利用既有鐵路發展城市軌道交通的可行性分析

高德輝

（中國城市規劃設計研究院 城市交通專業研究院，北京 100037）

城市交通系統是城市生存和發展的基礎設施。隨著城市化步伐的加快和機動車擁有量的快速增長，城市交通問題日益突出，已成為影響城市發展和城市居民生活質量的重要問題。發展大運量、高速度、安全、準點、舒適的城市軌道交通是解決交通問題的重要途徑，也是許多大城市交通發展的基本策略。但是，新建城市快速軌道交通投資巨大、建設周期長，為了使有限的軌道交通建設資金得到有效利用，必須建設多層次軌道交通網絡體系，整合、開發與利用既有鐵路資源。

從國民經濟與城市建設的整體角度出發，研究利用既有鐵路發展城市快速軌道交通的可行性，是一個對鐵路和城市具有雙贏意義的戰略舉措。

1 既有鐵路未能參與城市軌道交通的原因分析

從目前國內一些已經開展過的軌道交通網絡規劃的城市來看，既有鐵路幾乎沒有得到實際利用，總結起來，既有鐵路線路未能用于城市運輸的原因主要有以下幾方面。

1.1 體制原因

既有鐵路所有權屬于鐵路企業，其上級主管部門是代表中央政府的鐵道部，而城市交通一般由地方政府負責建設，兩者在體制及利益方面存在較大差異，共識的形成需要雙方的誠意和遠見卓識。

1.2 設備原因

傳統的既有鐵路是按服務于城市間長距離運輸設計的，其線路、車輛、車站、信號等方面與城市交通的需求之間確實存在一些差異，若要對既有鐵路設施加以利用，則需要對其做一定程度的改造。

1.3 需求原因

長期以來，既有鐵路由于車站間距較大，加上鐵路夜間行車量較大，周邊土地噪聲較大，沿線土地缺乏商業運作和開發，客貨運輸需求量受到影響，多數情況下，軌道交通的選線難以與既有鐵路走向重合。

1.4 認識原因

由于認識上的原因，部分城市沒有對既有鐵路設施利用的可行性進行充分分析和論證，或在論證中過于強調存在的差異和困難，使得可能的“雙贏”難以實現。

2 利用既有鐵路的軌道交通發展模式

2.1 利用既有鐵路開行市郊列車方案

我國正在加快鐵路建設，特別是鐵路客運專線建成運營后，既有鐵路將會產生一定剩余運輸能力，可以充分利用既有鐵路線路，在旅客出行高峰時段開行市郊列車，具體方案有如下三種：

a）維持既有線技術標準開行市郊列車；

b）提高既有線技術標準開行市郊列車；

c）改造廢棄鐵路或地方鐵路線開行市郊列車。

2.2 城市軌道交通與鐵路一體化運營方案

城市軌道交通與鐵路一體化運營方案具體包括以下三種。

一是共軌方案，即兩種不同線路共用同一軌道線路方案，這里主要是指在既有鐵路線路上開行城市軌道交通列車方案。

二是過軌方案，即不同線路之間的列車可以駛入對方線路，這里主要是指鐵路列車和城市軌道交通列車可以駛入對方線路的方案。

三是換乘方案，即城市軌道交通與市郊鐵路的換乘，可以采用城市軌道交通系統與市郊鐵路換乘銜接，主要換乘方式可以是站臺換乘或樞紐換乘，實現一體化運營。

共軌方案和過軌方案的可行性分析是本文的研究重點，利用既有鐵路發展城市軌道交通系統，采用共軌模式的前提條件是存在既有鐵路系統的線路可以利用或者改造，而如果無既有鐵路系統線路利用，在單獨修建輕軌線路時，可以考慮修建部分輕軌路段與專用線、聯絡線、支線等市郊鐵路線路銜接，輕軌與市郊鐵路過軌銜接。

3 發展城市軌道交通與鐵路共軌和過軌運行的可行性分析

3.1 技術可行性

3.1.1 城市快速軌道交通的主要標準

3.1.1.1 車輛

根據城市快速軌道交通工程項目建設標準，車輛按車體寬度分為A、B、C三類車型[1]，各類車型的主要技術規格如表1所示。

表1 各種車型主要技術規格

3.1.1.2 線路

線路設計方面，由于城市快速軌道交通要適應城市沿街道布線以及時而轉彎、時而高架或入地的需要，線路的曲率半徑小、坡度大。線路工程主要技術標準應滿足表2的規定。

表2 線路工程主要技術標準

3.1.1.3 供電

城市電網對輕軌系統供電模式分為集中式、分散式和混合式[2]，沿線用電負荷通過沿線變電所，形成一個完整的供電網絡。內部供電系統分為三部分：主變電所、牽引變電系統和變配電系統。目前，國內的城市快速軌道交通系統采用的是直流1 500V和直流750V兩種電壓等級。

3.1.1.4 信號

城市快速軌道交通的信號系統方面，如果行車的速度快、密度大，就應設置自動閉塞信號系統，也可以采用先進的城市軌道交通信號系統——自動控制系統（ATC），它包括列車自動防護（ATP）、列車自動操作（ATO）和列車自動監督（ATS）三個子系統。

3.1.2 鐵路的主要標準

城市快速軌道交通由于其車輛牽引動力等設備的限制，可以與大鐵路系統中的專用線、聯絡線、支線以及在城市中承擔城區與市郊聯絡作用的市郊鐵路線路共軌和過軌。我國市郊鐵路的輪軌系統可允許軸重46t的車輛通過，線路上主要采用50kg／m的鋼軌，線路的規劃設計方面最大坡度為3%，平曲線最小曲率半徑為200m，供電電流為直流電600～1500V或交流電25kV，供電方式采用頂上或三軌，平均運行速度為45～60km／h，最大速度為120km／h。

3.1.3 發展城市快速軌道交通與鐵路共軌運行的可行性分析

城市快速軌道交通與市郊鐵路的比較見表3（本文以輕軌系統為例）。

表3 輕軌系統與市郊鐵路系統的比較

由表3可知，市郊鐵路的線路允許軸重、平縱斷面條件、線路允許速度、限界等均能滿足城市輕軌的設計標準。對市郊鐵路的部分路段或者全路段的供電系統進行改造，按照城市軌道交通的供電制式進行改造或者改造成雙系統模式，使市郊鐵路線路既能行駛城市軌道交通車輛又能行駛鐵路車輛；或者將車輛改造成雙流系統車輛，可以在城市軌道交通和市郊鐵路不同的電壓等級下運行。此外，將全路段的信號系統由過去傳統落后的信號系統改造為自動閉塞或者更先進的列車自動控制系統，并增加線路站點，以滿足輕軌1km站距的要求。根據車輛設計要求，需調整站臺高度或者改造車門設備設計，使車門與站臺高差適合乘客上下，還需改造車站線路。通過市郊鐵路或者專用線的電氣化改造，完全可以建設成共軌運行的輕軌系統。此外，可以借鑒國外共軌運行系統以及國內利用鐵路資源開發軌道交通的成功經驗。例如，德國卡爾斯魯厄輕軌與市郊鐵路共軌模式（稱為卡爾斯魯厄模式）已得到了成功應用。

成功實施共軌運行的關鍵是車輛技術，這也是整個系統投資較多的一個方面。以提高軌道交通設備國產化程度為原則，可通過自主研發、技術引進、合資生產等多種方式努力提高國產輕軌車輛的制造水平。一旦車輛的問題得到妥善解決，那么發展共軌運行系統在技術方面就是可行的。

3.1.4 發展城市快速軌道交通與鐵路過軌運行的可行性分析

城市快速軌道交通與鐵路系統采用過軌方式銜接運行，在技術方面除了要具有共軌運行模式下線路的技術改造支持外，主要還是要做到城市軌道交通線路和鐵路系統及其聯絡線的統一設計，實現三者的無縫銜接，則城市軌道交通車輛可以過軌通過。

實現過軌的一項重要技術就是實現軌道之間的銜接。線路接軌應滿足下列要求：a）城市軌道線路與既有市郊鐵路線路接軌，應保證主要去向的列車不改變運行方向通過接軌點；b）城市軌道交通岔線不應在區間與鐵路正線接軌，特殊情況下，運營條件允許方可在區間與正線接軌，但在接軌地點應設置車站、線路所或輔助所；c）城市軌道交通岔線在區間或站內與正線、到發線接軌均應設置安全線；d）城市軌道交通岔線與車站到發線接軌，當接軌處受地形條件限制或向車站方向為平坡或上坡道，可設置脫軌器或脫軌道岔代替安全線，當站內有平行進路或隔開道岔并有聯鎖裝置，可不另設其他隔開設備。

可按照鐵道部關于《合資鐵路、地方鐵路及專用鐵道與國家鐵路接軌站安全管理辦法》的規定，根據輕軌的運行、制動等特點設計過軌銜接線路以及制定相關安全管理辦法。

3.2 經濟可行性

城市快速軌道交通造價高，難以大幅度降低造價的主要原因是土建工程的投資過大。利用既有鐵路線路建設共軌運行系統，或采用部分線路利用既有鐵路線路建設過軌運行系統，沿線拆遷量小，線路與結構工程的投入也很有限，因此可以大幅度降低整個系統的投資。同時共軌和過軌運行系統還具有建設速度快、工期短的優點，能夠適應城市交通發展的迫切需要。

此外，由于鐵路對城市的分割作用，鐵路沿線一般都是城市中經濟相對欠發達、居住環境較差的地帶。修建與這些鐵路線路共軌或過軌運行的城市軌道交通系統，對于沿線土地開發、舊城改造和經濟發展等都會起到積極的促進作用。同時，由于輕軌車輛先進，具有快捷、舒適、安全的功能，通過改造能改善市郊鐵路破舊、落后的形象，充分利用有限資源，盤活部分已廢棄不用的鐵路線路。

采用共軌運行的環境影響可從以下三個方面分析：首先，由于利用既有鐵路，可以減少土石方工程，因此減少了對生態環境的影響；其次，輕軌交通速度較低，能夠達到功能區噪聲標準，由于輕軌交通有較好的振動和噪音控制技術，因此輕軌交通對噪聲貢獻值低，夜間可無行車組織，無夜間噪聲影響問題；再次，輕軌交通采用電力牽引，無大氣污染問題，輕軌交通作為低污染、大能力的交通工具，可分流城市客流，大大減少采用其他交通工具所產生的噪聲污染、大氣污染，對進一步改善城市聲環境、大氣環境具有重大作用。

國外的經驗表明，共軌運行系統以其快捷、舒適、安全的優點，能夠吸引大量的乘客，特別是城市周邊地區到市區的通勤乘客。如果制定合理的票價，可以保證正常運營乃至贏利。共軌運行輕軌是運量介于地鐵和公共汽車之間的一種中運量軌道交通系統，其客運量相比地鐵要小。但由于其投資少，建設周期短，可以有效地縮短投資回收期，降低投資風險，項目籌資的可能性也更大。

4 結論

由此可見，利用既有鐵路發展城市軌道交通在技術上是可行的，在經濟上收效也很大，但利用既有鐵路發展城市快速軌道交通需要進行技術改造，包括線路改造、車站改造、通信信號改造、列車車輛改造等幾個方面，雖然改造難度大，技術難點多，但總的來說具備可行性，而且對設備的運用較為充分。總之，只要能夠轉變觀念和體制，就可以充分利用既有鐵路發展城市軌道交通。

[1]建標[1999]81號，城市快速軌道交通工程項目建設標準[S].

[3]毛保華，姜帆，劉遷，等，城市軌道交通[M].北京：科學出版社，2001.