軌道交通互聯互通的內涵及技術特征探討

江志彬，蘇馬雷，李洪運，徐思凡

（同濟大學交通運輸工程學院 道路與交通工程教育部重點實驗室，上海市軌道交通結構耐久與系統安全重點實驗室，上海 201804）

我國各種交通運輸發展相對獨立，即使是同一種交通方式，也存在網絡結構聯通和服務聯通方面的諸多問題，構建互聯互通的一體化交通體系是交通強國建設綱要中明確的重點[1]。軌道交通互聯互通是一種先進的發展理念，可以體現在決策、設計、施工、運營和服務的各階段。互聯互通是我國未來軌道交通發展的重點，但目前針對互聯互通的概念、內涵、規范和技術特征等方面的理論仍然不夠健全。筆者首先對軌道交通互聯互通的概念和內涵進行分析，然后提出軌道交通在物理層面和服務層面互聯互通的基本特征，在借鑒國外研究的基礎上，重點研究軌道交通互聯互通的標準體系和技術特征。

1 互聯互通的概念及內涵

互聯互通，原是指電信網間的物理連接，能夠使公共通信網的用戶進行跨網絡間的通信，或能夠接入由另一個服務商所提供的服務[2]。

軌道交通互聯互通是指不同線路的軌道、車輛、供電、信號、通信、站臺門及運營組織等相互兼容，可節約資源、降低成本，提高資源使用效率和服務質量；同時，也能為乘客提供便捷、高效和人性化的服務，實現不同交通網絡、不同線路之間的高效協同與銜接[3]。

軌道交通互聯互通的內涵是實現多模式、多制式、多功能的軌道交通網絡協同發展，建設互聯互通、融合運營的裝備與服務體系，其內涵包括兩個層次：物理層面的互聯互通和服務層面的互聯互通。

1.1 物理層面的互聯互通

物理層面的互聯互通是指基于不同線路設施設備的相互兼容，采用統一的技術標準和運營組織方式，實現不同線路之間的互聯或不同軌道交通形式之間的互聯，其主要特點是車輛可以在不同線路或不同類型的軌道交通系統之間連通運行，可以根據乘客的出行需求，靈活組織多種跨線路的開行方案，有效提高網絡的整體綜合效率，提升乘客的出行體驗[4]。我國軌道交通現有物理層面的互聯互通，主要體現在既有鐵路網絡的互聯互通、高速鐵路網的互聯互通、城市軌道交通網的互聯互通，以及既有鐵路網與高速鐵路網、鐵路網與城市軌道交通網的互聯互通等。

1.2 服務層面的互聯互通

受交通工具類型、軌道形式、設施設備性質等方面的制約，以及歷史建設過程中已經獨立形成的線路或網絡的制約，在無法做到物理層面的互聯互通時，可以通過提供便捷、高效和人性化的服務，實現不同交通網絡、不同線路之間的高效協同與銜接，這種方式稱為服務層面的互聯互通?，F有服務層面的互聯互通主要體現在乘客一體化出行規劃、一體化出行、一體化票務、大型交通樞紐中不同交通方式的集中換乘，或不同線路在同一車站的高效銜接(如同站臺換乘)等。

2 國內外的發展經驗與借鑒

國外軌道交通發展較早，在建設與運營過程中一直注重互聯互通，并形成了較多的運營與管理經驗，如德國、日本等。

2.1 德國

德國地鐵建設歷史悠久，在運營的過程中總結了很多先進的經驗，形成了多種先進的運營模式，提供了多種人性化的服務，取得了較好的成效[5]。

2.1.1 物理層面的互聯互通

除大部分城市的市郊鐵路網和地鐵網內部可以實現跨線運營外，德國的城際鐵路網與地鐵網之間通過采用相同或相近的組織方式和信號系統，同樣可以做到跨線、共線運營。德國的共線運營包括城際鐵路與一些既有和規劃中的輕軌線路，其中一些輕軌線路借用了部分低密度的貨運鐵路線路，實現了城市中心向郊區客運業務的擴張。

2.1.2 服務層面的互聯互通

德國的軌道交通網在服務方面也具有一定特色，依靠聯程聯運的方式，將軌道交通與其他交通方式緊密地結合起來，最具代表性的有“公鐵聯運”和“空鐵聯運”。

“公鐵聯運”主要包括兩種形式：一是在城市的區域范圍內，依托公共交通企業聯盟，推進“一票制”聯程聯運；二是在跨區域范圍內，以德國鐵路為主導，聯合出發地和目的地的城市公共交通企業，共同推進“一票制”聯程聯運。

“空鐵聯運”有兩種形式：一種是德國鐵路聯合一些大型航空公司建立的空鐵聯程服務體系，也稱為“RAIL & FLY”，可使乘客在購買機票的同時，以優惠的價格獲得前往或離開機場的火車票，實現空鐵“一站式購票”；另一種空鐵聯程則是由航空公司與德國鐵路以及法蘭克福機場合作推出的空鐵聯運產品，旅客在下飛機后無需走出航站樓即可乘坐火車，行李也會繼續隨火車托運，火車與飛機共用一種類型的客票，有效地節省了時間。同時，德國鐵路還推出了專門的列車班次，與航班時刻表銜接，有效地縮短了中轉換乘時間。

2.2 日本

2.2.1 物理層面的互聯互通

東京作為日本第一大城市，在物理層面的互聯互通上有著十分豐富的經驗。東京軌道交通除了地鐵，還包括由地面線或高架線組成的市郊鐵路、市區橫貫鐵路以及環狀鐵路，路網密度極大。東京軌道交通依靠成熟的互聯互通運營方式，解決了城外線路與城內線網的銜接問題，實現了放射線與中心線網的互聯互通，滿足了郊區民眾的出行需求[6]。

東京地鐵在與放射線銜接時，相應的區域外圍線路也通過升級改造，具備了互聯互通運營的技術條件，而且良好的規劃協調使部分線路在升級改造時就做了相關預留，或者在規劃中就明確了部分線路延伸并互聯互通的需求。后期建設的地鐵線規劃均考慮了與郊區線的互聯互通，其軌距、限界等線路技術標準與對應的郊區線路的相應標準統一，有效地避免了線路的重建性改造。

2.2.2 服務層面的互聯互通

從東京、名古屋、京都等城市的鐵路客站樞紐形態來看，車站往往是多種交通功能的復合體，立體化客站連接了地鐵、高速鐵路、市郊鐵路、通勤鐵路、公共交通、機場等。這種類型的交通樞紐實現了多種交通方式和功能的疊加，提高了特定空間限制下的交通功能銜接，并且能夠整合交通資源，壓縮換乘時間，快速集疏乘客，方便乘客換乘[7]。

在公鐵聯運方面，新宿站作為日本最繁忙的車站，通過強大的樞紐功能，實現了高速鐵路、市郊鐵路和城市公共交通的一體化管理，包括不同交通方式間的無縫換乘、時刻表銜接、通票實施等[8]。

2.3 國內現狀

2.3.1 物理層面的互聯互通

1) 鐵路系統。我國鐵路系統建設都是由鐵路主管部門主導，在建設過程中非常注重物理層面的互聯互通，除了一些特殊類型的線路外，普通鐵路網、高速鐵路網和城際鐵路網都實現了物理層面的聯通，列車可以在各網絡之間跨線運行與組織。正是因為鐵路大網絡的物理連通，形成了我國復雜的鐵路設施設備體系和運營組織體系。因此，我國鐵路的運輸組織模式具有列車種類多、跨線列車多、開行交路多和停站方案多等特征，為旅客出行提供了多層次、多類型的服務產品。

2) 城市軌道交通系統。我國城市軌道交通起步較晚，初期建設時大多都是引進國外的技術與裝備，同時各城市根據自身的發展規劃和經濟實力，制定自己的線網規劃。因此，各城市軌道交通線路的建設年代、運營制式、設備廠商不盡相同，各線路的信號制式、控制系統差異性非常大，雖然同一城市的線路之間可以實現軌道的互聯，但在正常運營模式下，列車無法跨線運行，跨線的乘客出行只能通過換乘。

隨著城市群、衛星城的興起，同一城市群間的交流越發密集。基于物理結構在互聯互通中的優勢，我國新建與規劃的城市軌道交通線路正在逐步考慮實現物理上的互聯互通，并且已經在線路規劃、設計、建設、信號制式、車輛配置、運營管理等方面，開始制定統一的標準規范。

2.3.2 服務層面的互聯互通

我國由于不同軌道交通網絡或線路在管理主體上的差異性，在服務層面的互聯互通方面還與乘客的出行需求存在差異。目前，我國各類交通方式的銜接主要是通過大型的換乘樞紐來實施，如上海虹橋、北京南站等大型樞紐，都將多種交通方式成功地融為一體。這種大型換乘樞紐將多種運輸工具進行了集約式整合，可以迅速接納和疏散大量人流，并通過其先進的客流組織模式，避免了站內外人流的聚集，緩解了周邊的交通壓力。但是，這種樞紐在一體化出行規劃與服務方面還有不足。

3 互聯互通的技術體系

為了節約資源、降低成本，優化資源使用效率和提高服務質量，我國未來的軌道交通網絡建設與運營需要在物理層和服務層做好互聯互通。互聯互通的架構體系主要包括軌道結構、牽引供電、車輛、限界、通信信號、運營管理和服務6個部分，如圖1所示。

圖1 軌道交通互聯互通架構體系Figure 1 Architecture of rail transit interconnection

3.1 互聯互通頂層設計

軌道交通的互聯互通發展離不開國家政策的推動，需要做好頂層設計，從制度創新和市場創新兩方面下手。在制式選擇時，需要充分發揮不同軌道交通制式的特長，做好建設規模與客流需求的匹配，在技術標準體系、設施設備技術要求和運營服務要求等方面來統籌考慮。

3.2 技術標準規范體系

我國軌道交通網絡的互聯互通技術規范發展不統一，既有鐵路網與高速鐵路網的技術體系相對較為健全，而城市軌道交通的技術體系相對較為薄弱。目前，我國尚沒有針對整個大軌道交通體系的互聯互通規范。

2008年6月17日，歐洲議會和歐盟理事會制定并發布《歐洲鐵路互聯互通2008/57/EC指令》，這是歐盟關于歐洲鐵路互聯互通最重要的法律。該指令共包括10章、42條、11個附件，描述了歐洲鐵路互聯互通在安全性、可靠性、可用性、人員健康保護、環境保護和技術兼容等方面的總體要求。該指令將鐵路系統劃分為4個結構子系統，即鐵路基礎設施子系統、供電子系統、列控設備和安全子系統、機車車輛子系統；3個功能子系統，即運行和交通管理子系統、維護子系統和客貨運服務信息子系統。該指令對7個子系統分別提出了相應的基本要求，具有很強的指導性和可操作性，為歐洲鐵路互聯互通技術規范制定奠定了良好基礎[9]。

從綜合交通體系發展的要求來看，我國軌道交通的互聯互通的技術規范體系應重點考慮硬件的兼容、制式的統一、資源的共享、組織的一體化和服務的協同等方面。

3.3 設施設備技術要求

線路與車站、車輛、供電、信號、通信等設備系統的兼容是實現物理層面互聯互通的關鍵，不同類型的設施設備在滿足互聯互通需求方面有不同的技術要求，如表1所示。

表1 滿足互聯互通的設施設備技術要求Table 1 Technical requirements of interconnected facilities and equipment

3.4 運營服務技術要求

服務層面的互聯互通以提供與出行有關的所有產品和服務為目的，從乘客萌生出行意向、進行旅程規劃和預訂車票開始，到出發至車站的路線選擇，再到乘車出行、到達目的車站以及到達最終目的地，甚至包括旅程之后的反饋意見收集等，滿足客戶已提出的和潛在的各種需求[10]。服務層面的技術特征包括軌道交通系統的一體化出行規劃、一體化票務、一體化出行服務3個方面，如表2所示。

表2 滿足運營服務的技術特征Table 2 Technical characteristics of operational services

3.5 線路運輸組織模式

采取靈活多樣、適合城市特點的網絡運營模式，是發揮多模式網絡結構優勢、提升網絡整體運行效率、集約通道資源和網絡設施資源的重要保障。結合國內外城市的軌道交通發展經驗[11]，軌道交通的運營模式可歸為共線共軌、分線運營、跨線運營和接線運營4種情況?？缇€組織是指在互聯互通條件下，在相交的兩條或多條軌道線路之間，通過不同線路之間的過軌道岔或連接線，從一條線路跨越到另一條線路(包含共線運行和貫通運行)的運營組織，其交路組織模式主要有一字貫通型、Y(雙Y)形和X形3種類型(見表3)。

表3 跨線運行的交路組織模式Table 3 Types of interconnected train operation

跨線組織可發揮不同制式的技術優勢，減少換乘，滿足乘客不同距離的出行需求，緩解換乘站的客流壓力；而且通過靈活組織列車交路，可進一步提高運營組織的靈活性。但跨線組織除了需從線路、車站、車輛、供電、通信、信號等方面統一技術標準外，還要在運營管理上進行有效協調。需要說明的是，交路的開行模式可根據不同線路的制式、條件、客流特征來靈活選擇。

同時，在跨線組織過程中，還可以根據客流需求，靈活采取停站(如一站直達、大站直達、選擇停站等)、開行快慢車等手段來提升服務水平。

4 結語

互聯互通是我國未來軌道交通系統發展的重點，也是提升軌道交通服務的關鍵，其內涵是實現多模式、多制式、多功能軌道交通網絡的協同發展，建設互聯互通、融合運營的裝備與服務體系。筆者從物理和服務兩個層面，分析了互聯互通的內涵與特征，并提出了軌道交通互聯互通的體系框架及技術條件，希望能對軌道交通行業做好互聯互通的框架設計、促進軌道交通互聯互通的發展建設提供參考。