市域快線線路規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

茍波

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都610031）

1 市域快線在我國(guó)的發(fā)展情況

從社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市規(guī)劃的角度來看，市域快線是城市規(guī)模全域發(fā)展意圖的必然產(chǎn)物。近年來，我國(guó)相當(dāng)一部分超（特）大城市的規(guī)模急劇擴(kuò)大、功能層次分化，出現(xiàn)了多中心的空間結(jié)構(gòu)，城市規(guī)劃意圖已經(jīng)往全域甚至跨域一體化發(fā)展的方向發(fā)展。

截至2019 年12 月，中國(guó)內(nèi)地17 個(gè)城市已開通市域快線共36 條，運(yùn)營(yíng)總長(zhǎng)度約1 070 km；中國(guó)內(nèi)地23 個(gè)城市，總共68 條市域快線在建和開展前期研究，運(yùn)營(yíng)總長(zhǎng)度約2 660 km。其中，成都的在建和開展前期研究的市域快線規(guī)模已超過300 km；杭州和佛山的在建和開展前期研究的市域快線規(guī)模超過200 km；北京、上海、廣州、深圳、重慶、鄭州、武漢7 個(gè)城市的在建和開展前期研究的市域快線里程則在100～200 km。

由此可見，隨著我國(guó)的城市化進(jìn)程加快，涌現(xiàn)出越來越多的特大、超大型城市，并且城市發(fā)展逐漸由中心城區(qū)向外圍擴(kuò)展形成城市群。推動(dòng)中心城區(qū)與周邊地區(qū)的聯(lián)系越來越緊密，這對(duì)軌道交通提出了更高的要求，市域快線的規(guī)劃與建設(shè)逐漸成為諸多城市的研究熱點(diǎn)。由于中國(guó)城市群的發(fā)展剛剛起步，市域快線的規(guī)劃與設(shè)計(jì)方興未艾，有很多尚待解決的問題，本文從市域快線的代表——深圳11 號(hào)線和成都18 號(hào)線的線路設(shè)計(jì)過程中總結(jié)出部分經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提出幾點(diǎn)粗淺的建議。

2 市域快線選線規(guī)劃存在的問題

根據(jù)筆者在廣州、深圳、佛山等多個(gè)城市的市域快線項(xiàng)目設(shè)計(jì)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，市域快線在前期線路規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中，主要存在以下2 個(gè)方面的問題：

1）對(duì)于間距較小的區(qū)間，即便無限速平面曲線，列車出站加速尚未達(dá)到最高運(yùn)行速度，或僅持續(xù)較短的時(shí)間，列車就需要減速進(jìn)入下一個(gè)車站，同樣無法發(fā)揮“快線”列車的速度優(yōu)勢(shì)；

2）對(duì)于“快線”而言，不管一個(gè)區(qū)間站間距多大，若線路通道條件較差，區(qū)間頻繁地出現(xiàn)平面限速曲線，將會(huì)導(dǎo)致列車無法持續(xù)高速運(yùn)行，對(duì)乘客的舒適度、列車牽引能耗、旅行時(shí)間均存在不利影響。

因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，一條線路能否定位為“快線”，就線路本身而言，主要取決于站間距和線形條件（主要是平面線形）2 個(gè)因素。在線路通道選擇方面，應(yīng)考慮結(jié)合城市空間布局和客流出行需求，此外，還要考慮道路紅線、生態(tài)綠線等諸多控制因素[1]。

3 市域快線選線經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 問題1：平均站間距大，但車站分布不均

3.1.1分區(qū)段（區(qū)間）制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

市域快線的平均站間距大，但為增加對(duì)核心城區(qū)和重要組團(tuán)的覆蓋，車站不一定是均勻分布的，因此，在設(shè)計(jì)中根據(jù)車站的分布情況和行車牽引計(jì)算結(jié)果，可分區(qū)段（或區(qū)間）選取不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到最佳的運(yùn)行效果，節(jié)省工程投資。

理論情況下，列車從0 km/h 分別加速至100 km/h、120 km/h、140 km/h 和160 km/h，勻速運(yùn)行15 s 后，再減速至0 km/h 的牽引曲線分別如圖1 所示。

圖1 不同速度目標(biāo)對(duì)應(yīng)的最小站間距圖

通過牽引計(jì)算，得到要發(fā)揮80 km/h、100 km/h、120 km/h和140 km/h 的速度目標(biāo)對(duì)應(yīng)的最小站間距分別為1 300 m、2 100 m、3 200 m 和4 400 m。車站間距、速度目標(biāo)和線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系見表1。

表1 車站間距、速度目標(biāo)和線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系表

因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)車站間距分布，分區(qū)段（或區(qū)間）選取不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，例如，深圳地鐵11 號(hào)線，線路全長(zhǎng)52 km，設(shè)站18 座，平均站間距（約3.1 km）較大，但存在車站分布不均的問題：機(jī)場(chǎng)站～福田站的平均站間距為2.1 km，碧頭站～機(jī)場(chǎng)站的平均間距為3.9 km。

根據(jù)“機(jī)場(chǎng)以南要速度、機(jī)場(chǎng)以北要覆蓋”的規(guī)劃功能定位，結(jié)合車站分布的特征，分段制定了差異化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：機(jī)場(chǎng)站～福田站，線路設(shè)計(jì)需滿足最高運(yùn)行速度100 km/h 的要求，地下區(qū)間盾構(gòu)隧道內(nèi)徑采用5.4 m 的標(biāo)準(zhǔn)；碧頭站～機(jī)場(chǎng)站，線路設(shè)計(jì)需滿足最高運(yùn)行速度120 km/h 的要求，地下區(qū)間盾構(gòu)隧道洞徑采用6.0 m 的標(biāo)準(zhǔn)。

如圖2 所示，分段制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，機(jī)場(chǎng)以南（機(jī)場(chǎng)站～福田站，線路長(zhǎng)度32 km，設(shè)站9 座），區(qū)間最高運(yùn)行速度按120 km/h，旅行時(shí)間約30 min；機(jī)場(chǎng)以北（碧頭站～機(jī)場(chǎng)站，線路長(zhǎng)度20 km，設(shè)站9 座），區(qū)間最高運(yùn)行速度按100 km/h，旅行時(shí)間約25 min。較全線統(tǒng)一采用120 km/h 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，全程旅行時(shí)間僅增加0.7 min，對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響幾乎可以忽略。

分區(qū)段（區(qū)間）制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不僅減小了隧道斷面，節(jié)省了工程投資，也取得了良好的運(yùn)營(yíng)效果。

圖2 深圳11 號(hào)線牽引計(jì)算圖

3.1.2車站站點(diǎn)選擇，應(yīng)串聯(lián)主要的客流集散點(diǎn)

為體現(xiàn)“快”的特點(diǎn)，減少車站的數(shù)量，適當(dāng)犧牲本線覆蓋范圍是必要的。因此，在規(guī)劃站點(diǎn)布設(shè)時(shí)，應(yīng)盡量地串聯(lián)沿線主要的客流集散點(diǎn)，重視與其他線路和交通方式的換乘接駁，圍繞“快線”站點(diǎn)構(gòu)筑綜合交通樞紐，以達(dá)到提供客流支持、延伸覆蓋范圍的目的，也有利于提升城市公共交通服務(wù)水平。

深圳地鐵11 號(hào)線共設(shè)18 座車站，其中換乘站有11 座，參與構(gòu)筑的三線及以上的城市綜合交通樞紐就有5 處之多。具體見表2。

表2 深圳地鐵11 號(hào)線換乘車站

深圳11 號(hào)線沿線串聯(lián)了福田、車公廟、前海灣、機(jī)場(chǎng)等諸多客流樞紐，于2016 年6 月28 日開通運(yùn)營(yíng)后，僅3 年時(shí)間客運(yùn)量翻了3 倍（見圖3），說明串聯(lián)了主要客流集散點(diǎn)的選線設(shè)計(jì)，取得了良好的運(yùn)營(yíng)效果。

圖3 深圳11 號(hào)線客運(yùn)量和客運(yùn)強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)圖（2016—2019 年）

3.1.3長(zhǎng)大區(qū)間宜采用高架敷設(shè)方式

“快線”往往都存在長(zhǎng)大區(qū)間，采用地下敷設(shè)方式工程投資和運(yùn)營(yíng)成本高，也不利于防災(zāi)疏散，因此，有條件的情況下宜采用高架敷設(shè)方式。長(zhǎng)大區(qū)間一般位于人口稀少的城市外圍區(qū)域（與其他普速線路共通道情況例外），如組團(tuán)之間的隔離帶、城市限制建設(shè)區(qū)等，不具備設(shè)置車站的必要性，但往往都具備設(shè)置高架線路的環(huán)境條件，但也可能受到城市水源保護(hù)區(qū)、生態(tài)控制紅線等的限制，因此，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的環(huán)境和工程條件合理地選擇敷設(shè)方式[2]。

例如，深圳地鐵11 號(hào)線碧海灣站至機(jī)場(chǎng)站，站間距達(dá)到9.3 km，主要走行于規(guī)劃大鏟灣填海區(qū)，從該段線路的通道條件來看，具備設(shè)置地上線的條件，但由于沿海地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜，采用地下敷設(shè)工程投資較大，且后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高，長(zhǎng)大區(qū)間防災(zāi)疏散不利等因素，研究了全地下、7 km 高架和4 km 高架3 個(gè)方案（見表3）。

表3 深圳地鐵11號(hào)線碧海灣站至機(jī)場(chǎng)站敷設(shè)方式比選表

考慮到沿海工程地質(zhì)及水文地質(zhì)對(duì)地下隧道存在的風(fēng)險(xiǎn)及代價(jià)，以及長(zhǎng)大區(qū)間防災(zāi)疏散風(fēng)險(xiǎn)等（碧海站～機(jī)場(chǎng)站的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間為285 s，若采用地下敷設(shè)，需設(shè)2 座區(qū)間風(fēng)井），對(duì)區(qū)間4 km 的線路采用了高架敷設(shè)，有效地降低工程實(shí)施難度，節(jié)省工程投資；同時(shí)，根據(jù)環(huán)評(píng)報(bào)告專家審查意見，為降低對(duì)碧海片區(qū)的影響，碧海片區(qū)段維持地下方案。開通后，成為國(guó)內(nèi)第一條“坐上地鐵去看海”的市域快線，取得了良好的運(yùn)營(yíng)效果。

3.1.4站間距不均的線路可采用快慢車運(yùn)營(yíng)模式

當(dāng)“快線”的平均站間距不均或旅行時(shí)間無法滿足規(guī)劃出行目標(biāo)時(shí)，可采用快慢車運(yùn)營(yíng)模式。通過“快車”過站運(yùn)行，提高平均站間距，以滿足客流的不同出行需求。但快慢車運(yùn)營(yíng)模式會(huì)引起部分車站規(guī)模的增加和系統(tǒng)能力的損失，需結(jié)合客流和工程實(shí)際情況進(jìn)行研究。

例如，成都軌道交通18 號(hào)線，線路全長(zhǎng)86.6 km，共設(shè)置車站17 座，平均站間距4.8 km（見圖4）。從列車牽引效率出發(fā)考慮，車輛選型采用了最高運(yùn)行速度為140 km/h 的市域A 型車。但由于18 號(hào)線的站間距較為不均衡，最大站間距19.8 km，最小站間距僅0.9 km，常規(guī)的站站停組織模式，無法滿足規(guī)劃提出的“火車南站～天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)站30 min 左右可達(dá)”時(shí)間目標(biāo)的要求，同時(shí)也存在列車牽引效率不高的問題。

圖4 成都18 號(hào)線線站位方案示意圖

為解決上述問題，推薦采用了大小交路+快慢車套跑的運(yùn)營(yíng)組織模式，其中，大站快車主要服務(wù)機(jī)場(chǎng)商務(wù)客流，從火車南站至天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)1 號(hào)、2 號(hào)航站樓站中間只停2 座車站，全程旅行時(shí)間僅為35 min。

3.2 問題2：線路平面線形條件與設(shè)計(jì)速度不匹配

線路平面線形條件應(yīng)與設(shè)計(jì)速度相匹配，特別是在區(qū)間中部位置應(yīng)盡量減少限速平面曲線的設(shè)置。

3.2.1規(guī)劃路徑通道應(yīng)盡量順直

要保證“快線”良好的線形條件，首先應(yīng)從規(guī)劃階段的路徑通道選擇開始做起。規(guī)劃線路通道應(yīng)盡量順直，方向明確，一般沿城市主要的道路通道進(jìn)行敷設(shè)，在滿足線形要求的情況下，可有效地降低工程代價(jià)，減少房屋拆遷和節(jié)約土地資源。

深圳地鐵11 號(hào)線處于深圳城市西部發(fā)展軸上，沿線通道主要有深南大道、白石四道、桂廟路、創(chuàng)業(yè)路、寶源路、寶安大道等，都是城市或片區(qū)的主要交通道路，均較為順直，工程條件較好。

全線右線共設(shè)曲線71 個(gè)，曲線長(zhǎng)度為25.459 km，占線路長(zhǎng)度的49.20%。其中，左偏的曲線長(zhǎng)度為11.749 km，占曲線全長(zhǎng)的46.15%。最大曲線半徑為8 000 m，最小曲線半徑為400 m，右線曲線分類統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 深圳地鐵右線平面曲線分類統(tǒng)計(jì)表

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，11 號(hào)線全線半徑R≥600 m 的曲線占了全線曲線長(zhǎng)度約88.5%，小半徑曲線多集中在車站端部或短區(qū)間，對(duì)全程旅行時(shí)間的影響小，整體線型條件良好。

3.2.2適當(dāng)提高最大超高和最大允許欠超高

在既定的平面線路線形條件下，適當(dāng)提高最大超高和最大允許欠超高，可有效地提高限速平面曲線上的列車通過速度，從而提高全線的運(yùn)行效率。對(duì)于100 km/h 及以下的線路，GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]規(guī)定，軌道最大超高值為120 mm，最大允許欠超高值為61 mm，困難時(shí)應(yīng)不大于75 mm。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外軌道線路的調(diào)查，最高行車速度120～160 km/h線路的最大超高值在140～180 mm，其中以采用150 mm 居多，而最大欠超高多在70～110 mm。因此，對(duì)于市域快線來說，線路最大超高值可推薦采用150 mm，最大允許欠超高值可結(jié)合車輛座椅布置形式和乘客舒適度等合理選擇，當(dāng)采用以座席為主的快線車輛時(shí)，建議適當(dāng)提高最大允許欠超高值，可按75 mm 考慮。

例如，深圳地鐵11 號(hào)線列車最高運(yùn)行速度為120 km/h，對(duì)軌道最大超高值進(jìn)行了適當(dāng)提高，采用了150 mm。但由于其采用“專用車+普通車”的編組模式，普通車仍以站席為主，考慮到乘客舒適度問題，對(duì)最大允許欠超高值未做提高。又如成都地鐵18 號(hào)線列車最高運(yùn)輸速度為120 km/h，采用的整體提高服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的快慢車混跑模式，所有車輛均采用橫縱混合式座椅布置，站席密度采用5 人/m2，因此，軌道最大超高值采用150 mm，最大欠超高值采用75 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

為滿足都市圈范圍內(nèi)的乘客快速出行需求，實(shí)現(xiàn)外圍組團(tuán)與城市核心區(qū)的快速聯(lián)系功能，規(guī)劃市域快線是歷史發(fā)展的必然。由于國(guó)內(nèi)市域快線的規(guī)劃和設(shè)計(jì)剛剛起步。在市域快線的規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)站間距分布不均，部分區(qū)間的長(zhǎng)度較短，導(dǎo)致“快線”不快的問題，可采用以下解決方案：

1）可分區(qū)段（區(qū)間）制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

2）可適當(dāng)加大站間距，但快線站點(diǎn)需串聯(lián)主要客流集散點(diǎn)；

3）長(zhǎng)大區(qū)間宜采用高架敷設(shè)；

4）可采用快慢車運(yùn)行組織模式。

針對(duì)線路平面線形條件與設(shè)計(jì)速度不匹配的問題，可采用以下解決方案：

1）規(guī)劃路徑通道應(yīng)盡量順直；

2）適當(dāng)提高最大超高值和最大允許欠超高值。