區(qū)域快軌網(wǎng)需求特征及主要技術(shù)參數(shù)研究

丁樹(shù)奎 王燕凱 房霄虹

(1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司北京100068;2.北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司北京100101; 3.北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司北京100068)

區(qū)域快軌網(wǎng)需求特征及主要技術(shù)參數(shù)研究

丁樹(shù)奎1王燕凱2房霄虹3

(1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司北京100068;2.北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司北京100101; 3.北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司北京100068)

隨著北京城鄉(xiāng)一體化及京津冀一體化的發(fā)展，北京中心城區(qū)與郊區(qū)新城、近京部分地區(qū)的聯(lián)系日益加強(qiáng)，迫切需要服務(wù)范圍更廣、運(yùn)行速度更快的區(qū)域軌道交通系統(tǒng)。通過(guò)發(fā)展需求及技術(shù)特征分析，明確區(qū)域快軌發(fā)展的必要性、不可替代性及技術(shù)獨(dú)特性，并基于區(qū)域快軌的城市性特點(diǎn)，從滿足區(qū)域快軌網(wǎng)客流需求、體現(xiàn)區(qū)域快軌網(wǎng)技術(shù)特征、實(shí)現(xiàn)區(qū)域快軌網(wǎng)互聯(lián)互通等需求出發(fā)，提出車輛、供電、信號(hào)、限界專業(yè)的主要技術(shù)參數(shù)。

區(qū)域快軌;發(fā)展需求;技術(shù)特征;技術(shù)參數(shù)

北京是我國(guó)最早修建地鐵的城市，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的地鐵線路18條，總運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)554 km，北京城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)骨架已形成。而隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化、區(qū)域化進(jìn)程的加快，北京不同區(qū)域之間的政治、文化、經(jīng)濟(jì)的聯(lián)系越來(lái)越密切，人們交往越來(lái)越頻繁，中心城區(qū)與周邊地區(qū)的聯(lián)系也越來(lái)越密切，迫切需要區(qū)域快軌這樣一種介于城市地鐵和干線鐵路之間的區(qū)域軌道交通系統(tǒng)來(lái)解決區(qū)域范圍內(nèi)中、長(zhǎng)距離出行的需求。

1 區(qū)域快軌網(wǎng)發(fā)展需求分析

1.1 城市發(fā)展需求

根據(jù)最新的北京市總體規(guī)劃修改，北京市域?qū)⑿纬伞耙恢饕桓眱奢S多點(diǎn)”的城市空間結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)?！耙恢鳌笔侵行某菂^(qū)，將著力保障和服務(wù)首都核心功能的優(yōu)化發(fā)展，大力疏解非首都功能，積極推進(jìn)功能重組;“一副”是行政副中心(通州)，重點(diǎn)承接北京市屬行政事業(yè)單位及相關(guān)服務(wù)部門(mén)的疏解轉(zhuǎn)移，帶動(dòng)城市東部區(qū)域協(xié)同發(fā)展;“兩軸”為中軸線、長(zhǎng)安街及其延長(zhǎng)線，重點(diǎn)優(yōu)化完善國(guó)家重要的政治、文化和外交職能布局，形成首都空間秩序的統(tǒng)領(lǐng)與功能組織的骨架;“多點(diǎn)”則是近遠(yuǎn)郊10個(gè)新城和海淀山后、豐臺(tái)河西、北京新機(jī)場(chǎng)地區(qū)3個(gè)重要城鎮(zhèn)組團(tuán)，有序承接中心城區(qū)人口和適宜功能的疏解，完善公共服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施，帶動(dòng)所在區(qū)域城市化和城鄉(xiāng)一體化發(fā)展［1］。

圖1 北京城市空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃

此外，首都地區(qū)還重點(diǎn)將市域東南環(huán)京地區(qū)的4個(gè)跨界市鎮(zhèn)群作為區(qū)域空間協(xié)同的重點(diǎn)。借助打造4個(gè)跨界市鎮(zhèn)群，在北京和東南環(huán)京地區(qū)構(gòu)建“緊湊型都市空間+開(kāi)敞型區(qū)域空間”相結(jié)合的跨界發(fā)展模式，優(yōu)化區(qū)域空間布局，整合跨界功能體系，推動(dòng)地域空間上人口、產(chǎn)業(yè)、用地等要素在中心和外圍的有機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)同發(fā)展。

未來(lái)，隨著北京城鄉(xiāng)一體化及京津冀一體化的發(fā)展，北京中心城區(qū)與郊區(qū)新城、近京部分地區(qū)的聯(lián)系日益加強(qiáng)，迫切需要服務(wù)范圍更廣的快速軌道交通系統(tǒng)。

1.2 向心性客流需求

北京市從城市中心向外圍區(qū)域呈現(xiàn)出人口密度和與中心城的聯(lián)系緊密程度依次遞減的趨勢(shì)，形成幾個(gè)特征呈現(xiàn)明顯差異的圈層結(jié)構(gòu)［2］(見(jiàn)圖2)。第一圈層為中心城區(qū)范圍:包括中心城中心地區(qū)和10個(gè)邊緣集團(tuán)，半徑約15 km。第二圈層為至近郊新城范圍:包括通州、順義、亦莊、大興、房山、昌平、門(mén)頭溝7個(gè)近郊新城，半徑約30 km。第三圈層為至遠(yuǎn)郊新城范圍:主要包括懷柔、平谷、密云、延慶4個(gè)遠(yuǎn)郊新城以及三河、涿州、廊坊、固安、香河等城鎮(zhèn)，半徑約70 km。

圖2 北京市外圍地區(qū)區(qū)位關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)狀出行需求分析，中心城與外圍組團(tuán)的交換量增加，中心大團(tuán)與邊緣集團(tuán)間交換量占16%，約660萬(wàn)人次/d;中心大團(tuán)與近郊新城和海淀山后、豐臺(tái)河西等地區(qū)的交換量占6%，約244萬(wàn)人次/d;中心大團(tuán)與遠(yuǎn)郊新城等地區(qū)的交換量占2%，約49萬(wàn)人次/d，通勤圈呈現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。

但從目前北京市軌道交通建設(shè)及運(yùn)營(yíng)情況看，軌道交通僅對(duì)30 km圈層的新城覆蓋較好，外圍新城較差，平谷、門(mén)頭溝、懷柔、密云無(wú)覆蓋，昌平、房山、大興、亦莊、順義僅有單一線路覆蓋，如圖3所示。同時(shí)，以往新城修建長(zhǎng)大距離的區(qū)域線路時(shí)，多采用傳統(tǒng)地鐵制式，造成效益低下，服務(wù)水平相對(duì)較差，如利用房山線進(jìn)入中心城，平均出行時(shí)間超1.5 h。

圖3 北京市外圍新城與軌道的關(guān)系

此外，北京市外圍新城以及近京地區(qū)人口在未來(lái)將會(huì)有較大幅度增長(zhǎng)，交通需求量不斷增大，但目前卻沒(méi)能提供足夠滿足需求的快速交通聯(lián)系。連接郊區(qū)新城與中心城的快速道路基本為1條高速公路和1條國(guó)道，高峰時(shí)段道路擁堵已基本常態(tài)化。據(jù)估算，預(yù)計(jì)至2020年，環(huán)北京地區(qū)進(jìn)京方向軌道交通每日出行分擔(dān)量應(yīng)達(dá)到60萬(wàn)～100萬(wàn)人次，區(qū)域快軌的建設(shè)需求日益強(qiáng)烈。

1.3 城市功能疏解需求

城市規(guī)模過(guò)大、交通擁堵、房?jī)r(jià)高揚(yáng)、環(huán)境污染、霧霾天氣等問(wèn)題，已成為北京發(fā)展和管理所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2014年2月，習(xí)近平在北京考察時(shí)提出，要調(diào)整疏解非首都核心功能，優(yōu)化三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)京津冀地區(qū)協(xié)同發(fā)展。

北京城市輻射區(qū)，如遠(yuǎn)郊新城及周邊市鎮(zhèn)城市化進(jìn)程不斷加快，這些地區(qū)的人口規(guī)模已達(dá)到小城市規(guī)模，產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)明確、布局合理，已經(jīng)具備了承擔(dān)首都功能疏導(dǎo)的先決條件［3］。實(shí)現(xiàn)非首都核心功能疏解，一方面可通過(guò)行政手段安排執(zhí)行，如某些政府部門(mén)或特定產(chǎn)業(yè)向外搬遷;另一方面也可通過(guò)政策和稅收等優(yōu)惠引導(dǎo)其他產(chǎn)業(yè)向外轉(zhuǎn)移。區(qū)域快軌交通既可為這些轉(zhuǎn)移的部門(mén)和產(chǎn)業(yè)提供與中心城便捷、快速的交通聯(lián)系，同時(shí)又能體現(xiàn)交通引導(dǎo)的先行作用，進(jìn)一步引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)外遷。此外，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移初期，相應(yīng)人員由于家庭、生活習(xí)慣等原因未必跟隨轉(zhuǎn)移，反向潮汐性通勤客流需求就此形成，區(qū)域快軌交通在此階段可為其提供通勤交通服務(wù)，待產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移地區(qū)住房、醫(yī)療等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完備后，最終引導(dǎo)人口向外圍轉(zhuǎn)移。

1.4 其他交通方式不可替代區(qū)域快軌

縱觀東京、巴黎、倫敦、紐約等世界大城市的交通體系，軌道交通線網(wǎng)都是一個(gè)層次分明的體系，中心城區(qū)由地鐵線路承擔(dān)，近郊及遠(yuǎn)郊區(qū)域由市域快線承擔(dān)，更遠(yuǎn)范圍由城際鐵路承擔(dān)，典型世界大城市現(xiàn)狀軌道交通體系構(gòu)成見(jiàn)表1。目前，北京軌道交通層次還比較單一，在2020線網(wǎng)中以地鐵網(wǎng)絡(luò)為主，盡管規(guī)劃了快線系統(tǒng)，但在以往實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中，有逐步地鐵化的趨勢(shì)，屬于區(qū)域軌道交通只有S2線1條，且服務(wù)水平很低，與世界大城市相比呈現(xiàn)出明顯的差距(見(jiàn)圖4)。

表1 世界大城市現(xiàn)狀軌道交通體系構(gòu)成

圖4 北京與世界大城市軌道交通規(guī)模對(duì)比

表2為北京現(xiàn)狀軌道交通系統(tǒng)對(duì)比，從服務(wù)范圍對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，北京市30～70 km交通圈層無(wú)城市軌道交通覆蓋，城際鐵路通過(guò)但不設(shè)站或極少設(shè)站，區(qū)域軌道交通的功能無(wú)法利用其他交通方式實(shí)現(xiàn)。

表2 北京現(xiàn)狀軌道交通系統(tǒng)對(duì)比

1.5 小結(jié)

綜上分析，與國(guó)際城市相比，北京區(qū)域(市域)軌道交通系統(tǒng)嚴(yán)重缺乏，服務(wù)于遠(yuǎn)郊新城的區(qū)域性軌道交通僅市郊鐵路S2線1條，但服務(wù)水平低下，明顯表現(xiàn)為軌道交通體系中區(qū)域?qū)哟蔚那啡?。而目前地鐵系統(tǒng)對(duì)近郊新城的服務(wù)及城際對(duì)遠(yuǎn)郊新城、近京功能區(qū)的服務(wù)遠(yuǎn)無(wú)法滿足這類地區(qū)的真實(shí)需求。因此，彌補(bǔ)軌道交通體系區(qū)域?qū)哟?、服?wù)新城及近京功能區(qū)的區(qū)域快軌交通系統(tǒng)發(fā)展需求不僅必要而且十分迫切。

2 區(qū)域快軌網(wǎng)的技術(shù)特征分析

北京市區(qū)域快軌主要滿足城市中心區(qū)與近遠(yuǎn)郊新城、京津冀都市圈近京功能區(qū)之間以及中心區(qū)外圍功能區(qū)之間，以通勤、通學(xué)為主，兼顧商務(wù)和旅游的中、長(zhǎng)距離客流需求。其既有別于地鐵和城際鐵路，又通過(guò)銜接、配合與兩者共同組成北京市軌道交通體系。結(jié)合北京城鄉(xiāng)一體化及京津冀一體化發(fā)展特征，重點(diǎn)分析適應(yīng)北京地區(qū)城市特征及區(qū)域快軌功能需求的主要技術(shù)特征。

2.1 通勤化服務(wù)水平

2.1.1 主要服務(wù)通勤客流

根據(jù)客流調(diào)查及分析資料顯示，通州、大興、門(mén)頭溝等30 km左右地區(qū)的通勤交換量比例由2005年的10%以下，迅猛增長(zhǎng)至40%及以上;燕郊、涿州、廊坊等70 km圈層內(nèi)城市與北京間的出行以通勤客流為主，只是出行頻次上略有差異。因此，服務(wù)于遠(yuǎn)近郊新城及近京功能區(qū)的區(qū)域快軌主要服務(wù)對(duì)象為通勤客流。

2.1.2 設(shè)計(jì)速度和旅行速度高

基于滿足北京70 km交通圈層內(nèi)通勤時(shí)間1 h目標(biāo)值要求，同時(shí)考慮站間距對(duì)速度的影響、在公共交通體系中的競(jìng)爭(zhēng)力及工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，區(qū)域快軌選取最高運(yùn)行速度120～160 km/h，旅行速度60～100 km/h，較普通地鐵均明顯提升。

2.1.3 高密度、大容量、靈活編組

區(qū)域快軌的城市性特征要求高峰小時(shí)開(kāi)行公交化班次列車，充分滿足客流需求，具備與公交車或小汽車的競(jìng)爭(zhēng)力。建議新建區(qū)域快軌在實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)保證高峰小時(shí)最小行車間隔不大于5 min，可提供1萬(wàn)～5萬(wàn)人次/h的運(yùn)輸能力，滿足近遠(yuǎn)郊區(qū)高峰小時(shí)客流需求。同時(shí)考慮區(qū)域快線的客流不平衡性，采用2～10輛編組，保證各高、平峰時(shí)期較高的服務(wù)水平。

2.1.4 換乘銜接便捷

區(qū)域軌道交通特有的功能定位，要求其在線路布置上必須成網(wǎng)，線路間及與城市軌道交通線路間必須做到方便換乘。在換乘的時(shí)間目標(biāo)上適宜參考城市軌道交通系統(tǒng)，換乘時(shí)間不宜超過(guò)5 min。

2.1.5 乘車舒適度高

國(guó)內(nèi)城軌交通設(shè)計(jì)站席定員標(biāo)準(zhǔn)為5～6人/m2，國(guó)外設(shè)計(jì)站席定員標(biāo)準(zhǔn)為3～5人/m2?？紤]到區(qū)域快軌更高的舒適性要求，采用3～4人/m2站立標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)增加座席數(shù)量，提高乘客乘車舒適度。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)水平

2.2.1 互聯(lián)互通

互聯(lián)互通有利于方便乘客，提高直達(dá)性;減小換乘節(jié)點(diǎn)壓力，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸效率;高效利用資源，實(shí)現(xiàn)資源共享。因此國(guó)外典型城市的區(qū)域軌道交通均通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通，如東京小田原線與地鐵千代田線直通運(yùn)營(yíng);紐約北方鐵路進(jìn)入曼哈頓中央火車站區(qū)段，紐黑文線與哈萊姆線、哈姆森線區(qū)段共線運(yùn)營(yíng)。

現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)區(qū)域快軌的互聯(lián)互通，一是有條件，目前屬于區(qū)域快軌范疇的新機(jī)場(chǎng)線、平谷線等線路尚處于規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，網(wǎng)絡(luò)尚未布設(shè)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)籌規(guī)劃和統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的時(shí)機(jī)合適。二是有需求，區(qū)域軌道交通的客流方向是多樣的，主客流方向未必只有1個(gè)，且區(qū)域客流比較分散，需要區(qū)域軌道交通具備客流聚集功能，互聯(lián)互通可實(shí)現(xiàn)不同方向的客流需求，減少乘客換乘。三是有能力，區(qū)域快軌單線的客流量沒(méi)有中心區(qū)地鐵的那么大，因此單條線路的發(fā)車間隔不會(huì)太大，有剩余能力，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他線路的共線運(yùn)行，通過(guò)資源共享提高線路運(yùn)輸能力。

2.2.2 與中心城軌道交通網(wǎng)良好銜接

對(duì)于北京建設(shè)區(qū)域快軌，一個(gè)重要的問(wèn)題是如何解決好區(qū)域快軌線路本身與中心城軌道交通網(wǎng)的良好銜接關(guān)系，真正實(shí)現(xiàn)銜接方便、換乘便捷。

以往許多郊區(qū)線路在與中心城線路銜接時(shí)常常采用端頭式單點(diǎn)換乘，即郊區(qū)線進(jìn)入中心城區(qū)后與中心城區(qū)線網(wǎng)只形成一個(gè)換乘站，所有郊區(qū)進(jìn)城的客流都必須通過(guò)該換乘站換乘達(dá)到目的地。目前，北京市有兩處比較典型的單點(diǎn)換乘不合理案例:八通線和M1線的換乘銜接;昌平線和M13線的換乘銜接。兩案例中均存在以下弊端:1)給端頭換乘站帶來(lái)沉重的換乘壓力，運(yùn)營(yíng)存在較大安全隱患;2)給換乘線路帶來(lái)過(guò)大的客流沖擊;3)換乘和擁堵增加了乘客出行時(shí)間，降低了乘客的舒適度及軌道交通的競(jìng)爭(zhēng)力。

區(qū)域快軌與中心區(qū)的銜接將結(jié)合城市規(guī)劃及線路功能定位綜合確定，線路采取穿城而過(guò)、起終點(diǎn)均設(shè)于城市外圍的貫通方案，或接入城市中心、通過(guò)多點(diǎn)換乘城市軌道交通線路的方案，盡量避免區(qū)域軌道交通與城市軌道交通單點(diǎn)換乘。

2.2.3 靈活的運(yùn)營(yíng)組織模式

采用靈活的運(yùn)營(yíng)組織模式，能夠促進(jìn)都市圈一體化發(fā)展，提高軌道交通運(yùn)營(yíng)效率，便利乘客。因此東京、巴黎、紐約等城市，都采用了快慢結(jié)合、大小交路、支線運(yùn)營(yíng)等靈活的運(yùn)營(yíng)模式;上海地鐵16號(hào)線采用快慢車運(yùn)營(yíng)模式，已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng);廣州地鐵14號(hào)線及21號(hào)線，規(guī)劃采用快慢車運(yùn)營(yíng)模式。

北京市區(qū)域快軌規(guī)劃多為地面或高架線，空間限制條件少，有利于越行線、到發(fā)線、聯(lián)絡(luò)線等輔助線的修建，為采用靈活的運(yùn)營(yíng)組織模式提供了前提條件。采用快慢車混行、大小交路、互聯(lián)互通等運(yùn)營(yíng)模式，可以更好地發(fā)揮區(qū)域快軌的速度優(yōu)勢(shì)，滿足乘客的不同需求，提高軌道交通運(yùn)營(yíng)效率，為采用靈活的運(yùn)營(yíng)組織模式提供了依據(jù)。國(guó)內(nèi)外其他城市對(duì)已運(yùn)營(yíng)線路的運(yùn)營(yíng)組織經(jīng)驗(yàn)，則為北京區(qū)域快軌如何采用靈活的運(yùn)營(yíng)組織模式提供了借鑒。

2.3 獨(dú)立的技術(shù)制式和標(biāo)準(zhǔn)

區(qū)域快軌主要服務(wù)于都市圈內(nèi)部的通勤客流，具有城市性的特點(diǎn)，最高速度120～160 km/h，而國(guó)鐵系統(tǒng)主要針對(duì)城市間長(zhǎng)大距離的商務(wù)、探親、旅游等非通勤客流，最高速度在200 km/h以上，由于兩者服務(wù)對(duì)象、空間距離及速度等級(jí)的不同，鐵路的相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不能夠適用于區(qū)域快軌;同時(shí)，與區(qū)域快軌服務(wù)范圍大、站間距大、速度高等特點(diǎn)相比，服務(wù)中心城區(qū)的地鐵系統(tǒng)服務(wù)范圍較小、站間距短、最高速度小于100 km/h，可見(jiàn)地鐵的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，也不能夠適用于區(qū)域快軌:因此，必須根據(jù)區(qū)域快軌的需求和特點(diǎn)研究獨(dú)立的技術(shù)制式和標(biāo)準(zhǔn)。

1)區(qū)別于城市軌道和城際鐵路。區(qū)域快軌既不是地鐵，也不是城際鐵路，因此技術(shù)特征絕不是單一的套用其中某種制式，也不是兩種技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加。

2)城市軌道+城際的部分技術(shù)組合。區(qū)域快軌的技術(shù)選擇必須摒棄對(duì)城市軌道交通或城際鐵路技術(shù)的簡(jiǎn)單復(fù)制，根據(jù)需求和目標(biāo)綜合分析比選，在技術(shù)條件成熟的情況下選擇適宜的相關(guān)技術(shù)。如，信號(hào)、供電制式的選擇。

3)針對(duì)區(qū)域軌道交通的技術(shù)創(chuàng)新。綜合比較地鐵和城際鐵路，在技術(shù)條件均不適用的情況下，根據(jù)區(qū)域軌道交通服務(wù)對(duì)象的不同和服務(wù)水平的差異，合理開(kāi)展技術(shù)研發(fā)，重點(diǎn)體現(xiàn)在:保證中長(zhǎng)距離通勤客流時(shí)間目標(biāo)值的前提下，實(shí)現(xiàn)公交化的運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平，如線路工程及車輛技術(shù)的創(chuàng)新。

2.4 小結(jié)

目前規(guī)劃的新機(jī)場(chǎng)線、平谷線、S6線具備區(qū)域快軌的主要技術(shù)特征，已基本組成了“半環(huán)+放射”的區(qū)域快軌網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)規(guī)劃的區(qū)域快軌網(wǎng)絡(luò)線路同樣必須具備此類技術(shù)特征，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)中必須按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3 區(qū)域快軌主要技術(shù)參數(shù)

區(qū)域(市域)快速軌道交通網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通必須具備最基本的條件:車輛制式、隧道斷面、供電制式和授電方式一致，信號(hào)制式兼容，同時(shí)線間需要設(shè)置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高的聯(lián)絡(luò)線。在缺乏互聯(lián)互通的前置條件，即隧道斷面、車輛、信號(hào)、供電等主要系統(tǒng)技術(shù)條件不統(tǒng)一、不兼容的情況下，將無(wú)法實(shí)現(xiàn)區(qū)域軌道交通的互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)。

3.1 車輛

車輛主要技術(shù)參數(shù)主要考慮區(qū)域快軌的城市性特點(diǎn)，具備快速起停的能力，滿足區(qū)域快軌服務(wù)范圍的客流需求，同時(shí)還應(yīng)考慮區(qū)域快軌網(wǎng)的互聯(lián)互通、資源共享。車輛主要技術(shù)參數(shù)匯總見(jiàn)表3。

表3 車輛主要技術(shù)參數(shù)匯總［4］

3.2 供電

3.2.1 技術(shù)特征

區(qū)域快軌可選擇供電系統(tǒng)包括DC 1 500 V、DC 3 000 V［5］、AC 25 kV和AC/DC混合供電制式4種，綜合技術(shù)特征對(duì)比情況見(jiàn)表4。

表4 可選擇供電系統(tǒng)技術(shù)特征對(duì)比

3.2.2 經(jīng)濟(jì)性特征

1)從供電負(fù)荷考慮，理論上采用DC 1 500 V、DC 3 000 V、AC 25 kV和AC/DC混合供電制式均可以滿足負(fù)荷需求，但DC 1 500 V在國(guó)內(nèi)沒(méi)有超過(guò)140 km/h的工程實(shí)例，工程應(yīng)用存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，DC 3 000V只在國(guó)外有應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)沒(méi)有，AC 25 kV最為成熟;

2)根據(jù)供電系統(tǒng)的投資估算，采用越高電壓等級(jí)的供電制式，對(duì)供電系統(tǒng)自身的一次性投資越省，AC 25 kV供電制式的一次性投資最省;

3)從運(yùn)營(yíng)維護(hù)角度考慮，采用統(tǒng)一供電制式的運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作將更簡(jiǎn)單，采用混合供電制式會(huì)增加運(yùn)營(yíng)維護(hù)的工作量，因此統(tǒng)一供電制式比混合供電制式在運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面有較大優(yōu)勢(shì);

4)從用電能耗方面考慮，采用AC 25 kV供電和AC/DC混合供電制式，車輛的重量比純直流列車有所增加，運(yùn)營(yíng)用電能耗相比直流制式能耗稍高。

3.2.3 方案推薦

結(jié)合區(qū)域快軌站間距大、車輛運(yùn)行速度高的特點(diǎn)，同時(shí)確保工程實(shí)施的可靠性和經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)成熟性，建議優(yōu)先采用AC 25 kV的供電制式，如涉及與其他系統(tǒng)線路(國(guó)鐵、地鐵)互聯(lián)互通，則建議采用雙制式車輛。供電系統(tǒng)方案的選取還涉及與其他專業(yè)的相互影響，因此應(yīng)進(jìn)行包括供電系統(tǒng)在內(nèi)的全面綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后，最終確定供電系統(tǒng)方案。

3.3 信號(hào)

3.3.1 可選擇信號(hào)系統(tǒng)綜合對(duì)比分析

區(qū)域快軌可選擇信號(hào)系統(tǒng)在系統(tǒng)適應(yīng)性、技術(shù)先進(jìn)性、互聯(lián)互通、自動(dòng)化程度等方面擁有各自不同的特點(diǎn)，綜合對(duì)比分析情況見(jiàn)表5。

表5 可選擇信號(hào)系統(tǒng)綜合對(duì)比分析

3.3.2 綜合分析確定推薦方案

比較發(fā)現(xiàn)，基于CBTC的移動(dòng)閉塞在軌旁設(shè)備的數(shù)量、對(duì)高密度發(fā)車頻率的適應(yīng)性、自動(dòng)化程度及自主化程度方面具備明顯超越CTCS-2+ATO系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。而在互聯(lián)互通方面，雖然基于CBTC的移動(dòng)閉塞需通過(guò)升級(jí)接口和統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備廠家間設(shè)備的互通，但經(jīng)研究在技術(shù)上完全可實(shí)現(xiàn)，且TD-LTE車地通信技術(shù)已經(jīng)在環(huán)鐵試驗(yàn)段的測(cè)試中得到了驗(yàn)證，目前將于北京地鐵燕房線工程應(yīng)用。因此，北京區(qū)域快軌推薦采用基于TD-LTE車地通信的CBTC方案。

3.4 隧道斷面

區(qū)域快軌的最大行車速度為120～160 km/h，這將引起地下線路隧道內(nèi)的空氣壓力發(fā)生較大變化，從而對(duì)地下線路內(nèi)部的人員造成生理上的影響，必須控制在一定的壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。而最直接的指標(biāo)為隧道阻塞比，即為列車橫斷面面積與隧道軌面以上凈空橫斷面面積之比。目前，對(duì)于列車設(shè)計(jì)速度120 km/h及以下的線路，由于滿足壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)的隧道斷面阻塞比較大，隧道斷面仍然主要受控于設(shè)備及建筑限界。隨著列車設(shè)計(jì)速度的提高，滿足壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)的隧道斷面阻塞比變小，隧道斷面將受控于空氣動(dòng)力學(xué)影響，需隨之加大［6］。不同列車設(shè)計(jì)速度下的隧道斷面最大阻塞比應(yīng)符合表6的規(guī)定。

表6 隧道斷面最大阻塞比

4 結(jié)論及建議

建設(shè)區(qū)域快軌是豐富軌道交通系統(tǒng)層次、提高線網(wǎng)效率和服務(wù)水平的重要手段，在解決某些特定區(qū)域的長(zhǎng)距離快速出行方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，有必要在北京中心城區(qū)與遠(yuǎn)郊新城以及近京地區(qū)之間發(fā)展區(qū)域快軌系統(tǒng)，以滿足北京城鄉(xiāng)一體化及京津冀一體化發(fā)展的需要。

區(qū)域快軌覆蓋范圍廣、引導(dǎo)功能強(qiáng)，同時(shí)可能跨越不同行政區(qū)，存在跨線、共線運(yùn)營(yíng)的互聯(lián)互通需求，需盡快開(kāi)展區(qū)域快線建設(shè)模式研究，統(tǒng)一不同行政區(qū)建設(shè)體制;結(jié)合城市軌道交通信號(hào)、供電、軌道等系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向，制定統(tǒng)一的區(qū)域快軌制式和標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)區(qū)域快軌的建設(shè)及發(fā)展。

［1］華政.北京將打造“一主、一副、兩軸、多點(diǎn)”格局［N/ OL］.新華網(wǎng).［2015-12-01］］http://news.xinhuanet.com/local/2015-12/01/c_128486074.htm.

［2］北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司.區(qū)域快線主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)研究報(bào)告［R］.北京，2015.

［3］國(guó)家發(fā)展改革委，交通運(yùn)輸部.京津冀協(xié)同發(fā)展交通一體化規(guī)劃［R］.北京，2015.

［4］北京市基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司，北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，等.北京市區(qū)域軌道交通主要技術(shù)條件研究報(bào)告［R］.北京，2015.

［5］趙海軍，張?jiān)铺?，劉?介于鐵路與地鐵之間的市域軌道交通:DC3000V牽引供電制式探討［C］//2015中國(guó)(天津)區(qū)域軌道交通發(fā)展及裝備關(guān)鍵技術(shù)論壇暨第24屆地鐵學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.天津:2015.

［6］北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司.北京新機(jī)場(chǎng)快線壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)及隧道阻塞比研究報(bào)告［R］.北京，2015.

(編輯:曹雪明)

Research on Demand Characteristics and Technical Parameters of Regional Express Rail Network

Ding Shukui1Wang Yankai2Fang Xiaohong3
(1.Beijing MTR Construction Administration Corporation，Beijing 100068; 2.Beijing Infranstructure Investment Co.，Ltd.，Beijing 100101; 3.Beijing Rail and Transit Design＆Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100068)

With the development of urban and rural integration in Beijing and integration of Beijing－Tianjin－Hebei regions，the relationship between central area in Beijing and New Towns in suburbs or surrounding areas has been increasingly strengthened.It requires regional railway system to providemore service areaswith faster running speed.This paper states the necessity，irreplaceability and technical specialty of regional express rail by analyzing the development demand and its technical characteristics.Based on the urban characteristics of regional express rail，this paper providesmajor technical parameters of vehicles，power supply，signal and clearance to satisfy the traffic demand，reflect technical specialty and realize connectivity in regional express rail network.

regional express rail network;development demand;technical characteristics;technical parameters

U231

A

1672-6073(2016)02-0007-06

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.02.002

2015-12-11

2016-03-03

丁樹(shù)奎，男，碩士，高級(jí)工程師，公司總經(jīng)理，長(zhǎng)期從事城市軌道交通建設(shè)管理工作

北京市科技計(jì)劃課題(D151100005815002);北京市科技新星計(jì)劃項(xiàng)目(Z141106001814027)