包秀明

(溫州市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限公司，浙江溫州 325000)

1 概述

近年來(lái)，我國(guó)大城市的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)逐漸由單中心向多中心和組團(tuán)式發(fā)展，中心城區(qū)與外圍衛(wèi)星城、新城以及市域范圍內(nèi)城鎮(zhèn)組團(tuán)之間的聯(lián)系交流日益密切。加快市域鐵路的建設(shè)，構(gòu)建“市區(qū)軌道交通網(wǎng)+市域(郊)鐵路網(wǎng)+城際鐵路網(wǎng)”的多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是緩解城市交通壓力，促進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展的有效有段。以地鐵為代表的市區(qū)軌道交通因速度、線路長(zhǎng)度的限制，輻射和服務(wù)范圍一般主要限于中心城區(qū)和近郊范圍；而市域鐵路速度更快，輻射和服務(wù)范圍更大，是對(duì)地鐵交通有益的補(bǔ)充。

1.1 市域鐵路定義

市域鐵路是連接中心城區(qū)與其他組團(tuán)間，或與大中城市具有同城化需求的城鎮(zhèn)間，服務(wù)通勤、通學(xué)或通商等規(guī)律性客流，具有快速、高密度、公交化等特點(diǎn)的客運(yùn)專線鐵路[1-2]。

1.2 市域鐵路主要技術(shù)特點(diǎn)

市域鐵路是介于城際鐵路和普通城市地鐵之間的一種新型軌道交通模式，相較于常規(guī)地鐵，市域鐵路具有以下主要技術(shù)特點(diǎn)。

(1)速度快：最高速度目標(biāo)值一般在120～160 km/h，平均旅行速度55～60 km/h左右。車輛一般選擇市域動(dòng)車組或CRH6F城際動(dòng)車組。

(2)站間距大：站間距一般不小于3 km，線路需串聯(lián)5萬(wàn)人以上城鎮(zhèn)組團(tuán)或重要客流據(jù)點(diǎn)。站點(diǎn)設(shè)置應(yīng)有利于旅客出行，具有交通引導(dǎo)和提高客流聚集等功能。

(3)線路長(zhǎng)：線路長(zhǎng)度一般為50～80 km，超長(zhǎng)線路可達(dá)100～120 km。

(4)高架為主：地下線比例原則上不超過總長(zhǎng)的30%，對(duì)建筑密集地段、環(huán)境要求較高的敏感區(qū)，可考慮局部設(shè)地下線。

2 工程概況

2.1 溫州市域鐵路概況

溫州市域鐵路建設(shè)規(guī)劃由S1、S2、S3線組成，線路總長(zhǎng)158.1 km，設(shè)車站52座，3條線路環(huán)大羅山形成三角形主骨架布局。S2線為溫州地區(qū)東部沿海交通大走廊，起點(diǎn)為樂清下塘站，經(jīng)樂清城區(qū)、甌江口新區(qū)、機(jī)場(chǎng)、中心城區(qū)(龍灣區(qū))、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)(見圖1)，至瑞安市城區(qū)人民路站，線路全長(zhǎng)63.3 km，平均站間距為3.27 km，計(jì)劃2021年通車。二期工程北延至雁蕩山，線路全長(zhǎng)93 km，平均站間距為3.7 km。

圖1 溫州市域鐵路S2線一期工程平面示意

2.2 市域鐵路的功能定位

溫州市域鐵路S2線的功能定位是在中心城區(qū)與周邊城鎮(zhèn)、組團(tuán)及組團(tuán)間建立快速的聯(lián)系通道，服務(wù)市域范圍內(nèi)市民中長(zhǎng)距離出行并兼顧城區(qū)范圍內(nèi)中、短距離的出行。通過市域鐵路引導(dǎo)主城區(qū)人口向外合理、有序轉(zhuǎn)移，拉大城市框架，支撐城市總體規(guī)劃，打造大都市溫州。以“軌道+新型城鎮(zhèn)化”為理念，通過TOD開發(fā)，合理規(guī)劃和利用土地，沿軌道線打造特色城鎮(zhèn)，建立以市域鐵路為骨干的“珍珠+走廊”式城市形態(tài)。

市域鐵路線路在市區(qū)以外的規(guī)劃布局模式一般采用放射式，線路沿城市主要發(fā)展軸線或主導(dǎo)客流走廊由市區(qū)向衛(wèi)星城輻射；而在市區(qū)，市域鐵路依據(jù)其走行方向及與市區(qū)軌道的銜接方式，其規(guī)劃布局模式一般可分為貫穿式、環(huán)形加放射線式、多點(diǎn)放射式等，不同類型的布局模式有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件[3]。S2線在中心城區(qū)的規(guī)劃布局模式上，考慮了以下幾個(gè)因素。

(1)方便城鎮(zhèn)組團(tuán)與中心城區(qū)的聯(lián)系

S2線是溫州市域范圍內(nèi)南北向的交通大走廊，需要串聯(lián)市域南北的樂清、平蒼兩個(gè)副中心以及沿線城鎮(zhèn)群，兩個(gè)副中心與中部的溫州市區(qū)在空間上呈南北軸線狀，相關(guān)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)也大致沿軸線呈帶狀分布。因此，在規(guī)劃布局時(shí)，契合溫州市城市總體規(guī)劃中提出的“一核兩翼”市域空間結(jié)構(gòu)，采用了貫穿城市中心的布局模式，以最大限度地實(shí)現(xiàn)旅客的直達(dá)，減少換乘，強(qiáng)化城鎮(zhèn)組團(tuán)與中心城的聯(lián)系，引導(dǎo)都市區(qū)內(nèi)人口和產(chǎn)業(yè)合理分布。

(2)強(qiáng)化與中心城區(qū)重要交通樞紐的銜接

市域鐵路速度快、運(yùn)量高、服務(wù)范圍廣。因此，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)其與城市對(duì)外交通樞紐或大型地鐵換乘站的銜接，以方便旅客快捷換乘，充分發(fā)揮市域鐵路的服務(wù)功能。規(guī)劃中，S1線在東西方向串聯(lián)了溫州動(dòng)車站、溫州站、機(jī)場(chǎng)。因此，S2線應(yīng)考慮方便溫臺(tái)地區(qū)沿海各縣市客流與溫州機(jī)場(chǎng)的聯(lián)系，并在溫州機(jī)場(chǎng)與S1線實(shí)現(xiàn)同臺(tái)換乘。

(3)實(shí)現(xiàn)線路的功能定位

溫州市域鐵路的功能定位是解決中心城與周邊城鎮(zhèn)組團(tuán)及城鎮(zhèn)組團(tuán)之間的中長(zhǎng)距離通勤出行，同時(shí)兼顧中心城區(qū)內(nèi)的中短距離交通。目前，溫州市中心城區(qū)缺乏其它大運(yùn)量、快速的公共交通方式，中短距離的客運(yùn)需求量大，尤其是城市核心區(qū)與機(jī)場(chǎng)、動(dòng)車南站等大型交通樞紐之間出行不便。因此，在有條件的情況下，線路應(yīng)盡量進(jìn)入中心城區(qū)或城市重要功能節(jié)點(diǎn)。

3 市域鐵路關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1 市域線與市區(qū)線建設(shè)順序

(1)城市軌道交通一般建設(shè)順序

根據(jù)城市空間由內(nèi)及外逐步拓展的一般特征，國(guó)內(nèi)各大城市軌道交通建設(shè)順序通常是先市區(qū)線后市域線，即先通過建設(shè)市區(qū)線緩解交通擁堵，待城市擴(kuò)大到一定規(guī)?；蛲鈬鲁轻绕鸪^市區(qū)軌道線服務(wù)范圍后，結(jié)合城市規(guī)劃和客流需求，再啟動(dòng)市域線建設(shè)。

(2)影響城市軌道交通建設(shè)順序的主要因素

①客流需求

市域線建設(shè)時(shí)序與居民出行特征、客流需求有關(guān)。軌道交通項(xiàng)目的建設(shè)需要客流支撐，客流量決定了發(fā)車的密度和運(yùn)營(yíng)效益，從而影響服務(wù)水平和項(xiàng)目的可持續(xù)性；因此，建設(shè)市域線的城市，其中心城區(qū)與外圍聯(lián)系應(yīng)密切，一般初期高峰小時(shí)客流量不應(yīng)低于1萬(wàn)人次/h。

②城市形態(tài)

單中心城市是我國(guó)早期城市的主要形態(tài)，近年來(lái)，隨著城市規(guī)?？焖贁U(kuò)張，逐漸出現(xiàn)了大城市從向心集聚轉(zhuǎn)向離心分散發(fā)展的轉(zhuǎn)折時(shí)期，即郊區(qū)城市化過程[3]。規(guī)劃建設(shè)市域鐵路的大都市，城市形態(tài)特征應(yīng)呈現(xiàn)中心城或主城+衛(wèi)星城鎮(zhèn)、新城、組團(tuán)的空間分布特征，具有放射形向外擴(kuò)展特征。

③城市規(guī)劃

新城或新區(qū)規(guī)劃的規(guī)模、年限，城市近、遠(yuǎn)期發(fā)展趨勢(shì)和速度，市政配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度等，都是建設(shè)市域線需要重點(diǎn)考慮的因素。不能過度放大TOD的作用，城市發(fā)展速度跟不上預(yù)期，就會(huì)出現(xiàn)市域線建成后客流稀少的情況[4]。

(3)溫州選擇先建市域線

溫州是典型的地少人多城市，2011年啟動(dòng)軌道交通規(guī)劃建設(shè)研究時(shí)，城市建成面積為194.8 km2，常駐人口319.5萬(wàn)人，人口密度1.64萬(wàn)人/km2，遠(yuǎn)超適宜居住人口密度。在自然地理?xiàng)l件方面，因受東海、甌江、大羅山等因素制約，主城區(qū)面積狹小，道路擁擠，低矮、老舊房屋密集。在地質(zhì)水文條件方面，溫州屬于典型的深厚軟土地區(qū)，市區(qū)軌道交通建設(shè)條件差、難度大。解決中心城區(qū)交通擁堵問題，宜先疏導(dǎo)人口逐步有序向外圍轉(zhuǎn)移。在客流需求方面，溫州市工業(yè)城鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn)分布密集，民營(yíng)經(jīng)濟(jì)活躍，組團(tuán)式、塊狀式特征明顯，城鎮(zhèn)之間、城鎮(zhèn)與市區(qū)之間交流聯(lián)系密切，對(duì)快速、大運(yùn)量市域軌道交通需求迫切。因此，溫州選擇了先建設(shè)外圍的市域線，待城市框架拉大、中心城區(qū)人口有效疏解后，擇時(shí)啟動(dòng)市區(qū)軌道網(wǎng)建設(shè)。

3.2 速度目標(biāo)值

速度目標(biāo)值的選擇主要受城市空間尺度、旅客出行時(shí)間意愿等因素制約。溫州市域鐵路速度目標(biāo)值研究的基本思路是：在確定時(shí)間目標(biāo)值和深入分析客流特征的基礎(chǔ)上，對(duì)不同速度目標(biāo)值的工程投資、與時(shí)間目標(biāo)值的適應(yīng)性、與車站分布的適應(yīng)性等進(jìn)行研究，進(jìn)而確定合理的速度目標(biāo)值。根據(jù)溫州市民出行時(shí)間意愿調(diào)查和與其它交通工具的對(duì)比，溫州市域鐵路的建設(shè)應(yīng)遵循主要節(jié)點(diǎn)間用時(shí)不超過1 h為原則。下面以S2線為例進(jìn)行分析。

(1)根據(jù)調(diào)查，在正常交通狀況下，從溫州中心城區(qū)至瑞安城區(qū)乘坐快速大巴全程旅行時(shí)間約60 min，乘坐出租車或駕車需要約50 min；瑞安城區(qū)至雁蕩山乘坐旅游大巴或駕車旅行時(shí)間約85 min[5]，對(duì)120 km/h、140 km/h、160 km/h三種速度進(jìn)行了對(duì)比(見表1)，經(jīng)對(duì)比分析，140 km/h和160 km/h均可滿足目標(biāo)要求。

表1 市域鐵路速度目標(biāo)值對(duì)比 min

(2)工程投資與速度目標(biāo)值成正比，主要體現(xiàn)在線路長(zhǎng)度、橋隧等土建工程投資，征地拆遷，與速度相匹配的車輛購(gòu)置以及運(yùn)營(yíng)能耗上。經(jīng)量化對(duì)比分析，120 km/h土建投資較140 km/h方案減少0.2%(約0.52億元)，160 km/h方案土建較140 km/h增加1.2%(約2.73億元)[6]；從運(yùn)營(yíng)能耗測(cè)算，140 km/h列車運(yùn)營(yíng)能耗較120 km/h增加約4%，較160 km/h節(jié)省約6%[7]。市域鐵路運(yùn)行車輛主要為中車青島四方公司制造的市域動(dòng)車組，140 km/h車輛價(jià)格較120 km/h高100萬(wàn)/輛；參照長(zhǎng)株潭城際鐵路、寧波-余姚城際鐵路，160 km/h的車輛國(guó)內(nèi)目前主要采用CRH6F，其價(jià)格為1 500萬(wàn)/輛，160 km/h車輛價(jià)格較140 km/h增加約550萬(wàn)/輛。綜合工程投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用分析(見表2)，采用140 km/h的速度具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

表2 市域鐵路綜合投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用

(3)列車的最高速度、列車起停性能以及站間距三者之間有密切的關(guān)系，“達(dá)速比”是反應(yīng)速度設(shè)計(jì)合理性的重要指標(biāo)[8]。120 km/h、140 km/h、160 km/h三種速度等級(jí)列車在本線平均站間距離3.7 km的平坡路段運(yùn)行速度曲線比較見圖2。

圖2 市域動(dòng)車組加減速性能比較

由圖2可以看出，120 km/h、140 km/h、160 km/h列車以目標(biāo)速度運(yùn)行距離分別約占區(qū)間總長(zhǎng)的57%、23%、0%。因此，在本線的車站分布及站間距條件下，就列車運(yùn)行效率而言，站站停列車采用120 km/h、140 km/h時(shí)效率更高。

綜合考慮全線運(yùn)行時(shí)間目標(biāo)、列車運(yùn)用效率和工程投資，建議速度目標(biāo)值采用140 km/h。

3.3 系統(tǒng)制式

系統(tǒng)制式主要是指系統(tǒng)所采用的供電制式和車輛選型[9]。在溫州開展市域鐵路規(guī)劃建設(shè)之前，我國(guó)已運(yùn)營(yíng)的市域鐵路主要有上海的金山線、北京的市郊鐵路S2線。但這兩條線是利用既有鐵路改造而成，采用交流供電的國(guó)鐵制式；采用直流供電的城市軌道交通制式有我國(guó)香港地區(qū)LAR機(jī)場(chǎng)快線、北京市軌道交通首都機(jī)場(chǎng)線[10]。兩種制式各有適應(yīng)范圍。

(1)供電制式

市域鐵路牽引供電制式的選擇應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展著想，考慮線網(wǎng)銜接方式、互聯(lián)互通、資源共享以及車輛配置等因素，同時(shí)結(jié)合市域鐵路的功能定位、特點(diǎn)、工程投資和效益、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選后確定。

①?gòu)木€網(wǎng)銜接方式分析

市域鐵路利用既有鐵路設(shè)施或與既有鐵路接軌，應(yīng)采用與所銜接鐵路一致的牽引供電制式。當(dāng)與之銜接的鐵路為電力牽引時(shí)，市域鐵路應(yīng)采用交流單相25 kV架空接觸網(wǎng)供電；市域鐵路與城市軌道交通接軌時(shí)，如果要實(shí)現(xiàn)跨線直通，則應(yīng)采用1 500 V直流供電；若不考慮直接接軌，采用乘客換乘方式成網(wǎng)，則供電方式不受此因素約束。S2線在樂清雁蕩山保留了與國(guó)鐵互聯(lián)互通的條件，同時(shí)，根據(jù)浙江省都市圈城際鐵路建設(shè)規(guī)劃中的有關(guān)要求，S2線考慮與臺(tái)州市域鐵路S1線(采用交流供電)連接并實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營(yíng)。因此，S2線應(yīng)采用交流制式。

②從運(yùn)行速度的適應(yīng)性分析

供電制式與車輛運(yùn)行速度有一定的關(guān)聯(lián)，高速運(yùn)行的車輛，所需功率增幅遠(yuǎn)大于其速度增幅。如果高速運(yùn)行的車輛采用較低的電壓制水平，則車輛制造成本、牽引供電工程建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)較大[11]。從目前國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟度及可靠度來(lái)看，交流25 kV供電可以適應(yīng)車輛120～350 km/h的運(yùn)行速度，直流1 500 V供電可以適應(yīng)車輛最高160 km/h的運(yùn)行速度。速度目標(biāo)值為120 km/h，線路長(zhǎng)度在50 km以下時(shí)，交、直流供電制式均可滿足要求，經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)；速度目標(biāo)值為140 km/h，線路長(zhǎng)度在50～80 km時(shí)，交直流制式仍可滿足要求(但直流供電已無(wú)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì))。速度目標(biāo)值在160 km/h，線路長(zhǎng)度超過80 km時(shí)，直流制式車輛已不經(jīng)濟(jì)，且國(guó)內(nèi)無(wú)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)[12]。S2線全線長(zhǎng)度超過90 km，采用交流制式在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上有優(yōu)勢(shì)。

③從投資造價(jià)分析

直流供電系統(tǒng)變電所供電距離短，一般為2.5～4 km，需要設(shè)置較多數(shù)量的變電所。S2線全線93 km，需設(shè)置3座主變電所、25座混合變電所、4座降壓所；交流供電系統(tǒng)電壓等級(jí)高，變電所供電距離為30～55 km，S2線全線僅需設(shè)置3座牽引變電所(一座與S1線共享)、4座分區(qū)所/開閉所；在運(yùn)營(yíng)維護(hù)上，直流變電設(shè)施較多、維護(hù)工作量大、維護(hù)費(fèi)用高。經(jīng)造價(jià)對(duì)比分析，直流供電系統(tǒng)比交流供電系統(tǒng)投資高約800萬(wàn)/km，全線供電系統(tǒng)需增加投資7.2億元[13-14]。

綜合技術(shù)、投資、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面的比較，溫州市域鐵路S2線宜采用交流制式供電。

(2)車輛選型

目前，我國(guó)城市軌道交通的速度目標(biāo)值普遍定位于80 km/h[15]，車輛選型以A型車或B型車為主。溫州市域鐵路線網(wǎng)的車輛選型應(yīng)考慮整個(gè)線網(wǎng)的需求，同時(shí)需滿足與國(guó)鐵互聯(lián)互通及速度目標(biāo)值的要求。因此，在CRH6型車基礎(chǔ)上，對(duì)牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、車體結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。結(jié)果表明，140 km/h的市域動(dòng)車組啟動(dòng)特性、制動(dòng)特性、編組定員更加適合S2線工程實(shí)際及溫州市域鐵路線網(wǎng)的特征。

3.4 與副中心城區(qū)的關(guān)系

穿越現(xiàn)狀城區(qū)：即市域線路進(jìn)入老城區(qū)，并在重要客流據(jù)點(diǎn)設(shè)站。由于現(xiàn)狀城區(qū)建筑密集，一般應(yīng)采用地下線形式。這種方式對(duì)客流吸引較強(qiáng)，但建設(shè)實(shí)施難度較大，對(duì)新區(qū)的開發(fā)帶動(dòng)作用較弱。

繞行現(xiàn)狀城區(qū)：即線路經(jīng)行城市新老結(jié)合部，即可兼顧對(duì)老城區(qū)的客流吸引，又可以帶動(dòng)新區(qū)的開發(fā)。

遠(yuǎn)離現(xiàn)狀城區(qū)：線路沿城市規(guī)劃新區(qū)敷設(shè)，距離現(xiàn)狀城區(qū)一般較遠(yuǎn)，近期客流吸引能力較弱，居民出行不便。但車站可帶動(dòng)土地開發(fā)，促進(jìn)城市發(fā)展，且工程實(shí)施難度較小。遠(yuǎn)期客流吸引能力與規(guī)劃的實(shí)施速度密切相關(guān)。

考慮到S2線與沿線用地的結(jié)合、與規(guī)劃路共同實(shí)施的便利條件，線路近遠(yuǎn)期客流吸引及帶動(dòng)開發(fā)性較強(qiáng)等因素，選擇在樂清、瑞安兩個(gè)副中心新老城區(qū)結(jié)合部敷設(shè)線路。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)市域鐵路線網(wǎng)的建設(shè)時(shí)機(jī)應(yīng)結(jié)合城市規(guī)模、城鎮(zhèn)分布特點(diǎn)和客流需求確定，結(jié)合城市組團(tuán)式分布特點(diǎn)、客流需求，溫州市選擇先建設(shè)市域線。

(2)結(jié)合功能定位、線路長(zhǎng)度、城鎮(zhèn)分布以及出行時(shí)間目標(biāo)、投資效益等因素分析，溫州市域鐵路S2線采用140 km/h的速度目標(biāo)值。

(3)市域鐵路速度在不超過120 km/h時(shí)，采用直流制式和交流制式均可，但當(dāng)市域鐵路線路超過50 km后，采用交流制式更具有優(yōu)勢(shì)。溫州市域鐵路S2線長(zhǎng)度超過90 km，因此選擇了交流供電制式。

(4)市域鐵路線路在中心城區(qū)的布局形態(tài)應(yīng)結(jié)合多因素綜合分析。在中心城區(qū)采用貫穿中心城的布局方式；在經(jīng)過副中心或城鎮(zhèn)組團(tuán)時(shí)一般考慮沿城區(qū)新老結(jié)合部敷設(shè)。

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