利用既有鐵路發(fā)展城市軌道交通的可行性分析

高德輝

（中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 城市交通專業(yè)研究院，北京 100037）

城市交通系統(tǒng)是城市生存和發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著城市化步伐的加快和機(jī)動(dòng)車擁有量的快速增長(zhǎng)，城市交通問題日益突出，已成為影響城市發(fā)展和城市居民生活質(zhì)量的重要問題。發(fā)展大運(yùn)量、高速度、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、舒適的城市軌道交通是解決交通問題的重要途徑，也是許多大城市交通發(fā)展的基本策略。但是，新建城市快速軌道交通投資巨大、建設(shè)周期長(zhǎng)，為了使有限的軌道交通建設(shè)資金得到有效利用，必須建設(shè)多層次軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系，整合、開發(fā)與利用既有鐵路資源。

從國(guó)民經(jīng)濟(jì)與城市建設(shè)的整體角度出發(fā)，研究利用既有鐵路發(fā)展城市快速軌道交通的可行性，是一個(gè)對(duì)鐵路和城市具有雙贏意義的戰(zhàn)略舉措。

1 既有鐵路未能參與城市軌道交通的原因分析

從目前國(guó)內(nèi)一些已經(jīng)開展過的軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的城市來(lái)看，既有鐵路幾乎沒有得到實(shí)際利用，總結(jié)起來(lái)，既有鐵路線路未能用于城市運(yùn)輸?shù)脑蛑饕幸韵聨追矫妗?/p>

1.1 體制原因

既有鐵路所有權(quán)屬于鐵路企業(yè)，其上級(jí)主管部門是代表中央政府的鐵道部，而城市交通一般由地方政府負(fù)責(zé)建設(shè)，兩者在體制及利益方面存在較大差異，共識(shí)的形成需要雙方的誠(chéng)意和遠(yuǎn)見卓識(shí)。

1.2 設(shè)備原因

傳統(tǒng)的既有鐵路是按服務(wù)于城市間長(zhǎng)距離運(yùn)輸設(shè)計(jì)的，其線路、車輛、車站、信號(hào)等方面與城市交通的需求之間確實(shí)存在一些差異，若要對(duì)既有鐵路設(shè)施加以利用，則需要對(duì)其做一定程度的改造。

1.3 需求原因

長(zhǎng)期以來(lái)，既有鐵路由于車站間距較大，加上鐵路夜間行車量較大，周邊土地噪聲較大，沿線土地缺乏商業(yè)運(yùn)作和開發(fā)，客貨運(yùn)輸需求量受到影響，多數(shù)情況下，軌道交通的選線難以與既有鐵路走向重合。

1.4 認(rèn)識(shí)原因

由于認(rèn)識(shí)上的原因，部分城市沒有對(duì)既有鐵路設(shè)施利用的可行性進(jìn)行充分分析和論證，或在論證中過于強(qiáng)調(diào)存在的差異和困難，使得可能的“雙贏”難以實(shí)現(xiàn)。

2 利用既有鐵路的軌道交通發(fā)展模式

2.1 利用既有鐵路開行市郊列車方案

我國(guó)正在加快鐵路建設(shè)，特別是鐵路客運(yùn)專線建成運(yùn)營(yíng)后，既有鐵路將會(huì)產(chǎn)生一定剩余運(yùn)輸能力，可以充分利用既有鐵路線路，在旅客出行高峰時(shí)段開行市郊列車，具體方案有如下三種：

a）維持既有線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開行市郊列車；

b）提高既有線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開行市郊列車；

c）改造廢棄鐵路或地方鐵路線開行市郊列車。

2.2 城市軌道交通與鐵路一體化運(yùn)營(yíng)方案

城市軌道交通與鐵路一體化運(yùn)營(yíng)方案具體包括以下三種。

一是共軌方案，即兩種不同線路共用同一軌道線路方案，這里主要是指在既有鐵路線路上開行城市軌道交通列車方案。

二是過軌方案，即不同線路之間的列車可以駛?cè)雽?duì)方線路，這里主要是指鐵路列車和城市軌道交通列車可以駛?cè)雽?duì)方線路的方案。

三是換乘方案，即城市軌道交通與市郊鐵路的換乘，可以采用城市軌道交通系統(tǒng)與市郊鐵路換乘銜接，主要換乘方式可以是站臺(tái)換乘或樞紐換乘，實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)營(yíng)。

共軌方案和過軌方案的可行性分析是本文的研究重點(diǎn)，利用既有鐵路發(fā)展城市軌道交通系統(tǒng)，采用共軌模式的前提條件是存在既有鐵路系統(tǒng)的線路可以利用或者改造，而如果無(wú)既有鐵路系統(tǒng)線路利用，在單獨(dú)修建輕軌線路時(shí)，可以考慮修建部分輕軌路段與專用線、聯(lián)絡(luò)線、支線等市郊鐵路線路銜接，輕軌與市郊鐵路過軌銜接。

3 發(fā)展城市軌道交通與鐵路共軌和過軌運(yùn)行的可行性分析

3.1 技術(shù)可行性

3.1.1 城市快速軌道交通的主要標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1.1 車輛

根據(jù)城市快速軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，車輛按車體寬度分為A、B、C三類車型[1]，各類車型的主要技術(shù)規(guī)格如表1所示。

表1 各種車型主要技術(shù)規(guī)格

3.1.1.2 線路

線路設(shè)計(jì)方面，由于城市快速軌道交通要適應(yīng)城市沿街道布線以及時(shí)而轉(zhuǎn)彎、時(shí)而高架或入地的需要，線路的曲率半徑小、坡度大。線路工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足表2的規(guī)定。

表2 線路工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1.3 供電

城市電網(wǎng)對(duì)輕軌系統(tǒng)供電模式分為集中式、分散式和混合式[2]，沿線用電負(fù)荷通過沿線變電所，形成一個(gè)完整的供電網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部供電系統(tǒng)分為三部分：主變電所、牽引變電系統(tǒng)和變配電系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)的城市快速軌道交通系統(tǒng)采用的是直流1 500V和直流750V兩種電壓等級(jí)。

3.1.1.4 信號(hào)

城市快速軌道交通的信號(hào)系統(tǒng)方面，如果行車的速度快、密度大，就應(yīng)設(shè)置自動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)，也可以采用先進(jìn)的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)——自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC），它包括列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）、列車自動(dòng)操作（ATO）和列車自動(dòng)監(jiān)督（ATS）三個(gè)子系統(tǒng)。

3.1.2 鐵路的主要標(biāo)準(zhǔn)

城市快速軌道交通由于其車輛牽引動(dòng)力等設(shè)備的限制，可以與大鐵路系統(tǒng)中的專用線、聯(lián)絡(luò)線、支線以及在城市中承擔(dān)城區(qū)與市郊聯(lián)絡(luò)作用的市郊鐵路線路共軌和過軌。我國(guó)市郊鐵路的輪軌系統(tǒng)可允許軸重46t的車輛通過，線路上主要采用50kg／m的鋼軌，線路的規(guī)劃設(shè)計(jì)方面最大坡度為3%，平曲線最小曲率半徑為200m，供電電流為直流電600～1500V或交流電25kV，供電方式采用頂上或三軌，平均運(yùn)行速度為45～60km／h，最大速度為120km／h。

3.1.3 發(fā)展城市快速軌道交通與鐵路共軌運(yùn)行的可行性分析

城市快速軌道交通與市郊鐵路的比較見表3（本文以輕軌系統(tǒng)為例）。

表3 輕軌系統(tǒng)與市郊鐵路系統(tǒng)的比較

由表3可知，市郊鐵路的線路允許軸重、平縱斷面條件、線路允許速度、限界等均能滿足城市輕軌的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)市郊鐵路的部分路段或者全路段的供電系統(tǒng)進(jìn)行改造，按照城市軌道交通的供電制式進(jìn)行改造或者改造成雙系統(tǒng)模式，使市郊鐵路線路既能行駛城市軌道交通車輛又能行駛鐵路車輛；或者將車輛改造成雙流系統(tǒng)車輛，可以在城市軌道交通和市郊鐵路不同的電壓等級(jí)下運(yùn)行。此外，將全路段的信號(hào)系統(tǒng)由過去傳統(tǒng)落后的信號(hào)系統(tǒng)改造為自動(dòng)閉塞或者更先進(jìn)的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，并增加線路站點(diǎn)，以滿足輕軌1km站距的要求。根據(jù)車輛設(shè)計(jì)要求，需調(diào)整站臺(tái)高度或者改造車門設(shè)備設(shè)計(jì)，使車門與站臺(tái)高差適合乘客上下，還需改造車站線路。通過市郊鐵路或者專用線的電氣化改造，完全可以建設(shè)成共軌運(yùn)行的輕軌系統(tǒng)。此外，可以借鑒國(guó)外共軌運(yùn)行系統(tǒng)以及國(guó)內(nèi)利用鐵路資源開發(fā)軌道交通的成功經(jīng)驗(yàn)。例如，德國(guó)卡爾斯魯厄輕軌與市郊鐵路共軌模式（稱為卡爾斯魯厄模式）已得到了成功應(yīng)用。

成功實(shí)施共軌運(yùn)行的關(guān)鍵是車輛技術(shù)，這也是整個(gè)系統(tǒng)投資較多的一個(gè)方面。以提高軌道交通設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度為原則，可通過自主研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)、合資生產(chǎn)等多種方式努力提高國(guó)產(chǎn)輕軌車輛的制造水平。一旦車輛的問題得到妥善解決，那么發(fā)展共軌運(yùn)行系統(tǒng)在技術(shù)方面就是可行的。

3.1.4 發(fā)展城市快速軌道交通與鐵路過軌運(yùn)行的可行性分析

城市快速軌道交通與鐵路系統(tǒng)采用過軌方式銜接運(yùn)行，在技術(shù)方面除了要具有共軌運(yùn)行模式下線路的技術(shù)改造支持外，主要還是要做到城市軌道交通線路和鐵路系統(tǒng)及其聯(lián)絡(luò)線的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三者的無(wú)縫銜接，則城市軌道交通車輛可以過軌通過。

實(shí)現(xiàn)過軌的一項(xiàng)重要技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)軌道之間的銜接。線路接軌應(yīng)滿足下列要求：a）城市軌道線路與既有市郊鐵路線路接軌，應(yīng)保證主要去向的列車不改變運(yùn)行方向通過接軌點(diǎn)；b）城市軌道交通岔線不應(yīng)在區(qū)間與鐵路正線接軌，特殊情況下，運(yùn)營(yíng)條件允許方可在區(qū)間與正線接軌，但在接軌地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置車站、線路所或輔助所；c）城市軌道交通岔線在區(qū)間或站內(nèi)與正線、到發(fā)線接軌均應(yīng)設(shè)置安全線；d）城市軌道交通岔線與車站到發(fā)線接軌，當(dāng)接軌處受地形條件限制或向車站方向?yàn)槠狡禄蛏掀碌?，可設(shè)置脫軌器或脫軌道岔代替安全線，當(dāng)站內(nèi)有平行進(jìn)路或隔開道岔并有聯(lián)鎖裝置，可不另設(shè)其他隔開設(shè)備。

可按照鐵道部關(guān)于《合資鐵路、地方鐵路及專用鐵道與國(guó)家鐵路接軌站安全管理辦法》的規(guī)定，根據(jù)輕軌的運(yùn)行、制動(dòng)等特點(diǎn)設(shè)計(jì)過軌銜接線路以及制定相關(guān)安全管理辦法。

3.2 經(jīng)濟(jì)可行性

城市快速軌道交通造價(jià)高，難以大幅度降低造價(jià)的主要原因是土建工程的投資過大。利用既有鐵路線路建設(shè)共軌運(yùn)行系統(tǒng)，或采用部分線路利用既有鐵路線路建設(shè)過軌運(yùn)行系統(tǒng)，沿線拆遷量小，線路與結(jié)構(gòu)工程的投入也很有限，因此可以大幅度降低整個(gè)系統(tǒng)的投資。同時(shí)共軌和過軌運(yùn)行系統(tǒng)還具有建設(shè)速度快、工期短的優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)城市交通發(fā)展的迫切需要。

此外，由于鐵路對(duì)城市的分割作用，鐵路沿線一般都是城市中經(jīng)濟(jì)相對(duì)欠發(fā)達(dá)、居住環(huán)境較差的地帶。修建與這些鐵路線路共軌或過軌運(yùn)行的城市軌道交通系統(tǒng)，對(duì)于沿線土地開發(fā)、舊城改造和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都會(huì)起到積極的促進(jìn)作用。同時(shí)，由于輕軌車輛先進(jìn)，具有快捷、舒適、安全的功能，通過改造能改善市郊鐵路破舊、落后的形象，充分利用有限資源，盤活部分已廢棄不用的鐵路線路。

采用共軌運(yùn)行的環(huán)境影響可從以下三個(gè)方面分析：首先，由于利用既有鐵路，可以減少土石方工程，因此減少了對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響；其次，輕軌交通速度較低，能夠達(dá)到功能區(qū)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，由于輕軌交通有較好的振動(dòng)和噪音控制技術(shù)，因此輕軌交通對(duì)噪聲貢獻(xiàn)值低，夜間可無(wú)行車組織，無(wú)夜間噪聲影響問題；再次，輕軌交通采用電力牽引，無(wú)大氣污染問題，輕軌交通作為低污染、大能力的交通工具，可分流城市客流，大大減少采用其他交通工具所產(chǎn)生的噪聲污染、大氣污染，對(duì)進(jìn)一步改善城市聲環(huán)境、大氣環(huán)境具有重大作用。

國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)表明，共軌運(yùn)行系統(tǒng)以其快捷、舒適、安全的優(yōu)點(diǎn)，能夠吸引大量的乘客，特別是城市周邊地區(qū)到市區(qū)的通勤乘客。如果制定合理的票價(jià)，可以保證正常運(yùn)營(yíng)乃至贏利。共軌運(yùn)行輕軌是運(yùn)量介于地鐵和公共汽車之間的一種中運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)，其客運(yùn)量相比地鐵要小。但由于其投資少，建設(shè)周期短，可以有效地縮短投資回收期，降低投資風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目籌資的可能性也更大。

4 結(jié)論

由此可見，利用既有鐵路發(fā)展城市軌道交通在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)上收效也很大，但利用既有鐵路發(fā)展城市快速軌道交通需要進(jìn)行技術(shù)改造，包括線路改造、車站改造、通信信號(hào)改造、列車車輛改造等幾個(gè)方面，雖然改造難度大，技術(shù)難點(diǎn)多，但總的來(lái)說具備可行性，而且對(duì)設(shè)備的運(yùn)用較為充分?？傊灰軌蜣D(zhuǎn)變觀念和體制，就可以充分利用既有鐵路發(fā)展城市軌道交通。

[1]建標(biāo)[1999]81號(hào)，城市快速軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]毛保華，姜帆，劉遷，等，城市軌道交通[M].北京：科學(xué)出版社，2001.