快慢線模式在北京地鐵新線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

潘學(xué)英 魏慶朝 邱麗麗 程 雯

(1.北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司 北京 100037;2.北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 北京 100044)

隨著世界各大城市的不斷發(fā)展變化，當(dāng)前我國(guó)幾大主要城市進(jìn)入城市軌道交通快速發(fā)展期和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)期。軌道交通線路由中心城向周邊新城和郊區(qū)延伸發(fā)展，線路長(zhǎng)度明顯加長(zhǎng)，形成了不少長(zhǎng)大線路，給軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

對(duì)于城市軌道交通長(zhǎng)大線路的前期研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)模式等方面的研究工作，是目前國(guó)內(nèi)各城市軌道交通發(fā)展的重要課題和熱點(diǎn)問題。對(duì)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中市域快線、市郊鐵路、區(qū)域快線、城際鐵路等相互結(jié)合、銜接的運(yùn)營(yíng)方式和建設(shè)模式研究是非常緊迫的。

在城市中心區(qū)與周邊新城的連接、大城市與衛(wèi)星城間市域快速軌道交通線路上，根據(jù)其客流潮汐化、向心性強(qiáng)的特點(diǎn)，線路線站位、列車運(yùn)營(yíng)模式和運(yùn)營(yíng)管理模式等的合理選擇，對(duì)于提高軌道交通系統(tǒng)的服務(wù)水平、降低運(yùn)營(yíng)成本、實(shí)現(xiàn)高效銜接等方面具有非常重要的意義。

1 快慢線模式的概念

鑒于國(guó)內(nèi)城市軌道交通和市域線的快速發(fā)展，對(duì)基于快慢線運(yùn)營(yíng)模式的線站位方案研究是非常必要的。快慢線是指城市軌道交通采用快慢車共軌運(yùn)營(yíng)模式的線路，快車和慢車在同一條軌道上運(yùn)行。快車采用越站的運(yùn)營(yíng)模式，慢車采用站站停的運(yùn)營(yíng)模式;快線主要服務(wù)于新城(或衛(wèi)星城)至市中心區(qū)的中長(zhǎng)途通勤客流，慢線主要服務(wù)于短途乘客;在快慢車避讓車站，采用快車優(yōu)先出站，慢車后出站的方式;快線通過減少停站時(shí)間和提高過站速度來提高旅行速度。總之，快慢線模式是根據(jù)乘客出行的不同需求實(shí)現(xiàn)差別化服務(wù)的新運(yùn)營(yíng)模式。

筆者以北京地鐵新線工程快慢線模式為例，重點(diǎn)研究基于快慢線運(yùn)營(yíng)模式的長(zhǎng)大線路線站位方案及相關(guān)問題。

2 國(guó)外快線發(fā)展概況

采用快慢線越行運(yùn)營(yíng)模式是城市軌道交通快線的一種特殊的運(yùn)營(yíng)模式，是提高軌道交通水平的一項(xiàng)有力措施。采用快慢線運(yùn)營(yíng)模式，需要對(duì)線網(wǎng)規(guī)劃中的線路從客流特征、實(shí)施條件進(jìn)行研究分析，合理選擇越行區(qū)段、越行點(diǎn)，并對(duì)運(yùn)營(yíng)效果進(jìn)行分析論證，確保快慢線具備可行性、可操作性。

國(guó)外一些發(fā)達(dá)城市，如美國(guó)紐約、法國(guó)巴黎、日本東京等，部分線路已采用快慢線運(yùn)營(yíng)模式。

2.1 紐約地鐵快線

紐約地鐵快線模式有2種:四軌和三軌，如圖1、圖2所示。

四軌模式在同一服務(wù)區(qū)間提供快慢線，是紐約地鐵的主要模式，快線與慢線同站臺(tái)換乘。

三軌模式主要服務(wù)于潮汐性客流，在高峰期間為客流主方向同時(shí)提供快慢線的服務(wù)，均采用高架形式。紐約快線的旅行速度與國(guó)內(nèi)地鐵相差不多，其快速的概念主要體現(xiàn)在:慢線能夠服務(wù)于更廣范圍情況下所產(chǎn)生的對(duì)比。

紐約地鐵特征:快慢車同向不共線、快速運(yùn)行、換乘方便、服務(wù)于中長(zhǎng)距離的出行。

2.2 巴黎快線(RER)

巴黎RER建設(shè)的主要目的是使乘客快速穿越整個(gè)巴黎市和從近郊不經(jīng)換乘就可以到達(dá)市中心。巴黎公交公司采用了利用既有市郊鐵路，在中心城修建新線的RER方案。

巴黎快線特征:快速運(yùn)行、共線運(yùn)營(yíng)、靈活的運(yùn)營(yíng)方式。

2.3 日本東京快線

城市中心的地鐵網(wǎng)主要服務(wù)于城市中心15 km的范圍，城市快速鐵路主要服務(wù)于城市50 km的范圍，使中心城與郊區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)非常方便。快慢線越行運(yùn)營(yíng)模式主要以東京快線為代表，其主要特征是:同一軌道上實(shí)現(xiàn)跨站運(yùn)營(yíng)與站站停相結(jié)合的運(yùn)營(yíng)方式。

東京快線特征:快慢車共軌運(yùn)行、站距靈活、換乘方便、大小交路運(yùn)營(yíng)。

2.4 小結(jié)

對(duì)紐約、巴黎和東京地鐵快線模式的分析表明，各個(gè)城市的快線特征并不相同，沒有一個(gè)絕對(duì)的指標(biāo)來定義快線，但有如下共同特點(diǎn):

1)相對(duì)于普通地鐵，快線的站間距大、速度快。

2)為主要出行點(diǎn)之間提供快速的服務(wù)。

3)快線主要是通過減少停靠站和提高運(yùn)行速度來實(shí)現(xiàn)。

采用快慢車共軌運(yùn)行，是基于以人為本的設(shè)計(jì)原則，避免頻繁上下車對(duì)中長(zhǎng)途乘客的干擾，滿足乘客不同需求，以提高旅客的舒適度和列車的直達(dá)性，提高整條線路的差別化服務(wù)水平。

通過設(shè)置不同的站間距和運(yùn)營(yíng)方案的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)快慢線的差別化服務(wù)方式。快線為中長(zhǎng)距離出行的乘客提供更好的服務(wù)，慢線主要為短距離出行的乘客提供更舒適的服務(wù)。

3 北京地鐵新線的快慢線運(yùn)營(yíng)模式

快慢車運(yùn)營(yíng)模式主要考慮客流特征:一是組團(tuán)之間客流交換量較大，二是客流潮汐特征明顯，三是客流平均運(yùn)距長(zhǎng)。

我國(guó)采用快慢線越行在鐵路上較為普遍，主要是鐵路多為地面線和高架線，工程投入相對(duì)較小。目前還沒有一條實(shí)際運(yùn)營(yíng)快慢線的地鐵線路，北京地鐵6號(hào)線是我國(guó)第1條計(jì)劃在北京市2015年城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃中實(shí)行快慢線越行的線路。

北京地鐵6號(hào)線是北京市軌道交通線網(wǎng)中貫穿于城市中心區(qū)、東西向布置、大運(yùn)量等級(jí)的骨架線。為了將近郊新城(通州新城)到城市中心的軌道交通出行時(shí)間控制在45 min以內(nèi)，該線采用快線模式。6號(hào)線全線總長(zhǎng)約52 km，共設(shè)車站34座，分一、二期及西延3段建設(shè)(見圖3)。

圖3 6號(hào)線全線方案

根據(jù)國(guó)外3個(gè)典型城市的經(jīng)驗(yàn)和北京地鐵6號(hào)線的線路特點(diǎn)，以及6號(hào)線一、二期工程的預(yù)測(cè)客流情況，對(duì)3種模式(常規(guī)運(yùn)營(yíng)模式、全線越行運(yùn)營(yíng)模式和快慢車共軌運(yùn)營(yíng)模式)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合比較分析后，推薦6號(hào)線采用快慢車共軌的運(yùn)營(yíng)模式，即五路居至青年路采用站站停的運(yùn)行方案，在青年路至終點(diǎn)東小營(yíng)站采用大站越行的運(yùn)行方案。快車在褡褳坡站以西站站停、在以東區(qū)段越行，停車站數(shù)量為22個(gè)，快車越過不停的車站5座。慢線停車站數(shù)量為27個(gè)，采用站站停的運(yùn)營(yíng)模式，主要服務(wù)于短途乘客。快線主要服務(wù)于通州新城至市中心區(qū)和CBD的中長(zhǎng)途通勤客流，在褡褳坡站以東，選擇幾個(gè)上下車客流量較大的車站停車，通過減少停站時(shí)間和提高過站速度來提高旅行速度。在快慢車避讓車站，采用快車優(yōu)先出站、慢車后出站的方式。經(jīng)過運(yùn)營(yíng)組織研究表明:快慢車避讓站的數(shù)量與系統(tǒng)通過能力有關(guān)。6號(hào)線設(shè)2座避讓站，分別位于常營(yíng)站和新華大街站。該種運(yùn)營(yíng)模式滿足不同層面乘客的需求，將越站運(yùn)營(yíng)和站站停運(yùn)營(yíng)相結(jié)合，體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念(見圖4)。

根據(jù)運(yùn)行圖鋪畫，6號(hào)線西延之后，快慢車共軌運(yùn)營(yíng)模式下和普通車運(yùn)營(yíng)模式下，列車旅行速度和旅行時(shí)間見表1。

圖4 6號(hào)線西延后快慢車共軌運(yùn)營(yíng)模式停車站

表1 2種運(yùn)營(yíng)模式運(yùn)行圖旅速

4 基于快慢線運(yùn)營(yíng)模式的線站位方案

4.1 線位方案選擇

快慢線模式線位選擇與普通地鐵線基本相同，快慢線選線時(shí)除滿足普通線路一般選線原則外，還應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)大線路穿越城市中心區(qū)、郊區(qū)、新城、衛(wèi)星城鎮(zhèn)以及城鄉(xiāng)結(jié)合部的地域和客流特征等因素，重點(diǎn)研究以下幾個(gè)方面:

1)合理選擇不同區(qū)域的線路路徑，盡可能選擇城市主干道和設(shè)站位置條件較好的主客流集散點(diǎn)。

2)根據(jù)城市道路現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，線路盡可能平順，線路選擇采用較大曲線半徑、較長(zhǎng)夾直線、較大豎曲線半徑等來滿足快線行車速度的要求，以免受限速而影響全線快速運(yùn)營(yíng)的要求和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

3)充分考慮沿線相關(guān)的地面與地下建(構(gòu))筑物、市政管線、重要建筑和文物等控制因素的影響，合理選擇線路平面及縱坡，以滿足快線的線路技術(shù)條件，有利于適應(yīng)各種運(yùn)營(yíng)條件，達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的最佳平衡點(diǎn)。

4)車站位置的選擇應(yīng)與城市各區(qū)域現(xiàn)狀及規(guī)劃協(xié)調(diào)一致，結(jié)合線路長(zhǎng)的特點(diǎn)和快線的要求，盡可能選擇較大的站間距，并結(jié)合不同區(qū)域特點(diǎn)選擇適合快慢線運(yùn)營(yíng)要求的站間距。

5)設(shè)置普通車站和越行車站的線路條件時(shí)都應(yīng)滿足列車越行的速度要求。

6)為了滿足不同地域的環(huán)境要求，線路敷設(shè)位置與特殊敏感點(diǎn)和居住區(qū)等相距盡量遠(yuǎn)，減少對(duì)周邊建(構(gòu))筑物等的振動(dòng)和噪聲影響。

4.2 站位方案研究

快慢線越行有2種方式:一是在客流小的站點(diǎn)慢車停站、快車越行通過;二是在客流大的站點(diǎn)快慢車都停站，快車先行。

快慢線站位設(shè)置時(shí)除滿足普通線路一般設(shè)站原則外，還應(yīng)結(jié)合不同區(qū)域、周邊環(huán)境、客流特征、普通站越行站設(shè)置要求和條件等因素，重點(diǎn)研究以下幾個(gè)方面。

4.2.1 越行站站位選擇

1)客流大:車站選擇在既有規(guī)劃的各類交通樞紐及重要客流集散點(diǎn)，周邊開發(fā)強(qiáng)度較高，客流量大;充分考慮沿線情況以利于最大限度地吸引客流、方便乘客。

2)設(shè)站條件好:道路寬或用地設(shè)站條件好。

3)換乘便捷:站點(diǎn)選取除考慮快慢車越行外，還應(yīng)滿足快慢車的換乘需求。

4)體量大:越行站通常采用三線或四線，車站體量、規(guī)模大，規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮減小車站規(guī)模。

5)一體化:越行站站位的選擇應(yīng)結(jié)合周邊道路、管線、開發(fā)強(qiáng)度及性質(zhì)綜合考慮，按照一體化城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的理念，將車站富裕面積結(jié)合周邊商業(yè)進(jìn)行綜合開發(fā)。

4.2.2 普通站站點(diǎn)選擇

1)客流小:車站選擇在現(xiàn)狀或規(guī)劃客流小的站點(diǎn)。

2)換乘少:站點(diǎn)與其他軌道交通線不換乘或換乘量小。

3)體量小:車站周邊開發(fā)強(qiáng)度較低，客流相對(duì)較小，快車可考慮通過不停車，只考慮慢車停靠。快車不停靠可有效縮減車站體量，降低工程的初期投入。

4)開發(fā)少:車站位置在開發(fā)強(qiáng)度小的地區(qū)。

4.2.3 實(shí)際方案選擇

對(duì)定福莊地區(qū)青年路—草房站段的站點(diǎn)布置方案進(jìn)行比較。

1)四站方案(見圖5)。車站站址選擇在定福莊路口、三間房東路路口、建材院路口東側(cè)、草房西路路口，分別設(shè)褡褳坡站、黃渠站、常營(yíng)站、草房站，四站方案除褡褳坡站與黃渠站有部分重疊外，其余各站基本覆蓋周邊用地。平均站間距為1.51 km。同時(shí)常營(yíng)站位于商業(yè)開發(fā)中心地帶，既利于吸引客流，也有利于提高車站周邊商業(yè)開發(fā)的品質(zhì)。

圖5 四站方案

2)五站方案(見圖6)。

圖6 五站方案

車站站址選擇在定福莊路口、三間房東路路口、管莊路口、辛莊路口、草房西路路口，分別設(shè)褡褳坡站、黃渠站、常營(yíng)站、辛莊站、草房站，五站方案的平均站間距只有1.1 km，造成覆蓋范圍有較多重疊，同時(shí)站間距過小也影響了快線的運(yùn)營(yíng)效率。受常營(yíng)站雙島四線影響，站間距過短無條件使區(qū)間線路并攏，造成辛莊站車站規(guī)模較大。由于常營(yíng)站車站長(zhǎng)，跨管莊路路口后對(duì)地下管線影響較大，基本無法安排管線敷設(shè)的路徑。

通過以上分析，定福莊地區(qū)采用四站方案，既能保證本線的運(yùn)營(yíng)效率，又能照顧常營(yíng)商業(yè)開發(fā)地塊和常營(yíng)站、草房站周邊的經(jīng)濟(jì)適用房和兩限房，降低了工程規(guī)模，故推薦采用四站設(shè)置方案。

4.3 不同區(qū)域車站站間距選擇的要求

軌道交通站間距的確定受限于多種因素，單純的某種因素?zé)o法確定站間距大小，不同區(qū)域、不同城市、不同的規(guī)劃條件也直接影響到站間距的設(shè)置距離。

不同區(qū)域車站站間距選擇的影響因素有:列車運(yùn)行速度、乘客步行時(shí)間、出行費(fèi)用。城市軌道交通站點(diǎn)規(guī)劃設(shè)置必須與城市規(guī)劃布局緊密配合，實(shí)現(xiàn)最佳效益。不同類型站間距設(shè)置的一般原則如下:

1)城市中心區(qū)域站間距設(shè)置。城市軌道交通經(jīng)過城市中心區(qū)域時(shí)，要求站間距設(shè)置距離較短，一般而言，0.8 ～1.4 km 比較合理。

2)在城市邊緣區(qū)域站間距設(shè)置在1.5～3.0 km比較合理。

3)城市郊區(qū)站間距設(shè)置。應(yīng)該遵循客流集散情況和區(qū)域內(nèi)部的規(guī)劃情況，不能對(duì)其站間距設(shè)置長(zhǎng)度進(jìn)行硬性規(guī)定。

線路采取越行方式是為了提高快車的旅行速度，滿足長(zhǎng)途旅客舒適度和直達(dá)性要求，考慮平均站間距較大、有利于列車發(fā)揮速度優(yōu)勢(shì)。綜合考慮最高運(yùn)行速度、提高越行通過速度、大站間距選擇等是實(shí)現(xiàn)快速的列車旅行速度的要求，因此，城市軌道交通快線的不同區(qū)域平均站間距需適當(dāng)提高。

4.4 越行站線路敷設(shè)方式選擇的要求

地鐵線開行快慢車通常較適合于在客流斷面相對(duì)適中的地段，一般可選擇在城郊結(jié)合部和郊區(qū)線路。由于在越行車站增加到發(fā)線，從而造成車站規(guī)模較大。從工程實(shí)施的難易程度看，選擇越行站也適合于城郊結(jié)合部和郊區(qū)。越行站在不同線路敷設(shè)方式條件下的選擇要求如下:

1)地下線。越行站選擇在地下空間資源相對(duì)充裕的地點(diǎn)，對(duì)工程的控制因素相對(duì)較少，如地下管線、周邊控制性建筑等。車站需具備安全、易施工、易控制工程投資等有利因素。

2)地面線。地面越行車站可實(shí)施性較強(qiáng)，有條件的地段應(yīng)酌情采用大號(hào)道岔，以提高慢車側(cè)線進(jìn)站速度，減少慢車進(jìn)站時(shí)間，提高列車旅行速度和乘客的舒適度。

3)高架線。由于高架線越行車站體量大，車站建筑應(yīng)盡可能結(jié)合周邊開發(fā)綜合考慮，車站應(yīng)采用體量較小的配線形式，力求美觀、實(shí)用，減少對(duì)道路、周邊建筑物的遮擋。高架車站具有投資少、易實(shí)施等特點(diǎn)。

5 結(jié)論與建議

北京地鐵6號(hào)線是我國(guó)第1條真正意義上的軌道交通快慢線，一、二期工程將于2014年底正式通車試運(yùn)行，全線(含一、二期、西延工程)計(jì)劃于2015年底正式通車試運(yùn)行。實(shí)行快慢線運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)度占一、二期線路長(zhǎng)度的約一半，快車全線旅行速度將達(dá)到47 km/h(其中快車一、二期工程旅行速度將達(dá)到50 km/h)，與目前普通旅行速度33 km/h的地鐵線相比，其旅行速度將提高42%以上(其中快車一、二期工程旅行速度將提高50%左右)。

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外快慢線建設(shè)及運(yùn)營(yíng)實(shí)例的研究，得出如下結(jié)論:

1)采用快慢車組合的越行快線運(yùn)營(yíng)模式在技術(shù)上是可行的，比較適合在連接中心城與新城的長(zhǎng)大線路上運(yùn)營(yíng)。

2)快慢車組合的快線模式采用較大站間距的線站位方案是合理的，有利于提高最高速度為100 km/h的快車運(yùn)行速度，縮短旅行時(shí)間，節(jié)約乘客出行時(shí)間。

3)北京地鐵6號(hào)線是第1條快慢線實(shí)際運(yùn)用線路，下一步應(yīng)根據(jù)城市發(fā)展、線網(wǎng)調(diào)整、客流變化、運(yùn)輸能力的要求等，結(jié)合線路工程具體情況，對(duì)實(shí)際運(yùn)營(yíng)組織方案進(jìn)行深化完善，鋪畫出更詳細(xì)的運(yùn)行圖，并結(jié)合運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整運(yùn)用，以達(dá)到較高的行車密度和運(yùn)營(yíng)效率;在6號(hào)線的運(yùn)營(yíng)中深入研究、總結(jié)，在今后國(guó)內(nèi)各城市軌道交通發(fā)展過程中，根據(jù)實(shí)際情況研究選擇適合城市和區(qū)域發(fā)展的軌道交通制式、運(yùn)營(yíng)模式和線站位選擇要求。

［1］施仲衡.地下鐵道的設(shè)計(jì)與施工［M］.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

［2］北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司，北京地鐵6號(hào)線快線模式研究［R］.北京，2006.

［3］北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司.線路敷設(shè)及車站規(guī)劃設(shè)置研究［R］.北京，2008.

［4］北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司.北京地鐵六號(hào)線工程可行性研究報(bào)告［R］.北京，2008.

［5］北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司.北京地鐵六號(hào)線西延工程可行性研究報(bào)告:送審稿［R］.北京，2011.

［6］劉麗波，葉霞飛，顧保南.東京私鐵快慢車組合運(yùn)營(yíng)模式對(duì)上海市域軌道交通線的啟示［J］.城市軌道交通研究2006，9(11):38-41.

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