基于都市圈融合發展理念的成都市域快線13號線互聯互通方案研究

王學貴

(1.軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院),西安 710043； 2.陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室(中鐵一院),西安 710043)

引言

2019年2月～2020年4月，中共中央國務院及國家發展改革委相繼發布《交通強國建設綱要》、《關于培育發展現代化都市圈的指導意見》(發改規劃[2019]328號文)等重要政策性文件，結合現階段我國尚需繼續加快城鎮化發展的現狀、都市圈范圍內的城市(鎮)同質化發展嚴重、缺乏錯位發展、互補性差和大城市中心化發展面臨的問題，明確提出建立都市圈1 h通勤圈，實現都市圈的同城化，重點建設以增強都市圈基礎設施連接性貫通性為重點；探索都市圈中心城區軌道交通適當向周邊城市(鎮)延伸，加快實現便捷換乘，更好適應通勤需求，打造軌道上的都市圈[1-3]。

可以看出，國家從政策層面清晰指出了都市圈軌道交通的發展方向，尤其是市域軌道交通要增強連通性融合發展，即互聯互通的迫切需求。成都13號線作為一條穿越中心城區、連接外圍城鎮(資陽、崇州等)的市域快線，研究分析與周邊城鎮的連接和互聯互通是13號線設計中迫切需要解決的問題[4-6]，成都市域快線13號線線路走向及沿線組團分布見圖1。

圖1 成都市域快線13號線線路走向及沿線組團分布

1 互聯互通必要性分析

1.1 加強中心城區與外圍地區聯系

成都城市群規劃范圍包括成都市、綿陽市、德陽市、遂寧市、眉山市、雅安市、資陽市以及樂山市的市中區、沙灣區、五通橋區、金口河區、夾江縣、峨眉山市，國土面積約7.8萬km2。

成都市都市圈范圍包括11個市轄區(武侯、錦江、青羊、金牛、成華、龍泉驛、溫江、新都、青白江、雙流、郫都區)，5個縣級市(都江堰、彭州、邛崍、崇州、簡陽)，4個縣(大邑、蒲江、新津、金堂)，見圖2。

圖2 成都遠景市域空間結構示意

當前我國各城市早期建設線路主要以解決中心城區交通擁堵為核心展開，列車運營組織大多為單線獨立運行，線路之間不能互通。隨著國家建設現代化都市圈理念的提出，城市邊界向外圍進一步拓展，都市圈同城化對乘客出行時間目標值進一步提高，互聯互通必將成為軌道交通發展的趨勢，成為現代化都市圈城市發展的有效途徑。

13號線的建設將有效實現中心城區與崇州、資陽、簡陽等周邊城鎮的快速聯系，有力支撐成都作為國家中心城市現代化都市圈的建設，帶動周邊城市群和成都都市圈的發展，多方位多渠道加強中心區與外圍城市的快速聯系。因此，研究13號線與周邊銜接線路互聯互通是非常必要的[7-9]。

1.2 提高系統運能、實現資源共享

城市軌道交通線路與國家鐵路網絡化的運行模式不同，既有的城市軌道交通系統基本為獨立設計、單線運行，各條線路的信號系統、行車調度系統等都相對彼此獨立。這樣，導致線路之間不能夠互聯互通，帶來了線路之間的設備不能共享、空閑線路上的車輛也不能調配到繁忙線路、維護與操作人員不能互換、旅客跨線換乘不便等一系列問題。

隨著軌道交通“云平臺”率先在呼和浩特地鐵的應用，若在軌道交通基本線網的設計建設階段就引入“多層次、多功能”的設計理念和方法，根據需求落實各條線路的互聯互通，為將來線路的跨線運營預留實施條件，互聯互通網絡化運營不僅有利于實現資源的合理分配，又能提高系統服務運能，還能有效降低后期建設成本及維護費等，實現資源共享[10-12]。

1.3 有效縮短旅行時間，實現都市圈同城化

軌道交通互聯互通需要實現不同線路的軌道、車輛、供電、信號、通信、屏蔽門及運營組織能夠相互兼容，車輛能夠跨線運行，從而節約資源，降低成本，提高資源使用效率和旅客服務質量。通過軌道交通的互聯互通，不僅滿足了外圍組團、城鎮、新城等乘客的通勤需求，減少被動換乘的跨線運行；通過車站的站內客運設施和站外接駁設施，實現客流的換乘和集散，并與其他交通方式實現無縫銜接，增強直達性，改善乘客的換乘條件和縮短出行時間，有力支撐都市圈建設及同城化的出行需求[7-9]。

2 網絡互聯互通運營模式分析

互聯互通運營的模式較多，主要有接線運營、共線運營、分線運營、跨線運營等多種方式。

2.1 換乘運營模式

換乘是互聯互通最基本的運營模式，如郊區和市區兩條不同制式(或編組)的軌道交通線路通過換乘連接，實現乘客在市區、市域間乘行不同速度級別或者不同運能級別的列車。換乘運營模式示意見圖3。換乘運營模式也稱為接駁運行模式。

圖3 換乘運營模式示意

換乘運營模式下，僅需在兩條線路之間做好換乘銜接。這實質上是一種虛擬直通運營模式，線路之間運營互不影響。

目前國內大多數的市域快線一般都考慮與城區線路設置換乘點，如成都市域鐵路成灌線與地鐵2號線在犀浦站接駁運營，實現同臺換乘。

2.2 快慢車共線越行運營

該模式是指一條線路上存在快、慢車不同的運營組織方式，快車可以直達運行或者在部分車站或區間通過設置越行線的方式對慢車實行越行，慢車一般為站站停，見圖4。

圖4 快慢車越行運營模式示意

該方式一方面可保證大多數乘客縮短出行時間的需求，另一方面可保證全線有較高的服務水平。但是，為了快車越行，需增設越行站，增加工程投資；且一條線路上開行多種速度等級列車，列車運營組織比較復雜，且對系統運輸能力影響較大(限于篇幅不再展開)。

從我國各大城市軌道交通運營實踐來看，快慢車共線運營模式適合在運量較小、運能較為富余的市域線上使用，如機場快線等。成都線網內18號線、19號線規劃在天府新站實行共線運營，共同接入天府新機場。

2.3 快慢車分線運營模式

該模式是指同一通道內不同速度等級的列車在各自的線路上行駛。快車、慢車各行其道，兩者之間的運營通過換乘設施結合起來，見圖5。

圖5 分線運營模式示意

分線運營對通道空間要求較高，除非在城市規劃中預留了寬通道條件，否則在城市化地區實施成本和實施難度均較高。隨著城鎮化的加快，城市都市圈的逐步形成，城市范圍不斷增大、出行距離不斷增加，很多城市都有發展軌道交通快線的訴求。如果在軌道交通網絡規劃中沒有事先考慮好快、慢線的布局，在建設中沒有同步實施或者預留，將加大今后快線建設難度和代價。

目前成都地鐵1號線與18號線在火車北站至福州路站區間內分線運營，兩條線基本均走行于人民路、天府大道的城市南北主軸，連接北部中心城區與天府新區。由于1號線最高運行速度80 km/h、采用6B編組，運輸能力較小；18號線最高運行速度140 km/h、采用8A編組，在滿足機場線功能的基礎上與1號線在同一通道內并行，南北向主通道內服務質量得以提高、輸送能力大為緩解。

2.4 跨線運營模式

該模式下，不同速度等級的列車一般為相同或不同的軌道交通制式，但有條件接入到另一條線路上運行，從而實現不同線路之間的互聯互通。以東京軌道交通最為典型，除小田原線與千代田線外，東京都市圈山手線外私鐵與內部地鐵線大部分均能實現跨線運營，見圖6。

圖6 跨線運營模式示意

該模式有利于發揮不同制式或不同速度等級線路各自的技術優勢，也能實現市域(郊)客流快速直達中心城區，有效緩解換乘站的客流壓力；雖可以靈活組織列車交路，但運輸組織較為復雜，尤其在高峰時段，市郊列車進入市區后剩余載客能力有限[13]。組織跨線運營除了要從線路、車站、車輛、供電、通信、信號等技術標準上實現統一或兼容外，還要在運營管理上進行有效協調。

3 跨線客流需求分析

2018年版成都市軌道交通遠景線網規劃將形成“貫穿中心、覆蓋全局、互聯互通”的市域快線網，見圖7，主要服務市域范圍內的區域中心城市、城市副中心、衛星城和重點城鎮，部分線路還穿越中心城區作為中心城內部的快線，如13號線，各線客流指標分析見表1。

圖7 成都市軌道交通遠景線網快線網規劃示意

表1 遠期軌道線網市域快線客流指標

其中9號線為線網中的第二環線，具有一定環線客流特征，高客運量、高負荷強度、低運距；穿城快線有13號線、16號線、17號線、18號線、19號線，具有客運量最高、負荷強度較高、運距較長的特征；連接外圍組團線路有10號線、12號線、20號線、24號線、39號線，這些線路運距較長、乘車時間較長、潮汐客流特征明顯、早晚高峰客流較為集中。

從線網層面分析，13號線與快線網中的7條線換乘，遠期13號線與其他快線換乘客流55.4萬人次/d，外圍組團與中心城區直通需求較大。與13號線相交快線網的客流及功能分析見表2。

表2 與13號線相交的快線網的客流及功能分析

13號線作為城市快線網中的穿心快線，與中心城區線的跨線運營需求不大，應重點考慮與外圍線路跨線運營。從相交線路上看，西段19號線與17號線已實現互聯互通，13號線與17號線均為橫穿中心城區的線路，可不考慮互聯互通。

從對提高天府、龍泉、簡陽新城及淮口鎮的覆蓋，加強資陽市與成都市中心區的聯系，完善市域快線網的互聯互通功能角度，13號線與18號線、19號線、23號線、S2線及S3線有跨線運營需求。結合客流需求及工程實施條件，本次研究考慮13號線與S2號線、S3號線按實現互聯互通跨線運營[14-16]。

4 互聯互通運營車站配線型式分析

4.1 已實施的互聯互通車站配線型式

目前，成都線網中10號線一期已開通運營，9號線、18號線、19號線已處于實施中，13號線、17號線等線目前正處于方案研究中。目前主要在建或方案已確定的跨線運營車站有九江北(17號線、19號線)、天府新(18號線與19號線)及機場南站、呂家咀(18號線與資陽線)[17-18]。具體方案見圖8～圖10。

圖8 九江北站

圖9 天府新站

圖10 機場南站、呂家咀站

4.2 互聯互通車站配線型式研究

根據線網規劃及預測客流分析，本次研究分別在石盤站、明光站、呂家咀站與S2線、23號線、S3線實現互聯互通，同時在本線天府機場北站設置與18號線聯絡線，因此對4個車站的配型型式進行重點研究。

4.2.1 龍簡新城南站

13號線與S2線旅客換乘量見表3，根據預測客流量，互聯互通后能夠加強兩線間的旅客交流的便捷性，同時有利于吸引客流，實現龍簡新城與中心城區、城鐵溫江等區域的快速聯系。

表3 龍簡新城南站旅客換乘量 人次

13號線與S2線通過龍簡新城南站實現跨線運營，該站采用雙島四線的車站布置形式，13號線正線位于兩個站臺內側，S2線正線外包車站[17-18]。配線方案見圖11。

圖11 龍簡新城南站配線示意

根據客流預測結果，由中心城區到達S2號線北端工業園區及龍簡新城客流較大，由市中心到達龍簡新城南端的三岔湖旅游景區的較少，且18號線在三岔湖站設置了與S2號線的聯絡線，由三岔湖通往天府新機場的客流，可通過乘坐18號線通往機場。因此，若按照方案2設置配線，因客流交換少，聯絡線利用率低，增大車站工程投資及后期維修管理費用，運營不經濟。

綜上，基于預測的客流流量計流向，考慮工程投資、車站運營維護等方面因素，本次研究推薦龍簡新城南站采用方案1。

4.2.2 呂家咀站

S3線由天府國際機場出發經臨空經濟區(資陽)，穿資陽中心城區至資陽北站(高鐵站)，可從成都市中心直達資陽城區，承載著帶動資陽市發展的戰略重任，同時也是新機場的配套工程。

在本線終點T3T4站與S3線接軌，實現13號線與S3線跨線運營，可完善機場陸側交通配套工程，對完善機場樞紐具有重要意義，同時可加強資陽和成都中心城區的聯系，有助于推動區域一體化發展。

呂家咀站為雙島四線站，與13號線終點站T3T4站聯通，站后設單渡線兼顧折返功能，站前設交叉渡線，同外方設單渡線與S3線聯通，S3線機場南站設置單渡線與18號線聯通，以實現13號線、18號線、S3線之間的互聯互通[17-18]。呂家咀站配線見圖12。

圖12 呂家咀站配線示意

4.2.3 天府機場北站

根據車輛資源共享研究，本線配屬車輛的大架修由S2號線龍簡新城車輛基地承擔，但為了保證快線網間的互聯互通，以及區域內的資源共享，應具備聯絡的條件。由于13號線與18號線在天府機場站線、站位平行，因此在本線二期工程天府機場北站設置與18號線間的單渡線作為聯絡線。天府機場站的聯絡線方案見圖13。

圖13 天府機場北站配線示意

4.2.4 明光站

根據2018年修編的線網規劃研究成果，13號線與23號線在該站應具備貫通與分段運營的條件。明光站的配線比選方案見圖14，比選見表4。綜合比選車站功能及投資，推薦方案1。

圖14 明光站聯絡線示意

表4 明光站配線型式比選

4.2.5 互聯互通列車運行交路

13號線在可行性研究階段，在明光、龍簡新城、呂家咀等站配線設置，線路技術標準確定等核心問題時都已經考慮或預留了跨線運營條件。綜上分析，當S2線、S3線及23號線陸續開通后，13號線可考慮與S2線、S3線及23號線組織跨線運營交路[19-21]，交路方案見圖15。

圖15 13號線與S2號線、S3號線互聯互通交路示意

如圖15所示，S3線開通后，若資陽與中心城區交流密切，可延長本線的大交路與該線貫通運營。S2線開通后，若龍簡新城、淮口鎮與龍泉山交流量較大時，可按方案1交路運營；當與主市區交流增多時，可采用方案2的交路；當城鐵溫江方向與龍簡新城交流增多時，可采用方案3的交路。

5 對系統的影響及應對方案

5.1 限界

互聯互通的線路，限界的基本技術參數應一致(包括運行速度、車輛、線路最小曲線半徑、軌道、供電制式等)，同時限界設計原則與標準、軌旁設備及管線的布置原則、特殊地段的限界處理方法等也應相同。

5.2 車輛

滿足跨線運營條件的線路間需采用相同的車型。城市軌道交通車輛具有檢修周期長，運用整備周期短的特點，為了便于運營管理，跨線運營車輛原則上在本線段場進行檢修和運用整備作業。折返回本線車場走行公里較長時，可通過與相鄰線路運用檢修單位協商，使跨線運營車輛的日常運用整備作業由跨線運營線路的段場承擔。

5.3 車輛基地

互聯互通條件下，車輛基地運用、檢修總規模應能滿足各線需求。對于跨線運營車輛，車輛基地應能夠滿足其運營維保需求。

5.4 站臺門

與13號線組織跨線運營的線路，運營模式應相同或兼容(有人駕駛、全自動駕駛等)、車輛編組不超過13號線8輛編組的規模、車門間距和13號線一致、車輛限界滿足站臺門限界要求的條件下，站臺門系統能夠滿足互聯互通的運營技術需求。

5.5 弱電系統

弱電系統應遵循互聯互通的相關技術要求進行系統設計，統一或兼容運行模式、軌旁設備布置原則及人機界面，以實現成都地鐵13號線與S2線、S3線、23號線間的互聯互通運行。

列車與地面(軌旁)緊密結合、整體處理，車-地通信采用統一標準協議后，可以實現不同線路間不同類型列車的聯通聯運，結合軌道交通線網規劃，合理進行組網。

在信號系統制式選擇上，若采用同一家供貨商的CBTC移動閉塞信號系統，可實現CBTC模式的貫通運營。若采用不同供貨商的CBTC系統，建議采用具備互聯互通能力的信號系統。

通信系統的專用無線通信子系統、乘客信息子系統建議采用相同的系統設備供貨商，由先建線考慮后建線路的接入容量，在條件許可情況下，可將同期實施的線路統一招標，如果由不同的系統設備供貨商供貨，則要求不同設備間能夠相互兼容，實現互聯互通。

綜合監控系統建議采用同一系統集成商統一的軟件平臺，避免后期接口轉換與平臺間的系統調試，便于系統實施，且可以做到最大程度的信息資源共享；若為不同承包商時，應要求其開放平臺，以實現兩個平臺的對接和數據傳輸，形成統一的系統平臺。對于底層車站的火災自動報警(FAS)、環境與設備監控(BAS)、門禁(ACS)子系統各線可考慮獨立實施，對貫通運營無影響[22-23]。

5.6 供電系統

13號線與S2線、S3線、23號線在龍簡新城南、呂家咀、明光站貫通運營，并不影響供電系統的系統能力，接觸網需在接軌站附近設置電分相，即可滿足貫通運行的需求。

綜上，只要做好前期規劃和統籌，各系統均能夠滿足本線提出的互聯互通及跨線運營需求。

6 結語

加快推進新型城鎮化發展、建設軌道上的城市和現代化都市圈，形成1 h通勤圈為基本范圍的城鎮化空間形態，是國家指導城市發展的最新、最基本交通戰略。

目前都市圈城市(鎮)間交通一體化水平不高、分工協作不夠、低水平同質化競爭嚴重，國家計劃到2022年都市圈同城化取得明顯進展。

本文緊跟國家政策，根據對成都市都市圈線網規劃的分析，通過軌道交通緊密聯系周邊城鎮，開展軌道交通一體化融合發展的互聯互通研究，為加快成都都市圈軌道交通的建設提供解決思路。通過對城市空間形態發展布局的研究分析，為提高對天府、龍泉、簡陽新城及淮口鎮的覆蓋，同時加強崇州、資陽市與成都市中心城區的快速聯系，13號線應研究與S2線、S3線、23號線實現互聯互通。

結合成都快線網的運營要求、其他在建線路的實施經驗、相交線路的預留工程實際、本線功能定位及客流特點，建議13號線采用跨線運營的運輸組織模式。從客流需求、運營組織、車站配線、開行交路及系統方案等角度考慮，本線與23號線、S2線、S3線互聯互通的車站明光站、龍簡新城南、呂家咀站都深入研究了滿足跨線運營的配線及列車開行方案，可保證互聯互通的運輸需求。

打造軌道上的城市及現代化都市圈的建設要求，從國家層面要求加強多網融合發展的角度，研究市域快線網絡互聯互通是非常必要和及時的，本文的研究對都市圈的建設和其他城市的類似線路研究具有重要的參考和借鑒意義。