我國市郊鐵路速度目標值選擇范圍探討

李建斌

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 線站處，湖北 武漢 430063）

我國組大群城的市形的態發逐展步形演態化正，由由單中中心心城城外市圍向的多新中城心、分衛散星城城市或城市組團疏解中心城的人口。市郊鐵路是為中心城與新城之間提供快速、大容量、公交化公共交通服務的有軌交通系統。目前，我國還沒有真正意義上的市郊鐵路投入運營，具備一定市郊鐵路功能的主要有利用既有鐵路改造開行市郊列車的北京 S2線、上海浦東鐵路和金山支線。北京 S2 線的最高設計速度為120 km/h (二期改造將達到160 km/h)，旅行速度為60 km/h；浦東鐵路的最高設計速度為 120 km/h；金山支線的最高設計速度為 160 km/h[1]。通過采用類比法，參考國外市郊鐵路的特點及運營速度，對我國市郊鐵路的速度目標值范圍選擇進行探討。

1 國外市郊鐵路速度目標值概況

1.1 國外市郊鐵路概況

（1）東京市郊鐵路。東京首都圈是在以東京火車站為中心的50 km半徑范圍內，涉及東京都、神奈川縣、琦玉縣、千葉縣和茨城縣管轄的地區。東京首都圈內參與公共交通的市郊鐵路總長 2 013 km，包括 JR 線和私營鐵路。其中，JR 線平均站間距 5～6 km，私營鐵路平均站間距2 km 左右[2]。

（2）巴黎市郊鐵路。巴黎有8條市郊鐵路，以市內5個火車站為終點服務于各方向，主要是加強巴黎周邊城鎮和市中心的聯絡，長約 709 km。另有5條穿越線為市域快速軌道交通線 (RER)，總長587 km[3]。

（3）倫敦市郊鐵路。倫敦大都市中心城內市郊鐵路總長 788 km，平均站間距為 2.5 km；近郊區(50 km交通圈) 的市郊鐵路總長 923 km，平均站間距約 3.5 km；遠郊區 (100 km交通圈) 的市郊鐵路總長高達 1 360 km，平均站間距約 7.5 km。

（4）紐約市郊鐵路。紐約市郊鐵路主要包括北方鐵路和長島鐵路，服務于近郊 80 km 以內的都市圈，以通勤客流為主。因此，在中心城內其站間距較大，平均站間距約 4 km；在中心城外 80 km 交通圈內，平均站間距約 3 km；而 80 km 以外的遠郊區，平均站間距約 6 km。

1.2 國外市郊鐵路運營速度

國外市郊鐵路建設遵循市民出行一次到達目的地以不超過 1 h 為原則，設計合理的站間距、車站形式和運營模式，選擇確定列車旅行速度和最高運營速度，其主要城市市郊鐵路運營速度見表1[4]。

表1 國外主要城市市郊鐵路運營速度概況表

2 我國市郊鐵路速度目標值的影響因素分析

2.1 我國市郊鐵路時間目標值的選擇

從國外大都市市郊鐵路的發展歷程來看，東京、紐約、巴黎等大都市郊區基本在主城區80 km半徑范圍內，通過市郊鐵路的出行時間一般控制在1 h 以內。究其原因，是由于市郊客流中通勤客流比重較大，為滿足這類客流需求，市郊鐵路旅客的出行時間不宜超過 1 h。根據我國城市空間布局分析，我國大城市市域范圍基本在中心城 70 km 半徑范圍內，市郊鐵路總出行時間可控制在 1 h 以內[5]。因此，我國市郊鐵路速度目標值應滿足市中心至郊區 1 h 通勤圈的交通目標。考慮到兩端出行附加時間 (按各增加 10 min 考慮)，市郊鐵路純旅行時間不宜超過 40 min。

2.2 城市空間尺度的影響

在旅行時間目標值約束的條件下，城市空間尺度是影響市郊鐵路速度目標值選擇的最重要因素，新城絕大部分在距中心城 70 km 半徑覆蓋范圍內，距市中心的直線距離小于 50 km，與國外大都市的城市結構特點比較接近，如表2所示。因此，實現1 h 通勤圈的交通目標，速度目標值 100～160 km/h基本可以滿足要求。服務遠郊的市郊鐵路應采用較高的速度目標值、較大的站間距，必要時考慮開行大站快車；服務近郊的市郊鐵路速度目標值可適當降低，站間距適當加密[6]。

表2 我國典型大城市空間尺度表

2.3 站間距與速度目標值的關系

2.3.1 市郊鐵路站間距分析

國外市郊鐵路發展歷程表明，市郊鐵路車站由于強大的聚集能力，其半徑約 1 km 范圍內將得到高強度開發，成為城市發展軸上組團的中心。因此，市郊鐵路的最小站間距一般不宜小于 2.0 km，引導城市形態沿市郊鐵路通道呈理想形態“串珠狀”發展。

由于市郊鐵路車站分布于中心城不同交通圈，具有中心城高密度站點布置和外圍區低密度大站間距的網絡結構特征，以適應大都市不同交通圈的交通特征和多樣化出行需求，因此國外市郊鐵路平均站間距一般為 1.5～7.0 km。目前，我國部分在建或規劃的市郊鐵路站間距一般為 2.0～7.0 km。

2.3.2 站間距與速度目標值的關系

在不組織越行的運輸組織模式下，列車最高運行速度主要取決于平均站間距離。合理的列車最高運行速度與站間距的匹配，應能保證旅客舒適度和列車運行效率，列車在區間不宜全部處于加速或減速工況，應有一定距離保持以最高速度勻速運行。可參見下列公式。

式中：V 是目標速度；D 是站間距；t 是加速到目標速度后列車的勻速運行時間；a加、b減是列車的平均加速度和平均減速度。

由公式看出，目標速度值與站間距的匹配主要受車輛設計參數 (構造速度、加減速性能等) 影響。

（1）車輛參數取值。140 km/h、160 km/h、200 km/h 等級車輛參數參考CRH6型車輛樣車，80～120 km/h 車輛參數參考國內城市軌道交通車輛。各型車輛主要計算參數取值如表3所示。

表3 不同運營速度車輛主要計算參數取值表

（2）列車“0→最高速度→0”所需距離。按平直坡道計算列車由0加速到最高速度并由最高速度減速至0所需距離與時間如表4所示。

表4 列車從 0→最高速度→0 運行距離和時間表

（3）最高運行速度與站間距的匹配。根據初步分析，列車最高運行速度與站間距的合理匹配關系：100 km/h 為 2.0 km；120 km/h 為 3.0～4.0 km；140 km/h 為 5.0～6.0 km；160 km/h 為 7.0 km；200 km/h 為大于 15.0 km。

結合車輛設計參數分析，在列車不越行模式下，受平均站間距的限制，一般最高運行速度不超過 160 km/h；但對于某些具備越行條件的線路而言，則不受其限制，在滿足運輸能力需求大站快車可以采用更高的運行速度。

2.4 與公路運輸的合理分工

速度目標值的選擇首先要滿足時間目標值的要求，實現外圍新城或城市組團與中心城的快速聯系。市郊鐵路與公路相比，不能提供“門到門”服務，方便性稍差，但其快速性更勝一籌，特別是對于遠郊與中心城的聯系。因此，市郊鐵路的速度目標值選擇要注重發揮速度優勢，否則不利于吸引客流、實現交通規劃目標，如北京軌道交通八通線開通后運營狀況不太理想，與其設站較密、運營速度不高，與京通路上運營的公交車相比速度沒有明顯優勢有關。因此，速度目標值選擇應實現交通規劃目標，并促進與公路運輸的合理分工和協調發展。

3 我國市郊鐵路速度目標值的選擇

通過與國外大都市空間尺度類比分析，100～160 km/h 速度目標值應基本能滿足1 h 通勤圈的交通目標；在列車不越行模式下，受平均站間距的約束，列車最高運行速度不宜超過 160 km/h，但對于某些具備越行條件的線路而言，為滿足運輸能力等需求，大站快車可以采用更高的運行速度；從與公路運輸的合理分工和協調發展看，市郊鐵路宜采用相對較高的速度目標值。根據綜合分析，我國市郊鐵路速度目標值基本在 100～160 km/h 范圍。

[1]黃永柳. 關于既有鐵路開行市郊列車的思考[J]. 鐵道運輸與經濟，2011，33(5)：88-91.

[2]劉賢騰. 東京軌道交通體系與城市空間結構優化[J]. 現代城市軌道交通，2009(2)：71-75.

[3] 李鳳玲，史俊玲. 巴黎大區軌道交通系統[J]. 都市快軌交通，2009(1) ：101-104.

[4]陳孟喬. 國外主要城市市郊鐵路發展現狀分析及啟示[J]. 綜合運輸，2010(3)：77-81.

[5]馬述林. 東京城市快速軌道交通發展模式及啟示[J]. 綜合運輸，2009(3)：104-108.

[6]黃永柳，李建斌，陶志詳，等. 我國市郊鐵路發展對策研究[R]. 武漢：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2011.