市域鐵路速度目標值研究

張學斌，彭 朋

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

市域鐵路速度目標值研究

張學斌，彭 朋

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

市域鐵路是一種新型運輸模式，其線路長度、站間距、速度目標值等均介于城市軌道交通和快速鐵路之間。在某些城市、某些地段，市域鐵路與城市軌道交通、快速鐵路之間的區別變得模糊。市域鐵路本身就可能是快速鐵路的一段，同時又具有城市軌道交通功能，所以其速度目標值的研究尤為重要。鑒于目前還沒有專門的適用市域鐵路的設計規范，以在建的東勝至鄂爾多斯機場鐵路為例，具體分析適宜本項目的速度目標值。

市域鐵路;車站分布;運輸組織;速度目標值

1 概述

市域鐵路，通常建于經濟發達城市的市域范圍內，可為中心城與周邊新城或各組團之間的城市公共交通客流提供便捷快速、大容量、公交化的鐵路運輸服務，短途、通勤是其最大特點，一般不承擔貨物運輸。其線路長度、站間距、速度目標值等均介于城市軌道交通和快速鐵路之間，是一種新型的運輸模式。

近年來，許多城市都在發展市域鐵路，主要連接火車站、城市公交中心站、機場等城市客流集散中心，將集中的客流進行快速疏散，大大提高市民出行效率，縮短旅途時間，減緩城市交通壓力。參照目前已經開通和在建的項目，市域鐵路大多時速在120～250 km。目前，還沒有專門的適用市域鐵路的設計規范，主要技術標準只能具體項目具體分析。下面以在建的東勝至鄂爾多斯機場鐵路為例，根據項目功能定位，結合線路長度、車站分布、運輸組織模式，研究確定適宜本項目的速度目標值。

2 項目概況

新建東勝至鄂爾多斯機場鐵路是呼包鄂城際鐵路的組成部分，主要承擔鄂爾多斯城區各組團與包頭、呼和浩特之間的城際客流，以及鄂爾多斯城區內東勝核心組團與康阿組團之間、居民聚居區與各主要交通樞紐之間的集疏散客流。本線既具有城市群城際鐵路功能，又是符合鄂爾多斯市帶狀城市特點的快速公交化軌道交通功能要求的客運鐵路，是鄂爾多斯市南北向空間引導的便捷通道，對帶動沿線地區(康巴什、伊旗)經濟、吸引人才、優化土地利用、加快城鎮化建設、促進城市各組團均衡發展發揮重要作用的基礎設施。

本線在既有包神鐵路東勝站對側新設城際鐵路東勝站，自北向南經東勝區、裝備基地、康巴什新區、伊金霍洛旗(阿鎮)、鄂爾多斯火車站、阿康物流園區，終于鄂爾多斯機場。新建雙線長度 52.8 km，橋隧比65.39%。新建布日都動車運用所，其中左線長0.93 km，右線長0.91 km。目前已經開工建設。如圖1所示。

圖1 東勝至鄂爾多斯機場線方案示意

3 呼包鄂城際鐵路項目情況

2012年8月，國家發展改革委批準了內蒙古呼包鄂地區城際鐵路規劃。規劃期內，在充分利用該區域三城市間既有鐵路開行城際列車的基礎上，新建包頭—鄂爾多斯城際鐵路，線路長約162 km。先行開工建設包頭—鄂爾多斯線東勝至鄂爾多斯機場段，線路長約52 km。擬采用速度目標值200 km/h。直達、大站停列車最高行車速度200 km/h，站站停列車行車速度160 km/h及以下。

4 車站分布

本線運營長度52.214 km，全線共分布車站12處。其中初、近期共開放車站7個，最大站間距(東勝—裝備基地)16.290 km，最小站間距(康巴什北—康巴什)3.232 km，平均站間距8.704 km;遠期增開5個預留站后，最大站間距(布日都—裝備基地)10.578 km，最小站間距(伊旗—伊旗東)2.910 km，平均站間距4.747 km。設計年度本線車站性質及開關站情況見表1。

表1 車站性質及開關站

5 運輸組織

根據客流預測，呼和浩特、包頭、鄂爾多斯各城市間應組織開行城際客車，充分利用城際通道的快速性、便捷性吸引客流，加強城市間聯系;鄂爾多斯市內各組團間的客流應開行市域列車，盡量滿足客車開行的“高頻化”和“公交化”。

本線推薦采用“站站停”與“大站停”組合開行的模式，本線與呼包鄂間開行部分跨線列車，最遠至伊旗站折返，僅考慮在東勝、康巴什北、伊旗站停站，停站3次;東勝—機場間開行小交路列車，站站停。

6 列車速度目標值分析

6.1 影響速度目標值的因素

速度目標值的選擇應結合本線的功能定位、旅客出行時間要求等因素綜合考慮。

6.2 時間目標

本線連接東勝站和鄂爾多斯機場，其速度目標值應參照該區域內其他交通方式的速度。目前，該區域內僅有公路這一種交通方式，其速度詳見表2。

表2 公路客運旅行速度

根據有關研究，決定旅客出行方式的主要因素為“速度性”、“可達性”、“經濟性”和“安全性”等指標，鐵路客運交通的“可達性”與公路客運相比靈活性不足，但“安全性”占據絕對優勢，因此本線的速度與票價應與公路運輸方式相當或有一定優勢。

據現場調查，在交通較為順暢的情況下，東勝火車站與伊金霍洛機場間的機場大巴旅行時間約60min，自駕車或乘坐出租車的旅行時間約50min，因此本線的旅行時間不應低于公路交通。本線康巴什—機場段線路走行于烏蘭木倫河南岸綠化區及建筑群間，由于受地形限制，車站的進出站段及跨河地段曲線半徑較小，該段不同速度目標值的“站站停”、“一站直達”列車的旅行時間相差無幾，因此，本線不同速度目標值下旅行時間的差異主要體現在東勝—康巴什段。全線不同速度目標下各種交通方式的旅行時間詳見表3。

表3 各種交通方式競爭優勢分析

從表3中可以看出，本線只有采用100 km/h以上的速度，全線旅行時間在50 min以內，比較公路交通才有一定優勢。

6.3 速度目標及列車起停性能與車站間距的關系分析

列車最高速度、列車起停性能及車站站間距三者間有著密切的關系。在起停性能相同的條件下，列車最高運行速度越高，其起停所耗時分越多，起停距離相應延長;在列車最高運行速度相同的條件下，起停性能越好，起停距離就越短。因此，車站最小間距應首先滿足列車起停條件。

目前國內外常用的動車組主要有3種，即:干線城際間的高速動車組High-speed EMU(≥200 km/h)，如CRH;用于城市內的城軌動車組Urban-transit EMU(≤120 km/h)，如地鐵的A、B型車;用于區域城市群的通勤動車組Commuter EMU(130～180 km/h)，如株洲為馬來西亞生產的動車組。

本次對各種動車組不同速度下的車站間距進行了分析計算，不同運行速度下列車起停性能見表4。

表4 不同速度下列車起停性能

列車起停性能決定在不同站間距下速度優勢的發揮，當速度目標值為120 km/h時，CRH動車組列車在1 244m可達到最高速度，在 200 km/h時則需要7 925m。因此，從速度角度分析，站間距應至少保證列車可達到最高速度并維持一定時間。

本線除承擔部分呼包鄂城際的中長途客流外，主要為區域內工作、商務通勤、上學、旅游等日常出行客流服務，根據鄂爾多斯市“一環四橫六縱，四連六輻射”的城市交通主骨架，本線近期辦理客運的車站主要設置了東勝、裝備基地、康巴什北、康巴什、伊旗、鄂爾多斯、機場7個，其平均站間距8.702 km;遠期增開興蒙、布日都、康巴什西、伊旗東、阿康物流園5個預留站后，其平均站間距4.747 km，站間距較短。因此本線在滿足時間目標值的同時，還應保證列車速度優勢的發揮。結合速度與車站分布，當要求“站站停”列車達速比大于等于50%時，對應的最小站間距離分別為160 km/h方案11.4 km、120 km/h方案4.8 km。不同速度目標值對應的車站間距詳見表5。

根據對車輛性能分析，200 km/h車輛在10.3 km范圍內剛剛滿足起停要求，若本線采用200 km/h的速度目標值，“大站停”列車在本線的達速比較低，“站站停”列車無法達到200 km/h速度目標值的要求，速度性能浪費嚴重，故不宜選擇;從速度與車站分布角度分析，本線遠期預留站全開后，“站站停”列車速度不可能太高，采用120 km/h的速度目標值較為合適，而呼包鄂城際的“大停站”列車和本線近期的“站站停”列車，由于停站距離較長，可采用160 km/h或200 km/h等較高速度，以便發揮速度優勢。

表5 速度與車站間距對應

7 速度目標值與工程投資關系

200 km/h速度方案由于采用曲線半徑大，地塊切割非常嚴重，拆遷多，不滿足城市現狀及規劃要求，投資大并難以實施，不再深入研究。下面結合本線地形特點，以康巴什為界，分段比較160 km/h和120 km/h兩個速度方案。

7.1 東勝至康巴什段

DK0+000～DK2+900段由于線路并行包神鐵路通道前進，盡量遠離錦廈國際商務廣場等高層建筑物，且要在大橋路中預留高架站，需要足夠的夾直線設置變坡點，此段線路平面條件僅能滿足120 km/h速度目標值。此后，線路大部分沿東康快速路前行，地形條件較好。160 km/h和120 km/h方案線位并沒有太大差別，僅有兩段(DK2+900～DK6+000及 DK24+400～DK28+500)采用120 km/h速度目標值方案能更好地適應地形，減少土石方量及部分夾心地帶，大約節省投資979.5萬元。

7.2 康巴什至機場段

本段經過康巴什新區和伊旗旗府阿鎮城區，高層建筑群及城市道路密集。受地形限制，車站的進出站段、沿城市道路及跨河地段曲線半徑較小。如采用140 km/h及以上速度方案，則線路走向及車站設置均發生較大變化，且不能兼顧鄂爾多斯站換乘，不宜采用。所以，本段速度目標值不宜超過120 km/h，并局部限速。限速地段主要體現在康巴什西至阿松路段(DK35+000～DK50+500)，如伊旗站出站、伊旗東站進站、鄂爾多斯站進站端(2處)及跨越阿松公路等區段。為合理確定方案，比選研究了Rmin－600m、Rmin－700m及Rmin－800m方案。

7.2.1 R min－600m 方案

線路在伊旗站出站端、伊旗東進站端、鄂爾多斯站進站端(2處)及跨越阿松公路等5處均采用R－600m半徑，能較好地與規劃地塊及城市道路相適應，能有效減少線路對城市環境及景觀的影響。

7.2.2 R min－700m 方案

線路在伊旗站出站端、伊旗東進站端、鄂爾多斯站進站端(2處)及跨越阿松公路等5處均采用R－700m半徑。

(1)伊旗站出站端:小里程端曲線向車站方向延伸，影響車站布置，需要將伊旗站扭動角度，并向北推移，才能滿足設站要求。但由于北面靠近烏蘭木倫河，地勢較低，所以伊旗站填方增大，投資增加;大里程端曲線向南延長，需要改建縱四路才能滿足橋梁設置條件;伊旗東進站端:線路跨越東烏鐵路與規劃橫十一路角度變小，橋梁孔跨增大。

(2)鄂爾多斯站進站端:由于鄂爾多斯站為地下站，隧道進口存在一定程度偏壓。站臺邊緣至線路中心距離需局部加寬，增加站臺與列車間空隙，不利于旅客乘降安全。

(3)跨越阿松公路處:由于阿松公路及其周邊管線等控制因素較多，正線小角度跨越成陵支線，需要加大橋梁孔跨或采用框架墩等特殊結構，在一定程度上影響城市景觀且增大投資。

7.2.3 R min－800m 方案

線路在伊旗站出站端、伊旗東進站端、鄂爾多斯站進站端(2處)及跨越阿松公路等5處以及跨越烏蘭木倫河地段均采用R－800m半徑。

(1)跨越烏蘭木倫河處:由于需要滿足正線與既有公路1號橋橋臺的距離要求，線位不僅占壓烏蘭木倫水庫泵房，而且與烏蘭木倫水庫副壩距離更近。

(2)伊旗站出站端及伊旗東進站端:為滿足伊旗設站條件，需將站位向北移動，導致伊旗站采用高架方式或者高填方，投資增加很大，且跨越烏蘭木倫街、縱四路及規劃橫十一路角度更小，跨度更大，并需改建城市道路。

(3)鄂爾多斯站進站端:需要將鄂爾多斯站往南移220m左右，導致既有站通道無法與本線新設鄂爾多斯地下站通道對齊，換乘距離增大，旅客換乘十分不便。

(4)跨越阿松公路處:橋梁需采用框架墩等特殊結構，影響城市景觀;需要跨越經三路連接互通，機場站進口還要加設曲線，線形差。

顯然，Rmin－800m方案不適合本段地形條件，不僅投資大，關鍵是無法滿足鄂爾多斯站便捷換乘要求。與Rmin－600m方案相比，Rmin－700m方案投資多3 394萬元，僅節省0.3min。所以，本段限速地段最小曲線半徑推薦采用Rmin－600m方案。

8 推薦意見

從運輸組織模式、動車組選型等角度分析比較，本線速度目標值介于120～200 km/h。為發揮呼包鄂城際大停站列車速度優勢，速度目標值應采用上限。但是，200 km/h速度方案不適應本線地形條件，不滿足城市現狀及規劃要求。受車站分布影響，大站停列車在本線的達速比較低，站站停列車無法達到200 km/h速度目標值的要求，速度性能浪費嚴重，故不應作為選擇。

本線全長不足53 km，受城市現狀及規劃條件所限，康巴什—機場大約25 km區段僅能采用120 km/h速度目標值方案，且需要局部限速;東勝—康巴什28 km區段如采用140 km/h及以上速度方案，投資增加大約1 000萬元，僅節省1min左右。代價較大，不宜選擇。

綜合分析，本線全段采用120 km/h速度目標值，個別困難區段，局部限速;最小曲線半徑:一般1 200m，困難800m。特殊困難區段，結合運行速度，采用相應較小曲線半徑。

9 結語

市域鐵路一般采用國鐵制式，速度不低于120 km/h，個別困難區段可局部限速。其速度上限則應根據項目功能定位，結合線路長度、車站分布、運輸組織模式、工程條件，經綜合技術經濟比選確定，并應滿足旅行時間目標值的要求。但不應一味追求節省時間，應針對項目作具體分析，注意適可而止。

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［7］中鐵工程設計咨詢集團有限公司．新建鐵路東勝至鄂爾多斯機場線可行性研究報告［R］．北京:中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2012．

［8］中鐵工程設計咨詢集團有限公司．新建鐵路東勝至鄂爾多斯機場線初步設計［R］．北京:中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2013．

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Research on Speed Target Value of Urban Regional Railway

ZHANG Xue-bin，PENG Peng

(China Railway Engineering Consulting Group Co．，Ltd．，Beijing 100055，China)

Urban regional railway is a new transportation mode，and some of its features，including the line's length，the distance between stations，and the speed target value，usually fall in between urban rail transit and intercity express railway．Moreover，in some cities or regions，the differences among urban regional railway，urban rail transit and intercity express railway have become blurred more and more．Especially，an urban regional railway itselfmay be a partof an intercity express railway，at the same time maintaining the function of an urban rail transit．So the research on the speed target value is particularly important．Because there is no special design code for the design of urban regional railway，this paper，taking the under-construction railway from Dongsheng to Erdos Airportas an example，analyzed the speed target value suitable for this project in detail．

urban regional railway;distribution of stations;transportation organization;speed target value

U239.5

A

10．13238/j．issn．1004－2954．2014．03．003

1004－2954(2014)03－0010－05

2013－11－22

張學斌(1972—)，男，高級工程師，1992年畢業于西南交通大學鐵道工程專業，E-mail:13693391770@139．com。