市域快線線路規(guī)劃設計研究

茍波

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都610031）

1 市域快線在我國的發(fā)展情況

從社會經濟發(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)展意圖的必然產物。近年來，我國相當一部分超（特）大城市的規(guī)模急劇擴大、功能層次分化，出現(xiàn)了多中心的空間結構，城市規(guī)劃意圖已經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，中國內地17 個城市已開通市域快線共36 條，運營總長度約1 070 km；中國內地23 個城市，總共68 條市域快線在建和開展前期研究，運營總長度約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，隨著我國的城市化進程加快，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)向外圍擴展形成城市群。推動中心城區(qū)與周邊地區(qū)的聯(lián)系越來越緊密，這對軌道交通提出了更高的要求，市域快線的規(guī)劃與建設逐漸成為諸多城市的研究熱點。由于中國城市群的發(fā)展剛剛起步，市域快線的規(guī)劃與設計方興未艾，有很多尚待解決的問題，本文從市域快線的代表——深圳11 號線和成都18 號線的線路設計過程中總結出部分經驗和教訓，提出幾點粗淺的建議。

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、佛山等多個城市的市域快線項目設計及實踐經驗，市域快線在前期線路規(guī)劃和設計過程中，主要存在以下2 個方面的問題：

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

2）對于“快線”而言，不管一個區(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，將會導致列車無法持續(xù)高速運行，對乘客的舒適度、列車牽引能耗、旅行時間均存在不利影響。

因此，在規(guī)劃設計階段，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 個因素。在線路通道選擇方面，應考慮結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 市域快線選線經驗總結

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）制定技術標準

市域快線的平均站間距大，但為增加對核心城區(qū)和重要組團的覆蓋，車站不一定是均勻分布的，因此，在設計中根據(jù)車站的分布情況和行車牽引計算結果，可分區(qū)段（或區(qū)間）選取不同的技術標準，以達到最佳的運行效果，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 不同速度目標對應的最小站間距圖

通過牽引計算，得到要發(fā)揮80 km/h、100 km/h、120 km/h和140 km/h 的速度目標對應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、速度目標和線路技術標準的關系見表1。

表1 車站間距、速度目標和線路技術標準的關系表

因此，在實際設計中，應根據(jù)車站間距分布，分區(qū)段（或區(qū)間）選取不同的技術標準，例如，深圳地鐵11 號線，線路全長52 km，設站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：機場站～福田站的平均站間距為2.1 km，碧頭站～機場站的平均間距為3.9 km。

根據(jù)“機場以南要速度、機場以北要覆蓋”的規(guī)劃功能定位，結合車站分布的特征，分段制定了差異化的技術標準：機場站～福田站，線路設計需滿足最高運行速度100 km/h 的要求，地下區(qū)間盾構隧道內徑采用5.4 m 的標準；碧頭站～機場站，線路設計需滿足最高運行速度120 km/h 的要求，地下區(qū)間盾構隧道洞徑采用6.0 m 的標準。

如圖2 所示，分段制定技術標準后，機場以南（機場站～福田站，線路長度32 km，設站9 座），區(qū)間最高運行速度按120 km/h，旅行時間約30 min；機場以北（碧頭站～機場站，線路長度20 km，設站9 座），區(qū)間最高運行速度按100 km/h，旅行時間約25 min。較全線統(tǒng)一采用120 km/h 的技術標準，全程旅行時間僅增加0.7 min，對運營的影響幾乎可以忽略。

分區(qū)段（區(qū)間）制定技術標準，不僅減小了隧道斷面，節(jié)省了工程投資，也取得了良好的運營效果。

圖2 深圳11 號線牽引計算圖

3.1.2車站站點選擇，應串聯(lián)主要的客流集散點

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

深圳地鐵11 號線共設18 座車站，其中換乘站有11 座，參與構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 號線換乘車站

深圳11 號線沿線串聯(lián)了福田、車公廟、前海灣、機場等諸多客流樞紐，于2016 年6 月28 日開通運營后，僅3 年時間客運量翻了3 倍（見圖3），說明串聯(lián)了主要客流集散點的選線設計，取得了良好的運營效果。

圖3 深圳11 號線客運量和客運強度增長趨勢圖（2016—2019 年）

3.1.3長大區(qū)間宜采用高架敷設方式

“快線”往往都存在長大區(qū)間，采用地下敷設方式工程投資和運營成本高，也不利于防災疏散，因此，有條件的情況下宜采用高架敷設方式。長大區(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），如組團之間的隔離帶、城市限制建設區(qū)等，不具備設置車站的必要性，但往往都具備設置高架線路的環(huán)境條件，但也可能受到城市水源保護區(qū)、生態(tài)控制紅線等的限制，因此，在設計過程中，應根據(jù)實際的環(huán)境和工程條件合理地選擇敷設方式[2]。

例如，深圳地鐵11 號線碧海灣站至機場站，站間距達到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，具備設置地上線的條件，但由于沿海地區(qū)的地質條件復雜，采用地下敷設工程投資較大，且后期運營費用較高，長大區(qū)間防災疏散不利等因素，研究了全地下、7 km 高架和4 km 高架3 個方案（見表3）。

表3 深圳地鐵11號線碧海灣站至機場站敷設方式比選表

考慮到沿海工程地質及水文地質對地下隧道存在的風險及代價，以及長大區(qū)間防災疏散風險等（碧海站～機場站的區(qū)間運行時間為285 s，若采用地下敷設，需設2 座區(qū)間風井），對區(qū)間4 km 的線路采用了高架敷設，有效地降低工程實施難度，節(jié)省工程投資；同時，根據(jù)環(huán)評報告專家審查意見，為降低對碧海片區(qū)的影響，碧海片區(qū)段維持地下方案。開通后，成為國內第一條“坐上地鐵去看海”的市域快線，取得了良好的運營效果。

3.1.4站間距不均的線路可采用快慢車運營模式

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

例如，成都軌道交通18 號線，線路全長86.6 km，共設置車站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行速度為140 km/h 的市域A 型車。但由于18 號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～天府國際機場站30 min 左右可達”時間目標的要求，同時也存在列車牽引效率不高的問題。

圖4 成都18 號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+快慢車套跑的運營組織模式，其中，大站快車主要服務機場商務客流，從火車南站至天府國際機場1 號、2 號航站樓站中間只停2 座車站，全程旅行時間僅為35 min。

3.2 問題2：線路平面線形條件與設計速度不匹配

線路平面線形條件應與設計速度相匹配，特別是在區(qū)間中部位置應盡量減少限速平面曲線的設置。

3.2.1規(guī)劃路徑通道應盡量順直

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

深圳地鐵11 號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。

全線右線共設曲線71 個，曲線長度為25.459 km，占線路長度的49.20%。其中，左偏的曲線長度為11.749 km，占曲線全長的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)計見表4。

表4 深圳地鐵右線平面曲線分類統(tǒng)計表

從統(tǒng)計結果來看，11 號線全線半徑R≥600 m 的曲線占了全線曲線長度約88.5%，小半徑曲線多集中在車站端部或短區(qū)間，對全程旅行時間的影響小，整體線型條件良好。

3.2.2適當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，從而提高全線的運行效率。對于100 km/h 及以下的線路，GB 50157—2013《地鐵設計規(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，困難時應不大于75 mm。通過對國內外軌道線路的調查，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合車輛座椅布置形式和乘客舒適度等合理選擇，當采用以座席為主的快線車輛時，建議適當提高最大允許欠超高值，可按75 mm 考慮。

例如，深圳地鐵11 號線列車最高運行速度為120 km/h，對軌道最大超高值進行了適當提高，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，對最大允許欠超高值未做提高。又如成都地鐵18 號線列車最高運輸速度為120 km/h，采用的整體提高服務標準的快慢車混跑模式，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 結語

為滿足都市圈范圍內的乘客快速出行需求，實現(xiàn)外圍組團與城市核心區(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。由于國內市域快線的規(guī)劃和設計剛剛起步。在市域快線的規(guī)劃和設計過程中，針對站間距分布不均，部分區(qū)間的長度較短，導致“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）制定技術標準；

2）可適當加大站間距，但快線站點需串聯(lián)主要客流集散點；

3）長大區(qū)間宜采用高架敷設；

4）可采用快慢車運行組織模式。

針對線路平面線形條件與設計速度不匹配的問題，可采用以下解決方案：

1）規(guī)劃路徑通道應盡量順直；

2）適當提高最大超高值和最大允許欠超高值。