溫臺沿海城市群城際鐵路臺溫連接線行車組織方案分析

吳炳毅 周冠宇

(浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，310006，杭州//第一作者，教授級高級工程師)

溫臺沿海城市群以溫州、臺州為核心，是浙江省城鎮(zhèn)空間結(jié)構(gòu)“三群四區(qū)七核五級網(wǎng)絡(luò)化”中的三群之一[1]。市域鐵路是兩市交通的主骨架，是連接城市新城與中心城以及沿線城市組團的快速、舒適、公交化、大容量的公共交通方式[2]。《溫州市域鐵路近期建設(shè)規(guī)劃(2012—2018年)》于2012年獲批，包含溫州市域鐵路S1線一期、S2線一期、S3線一期3條線路[3]。《浙江省都市圈城際鐵路近期建設(shè)規(guī)劃(2014—2020年)》于2014年獲批，臺州市規(guī)劃建設(shè)S1線、S2線2條線路。其中溫州市域鐵路S2線(以下簡稱溫州S2線)、臺州市域鐵路S1線(以下簡稱臺州S1線)均為兩市南北向的城市快速軌道交通。溫州S2線遠(yuǎn)期由下塘向北延伸至雁蕩山，到達溫州市行政區(qū)域北部邊界，且與臺州市的大溪鎮(zhèn)僅一山之隔。大溪鎮(zhèn)距臺州S1線僅為7 km。隨著城市范圍不斷擴大，城市外圍組團正逐漸成為城市重要組成部分[4]。為促進溫臺城市群一體化建設(shè)以及兩市交界處的城鎮(zhèn)發(fā)展，推動兩市軌道交通整體化布局，《浙江省都市圈城際鐵路二期建設(shè)規(guī)劃(2019—2024年)》將溫嶺至雁蕩山規(guī)劃空白區(qū)段和溫州S2線遠(yuǎn)期下塘至雁蕩山區(qū)段組合形成新線——臺溫連接線，發(fā)揮其銜接溫臺兩市市域鐵路的功能。由于溫臺兩市市域鐵路建設(shè)規(guī)劃已完成批復(fù)，臺溫連接線以都市圈城際鐵路進行報批，但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與溫臺兩市市域鐵路保持一致。

1 相關(guān)線路概況

1.1 臺溫連接線

1.1.1 線路走向

臺溫連接線(如圖1所示)北起臺州S1線溫嶺火車站站，經(jīng)大溪、大荊、雁蕩山、清江等集鎮(zhèn)，南至溫州S2線下塘站(不含)，線路全長54.95 km。線路由溫嶺至雁蕩山規(guī)劃空白區(qū)段和溫州S2線遠(yuǎn)期下塘至雁蕩山區(qū)段組成，連接在建的溫州S2線和臺州S1線。線路串聯(lián)溫臺沿海城市群軌道交通網(wǎng)，是構(gòu)建未來溫臺大都市核心區(qū)沿海產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶的快速聯(lián)系通道，提供沿線城鎮(zhèn)間快速直達服務(wù)。

圖1 臺溫連接線線路走向

1.1.2 客流預(yù)測

臺溫連接線遠(yuǎn)期高峰小時單向最大斷面客流量1.49萬人次/h，負(fù)荷強度0.43萬人次/km，平均乘距31.94 km/人次，全日客流量22.00萬人次，如表1所示。

表1 臺溫連接線初、近、遠(yuǎn)期客流指標(biāo)

1.2 臺州S1線

1.2.1 線路走向

臺州是我國東南沿海重要的現(xiàn)代化制造業(yè)基地與商貿(mào)中心，浙江中部沿海重要的港口城市、交通節(jié)點和旅游集散地。臺州“十三五”規(guī)劃明確“大通道、大樞紐、大節(jié)點、大網(wǎng)絡(luò)”綜合運輸體系建設(shè)，運輸格局亟待優(yōu)化，臺州市域形成城市快速軌道交通主骨架(S1、S2線)，促進椒江、路橋、黃巖三區(qū)融合發(fā)展[8]，中心城區(qū)布局現(xiàn)代有軌電車線網(wǎng)，以實現(xiàn)臺州城市群發(fā)展目標(biāo)和公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略。

臺州S1線(如圖2所示)呈南北走向，北起濱海新城頭門港北，南至溫嶺市坎門鎮(zhèn)，全長約123 km。該線覆蓋杭紹臺鐵路臺州中心站、臺州客運南站、沿海鐵路溫嶺火車站、規(guī)劃單軌萬昌路站等重要樞紐客流集散點，是椒江、路橋和溫嶺組團間重要的城市快速聯(lián)系通道[9]。一期工程北起臺州中心站站(地下站，與杭紹臺鐵路、S2線換乘)，南至城南站，串聯(lián)臺州中心城區(qū)、澤國鎮(zhèn)、溫嶺市區(qū)，線路全長52.40 km，設(shè)站15座，其中地下站7座，其余為高架站[10]。

圖2 臺州S1線線路走向

1.2.2 客流預(yù)測

臺州S1線遠(yuǎn)期高峰小時單向最大斷面客流量2.33萬人次/h，負(fù)荷強度0.45萬人次/km，平均乘距30.2 km/人次，全日客流量54.68萬人次，如表2所示。其中溫嶺以南段初、近、遠(yuǎn)期高峰小時單向最大斷面客流量分別為0.43萬人次/h、1.08萬人次/h、1.68萬人次/h。

1.2.3 行車交路

根據(jù)客流預(yù)測，臺州S1線初期開行單一交路，近、遠(yuǎn)期開行大小交路(如圖3所示)。大交路(頭門港北站—玉環(huán)站)14對/h，其中9對快車、5對慢車； 小交路(杜橋站-城南站)10對/h。

表2 臺州S1線初、近、遠(yuǎn)期客流指標(biāo)

a) 初期

b) 近期/遠(yuǎn)期

注:對數(shù)=站站停車+大站快車

圖3 臺州S1線初、近、遠(yuǎn)期行車交路

1.3 溫州S2線

1.3.1 線路走向

溫州S2線(如圖4所示)呈東北—西南走向，北起甬臺溫鐵路雁蕩山站，經(jīng)樂清、溫州至瑞安，南至S3線的換乘站人民路站[5]。該線是構(gòu)建未來溫州大都市核心區(qū)沿海產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶的快速聯(lián)系通道，主要承擔(dān)都市區(qū)范圍內(nèi)沿海地帶南北向組團間快速交通聯(lián)系[6]。初、近期線路串聯(lián)樂清輔城、甌江口新城、瑞安市區(qū)，全長63.63 km，設(shè)站20座，其中地下站1座(機場站)，其余均為高架站。遠(yuǎn)期線路由下塘繼續(xù)向北延伸至雁蕩山[7]。

1.3.2 客流預(yù)測

溫州S2線遠(yuǎn)期高峰小時單向最大斷面客流量2.26萬人次/h，負(fù)荷強度0.75萬人次/km，平均乘距19.6 km/人次，全日客流量68.93萬人次(含下塘至雁蕩山段)，如表3所示。

1.3.3 行車交路

根據(jù)客流預(yù)測，溫州S2線初、近期開行單一交路。遠(yuǎn)期開行大小交路，大交路(雁蕩站—人民路站)4對/h，小交路(天成站—人民路站)18對/h，高峰時段不開行大站快車，如圖5所示。

圖4 溫州S2線線路走向

指標(biāo)初期(2023年)近期(2030年)遠(yuǎn)期(2045年)線路長度/km62.1062.1090.30高峰單向斷面客流量/(萬人次/h)0.801.432.26全日客流量/(萬人次)20.3337.4968.93負(fù)荷強度/(萬人次/km)0.330.600.75平均乘距/(km/人次)21.5019.9019.60

a) 初期/近期

b) 遠(yuǎn)期

注:對數(shù)=站站停車+大站快車

圖5 溫州S2線初、近、遠(yuǎn)期行車交路

2 臺溫連接線行車組織方案

2.1 車輛選型與編組

根據(jù)臺溫連接線的初步研究成果，該線車輛采用與溫州S2、臺州S1線相同的市域動車組，采用AC 25 kV受電，橫縱向混合座椅布置，適合120～160 km/h速度目標(biāo)值，具備載客量大、快速乘降、快起快停等特點[11]。由于該線平均乘距達30 km，為保持乘坐舒適度，定員標(biāo)準(zhǔn)采用4人/m2，每節(jié)定員185人。根據(jù)初、近、遠(yuǎn)期客流預(yù)測數(shù)據(jù)，初、近期分別采用4輛編組，遠(yuǎn)期采用6輛編組。

2.2 行車組織設(shè)計基本原則

1)臺溫線為溫州S2、臺州S1線的連接線。考慮三線需互聯(lián)互通，行車組織方案設(shè)計應(yīng)明確線路功能定位，力求合理簡單，各交路開行對數(shù)宜呈一定比例，以減少運營組織管理難度。

2)三線互聯(lián)互通長度較長。為縮短長距離出行乘客的乘車時間，行車組織應(yīng)具備開行跨線大站快車的條件，以滿足乘客出行時間目標(biāo)值的要求[12]。

3)臺溫線系統(tǒng)設(shè)計能力應(yīng)能夠滿足設(shè)計年度高峰小時單向最大斷面客流量的需要，并留有一定的余量(宜在10%左右)，以應(yīng)對客流變化的風(fēng)險。

4)溫州S2、臺州S1線部分區(qū)段已開工建設(shè)，為保證三線融合并減少工程實施難度，不宜對已開工的兩線交路結(jié)構(gòu)作較大改動。

2.3 計算公式與說明

三線互聯(lián)互通總線路里程長，為滿足時間目標(biāo)值需開行大站快車。開行大站快車涉及快車越行、慢車停站等待，系統(tǒng)通行能力存在折減[13]。根據(jù)列車運行圖初步鋪畫，設(shè)置溫嶺火車站站、大溪鎮(zhèn)站、雁蕩站、清江站、天成站為大站快車停靠站，高峰小時大站快車不少于10對時，系統(tǒng)能力至24對/h趨于飽和。

臺溫連接線納入《浙江省都市圈城際鐵路二期建設(shè)規(guī)劃(2019—2024年)》報批。其設(shè)計文件中，設(shè)計年度較溫州S2、臺州S1線晚3年；行車組織初步方案僅對行車交路結(jié)構(gòu)和開行總對數(shù)進行整體控制，三線客流數(shù)據(jù)設(shè)計年度暫近似認(rèn)為一致。為此，其停站、越行具體方案設(shè)計應(yīng)結(jié)合三線客流專題預(yù)測和實際運營情況另行分析。

單向設(shè)計輸送能力P設(shè)計計算公式：

P設(shè)計=n高峰×m×p定/104

式中：

n高峰——單向高峰小時開行對數(shù)；

m——列車編組輛數(shù)；

p定——車輛定員。

運能余量β計算公式：

β=(P設(shè)計-P最大)/P設(shè)計×100%

式中：

β——運能余量；

P設(shè)計——設(shè)計輸送能力；

P最大——單向高峰小時最大斷面客流量。

2.4 全貫通方案分析

2.4.1 方案特點

全貫通方案中，高峰小時開行跨線大交路(初期人民路站—臺州中心站站，近、遠(yuǎn)期人民路站—杜橋站)，將溫州S2、臺溫連接線、臺州S1線(杜橋站—溫嶺火車站站)連成一體。臺溫連接線自身不開行獨立交路，全貫通行車交路如圖6所示。

a) 初期

b) 近期/遠(yuǎn)期

以遠(yuǎn)期為例，該方案未根本改變溫州S2線的交路結(jié)構(gòu)，僅對其大交路作延伸，由原先“人民路站—雁蕩站”調(diào)整為“人民路站—杜橋站”；大小交路開行對數(shù)由原先4∶18調(diào)整為16∶8，大小交路在“人民路站—天成站”區(qū)段均采用站站停，保證了溫州S2線該區(qū)段原高峰小時22對/h的能力。該方案還改變了臺州S1線的交路結(jié)構(gòu)，原大交路(頭門港北站—坎門站)開行列車減少6對/h，并造成溫嶺火車站站—城南站運能不足，需加設(shè)小交路(溫嶺火車站站—城南站)開行8對/h。

該方案中相關(guān)區(qū)段運能余量如下與全貫通方案相同,即：人民路站—天成站為15.09%，天成站—溫嶺火車站站為16.10%，溫嶺火車站站—杜橋站為12.52%，溫嶺火車站站—城南站為5.55%。

2.4.2 方案評價

全貫通方案為臺溫連接線、溫州S2、臺州S1(杜橋站—溫嶺火車站站)三線客流提供便捷直達服務(wù)，但存在以下問題：

1)跨線大交路總里程長達167.19 km，運營組織復(fù)雜困難，個別站點、區(qū)間出現(xiàn)問題將影響三線行車計劃。

2)臺州S1線原大交路(頭門港北站—坎門站)由14對/h減少為8對/h，S1線直達列車對數(shù)縮減，與臺州S1線原規(guī)劃初衷不符。

3)臺州S1線溫嶺火車站站—城南站段為滿足客流需求須額外設(shè)置小交路，增加了溫嶺火車站站南北兩段客流交換難度和臺州S1全線運營組織難度。

2.5 部分貫通方案分析

2.5.1 方案特點

部分貫通方案中，高峰小時開行跨線大交路，特征與全貫通方案一致，臺溫連接線自身同時開行獨立交路(天成站—溫嶺火車站站)。該方案的行車交路如圖7所示。

以遠(yuǎn)期為例。該方案未根本改變溫州S2線交路結(jié)構(gòu)，大交路由原先“人民路站—雁蕩站”延伸為“人民路站—杜橋站”；大小交路開行對數(shù)由原先4∶18調(diào)整為8∶16，保證了溫州S2線原方案的能力。該方案改變了臺州S1線的交路結(jié)構(gòu)，小交路由跨線大交路臺州S1線區(qū)段(杜橋站—溫嶺火車站站)代替，大小交路開行對數(shù)由原先14∶10調(diào)整為16∶8。臺溫連接線自身開行8對/h。

該方案中相關(guān)區(qū)段運能余量與全貫通方案相同,即：人民路站—天成站為15.09%，天成站—溫嶺火車站站為16.10%，溫嶺火車站站—杜橋站為12.52%，溫嶺火車站站—城南站為5.55%。

a) 初期

b) 近期/遠(yuǎn)期

2.5.2 方案評價

部分貫通方案為臺溫連接線、溫州S2、臺州S1線(杜橋站—溫嶺火車站站)部分客流提供了便捷直達服務(wù)，其整體運營組織靈活，一旦個別站點或區(qū)間出現(xiàn)問題，可組織三線獨立運營；但溫嶺火車站站必須滿足貫通和單向折返的條件，規(guī)模適中；天成站(或另設(shè)新站)須滿足雙向折返的條件，增加了一定的投資。

2.6 獨立運營方案分析

2.6.1 方案特點

該方案遠(yuǎn)期高峰小時三線各自開行獨立交路，溫州S2線遠(yuǎn)期天成站至雁蕩站區(qū)段納入臺溫連接線，臺溫連接線客流往溫臺兩端出行均需一次換乘。該方案的行車交路如圖8所示。

以遠(yuǎn)期為例，該方案改變了溫州S2線的交路結(jié)構(gòu)，取消了大小交路，僅開行單一交路(人民路站—天成站)；但方案未改變臺州S1線交路結(jié)構(gòu)，維持大小交路形式。臺溫連接線自身開行獨立單一交路(16對/h)。

該方案相關(guān)區(qū)段運能余量如下：人民路站—天成站為7.37%，天成站—溫嶺火車站站為16.10%，杜橋站—城南站為12.52%。

a) 初期

b) 近期/遠(yuǎn)期

2.6.2 方案評價

獨立運營方案中，臺溫連接線、溫州S2、臺州S1線均獨立運營，運營組織互不影響，溫嶺火車站規(guī)模適中；但臺溫連接線至溫州S2、臺州S1線客流需進行一次換乘，溫州S2、臺州S1經(jīng)臺溫連接線的跨線客流需進行兩次換乘，未能較好發(fā)揮連接線功能；天成站(或另設(shè))須滿足雙向折返，增加了一定的投資。

3 結(jié)語

溫臺沿海城市群以市域鐵路為骨干的軌道交通正處于初步發(fā)展階段。臺溫連接線通過溫州S2、臺州S1線接入溫臺兩市線網(wǎng)，其銜接車站設(shè)置、運營組織以及對接入線路的影響等方面均應(yīng)充分研究。三線能否貫通運營，涉及問題較多。如在選擇相同的車輛、供電制式和實現(xiàn)軌通的前提下，信號系統(tǒng)也需協(xié)調(diào)統(tǒng)一。臺溫連接線行車組織方案需結(jié)合溫州S2線、臺州S1線的運營情況作靈活調(diào)整。文中所設(shè)計的三種行車組織方案各有優(yōu)劣：

1)全貫通方案中，跨線列車運能充足，但運營組織的靈活性較差，并使得臺州S1線交路復(fù)雜化。

2)部分貫通方案中根據(jù)臺溫線的客流特征，兼顧了該線的獨立、跨線運營，但天成站需滿足雙向折返的條件。

3)獨立運營方案結(jié)構(gòu)簡單，但未能有效發(fā)揮三線聯(lián)動的功能，換乘耗時。

綜合考慮工程、運營、投資等層面，部分貫通方案兼有全貫通方案、獨立運營方案的優(yōu)點，在工程設(shè)計、多元化投資上留有選擇的余地，是較為合理可行的行車組織方案。