiáng)中心”與“多組團(tuán)”之間的聯(lián)系日趨緊密(尤其是中心城區(qū)與南沙副中心的聯(lián)系)，城市向心軸向交通的壓力日漸明顯，如圖4所示。中心城區(qū)與外圍副中心的聯(lián)通效率必須進(jìn)一步加強(qiáng)。因此，筆者大膽設(shè)想，打造50 km半徑范圍內(nèi)的“半小時(shí)交通圈”，即規(guī)劃100 km/h以上旅行速度的市域快軌。

圖2 現(xiàn)行規(guī)劃新城中心(珠江新城CBD)地鐵出行等時(shí)圈分布Fig.2 The distribution of traffic isochronous loop for subway in the new town center(Zhujiang New Town Station)

圖3 規(guī)劃空間格局Fig.3 Spatial pattern of planning

圖4 公共交通客流走廊分布Fig.4 Distribution of public transport passenger corridor

1.2 軌道交通體系尚不完善

從目前廣州市的軌道交通系統(tǒng)現(xiàn)狀及規(guī)劃來(lái)看，軌道交通系統(tǒng)包含國(guó)鐵(高鐵、普鐵)、城際鐵路、地鐵和有軌電車。

高鐵和城際鐵路是城市對(duì)外聯(lián)系的重要方式。高鐵基本不服務(wù)城市內(nèi)部出行；城際鐵路部分線路在廣州市域內(nèi)有多個(gè)站點(diǎn)，但從目前的管理體制、運(yùn)營(yíng)方式方面來(lái)看，城際鐵路服務(wù)城市內(nèi)部出行的功能和服務(wù)水平有限；有軌電車作為一種中、低運(yùn)能的軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，是城市軌道交通系統(tǒng)的補(bǔ)充、延伸與加密。

傳統(tǒng)的地鐵網(wǎng)絡(luò)體系按照功能定位和服務(wù)范圍分為市域線、城區(qū)線、組團(tuán)線。其中，傳統(tǒng)市域線路一般設(shè)計(jì)速度較高，但通常兼顧中心城區(qū)和外圍組團(tuán)。在外圍組團(tuán), 站間距大, 線路較順直；而進(jìn)入中心城區(qū), 站間距變短，許多地段線路布線因受限因素多，曲線半徑較小、坡度較大, 行車速度受到限制。

因此，從目前的軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系組成來(lái)看，缺少市中心與遠(yuǎn)郊區(qū)新城、副中心節(jié)點(diǎn)間快速通達(dá)的市域快軌線網(wǎng)。

2 國(guó)外超大城市實(shí)踐

國(guó)外超大城市的市域快軌共同點(diǎn)是：均是在城市由“城市單中心”結(jié)構(gòu)向“都市圈多中心、組團(tuán)式”結(jié)構(gòu)發(fā)展時(shí)建設(shè)的，建設(shè)時(shí)充分利用了原有鐵路系統(tǒng)的改造升級(jí)，線路設(shè)計(jì)速度均在120 km/h以上，采用靈活的運(yùn)輸組織方式，實(shí)現(xiàn)了城市外圍組團(tuán)與城市中心區(qū)的快速聯(lián)系，市域快軌線網(wǎng)能獨(dú)立成系統(tǒng)。不同點(diǎn)是：市域快軌線網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)以及與市區(qū)地鐵線網(wǎng)的相互關(guān)系各異，在市域快軌線網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)形態(tài)方面，東京為“環(huán)+放射”式、巴黎為貫穿式、紐約為多點(diǎn)放射式；市域快軌與市區(qū)地鐵線網(wǎng)的相互關(guān)系，東京為“靈活組織+最大限度貫通運(yùn)營(yíng)”、巴黎為“并行+多點(diǎn)換乘”、紐約為多點(diǎn)換乘。具體分析如下。

2.1 東京市域快軌

東京都市圈軌道交通經(jīng)過(guò)百年發(fā)展，在空間網(wǎng)絡(luò)布局方面，形成了以山手線(JR環(huán)線)為界，環(huán)內(nèi)以地鐵為主，市域鐵路與地鐵通過(guò)山手環(huán)線換乘的“內(nèi)地外鐵”的軌道交通線網(wǎng)；在運(yùn)營(yíng)組織方面，實(shí)現(xiàn)了市域快軌與城市地鐵最大限度的貫通運(yùn)營(yíng)。市域鐵路采用E233、E259等車型，設(shè)計(jì)車速為120～130 km/h，運(yùn)用大站快線等運(yùn)營(yíng)組織模式，旅行速度可達(dá)到60 km/h，其中筑波快線的旅行速度達(dá)到了78 km/h，實(shí)現(xiàn)了快速串聯(lián)東京都市圈“一都三縣”的功能。

2.2 巴黎市域快軌

巴黎大區(qū)的軌道交通線網(wǎng)的層次清晰、分明，主要由市區(qū)地鐵、區(qū)域快軌(RER)、市郊鐵路構(gòu)成。市區(qū)地鐵系統(tǒng)線路短，站間距短，服務(wù)范圍主要為巴黎市區(qū)；為支持郊區(qū)新城的建設(shè)和發(fā)展，通過(guò)對(duì)部分既有市郊鐵路改造而成的區(qū)域快軌(RER)，分別采用設(shè)計(jì)車速為140、130 km/h的Z20900、M184等車型，為大巴黎地區(qū)提供通勤服務(wù)。區(qū)域快軌(RER)與市區(qū)地鐵是兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，在穿越中心城區(qū)段時(shí)與地鐵線路平行，通過(guò)換乘站實(shí)現(xiàn)與地鐵線網(wǎng)的協(xié)同。RER線網(wǎng)包含多條支線，站點(diǎn)分布外密內(nèi)疏，運(yùn)營(yíng)組織靈活。

2.3 紐約市域快軌

紐約大都會(huì)區(qū)通過(guò)通勤鐵路模式實(shí)現(xiàn)郊區(qū)與市中心的快速聯(lián)系，以市中心中央總站、賓西法尼亞站及霍肯站為端點(diǎn)，通過(guò)長(zhǎng)島鐵路、北部鐵路及新澤西鐵路形成輻射半徑50～60 km的多支線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3 市域快軌功能定位及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 功能定位

市域快軌是城市在其規(guī)模發(fā)展到較高階段時(shí)，為滿足市域快速出行需求(特別是市域向心通勤需求)而演變的大運(yùn)量高速軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)[4]。

市域快軌服務(wù)于市域內(nèi)長(zhǎng)距離出行，具有提高城市中心城區(qū)地鐵快速易達(dá)性，加強(qiáng)核心區(qū)與近郊新城、城市副中心、大型交通樞紐之間快速通達(dá)，帶動(dòng)城市外圍組團(tuán)、副中心及新城發(fā)展等功能。

3.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1 系統(tǒng)選擇

鑒于地鐵與國(guó)鐵、城際線路的主要設(shè)計(jì)參數(shù)尚不完全統(tǒng)一，如表1所示[5]。從運(yùn)營(yíng)安全和服務(wù)水平的角度考慮，市域快軌系統(tǒng)應(yīng)在車輛、信號(hào)系統(tǒng)、行車方向等方面與地鐵線網(wǎng)盡量保持統(tǒng)一或相似，以便于該兩種系統(tǒng)的貫通運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)效益的最大化[6]。另外，為使列車保持較高的行車密度和服務(wù)水平、提升通達(dá)性，市域快軌網(wǎng)絡(luò)應(yīng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通[7]。通過(guò)與地鐵的協(xié)同運(yùn)作，市域快軌與地鐵共同構(gòu)成整個(gè)市域的骨干交通。

3.2.2 設(shè)計(jì)速度的選擇

由圖5可知，線路平均旅行速度不僅與最高設(shè)計(jì)速度有關(guān)，還與列車在各區(qū)間的達(dá)速比(保持最高運(yùn)營(yíng)速度運(yùn)行距離的比例)有關(guān)，而達(dá)速比又由平均站間距、編組列車動(dòng)車與拖車比例等因素決定。

表1 地鐵與國(guó)鐵、城際鐵路設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比

圖5 列車區(qū)間運(yùn)行示意Fig.5 Diagram of train running

根據(jù)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，列車能在區(qū)間50% 以上的長(zhǎng)度內(nèi)保持最高運(yùn)營(yíng)速度較為合適。結(jié)合車輛動(dòng)力性能，計(jì)算各最高速度與站間距之間的關(guān)系見(jiàn)表2，因此，市域快軌可選擇設(shè)計(jì)速度等級(jí)為140～160 km/h 。

表2 不同速度等級(jí)列車加減速距離及合理站間距建議值

為兼顧市域快軌沿線大客流組團(tuán)，有可能采用快慢車運(yùn)營(yíng)模式。在該運(yùn)營(yíng)模式下，因快車越站運(yùn)行，線路的平均站間距可適當(dāng)減小。

3.2.3 線路運(yùn)輸能力

考慮對(duì)超大城市市域快軌線路及站點(diǎn)的設(shè)置，連接遠(yuǎn)郊城區(qū)的市域快軌高峰單向斷面客流量可能在1萬(wàn)～2萬(wàn)人次/h，連接近郊新城的最大斷面客流量可能在2萬(wàn)～4萬(wàn)人次/h。線路運(yùn)輸能力可在上述情形下，預(yù)留一定的能力富余(波動(dòng)系數(shù)1.15～1.3)[8-9]。

3.2.4 運(yùn)營(yíng)模式及收費(fèi)

借鑒紐約、東京等超大城市的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，考慮采用靈活的運(yùn)營(yíng)模式，以公交化運(yùn)營(yíng)為主，采用快慢車運(yùn)營(yíng)等多元模式。

為提升乘客的舒適度，市域快軌座席比例應(yīng)高于一般地鐵線路。與此對(duì)應(yīng)，市域快軌收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)區(qū)別于既有地鐵網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)，體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高價(jià)的原則。增加能夠識(shí)別乘客乘車路徑的設(shè)備以便于票務(wù)清分。

4 線網(wǎng)規(guī)劃方案設(shè)想

4.1 規(guī)劃思路

本次廣州市域快軌線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)想方案是結(jié)合廣州市現(xiàn)狀客流分布和未來(lái)城市空間格局，綜合各大組團(tuán)間的快速聯(lián)系需求，在廣州市國(guó)鐵(普鐵和高鐵)、城際和地鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)國(guó)外市域快軌的研究與實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)得失總結(jié)而提出的。

4.2 規(guī)劃目標(biāo)

構(gòu)建層次明晰的軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系，高效串聯(lián)廣州外圍組團(tuán)的重要節(jié)點(diǎn)，壓縮市域內(nèi)出行的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)更多外圍組團(tuán)30 min內(nèi)到達(dá)中心城區(qū)，實(shí)現(xiàn)50 km都市通勤圈的快速通達(dá)；通過(guò)與市域快軌的換乘節(jié)點(diǎn)提升既有地鐵線網(wǎng)的服務(wù)水平，提高市域內(nèi)站點(diǎn)間30 min互達(dá)比例(見(jiàn)圖6、7)。

圖6 廣州各新城、副中心與公園前站的出行時(shí)間期望Fig.6 The travel time expectation of Guangzhou new town, subcenter and Gongyuanqian station

圖7 廣州各新城、副中心與珠江新城站的出行時(shí)間期望Fig.7 The travel time expectation of Guangzhou new town, subcenter and Zhujiang New Town station

4.3 規(guī)劃方案

軌道交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃既依據(jù)、支持城市規(guī)劃，又對(duì)城市發(fā)展起導(dǎo)向作用。經(jīng)過(guò)多輪城市總體規(guī)劃、軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃與修編，廣州城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)已初具雛形，基本覆蓋了城市主要客流走廊。綜合廣州的城市形態(tài)、空間結(jié)構(gòu)、未來(lái)發(fā)展、客流需求以及軌道交通工程技術(shù)等因素[10]，充分比選3種不同類型的市域快速軌道交通規(guī)劃方案(見(jiàn)圖8)，廣州市域快速軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)想方案在空間布局上宜采用貫穿中心城區(qū)模式(即方案2)，對(duì)于具備與地鐵線路貫通運(yùn)營(yíng)條件的市域快速軌道交通線，可借鑒東京運(yùn)營(yíng)組織經(jīng)驗(yàn)。本次比選初步規(guī)劃7條市域快速軌道交通線(65座車站，371 km)如表3所示。遠(yuǎn)期隨著城市功能核心區(qū)的擴(kuò)展及軌道交通工程技術(shù)的發(fā)展，可研究沿既有地鐵線網(wǎng)中環(huán)線的路由規(guī)劃建設(shè)一條快軌線。

圖8 不同類型規(guī)劃方案比選Fig.8 Comparison of different planning ideas

規(guī)劃線路長(zhǎng)度/km慢線快線站點(diǎn)數(shù)/個(gè)平均站間距/km站點(diǎn)數(shù)/個(gè)平均站間距/km1號(hào)線6297.8515.52號(hào)線69107.7613.83號(hào)線3066.0315.04號(hào)線4395.4510.85號(hào)線5078.3512.56號(hào)線81155.8713.57號(hào)線3694.5412.0合計(jì)3716535

4.4 規(guī)劃方案評(píng)價(jià)

規(guī)劃方案有效地串聯(lián)了區(qū)域交通樞紐、區(qū)域就業(yè)中心、外圍居住組團(tuán)和新城中心等，實(shí)現(xiàn)了外圍中心組團(tuán)快速通達(dá)中心城區(qū)的需求，如圖9、10所示，基本實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃設(shè)想目標(biāo)，提高了城市居民的出行品質(zhì)，形成了國(guó)鐵、城際、地鐵以及市域快軌協(xié)同運(yùn)作、便捷可靠的軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系。

圖9 規(guī)劃方案中舊城中心(公園前站周邊)地鐵出行等時(shí)圈分布Fig.9 The distribution isochronous loop in metro planning Center (Gongyuanqian station)

圖10 規(guī)劃方案中新城中心(珠江新城站CBD)地鐵出行等時(shí)圈分布Fig.10 The distribution of isochronous loop in metro planning center (Zhujiang New Town Station)

5 結(jié)語(yǔ)

隨著城市空間不斷擴(kuò)展，市域快軌是超大城市發(fā)展到一定階段的必然選擇。市域快軌應(yīng)該在國(guó)鐵(普鐵和高鐵)、城際和既有地鐵線網(wǎng)的基礎(chǔ)上合理統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，并與地鐵線網(wǎng)協(xié)同運(yùn)作共同構(gòu)成整個(gè)市域的骨干交通。市域快軌線網(wǎng)應(yīng)互聯(lián)互通，通過(guò)靈活的運(yùn)營(yíng)組織方式，保持較高的旅行速度和服務(wù)水平。同時(shí)，應(yīng)加快對(duì)市域快軌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步研究。對(duì)于城市軌道交通建設(shè)剛起步的大城市，在規(guī)劃市域快軌與地鐵線網(wǎng)時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮，構(gòu)建貫通運(yùn)營(yíng)的一體化軌道交通線網(wǎng)；對(duì)于城市軌道交通已發(fā)展到一定階段、系統(tǒng)制式復(fù)雜多樣的超大城市，為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通線網(wǎng)效益最大化，市域快軌宜與具備條件的地鐵線路貫通運(yùn)營(yíng)。

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(編輯：郝京紅)

Planning of Regional Rapid Rail Network

CHEN Guanru，LIU Mingmin

(1. Guangzhou Metro Group Co., Ltd., Guangzhou 510335; 2. Guangzhou Transport Planning Research Institute, Guangzhou 510030)

The development experience of rapid rail transit in foreign big cities indicates that the rapid rail transit in metropolis should be based on the existing urban rail transportation, and the key technical indexes of regional rapid rail transit should include the system mode, design speed, rail transit capacity, operation mode and charging methods. Taking Guangzhou as a case study, the paper proposes the concept scheme of network layout with urban rail transit "passing through" urban space, and emphasizes the importance of connectivity with subway lines to achieve the fast commuting with Guangzhou suburban areas and the maximum benefits of urban rail transportation network, which is expected to serve as a reference for the development of rail transit in big cities in China.Keywords: regional rapid rail transit; rail transit system; rail network; travel speed

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.005

2017-02-23

2017-03-14

陳冠儒，男，碩士，工程師，交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理專業(yè)，從事城市軌道交通建設(shè)管理工作，cgr66666@163.com

U231

A

1672-6073(2017)03-0022-06