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城市軌道交通線路設計分三個部分

旅遊 更新时间:2024-12-03 07:23:10

摘要

通過分析城市軌道交通快線的概念、基本布局形态,以及當前中國城市軌道交通快線發展現狀和規劃建設中存在的問題,明确軌道交通快線的研究目的。通過回顧國際發達國家城市軌道交通快線發展曆程,總結規劃建設經驗,從發展模式、建設标準、運營組織等方面提出中國城市軌道交通快線規劃的技術要領。軌道交通快線規劃應考慮不同服務範圍的差異性,選擇适宜的發展模式和布局形态;軌道交通快線建設不應過于追求出行時間目标,應結合客流特征分析,選擇合适的車速和站間距,合理設置配線,為運營組織預留靈活性。

關鍵詞: 城市軌道交通;快線;市域快軌;市郊鐵路;規劃

當前, 中國城市軌道交通正處于高速發展期,近 10 年軌道交通運營總裡程從 800 多 km 增長至5700多km,年均新增投運裡程近 500 km。特别是随着城鎮化空間的不斷拓展,城市軌道交通服務半徑不斷擴大,市域快軌建設逐步提上日程,根據中國城市軌道交通協會統計[1],截至 2018 年底,中國投運市域快軌裡程達 656.5 km(不含部分地鐵、磁浮快線),占比達到 11.4%。

從國内已建成投運的城市軌道交通快線來看,部分存在速度慢、客流小、單點換乘銜接不方便等問題,制約了城市軌道交通快線的功能發揮,影響了軌道交通系統的整體效益。現主要圍繞中國軌道交通線網規劃中的快線問題進行探讨,在結合國際案例分析的基礎上,探讨城市軌道交通快線規劃的技術要領。

1、軌道交通快線概述

1.1 軌道交通快線概念

《城市軌道交通線網規劃标準》(GB/T 50546—2018)[2]中将城市軌道交通快線分為快線 A 和快線 B,快線 A 服務于區域、市域、商務、通勤、旅遊等多種目的,旅行速度為 65 km/h 以上;快線 B 服務于市域城鎮連綿地區或部分城市的城區,以通勤為主,旅行速度為 45~60 km/h。

國外城市軌道交通快線較多是利用早期建成的鐵路系統改造而成,如德國城市的 S-Bahn、法國巴黎的RER和Transilien、英國倫敦的CROSSRAIL和National Rail、日本城市的 JR 和私鐵、美國城市的 Commuter Rail 等。

所謂軌道交通快線是指為城市外圍組團與中心城區提供快速聯系服務的各種軌道交通系統,包括市域快軌、市郊鐵路、磁懸浮、城際鐵路等多種形式。

1.2 軌道交通快線基本形态

軌道交通快線通常服務于外圍郊區與中心城區的聯系,總體上多呈現放射狀布局,但由于經曆了不同的城市化發展過程,各國城市軌道交通快線布局形态有所不同,總體上可分為 3 類[3],如圖 1 所示。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)1

1) 終止在中心城區邊緣(圖 1(a))。快線終止在城市中心城區邊緣,與城區地鐵線路相銜接,如早期的日本私鐵,以及當前較多國内城市線路。該布局往往造成快線與城區普通地鐵線路換乘節點少,換乘壓力大,整體出行時間長。

2) 深入中心城區(圖 1(b))。快線深入中心城區,終止在城區交通樞紐或片區中心,如歐洲、美國等城市的市郊(通勤)鐵路。該布局在中心城區打造形成若幹個内外換乘樞紐,樞紐之間往往通過城區地鐵線路串聯,可減輕換乘壓力。

3) 貫穿中心城區(圖 1(c))。快線貫穿中心城區,呈現直徑線布局,如巴黎的 RER、倫敦的 CROSSRAIL、柏林的 S-Bahn。該布局使得快線與城區地鐵線路形成較多換乘節點,外圍郊區客流可直達市中心,換乘壓力大大降低。日本城市部分 JR、私鐵與地鐵直通運營,某種程度上也實現了貫穿中心城區快線的類似效果。

前兩種形态表現為半徑線,後一種形态呈現為直徑線。

1.3 國内軌道交通快線發展現狀及存在問題

自 2003 年大連快軌 3 号線正式投入運營以來,國内城市軌道交通快線建設不斷加快,如表 1 所示,目前已開通運營約 40 條線路,線路總裡程超過 1 800 km,線路平均長度約 50 km,平均站間距約 3.8 km。線路長度多集中在 30~65 km,占比約 62%;平均站間距多集中在 2~6 km,占比約 74%。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)2

車輛以 3~6 輛編組的 A/B/L/D/磁浮車為主,占比約 77%,少量 8~9 輛編組的 A 型車和 CRH 動車組,車輛最高速度多為 100~120 km/h,部分鐵路制式車輛最高速度達 140~200 km/h。

除北、上、廣、深、東莞、溫州各有 1 條直徑線外,其他多為半徑線。從國内城市軌道交通快線實際運營來看,主要表現出以下 3 個方面問題:

1) 快線與城市布局的适應性問題。上海、蘇州等城市在早期軌道交通線網規劃中,法國 SYSTRA 公司參照巴黎RER模式規劃了貫穿中心城區的軌道快線[4],但由于中國軌道交通建設滞後于城市化發展,在軌道交通基本網尚未形成時,快線沿線設站需求強烈,規劃軌道交通快線難以實施。如上海 1、2、9 号線快線功能未能實現,蘇州規劃快線走廊也讓位于城區地鐵線路[5],如圖 2 所示。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)3

不少城市在早版軌道交通線網規劃中未考慮快線層次,通過後期修編增加,使得軌道交通快線走廊選擇、換乘車站設置困難,往往造成快線與城市空間布局匹配性不足。

另外,部分城市軌道交通快線建設未考慮城市不同空間範圍出行需求、時間目标等的差異性,快線建設超出了适宜的服務範圍,快線建設标準難以适應地區發展訴求,運營客流效益較低。

2) 快線與城區線銜接便捷性問題。目前,國内建成運營的軌道快線中 85%為半徑線,且大多數終止在城市中心城區的邊緣,一方面換乘節點少,可換乘線路少,換乘壓力較為集中;另一方面快線需要在外圍車站換乘城區軌道交通線路,使得進出城出行時間加長。如北京昌平線的西二旗站,未來南延工程建成後,昌平線深入中心城區,将大大提升快線與城區線銜接的便捷性。

3) 快線運營組織的靈活性問題。國内已建成的軌道快線多數仍采用類似城區軌道交通的運營組織模式,但快線服務的外圍地區出行目的更加多樣化,單一的運營組織模式難以适應居民出行需求,部分城市已開始探索實施快慢車運營組織,如南京 S9 線(甯高線)早晚高峰各開行兩班直達列車,但受制于建設時的配線設置等因素,快慢車運營組織方案受到極大限制。

2、國外城市軌道交通快線發展經驗分析

國外發達國家城市軌道交通、鐵路系統經過 150~200 年的發展已相對完善,特别是倫敦、巴黎、紐約、東京四大世界級城市[6],如圖 3 所示,研究其軌道快線建設發展曆程,對于指導國内軌道交通快線規劃建設具有重要意義。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)4

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)5

歐美、日本的城市郊區鐵路、城區地鐵建設發展曆程基本相似。倫敦、巴黎、紐約均是在 20 世紀初建成放射狀的鐵路網,市中心形成若幹座火車站;在20 世紀 30—40 年代建成城區地鐵基本網絡。東京則是在二戰前形成放射狀的 JR(國鐵)和私鐵線網,在山手環線上形成若幹交通樞紐;二戰後迅速建成區部地鐵基本網。

早期倫敦、巴黎、紐約、東京都是将已建成的大量郊區鐵路為城市交通服務,以應對郊區人口的增長,通過郊區鐵路換乘城區軌道交通線路進出城市中心,在郊區進出城客流規模不大時,換乘模式能夠承受。但随着郊區人口以及小汽車擁有量的快速增長,入城客流激增,換乘節點壓力加大,入城交通擁堵加劇,城市軌道交通快線建設被提上日程。

但幾個城市軌道快線的發展模式差異較大,如表 2所示。巴黎在 20 世紀 60 年代,為應對巴黎大區快速發展,開始建設 RER(巴黎地區快線)系統,通過在市中心新建地下隧道将原本放射狀的市郊鐵路聯系起來,形成貫穿中心城區的區域快軌,現已形成 5 條線路、587 km、257 座車站。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)6

東京在二戰後城市化進程加速,外圍地區人口激增,東京區部擁擠不堪,郊區大量進出市中心的通勤需求與主要集中于區部的地鐵建設基本同步顯現。因此,地鐵系統規劃時就考慮了與私鐵、JR 的相互直通運營,實現外圍居民進出城區的快速出行。目前 13條地鐵線路中 10 條可與 JR、私鐵直通運營,将地鐵線路總裡程從 308 km 拓展至 1 000 km 以上。

倫敦是在進入 21 世紀後,大倫敦地區人口開始快速增長,采取了類似巴黎 RER 的建設模式。2009 年倫敦啟動東西橫貫線 CROSSRAIL 建設,通過在市中心新建 21 km 地下隧道将東端的大盎格利亞鐵路和西端的大西部鐵路串聯起來,線路全長 118 km,設站 41座。另外還在籌建南北縱貫的 CROSSRAIL2,計劃在市中心新建地下隧道,将北端的大北方鐵路、大盎格利亞鐵路與南端的南方鐵路、西南鐵路串聯。

紐約北方鐵路、長島鐵路、新澤西鐵路在紐約市的終點中央車站、賓夕法尼亞車站位于曼哈頓中城,集散相對較為方便,且紐約都市圈郊區人口密度相對較低,進出紐約市的通勤出行需求低于東京、倫敦、巴黎等城市,因此市郊鐵路一直維持由中央車站和賓夕法尼亞車站向外放射的布局模式。目前也有新增長島鐵路接入中央車站、北方鐵路接入賓夕法尼亞車站的設想。

可見,軌道交通快線建設通常是由于郊區人口增加,軌道快線發展模式受郊區與城區出行需求量級影響較大[7]。以東京、倫敦、巴黎、紐約都市圈為例,每天進出東京區部、大倫敦、巴黎核心集聚區、紐約市的出行量分别為 1 090 萬、408 萬、388 萬、272 萬人次。由于差異化的人口分布(見圖 4)和出行需求,各個城市應對市郊快速出行需求采用了不同的發展模式。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)7

東京郊區進出區部的通勤需求遠遠高于倫敦、巴黎和紐約,大量私鐵、JR 難以像巴黎 RER、倫敦CROSSRAIL 一樣貫穿市中心,東京采用私鐵、JR 與地鐵部分列車直通運營模式應對郊區進出城客流,并在山手環線上布局城市中心,使得大量私鐵線路的末端站即是乘客出行的終點,巧妙地構建了一張适應超大規模人口、崗位的軌道交通網絡。

3、軌道交通快線規劃要領

國外城市軌道交通快線發展基礎較好,具有大量已建成的市郊鐵路可以利用。而國内大部分城市可利用的市郊鐵路資源較少,快線系統多數需要重新架構。結合國内快線發展存在的問題,借鑒國外成功經驗,提出軌道交通快線規劃要領如下。

3.1 快線發展模式

軌道交通快線規劃應考慮不同服務範圍的差異性,總體上可分為近郊快線和遠郊快線[8],如圖 5 所示。近郊快線以服務通勤為主,客流較大,應控制線路長度,界定合理服務半徑;遠郊快線以服務連通為主,客流較小,應充分利用鐵路資源,包括高速鐵路、城際鐵路和普速鐵路;新建近遠郊快線在中心城區段應盡可能共走廊設置,遠郊快線與近郊快線銜接車站宜采用同台同向換乘,預留互聯互通條件。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)8

軌道交通快線的布局形态有直徑線和半徑線兩種,不宜過于強調快線一定要貫穿中心城區,具體形式取決于外圍組團與城區的出行需求,但放射狀半徑線一定要深入中心城區交通樞紐或片區中心,不應中斷在中心城區邊緣[9]。快線在外圍地區宜設置一定數量的支線,以擴大服務範圍,如圖 6 所示。

城市軌道交通線路設計分三個部分(城市軌道交通快線規劃研究)9

3.2 快線建設标準

軌道交通主要為乘客的出行提供服務,近郊快線建設不宜過于追求時間目标,一味地提高車速、拉大站間距。貫穿巴黎、倫敦城區的 RER、CROSSRAIL最高車速分别為 90~120 km/h 和 100~160 km/h,線路平均站間距多在 2~3 km[10],特别是在城市中心地區,快線要與城區地鐵線路形成良好換乘,站間距一般在 2 km 左右。

3.3 快線運營組織

快線較多區間位于城市外圍郊區,沿線建設條件相對較好,應結合快線客流需求特征充分研究配線,在部分車站設置越行線,為組織快慢車、開行直達車預留可行性,提高線路建成後的運營靈活性。

4、結語

從城市軌道交通快線的概念、基本布局形态出發,對中國城市軌道交通快線發展現狀進行了統計分析,提出了快線與城市布局的适應性、快線與城區線銜接便捷性以及快線運營組織的靈活性 3 個方面問題。

通過研究倫敦、巴黎、紐約、東京四大世界級城市軌道快線建設發展曆程,分析快線發展模式與人口分布、出行需求的對應關系,從發展模式、建設标準和運營組織 3 個方面提出快線規劃設計要領,期望能為國内軌道交通快線規劃建設提供參考。

作者:吳贊陽1,淩小靜2

(1. 無錫地鐵集團有限公司,江蘇無錫 214100;2. 中咨城建設計有限公司,南京 210029)

參考文獻

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[4] 法國 SYSTRA 公司. 蘇州市軌道交通線網研究與規劃[R].蘇州, 2002.

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[8] 陳小鴻, 劉遷, 何志工, 等. 市域軌道交通快線規劃與建設: 中國城市交通發展論壇第 22 次研讨會[J]. 城市交通, 2019(4): 114-125.

Chen Xiaohong, Liu Qian, He Zhigong, et al. Express rail transit planning and construction: highlight of the 22nd urban transportation development forum in China[J]. Urban transport of China, 2019(4): 114-125.

[9] 江捷, 宋家骅, 邵源. 大都市圈軌道快線布局比較及其啟示[J]. 城市軌道交通研究, 2017, 20(1): 6-10.

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[10] 林群, 江捷. 時空緊約束的大都市圈軌道交通規劃研究[J]. 城市交通, 2017(1): 31-37.LIN Qun, JIANG Jie. Metropolitan area’s rail transit planning under spatial and temporal constraints[J]. Urban transport of China, 2017(1): 31-37.

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