北京市軌道交通與鐵路四網融合發展研究

于 鑫，張凌云

（城軌創新網絡中心有限公司，北京 100081）

近年來，軌道交通已成為我國新型城鎮化建設中引導城市群空間形態布局的重要力量和促進城市群形成發展的基礎條件。隨著經濟社會的快速發展和技術水平的提升，軌道交通呈多制式、網絡化發展趨勢。發改規劃[2019]328 號《國家發展改革委關于培育發展現代化都市圈的指導意見》提出要統籌考慮都市圈軌道交通網絡布局，構建以軌道交通為骨干的通勤圈。在有條件地區編制都市圈軌道交通規劃，推動干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通“四網融合”[1]；中國城市軌道交通協會及中國國家鐵路集團有限公司先后于2020 年3 月和8 月發布相關綱要[2-3]，提出軌道交通多網融合及構筑一體銜接順暢的現代綜合樞紐等規劃。四網融合已成為我國軌道交通發展方向之一。

1 四網內涵及融合目標

1.1 四網內涵

我國軌道交通從功能層次上可分為4 類（表1）[4]，其服務功能和圈層不同，主要特征如下所示。

（1）干線鐵路（普鐵和高鐵）：服務全國各大城市群的快速聯系，兼顧部分重點城鎮聯系。

（2）城際鐵路（含城際軌道交通）：服務城市群內部各城市、重點城鎮間的快速聯系，兼顧部分外圍組團聯系。

（3）市域鐵路（含市郊鐵路）：服務中心城區邊緣與市域范圍各中小城鎮（城市副中心或組團）的出行，運行速度高于城市軌道交通。

（4）城市軌道交通（含地鐵、輕軌、有軌電車等，以下簡稱“城軌”）：服務都市區內部重點版塊、樞紐之間的聯系，支撐城市主要客流走廊。服務范圍以城市市區內部中長距離為主，適當外延。

1.2 融合目標

全球范圍內，發達的大型城市或城市群體內均已建立起多制式的軌道交通體系，實現多制式軌道交通協同融合和綜合服務，效益顯著。

表1 軌道交通四網分類表

巴黎于1965 年提出規劃郊區鐵路客運線網，修建巴黎區域快速線（RER）。目前，RER 線由巴黎交通總公司（RATP）和法國國家鐵路公司（SNCF）共同負責運營，與巴黎的28 條市郊鐵路共同組成市郊鐵路網。日本于1956 年在“東京通勤五方面作戰”中提出地鐵與市郊鐵路相互直通運行，目前已有近55%的軌道交通公司參與共線運營。以東京都市圈為例，東京現已實現7 條地鐵線與13 條地面鐵路線的聯運及無縫換乘，都市圈內乘客單程通勤時間在2 h 以內的占比92.1%[5]，通勤高峰時段的交通壓力及列車超員狀況均得到明顯改善，且實施后運輸量增加，經濟效益突出。

實現軌道交通多種制式融合是形成大都市圈的一大趨勢，有利于推動中心城市與外圍區域的一體化發展。目前，京津冀區域協調發展，出行需求呈現出總量增長、跨行政區域出行多、出行效率要求高、差異化服務的新特點。為此，提出北京市四網融合目標：構建“換乘便捷、資源共享、功能互補、互聯互通”的綜合軌道交通運輸體系，支撐和引導城市空間，優化運力資源配置，營造方便居民出行、四網互利共贏的綜合軌道交通發展局面。

2 北京市軌道交通供給

根據《2020 年北京市交通發展年度報告》[6]整理北京市軌道交通供給現狀如表2 所示。

2019 年北京市軌道交通完成投資313.74 億元，較上年同比增長7.8%（以下簡稱“同比增長”）；截至2019 年底，北京市軌道交通總里程同比增長14.9%。其中，城軌運營里程同比增長9.7%，分別為大興機場線、7 號線東延和八通線南延；市郊鐵路運營里程同比增長32.8%，分別為S1 副中心線、S2 延慶線和S5懷密線。

2019 年北京市鐵路完成投資184.7 億元，同比增長11.4%；營業線路里程同比增長8.2%，京雄城際和京包客專開通，客運專線里程同比增長73.5%。

2.1 城軌運營

2019 年，北京市客運量數據如表3 所示。北京市軌道交通運送乘客總量84 億人次，同比減少0.4%，其中城軌總客運量占47.2%，同比增長3.0%，居北京市客運總量占比之首。城軌日均客運量同比增長2.96%，工作日日均換乘量占日均進站量的88.5%。

2.2 市郊鐵路運營

2019 年，北京市市郊鐵路共計發送旅客246.9 萬人次，同比增長47.1%，僅占客運總量的0.03%。各線路年旅客發送量等數據如表4 所示。目前，僅懷密線在清河站與國家鐵路（以下簡稱“國鐵”）、地鐵首次實現安檢互信和三網融合。2020 年9 月，懷密線在完成京通鐵路電氣化改造后引入北京北站，乘客通過國鐵車站即可實現與地鐵13 號線、京張高鐵的同站直接換乘，極大方便了乘客出行。

2.3 高速鐵路運營

2019 年，北京地區圖定日開行旅客列車571.5 對，其中北京站占22.7%，北京西站占34.3%，北京南站占40.5%，北京北站占2.5%。發送旅客最多的目的地車站為天津站，全年發送980.1 萬人次，其次分別為石家莊站（602.3 萬人次）、上海虹橋站（408.9 萬人次）、天津西站（387.7 萬人次）。在發送旅客最多的10 個目的地車站中，北京往天津、石家莊方向發送旅客量占52.1%，其中往天津方向發送旅客量占比36.2%，往石家莊方向發送旅客量占比15.9%。

表2 2019 年北京市軌道交通供給表

表4 2019 年北京市市郊鐵路旅客發送量

2.4 樞紐與接駁

2019 年，北京市與高速鐵路接駁的地鐵站有5 個，如表5 所示。與市郊鐵路接駁的地鐵站有清河站、黃土店站、北京西站及北京站4 個。

表5 2019 年北京市軌道交通車站接駁情況表

從與鐵路接駁的地鐵日均進站分布看，北京南站、北京西站、北京站在各地鐵車站日均進站量排名分別為第一（11 萬人次）、第二（9.7 萬人次）、第四（6.8 萬人次），總進站量占全路網進站量的5%，明顯高于路網其他車站平均水平。

從高速鐵路的車站發送分布看，年發送量最高的為北京西站（5 576.3 萬人次），同比增長2.04%；而年發送量漲幅最高的則為北京南站（5 170.8 萬人次），同比增長8.85%。

另外，夜間和早晚高峰時段到站北京的列車占2019年全國到發北京列車的14.5%。其中，到達北京站的列車主要集中于早高峰（7 : 00 ～9 : 00）和夜間（23 : 30 ～次日6 : 00），到達北京南站的列車主要集中于早高峰和晚高峰（17 : 00 ～19 : 00），而與主要火車站接駁的地鐵線路末班車時間多數在23 : 30 之前，如表5 所示。

2.5 小結

根據近年來北京市軌道交通供給情況可以看出，北京市軌道交通線網規模日趨成熟，在建設方面以向市郊范圍延長為主；市區內客流量大、客運強度高，但市郊鐵路發展相對緩慢，市郊鐵路與城市軌道交通融合度不高；在對外客流方面，北京市鐵路旅客發送范圍明顯以京津冀都市圈為主，存在與城軌在運能、時間和接駁能力上不夠匹配的問題。

3 城軌與鐵路四網融合發展研究的主要內容

3.1 國內行業現狀分析

我國軌道交通線路受管理模式及技術發展限制，區域內各制式間沒有形成聯動，目前僅重慶實現部分地鐵線路信號系統的互聯互通。重慶市軌道交通基于通信的列車自動控制系統（CBTC）互聯互通示范項目攻克了跨線移交、互聯互通接口、統一電子地圖等一系列實施互聯互通的技術難題，于2019 年11 月在全國首次實現互聯互通直快列車上線載客試運營[7]。直快列車的運行時間較普通班次列車有效減少約11 min，具有廣泛的推廣應用價值，但目前僅實現環線和4 號線2 條城軌線路在部分區段（重慶圖書館站—民安大道站—唐家沱站）的互聯互通運營，仍未實現城軌與其他制式軌道交通的融合。

3.2 問題分析

目前，北京市區內自身城軌網絡化資源未能得到充分利用，在線網資源規劃、技術制式、建設管理和運營服務方面均存在不足。

3.2.1 各制式軌道交通線網規劃缺乏統籌

北京各制式軌道交通線路、站點的線網規劃與建設規劃獨立進行，僅通過布置換乘節點實現線路間的銜接，沒有從融合軌道交通制式的角度進行統籌與協調；缺乏發揮區域軌道交通運輸系統整體效用的協同機制、體制和部門。

3.2.2 互聯互通運營技術壁壘多

不同制式軌道交通設計規范、基礎設施標準、系統制式等方面都存在較大差異，實現互聯互通運營技術壁壘多，主要包括以下幾個方面。

（1）設計標準差異。城市軌道交通與其他制式軌道交通在線間距、道岔型號、限界、隧道斷面、最小曲線半徑等方面差異較大，如需貫通運輸、避免降低運行速度，需考慮對相關線路進行升級改造。

（2）牽引供電制式差異。國鐵干線/城際鐵路、市域/郊鐵路與城軌采用不同的牽引供電制式，因此在進行融合時需采用雙制式供電方式，重新配置供電相關設備。

（3）列控系統差異。為滿足互聯互通運行和調度，須充分考慮鐵路列車運行控制系統（CTCS）及城軌CBTC 系統相關軟硬件差異，對信號、通信等系統接口及設備進行調整，并形成統一的配置標準。

（4）運輸模式差異。列車在城軌線路運行時必將頻繁起停，而傳統國鐵的機車牽引類型列車不適合用于此模式，需要開行動力分散、起停性能較好的動車組列車，且車輛限界、自重等參數需滿足貫通運營的線路條件。

（5）客運樞紐差異。各制式軌道交通客運樞紐設施構成、規模與布局存在差異，需綜合考慮互聯互通場景下乘客的換乘需求，對既有設施進行融合、更新，調整車站布局等。

3.2.3 四網建設運營主體協同不充分

（1）四網主體明晰，但缺乏溝通和聯動。四網的規劃、建設、運營等主體和管理機制相對明晰，但區域內各條線獨立運營，難以實現需求匹配、資源共享。需考慮實現區域內線路資源共享，挖掘車輛、場段等關鍵基礎設施能力，進一步開發車站、場站等資源。

（2）網絡級配不合理，市郊鐵路供給不足。根據《北京城市總體規劃（2016 年— 2035 年）》，2022 年北京市地鐵網絡規模將達到908.7 km，并將在京津冀地區建設1 100 km（遠期建設3 400 km）城際鐵路[8]。而市郊鐵路供給明顯不足，其需求、服務目標、新建還是利舊、投資體制等都尚未明確。

（3）交通樞紐綜合規劃和管理待提升。各大高速、市郊鐵路樞紐之間、樞紐與北京主要功能區之間配合度不高，缺乏直達的鐵路客運線路或城軌線路，需要在多條城軌線路之間進行換乘，換乘路徑不便捷。

3.2.4 運營服務缺乏協同共享

鐵路與城軌的客流信息和票務服務未打通，未達到最佳接駁運力配置效果；樞紐站、換乘站客流壓力大，未實現安檢互信，運營首末班時間不銜接，乘客出行體驗較差；信息服務未共享，站內電子信息系統無不同層次網絡路況綜合信息，且內容更新不及時，無軌道交通綜合信息共同發布平臺。

3.3 北京市軌道交通協同需求

北京市軌道交通融合發展需面向政府、乘客及運營單位三大需求主體開展研究工作[9]，如圖1 所示。

3.3.1 區域軌道交通乘客出行綜合服務需求

區域軌道交通的乘客出行需求可分為基礎需求和享受型需求2 類。其中，基礎需求為實現乘客選用軌道交通出行可達、安全且兼顧經濟性；享受型需求為進一步向乘客提供智慧、無感的個性化出行服務。

3.3.2 區域軌道交通復合網絡運輸組織需求分析

高效的運輸組織是保障和提升區域軌道交通系統總體效能和服務質量的重要手段。運營企業應分析行車組織（含乘務）、客運組織（含票務）、運營維護管理3 個業務場景，明確各需求點的具體內容，如直通運營相關費用、運營管理組織邊界劃分等。

3.3.3 跨制式軌道交通協同安全保障需求分析

跨制式、跨運營主體的軌道交通協同安全保障工作更為復雜困難，不僅需要借鑒國內外城市在此方面的實踐經驗，更要充分結合自身特性進行分析。北京市軌道交通協同安全保障需求分析應從乘客安全保障、運營單位安全保障及政府安全保障3 個層面進一步研究。

3.3.4 多制式區域軌道交通政府宏觀協同需求分析

軌道交通的規劃建設與運營管理全過程涉及多個指導、監管、調控部門，而區域軌道交通中的建設、管理和運營單位也不相同。因此，需要協調機構進行統籌協調和監管，以發揮運輸系統的整體效用。政府需要制定一套科學完善的四網融合協同體制機制，為區域軌道交通協同運輸與服務系統搭建提供支撐。

3.4 軌道交通融合發展關鍵技術

根據區域軌道交通在運輸組織、安全保障、信息交互等方面的融合程度，從乘客基本需求入手，理清不同制式條件下系統兼容問題，構建安全保障體系，優化運輸組織與管理，最終提升區域軌道交通的整體服務水平。

（1）便捷出行。從出行方式、時間及過程等方面滿足乘客出行需求。例如，優化線路布局，使乘客出行路線更加直接、換乘次數更少、候車時間更短；優化列車控制算法，實現列車到達時刻可預測且能夠準點到達等，為不同類型乘客提供更為精細的個性出行服務。

（2）制式兼容。在運輸組織方面，實現行車組織、客運組織、運營維護管理的相關制式兼容，實現調度過程無縫銜接；在資源共享方面，實現不同制式間設備、信息、人員共享，實現互通運營列車運行信息無縫傳輸；在票務制式方面，統一客票規則及不同主體間、不同投融資模式下的票務清分規則。

（3）安全保障。充分考慮區域軌道交通背景下實現融合和互操作帶來的新增問題，建立一系列安全保障相關體系；布置風險監測點，設計動態評估、預警等算法，實現風險實時監測及預警；采用智能故障診斷技術，實現關鍵設備的智能維護等。

（4）管理優化。建立跨行政區劃、跨部門的協調管理機制及安全應急管理機制，提升綜合運輸監管效率及整體安全保障能力。提高土地、設備、能源等資源利用率，充分發揮軌道交通有效運能，最終提升服務質量和效益。

圖1 北京市軌道交通協同需求架構圖

4 融合策略及建議

在北京市軌道交通網絡達到一定規模、多制式軌道交通方式并存的發展態勢下，如何在更大范圍內整合資源、充分發揮軌道交通的優勢，提升軌道交通網絡化運營水平和服務質量，促進與沿線城鎮、產業、經濟的深度融合，成為了軌道交通未來發展的重要戰略問題，也是我國由“交通大國”向“交通強國”邁進需要解決的重大課題。實現北京市軌道交通與鐵路四網融合發展的建議如下。

（1）規劃先行，整合網絡資源，提升服務水平。以城市為主導編制四網融合發展規劃，根據乘客出行需求，堅持規劃先行，統籌規劃不同層級軌道交通網絡，相互銜接補充。做好規劃控制及土地預留，實現不同層次軌道交通網絡、通道資源的合理利用與共享，重視各層級網絡功能的兼容，避免資源浪費。

（2）樞紐率先融合，實現便捷換乘與資源共享。以綜合軌道交通為主導，由鐵路部門和地方政府聯合打造“大樞紐、大商圈、大商業”三位一體的以公共交通為導向的開發（TOD）綜合體。做好相關規劃，實現綜合交通樞紐一體化統籌管理。以乘客需求為導向，保證樞紐內乘客服務的有效性和高效性。在綜合交通樞紐一體化統籌管理的機制下，綜合考慮樞紐的功能定位、資源開發等問題，協調各交通方式的運營方、建設方，優化利用樞紐相關資源，從交通樞紐的角度進一步提升城市公共交通服務質量，提升經濟效益和社會效益。

（3）逐步構建可實現四網融合的技術條件。從技術標準、基礎設施、信息數據交換、重大設備設施資源共享等方面組織聯合攻關及協同創新，破解土建、車輛、供電、信號等重點專業互聯互通技術壁壘，由當前分立運營逐步實現多網信息共享、共用通道資源的互聯互通運營。

（4）運服聯合，向軌道交通服務一體化轉變。實現運輸管理模式一體化，統籌安排多網運營組織模式和開行方案；適時推進既有線路設備設施改造，重點通道走廊復線化。統籌服務標準，提升服務水平，統一管理流程，構建“互聯網+”的服務網絡，提供全方式、全環節、全覆蓋的交通接駁信息，推送和查詢系統等。

（5）制度配合，循序漸進實現四網共贏。健全相關法律法規、標準規范，積極推進規章制度、行業標準和規范的研究及編制工作。構建路地高效暢通的協調機制，克服網絡融合體制機制障礙。加快研究和試點推廣軌道與周邊土地一體化開發，完善相關配套政策和保障措施，促進軌道交通融合發展。

5 結語

實現北京市軌道交通多種網絡融合是形成首都都市圈的一大趨勢，對于推動京津冀三地一體化協調發展具有重要意義。本文通過闡述四網融合的概念及國外典型實踐案例，提出京津冀都市圈發展四網融合的可行性；同時，基于北京市軌道交通供給數據進行分析，闡述當前北京市軌道交通在規劃、技術、建設及服務方面的問題，論證實現四網融合的必要性。此外，分析政府、乘客及運營單位的軌道交通協同需求，結合北京市交通發展規劃，提出實現融合的關鍵技術并提出北京市軌道交通融合發展建議。作為我國重點城市群之一，京津冀都市圈應起到率先示范作用，將實現四網融合的技術策略推廣至全國，為我國培育發展現代化都市圈貢獻力量。