構建多層次軌道交通網絡的若干關鍵技術要求探索

卞兆洋

（華設設計集團股份有限公司綜合規劃研究院，江蘇南京 210014）

1 引言

近年來，伴隨著國家新型城鎮化戰略的深入實施，以京津冀、長三角、粵港澳等為代表的現代化城市群、都市圈在國家和區域經濟發展中的帶動作用愈發凸顯。建設城市群一體化交通網、打造軌道上的都市圈，推進干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通融合發展，構建多層次軌道交通網絡體系，以滿足高頻次、大規模、中短距的出行需求，支撐城市群、都市圈高質量發展，成為業內共識。

在軌道交通的大規模建設和發展的背景下，由于對各層次軌道交通的功能定位、技術標準、實施模式等尚未形成統一認識、未建立統一標準，因此車站設站需求與客流預測情況不匹配、站間距過小、同步預留工程無規劃依據等一系列問題逐步顯現。加強對于多層次軌道交通技術標準的分析，明確相應的指標要求，實現各層次軌道交通網絡的合理分工與有機融合，具有重要的現實意義。考慮到城市軌道交通相關技術標準規范已較為完善，本文以江蘇省多層次軌道交通網絡建設為例，根據各層次軌道交通的功能分工，重點針對干線高速鐵路、城際鐵路和市域（郊）鐵路進行研究，提出相關技術標準建議，以期為我國多層次軌道交通網絡的規劃發展提供參考和借鑒。

2 多層次軌道交通網絡概述

2.1 多層次軌道交通網絡架構

多層次軌道交通網絡由干線鐵路（含高速鐵路和普速鐵路）、城際鐵路（含區域城際鐵路和城市群城際鐵路）、市域（郊）鐵路、城市軌道交通共同構成。其中，各層次軌道交通分別服務于不同的交通圈層，各交通圈層的空間尺度、需求特征各異，對軌道交通供給服務要求也有所不同，如表1所示。

表1 不同交通圈層特征及對軌道交通供給服務的要求

2.2 多層次軌道交通功能定位

根據所服務的不同交通圈層，各層次軌道交通的功能定位如下。

（1）干線鐵路（高速鐵路、普速鐵路）服務于跨區域的長距離出行，以省會、直轄市及重要樞紐性城市為服務主體，兼顧沿線地級市，出行目的以商務、公務、旅游、務工、探親等為主。

（2）區域城際鐵路可發揮完善高速鐵路網絡、擴大高速鐵路覆蓋范圍的作用，服務于相鄰城市群核心城市之間的中長距離快速出行，通常以市區常住人口超過50萬人的大中城市為服務主體，出行目的以商務、公務、旅游、休閑為主。

（3）城市群城際鐵路服務于高度城鎮化、同城化連綿發展區域主要城市之間的快速聯系，通常以1～2座中心城市為核心，將諸多市區常住人口超過20萬人的城市串聯，形成獨立的城際鐵路快速客運網，出行目的以商務、公務、通勤為主。

（4）市域（郊）鐵路服務于都市圈內核心城市與周邊城鎮節點之間的快速聯系，連接常住人口5萬人以上的城鎮、重要工業園區、旅游景點，出行目的以通勤為主。

（5）城市軌道交通服務于中心城市城區的乘客出行，出行目的以通勤、娛樂、休閑等為主。

3 江蘇省多層次軌道交通網絡發展概況

3.1 發展概況

近年來，江蘇省軌道交通建設突飛猛進，多層次軌道交通網絡逐步完善，形成多網融合發展的新局面，如圖1所示。在干線鐵路方面，建成鄭徐客運專線、青連鐵路、連鹽鐵路、徐宿淮鹽鐵路、連淮揚鎮鐵路等9條線路，“十三五”期間新增運營里程1 449 km，截至2021年底，全省總運營里程達到4 204 km，其中高速鐵路2 215 km；在城市群城際鐵路方面，“十四五”時期將開工建設蘇錫常、蘇淀湖、如通蘇湖等4條線路；在市域（郊）鐵路方面，已開通運營7條線路，包括南京寧天線、寧和線、機場線、寧溧線、寧高線、寧句線，以及連云港市域鐵路S1線（利用既有隴海線），截至2021年底，總運營里程為271 km（新建236 km），南京地鐵S2線（寧馬線）、無錫地鐵S1線（錫澄線）、蘇州市軌道交通S1線等線路也正在建設；在城市軌道交通方面，全省共有南京、蘇州、無錫、常州、徐州5個城市開通運營城市軌道交通線路，截至2021年底，總運營里程為621 km。

圖1 江蘇省多層次軌道交通網絡規劃示意圖（局部，不含城市軌道交通）

3.2 存在問題

（1）多層次軌道交通網絡“結構倒掛”現象明顯。江蘇省內服務于城市群、都市圈的城際鐵路和市域（郊）鐵路建設尚處于起步階段，軌道交通網絡呈現“兩頭重、中間輕”的態勢，即使是省內城鎮化率最高、軌道交通建設力度最大的南京，市域（郊）鐵路與城市軌道交通的里程比也僅為1.13，相較國外的東京、巴黎、倫敦等發達都市圈（比值一般為4～8）偏低。

（2）區域城際鐵路的功能定位及其干線化發展模式的合理性有待進一步明晰。現階段，江蘇省區域城際鐵路和干線鐵路存在著相互兼顧甚至替代的情況，如寧淮城際鐵路不僅服務于南京至淮安的城際客流，還在接入干線鐵路網后更多地承擔著魯蘇皖贛中部大通道的功能。區域城際鐵路提速、減站的干線化，以及干線鐵路加站、繞行的城際化，均在一定程度上背離了其原本的功能定位。

（3）市域（郊）鐵路城市軌道交通化的發展方式需要盡快扭轉。目前，諸如寧天、寧高等市域（郊）鐵路線路采用城市軌道交通技術標準，設計速度、站間距、運輸組織方式（站站停）等均不符合市域（郊）鐵路的技術特征與服務要求。

4 關鍵技術要求

4.1 速度目標值

不同層次軌道交通的功能定位各異，因此其對于出行客流量、出行目的、出行頻次、出行便捷性等的要求也不同。與時間價值有關的列車發車頻次、站間距等因素成為影響各層次軌道交通速度目標值選擇的主要因素。

由于各層次軌道交通線路兩端接駁時間的構成不同，加之不同需求旅客對兩端接駁時間的敏感性存在較大差異，因此需要在全出行鏈中對軌道交通的速度目標值進行分析。干線鐵路旅客由于出行距離和時間較長，更關心線路的可達性，對兩端接駁時間的敏感性較低；區域城際鐵路、城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通的旅客由于出行目的對旅行時間的要求較高，因此需要盡量縮短接駁時間，考慮兩端附加時間對總體時間的影響。通過對江蘇省內外各類已建成軌道交通線路的實際運營情況進行調研，得到不同層次軌道交通旅客出行附加時間表，如表2所示。

表2 不同層次軌道交通旅客出行附加時間表 min

結合上述分析，分別提出江蘇省高速鐵路干線、區域城際鐵路、城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路的速度目標值建議，如表3所示。

表3 各層次軌道交通速度目標值建議表

4.2 站間距

4.2.1 最小站間距

軌道交通站間距的設置至少要滿足列車最小起停距離要求，即不小于列車從靜止加速至最高運行速度、再從最高運行速度減速至停車的走行距離。通常，速度等級越高的列車，其對應的平均加速度、減速度越小，起動加速和制動減速所需時間及走行距離越長，具體情況如表4所示。對于不滿足最小站間距要求的線路，原則上應減少沿線車站數量。

表4 不同速度等級列車加減速距離表 km

4.2.2 合理站間距

合理站間距應結合區間運行時間、列車最高速度達速比（即列車以最高速度運行的距離占平均站間距的比例，以下簡稱“達速比”）等指標進行綜合考量。在電機功率和編組條件一定的條件下，由于功率分配的影響，速度等級較低的列車相比速度等級較高的列車具有更優異的加減速性能。如果站間距較短，則意味著速度等級較高的列車在區間運行時基本上處于起動加速和制動減速的階段，難以發揮運行速度較高的優勢，其區間運行時間不一定比采用較低運行速度的列車短，具體情況如表5所示。

由 表5可 知，當站間距為4 km時，最高速度為120 km/h的列車運行時間最短；站間距為6～8 km時，140 km/h列車運行時間最短；站間距為10～14 km時，160 km/h列車運行時間最短；站間距為16～22 km時，200 km/h列車運行時間最短；站間距為24～28 km時，250 km/h列車運行時間最短。

表5 不同速度等級列車在不同站間距情況下的運行時間對照表 s

本文基于上述分析，通過計算不同速度等級列車的達速比，并結合相關鐵路設計規范要求，提出不同設計速度軌道交通線路的站間距建議值，如表6所示。

表6 站間距建議值 km

4.3 干線鐵路互聯互通

目前，江蘇省干線鐵路發展不平衡、不充分問題仍然存在，廣袤的蘇北地區與蘇南腹地部分核心城市間的干線鐵路仍存在“交而難聯、通而不暢”的問題，亟需通過適宜的方式實現線路的互聯互通及列車在不同線路之間的跨線運營。結合江蘇省軌道交通發展情況，綜合考慮車站布置形式、跨線客流量、聯絡線建設規模與投資、運輸效率等因素，針對站外聯絡線、站內渡線或折返線等不同連通方式，提出干線鐵路互聯互通實現方式如下。

（1）線路十字交匯。當車站為騎跨式布置時，若跨線列車數量不小于30對/天，可建設站外聯絡線，否則采用旅客換乘的方式。

（2）線路別分場。若為順向運輸，則當跨線列車數量不小于15對/天時可建設站外聯絡線，否則采用旅客換乘的方式；若為折角運輸，則當跨線列車數量不小于20對/天時可建設站外聯絡線，否則采用旅客換乘的方式。

（3）方向別分場。若為順向運輸，則一般采用站內渡線；若為折角運輸，則當跨線列車數量不小于20對/天時可修建站外聯絡線，跨線列車數量為10～19對/天時增設站內折返線，跨線列車小于10對/天時采用旅客換乘的方式。

（4）方向別合場。若為順向運輸，則一般采用站內渡線；若為折角運輸，則當跨線列車數量不小于20對/天時可修建站外聯絡線，否則采用旅客換乘的方式。

4.4 跨網融合信號系統制式

目前，客運干線鐵路和區域城際鐵路通常采用中國列車控制系統（CTCS）；城市軌道交通主要采用列車自動控制（ATC）系統，包括基于計軸和可變數據應答器的點式ATC系統、基于軌道電路的ATC系統和基于通信的列車自動控制系統（CBTC）。對于介于兩者之間的城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路，通常需要對線路長度、客流、運輸組織、工程規模與投資等因素進行具體分析，對各種信號系統進行綜合比選，從而確定適宜的信號系統。為適應自身的功能定位要求，實現上與干線鐵路、下與城市軌道交通的互聯互通，城市群城際鐵路、市域（郊）鐵路目前通常采用CTCS2+ATO（自動駕駛）和CBTC兩種信號系統，二者的區別及具體適應性如表7所示。

表7 CTCS2+ATO與CBTC系統適應性分析

5 結束語

本文圍繞多層次軌道交通網絡建設中面臨的實際問題，從速度目標值、站間距、互聯互通、跨網融合信號系統制式等方面提出了構建多層次軌道交通網絡的關鍵技術要求，以期為后續多層次軌道交通規劃建設工作的開展提供借鑒和參考。由于多層次軌道交通網絡建設的系統性、復雜性，未來還需要在多網融合理論體系、總體實施路徑、政策保障措施等方面進行深入探討，并結合城市群、都市圈的特點進一步深化研究。