鐵路公交化運營下設(shè)備能力適應性研究

俞南

（中國鐵路成都局集團有限公司計統(tǒng)處 工程師，四川　成都　610081）

1　概述

鐵路公交化是依托高速干線和城際客運專線，利用高密度、小編組，實現(xiàn)快速、便捷運送旅客的運輸組織模式[1]。作為綜合交通運輸體系中的短板，大力發(fā)展市域鐵路，打造一體化綜合交通樞紐，全面提升綜合交通服務水平，契合國家倡導的城際鐵路、市域（郊）鐵路發(fā)展方向。結(jié)合城市民眾出行需求，探索利用既有鐵路開行市域（郊）公交化列車，已成為我國鐵路發(fā)展趨勢。國外大都市區(qū)鐵路公交化運營線路約為70%～80%，以倫敦、巴黎、東京都市區(qū)為例，鐵路公交化旅客承運量占鐵路總量的40%～70%。倫敦都市圈公交化鐵路發(fā)車192次/日，客運量達34.1萬人次/日[2]；巴黎公交化運營旅客周轉(zhuǎn)量約為2 000億人·km，占法國鐵路干線旅客總運量的55%[3]；日本東京至大阪鐵路，每3～4 min就發(fā)出1列公交化列車，運營收入占JR東日本公司新干線收入的40%[4]。

鐵路公交化運營需要靈活使用到發(fā)線等車站設(shè)備。李慶生根據(jù)客運專線車站作業(yè)的特點，研究了客專車站到發(fā)線、站臺等各種固定設(shè)備的布置，提出了客專車站設(shè)備布置方式的建議[5]。李偉冬從大型客運站設(shè)備配置機理上分析研究有多條高速鐵路引入大型客運站的客運站車場組合方式和到發(fā)線數(shù)量配置[6],FANG Hua基于車站設(shè)備的應用機制和仿真建模，分析了客運車站軌道到發(fā)線的規(guī)模配置[7]。徐行方從區(qū)域經(jīng)濟、運輸能力、設(shè)備配置三個方面對城際列車公交化運營進行了研究，從公交化運營設(shè)備條件的角度，分析了客運站到發(fā)線在公交化運營條件下的規(guī)模配置問題[8]。

重慶大都市區(qū)幅員面積2.87萬km2，東西長約240 km，南北寬約220 km，城市受地形條件限制，大都市區(qū)受四山阻隔、兩江分割，跨江、穿山、跨組團通道資源緊缺。城市規(guī)劃新區(qū)至主城公路出行時間普遍在2 h以上，組團間交通擁堵問題較為突出。到2030年大都市區(qū)城市人口將達到2 070萬人左右，具備組織開行鐵路公交化運營的客流需求和基礎(chǔ)設(shè)施條件。

2　鐵路公交化運營需求分析

2.1　區(qū)域一體化發(fā)展需求

重慶正全力推行 “都市功能核心區(qū)+都市功能拓展區(qū)”的“強心”戰(zhàn)略，以提升核心區(qū)域集聚引領(lǐng)功能，構(gòu)建支點型衛(wèi)星城，促進大都市外圍組團共同發(fā)展。利用城際鐵路、市郊鐵路以及軌道交通構(gòu)建大都市區(qū)中長距離循環(huán)軌道交通網(wǎng)絡(luò)，是推動大都市區(qū)多核發(fā)展、同步共興的重要因素。以鐵路公交化運營為核心的一體化區(qū)域軌道交通網(wǎng)絡(luò)將會為大都市區(qū)化發(fā)展提供有力保障，鐵路公交化運營也是大都市區(qū)化發(fā)展必然導致的結(jié)果。

2.2　路網(wǎng)運輸能力分析

到2030年，重慶市大都市區(qū)范圍內(nèi)規(guī)劃建設(shè)鐵路3 281 km。其中，已建成投運鐵路1 534 km、在建鐵路368 km、規(guī)劃擬建鐵路1 379 km。目前“九干線一支線”鐵路中，除成渝鐵路和川黔鐵路運能接近飽和外，其余鐵路運能均有富余，現(xiàn)狀干線鐵路富余能力447對/日，折算運能大約150萬人次/日。2030年大都市區(qū)軌道交通網(wǎng)形成后，預測鐵路富余能力將達到613對/日，折算運能大約219萬人次/日。在軌道交通網(wǎng)絡(luò)形成過程中，考慮到通勤客流的時變特性，各方向客運通道能力仍在不斷得到強化，各個城鎮(zhèn)帶所在的鐵路客運通道均能滿足開行一定數(shù)量公交化列車的需求。

2.3　客流需求分析

重慶市主城及周邊區(qū)（縣）包括21個區(qū)（主城9個區(qū)+12個城市發(fā)展新區(qū)），面積2.87萬km2?，F(xiàn)狀人口1 930萬人，規(guī)劃2030年2 070萬人。周邊區(qū)（縣）中與主城區(qū)交流最為頻繁的為距離主城區(qū)較近的江津區(qū)、璧山區(qū)，現(xiàn)狀人均出行次數(shù)分別為48次/年、31.3次/年，其次為合川、長壽區(qū)；目前周邊區(qū)（縣）居民至主城區(qū)的出行方式以小汽車、公交、長途車為主，小汽車比例約為31%左右，公交、長途車比例約為55%，鐵路出行比例較低；衛(wèi)星城與主城區(qū)的聯(lián)系以商務、娛樂、探親訪友為主。商務出行比例約為38%，娛樂比例約為30%，探親訪友比例約為16%。主城區(qū)與周邊組團2030年公交化列車客運量如表1所示。

表1　重慶主城區(qū)與周邊組團公交化列車客運量　萬人/年

3　鐵路公交化運營適應性分析

3.1　公交化列車開行方案分析

根據(jù)2030年預測鐵路客流量，按照最大客流斷面法來確定開行公交化列車對數(shù)。根據(jù)國外公交化列車運營經(jīng)驗，公交化列車承擔約80%～90%的鐵路客流。假設(shè)列車編組以站席為主，4輛編組（定員770人），按照以下公式計算2030年重慶大都市區(qū)域內(nèi)公交化列車需開行對數(shù)：

同理可計算下行方向所需開行列車對數(shù)。

式中：

i為車站編號，車站集合S={1,2,3,...,j}；

ni為區(qū)間的客流量，nmax為區(qū)間的最大客流量；

f為始發(fā)，d為終到；

Vfd為i站和j站間高峰時刻客流量（早、晚高峰時刻為8:00—10:00和17:00—19:00）；

P為列車額定載客量，ρ為列車滿載率；

D上為上行方向所需開行的最小列車對數(shù)，D下為下行方向所需開行的最小列車對數(shù)。

按照上述公式計算，可得到2030年重慶大都市區(qū)域內(nèi)公交化列車需開行對數(shù)。同時根據(jù)鐵路客流特點，以滿足運營組織為前提，以降低運營成本、提高運營效益為目標，確定公交化列車交路設(shè)置。交路設(shè)置如圖1所示。

圖1　重慶公交化列車全日開行交路圖

3.2　主要站點到發(fā)線適應性評估

按照《新建時速200～250公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》相關(guān)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)有到發(fā)線利用率算法，對重慶市域公交化列車開行線路上的主要站點到發(fā)線利用率算法設(shè)計如下：

式中：

D為站點所在線路每天開行的列車總對數(shù)；

t占為列車占用到發(fā)線固定作業(yè)的總時長，公交化列車開行時，站點多采用立折的運輸組織形式，降低了占用到發(fā)線的時間，該項值相對折減；

T運為運營時段內(nèi)（6:00—24:00）各項作業(yè)總占用時間；

Σt空為因有列車占用，而無法進行接發(fā)車作業(yè)的空費時間，根據(jù)國外運營經(jīng)驗取值40～60 min；

m為車站到發(fā)線數(shù)量。

根據(jù)2030年全日列車開行對數(shù)，經(jīng)計算，主要車站到發(fā)線利用率如表2所示。

表2　2030年重慶主要車站到發(fā)線利用率表

同時對重慶公交化線網(wǎng)進行高峰小時能力檢算，通過采取適當?shù)拇胧?，線路區(qū)間通過能力和車站接發(fā)車能力以及折返能力均能滿足高峰小時干線和公交化列車疊加的需求。

3.3　客流走廊適應性分析

2030年主城區(qū)內(nèi)的平均出行距離將達到 8～10 km，未來交通出行分布呈現(xiàn)以下發(fā)展態(tài)勢：一是交通出行分布仍然以向心分布為主；二是除中心區(qū)向外放射以外，新的交通吸引源為兩路和西永兩個城市副中心，北部片區(qū)向東西向出行需求較大；三是東西片區(qū)南北向需求較大。未來主城區(qū)將形成一級和二級客流走廊，如圖2所示。

圖2　重慶主城區(qū)客流走廊

1）一級客流走廊：兩路—回興—江北城—觀音橋—沙坪壩；水土—悅來—觀音橋—石橋鋪—楊家坪—李家沱；北碚—蔡家—悅來—兩路—機場—龍興；西永—雙碑—沙坪壩—大坪—解放碑—朝天門；北碚—西永—九龍工業(yè)園—西彭；龍興—魚嘴—茶園—界石。

2）二級客流走廊：雙碑—冉家壩—重慶北—江北城—彈子石；西永—禮嘉—悅來—兩路新中心—空港工業(yè)園；新客站—楊家坪—南坪—兩路口—重慶北站—江北機場；龍興—魚嘴—唐家沱—觀音橋；解放碑—兩路口—大坪—楊家坪—大渡口—李家沱。

4　鐵路公交化開行方案

重慶市內(nèi)遂渝鐵路、成渝高鐵、渝昆高鐵、渝黔鐵路、重慶至潼南城際、重慶至大足城際、渝貴高鐵等線路目前存在能力富余，可以滿足加開公交化列車的條件。到2030年，主城及周邊區(qū)（縣）形成“二環(huán)三縱三橫九射”鐵路公交網(wǎng)，包含“一環(huán)三縱三橫”主城區(qū)鐵路公交網(wǎng)，“一環(huán)九射”城市發(fā)展新區(qū)鐵路公交網(wǎng)，形成“內(nèi)暢外聯(lián)”線網(wǎng)格局，公交化運營線網(wǎng)總規(guī)模達到1 571 km。開行列車能力達到408對/日，運輸能力達到145萬人次/日。

到2030年，主城區(qū)“一環(huán)三縱三橫”鐵路公交網(wǎng)線路長度627 km，如圖3所示。

圖3　主城區(qū)“一環(huán)三縱三橫”鐵路公交網(wǎng)

一環(huán)：利用在建的樞紐東環(huán)線和規(guī)劃的樞紐西環(huán)線，串聯(lián)北碚、渝北、江北、南岸等7個區(qū)；線路長度251 km，沿途設(shè)18個站，其中形成7個綜合交通樞紐，11個換乘樞紐節(jié)點。

三縱：一縱線，包括利用既有襄渝鐵路、川黔鐵路，在建的渝黔鐵路，串聯(lián)北碚、沙坪壩、江津3個區(qū)；線路長度82 km，沿途設(shè)8個站，其中形成3個綜合交通樞紐，5個換乘樞紐節(jié)點。二縱線，利用在建的樞紐東環(huán)線黃茅坪支線并延伸至北站、重慶站，規(guī)劃改造成渝鐵路，串聯(lián)北碚、渝北、江北、渝中、九龍坡等7個區(qū)；線路長度98 km，沿途設(shè)32個站，其中形成7個綜合交通樞紐，25個換乘樞紐節(jié)點。三縱線，利用在建的樞紐東環(huán)線機場支線，串聯(lián)兩江新區(qū)、機場綜合交通樞紐、北站綜合交通樞紐；線路長度40 km，沿途設(shè)4個站。

三橫：一橫線，利用既有的渝懷鐵路、渝利鐵路，串聯(lián)沙坪壩、渝北、江北3個區(qū)；線路長度52 km，沿途設(shè)7個站，其中形成5個綜合交通樞紐，2個換乘樞紐節(jié)點。二橫線，利用既有成渝高鐵，規(guī)劃的重慶東站至重慶站聯(lián)絡(luò)線，串聯(lián)南岸、渝中、沙坪壩等3個區(qū)；線路長度59 km，沿途設(shè)5個站，均為綜合交通樞紐站。三橫線，利用規(guī)劃的渝昆高鐵西站至東站的聯(lián)絡(luò)線，串聯(lián)九龍坡、沙坪壩、大渡口、巴南、南岸等5個區(qū)；線路長度45 km，沿途設(shè)5個站，其中形成4個綜合交通樞紐，1個換乘樞紐節(jié)點。

到2030年，城市發(fā)展新區(qū)“一環(huán)九射”鐵路公交網(wǎng)線路長度944 km，高峰時段10～20 min發(fā)車，如圖4所示。

圖4　城市發(fā)展新區(qū)“一環(huán)九射”鐵路公交網(wǎng)

一射：利用既有渝利鐵路，串聯(lián)主城（渝北、兩江新區(qū)）、長壽、涪陵；線路長度63 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)6個站，其中形成2個綜合交通樞紐，4個換乘樞紐節(jié)點。二射：利用規(guī)劃的渝湘高鐵，串聯(lián)主城（南岸、巴南）、南川；線路長度55 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)2個站，其中形成1個綜合交通樞紐，1個換乘樞紐節(jié)點。三射：利用在建渝黔鐵路、既有三萬南鐵路，串聯(lián)主城（沙坪壩、九龍坡）、江津（珞璜）、綦江、萬盛；線路長度39 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)4個站，其中形成2個綜合交通樞紐，2個換乘樞紐節(jié)點。四射：改造利用既有成渝鐵路，串聯(lián)主城（渝中、九龍坡、大渡口）、江津、永川、大足、榮昌；線路長度96 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)14個站，其中形成4個綜合交通樞紐，10個換乘樞紐節(jié)點。五射：利用規(guī)劃的渝昆高鐵，串聯(lián)主城（沙坪壩、九龍坡）、江津、永川；線路長度39 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)2個站，均為綜合交通樞紐。六射：利用成渝高鐵，串聯(lián)主城（渝北、沙坪壩、九龍坡）、璧山、永川、大足、榮昌；線路長度62 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)4個站，均為綜合交通樞紐。七射：利用規(guī)劃的成渝中線高鐵（重慶西至大足城際鐵路），串聯(lián)主城（沙坪壩、九龍坡）、璧山、大足；線路長度53 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)4個站，其中形成2個綜合交通樞紐，2個換乘樞紐節(jié)點。八射：利用規(guī)劃的蘭渝高鐵 （重慶西至潼南城際鐵路），串聯(lián)主城（沙坪壩、九龍坡）、璧山、銅梁、潼南；線路長度80 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)5個站，其中形成3個綜合交通樞紐，2個換乘樞紐節(jié)點。九射：利用蘭渝鐵路、遂渝鐵路，串聯(lián)主城（江北、北碚）、合川、潼南；線路長度79 km，發(fā)展新區(qū)設(shè)3個站，其中形成2個綜合交通樞紐，1個換乘樞紐節(jié)點。

5　結(jié)論與展望

重慶市鐵路公交化運營采用“城際+高鐵”構(gòu)建大都市區(qū)“半小時鐵路公交圈”，設(shè)156個站，依托車站形成38個綜合交通樞紐，118個樞紐節(jié)點，實現(xiàn)大都市區(qū)全覆蓋，充分利用既有軟、硬件設(shè)施，可有效降低運營成本，減小地方安全責任和管控風險，通過利用既有鐵路有利于節(jié)約土地資源和通道資源，實現(xiàn)投資、用地環(huán)境方面綠色集約。

公交化鐵路網(wǎng)在充分利用既有及規(guī)劃干線鐵路設(shè)施的前提下，可考慮新建市域中心場站和段所，以滿足鐵路公交化運輸?shù)男枨?。在周邊區(qū)（縣）現(xiàn)狀及規(guī)劃人口大多達不到建設(shè)地鐵、輕軌條件的區(qū)域，鐵路公交化車站主要服務城市對外交通，在城市內(nèi)部的到達銜接應配套設(shè)置規(guī)模適宜的長途汽車、常規(guī)公交等接駁交通設(shè)施。

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