軌道交通互聯(lián)互通的內(nèi)涵及技術(shù)特征探討

江志彬，蘇馬雷，李洪運(yùn)，徐思凡

（同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院 道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海市軌道交通結(jié)構(gòu)耐久與系統(tǒng)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201804）

我國(guó)各種交通運(yùn)輸發(fā)展相對(duì)獨(dú)立，即使是同一種交通方式，也存在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)通和服務(wù)聯(lián)通方面的諸多問(wèn)題，構(gòu)建互聯(lián)互通的一體化交通體系是交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要中明確的重點(diǎn)[1]。軌道交通互聯(lián)互通是一種先進(jìn)的發(fā)展理念，可以體現(xiàn)在決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和服務(wù)的各階段。互聯(lián)互通是我國(guó)未來(lái)軌道交通發(fā)展的重點(diǎn)，但目前針對(duì)互聯(lián)互通的概念、內(nèi)涵、規(guī)范和技術(shù)特征等方面的理論仍然不夠健全。筆者首先對(duì)軌道交通互聯(lián)互通的概念和內(nèi)涵進(jìn)行分析，然后提出軌道交通在物理層面和服務(wù)層面互聯(lián)互通的基本特征，在借鑒國(guó)外研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究軌道交通互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)特征。

1 互聯(lián)互通的概念及內(nèi)涵

互聯(lián)互通，原是指電信網(wǎng)間的物理連接，能夠使公共通信網(wǎng)的用戶(hù)進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)間的通信，或能夠接入由另一個(gè)服務(wù)商所提供的服務(wù)[2]。

軌道交通互聯(lián)互通是指不同線(xiàn)路的軌道、車(chē)輛、供電、信號(hào)、通信、站臺(tái)門(mén)及運(yùn)營(yíng)組織等相互兼容，可節(jié)約資源、降低成本，提高資源使用效率和服務(wù)質(zhì)量；同時(shí)，也能為乘客提供便捷、高效和人性化的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同交通網(wǎng)絡(luò)、不同線(xiàn)路之間的高效協(xié)同與銜接[3]。

軌道交通互聯(lián)互通的內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)多模式、多制式、多功能的軌道交通網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展，建設(shè)互聯(lián)互通、融合運(yùn)營(yíng)的裝備與服務(wù)體系，其內(nèi)涵包括兩個(gè)層次：物理層面的互聯(lián)互通和服務(wù)層面的互聯(lián)互通。

1.1 物理層面的互聯(lián)互通

物理層面的互聯(lián)互通是指基于不同線(xiàn)路設(shè)施設(shè)備的相互兼容，采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)營(yíng)組織方式，實(shí)現(xiàn)不同線(xiàn)路之間的互聯(lián)或不同軌道交通形式之間的互聯(lián)，其主要特點(diǎn)是車(chē)輛可以在不同線(xiàn)路或不同類(lèi)型的軌道交通系統(tǒng)之間連通運(yùn)行，可以根據(jù)乘客的出行需求，靈活組織多種跨線(xiàn)路的開(kāi)行方案，有效提高網(wǎng)絡(luò)的整體綜合效率，提升乘客的出行體驗(yàn)[4]。我國(guó)軌道交通現(xiàn)有物理層面的互聯(lián)互通，主要體現(xiàn)在既有鐵路網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通、高速鐵路網(wǎng)的互聯(lián)互通、城市軌道交通網(wǎng)的互聯(lián)互通，以及既有鐵路網(wǎng)與高速鐵路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)與城市軌道交通網(wǎng)的互聯(lián)互通等。

1.2 服務(wù)層面的互聯(lián)互通

受交通工具類(lèi)型、軌道形式、設(shè)施設(shè)備性質(zhì)等方面的制約，以及歷史建設(shè)過(guò)程中已經(jīng)獨(dú)立形成的線(xiàn)路或網(wǎng)絡(luò)的制約，在無(wú)法做到物理層面的互聯(lián)互通時(shí)，可以通過(guò)提供便捷、高效和人性化的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同交通網(wǎng)絡(luò)、不同線(xiàn)路之間的高效協(xié)同與銜接，這種方式稱(chēng)為服務(wù)層面的互聯(lián)互通。現(xiàn)有服務(wù)層面的互聯(lián)互通主要體現(xiàn)在乘客一體化出行規(guī)劃、一體化出行、一體化票務(wù)、大型交通樞紐中不同交通方式的集中換乘，或不同線(xiàn)路在同一車(chē)站的高效銜接(如同站臺(tái)換乘)等。

2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)與借鑒

國(guó)外軌道交通發(fā)展較早，在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中一直注重互聯(lián)互通，并形成了較多的運(yùn)營(yíng)與管理經(jīng)驗(yàn)，如德國(guó)、日本等。

2.1 德國(guó)

德國(guó)地鐵建設(shè)歷史悠久，在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中總結(jié)了很多先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，形成了多種先進(jìn)的運(yùn)營(yíng)模式，提供了多種人性化的服務(wù)，取得了較好的成效[5]。

2.1.1 物理層面的互聯(lián)互通

除大部分城市的市郊鐵路網(wǎng)和地鐵網(wǎng)內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)跨線(xiàn)運(yùn)營(yíng)外，德國(guó)的城際鐵路網(wǎng)與地鐵網(wǎng)之間通過(guò)采用相同或相近的組織方式和信號(hào)系統(tǒng)，同樣可以做到跨線(xiàn)、共線(xiàn)運(yùn)營(yíng)。德國(guó)的共線(xiàn)運(yùn)營(yíng)包括城際鐵路與一些既有和規(guī)劃中的輕軌線(xiàn)路，其中一些輕軌線(xiàn)路借用了部分低密度的貨運(yùn)鐵路線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)了城市中心向郊區(qū)客運(yùn)業(yè)務(wù)的擴(kuò)張。

2.1.2 服務(wù)層面的互聯(lián)互通

德國(guó)的軌道交通網(wǎng)在服務(wù)方面也具有一定特色，依靠聯(lián)程聯(lián)運(yùn)的方式，將軌道交通與其他交通方式緊密地結(jié)合起來(lái)，最具代表性的有“公鐵聯(lián)運(yùn)”和“空鐵聯(lián)運(yùn)”。

“公鐵聯(lián)運(yùn)”主要包括兩種形式：一是在城市的區(qū)域范圍內(nèi)，依托公共交通企業(yè)聯(lián)盟，推進(jìn)“一票制”聯(lián)程聯(lián)運(yùn)；二是在跨區(qū)域范圍內(nèi)，以德國(guó)鐵路為主導(dǎo)，聯(lián)合出發(fā)地和目的地的城市公共交通企業(yè)，共同推進(jìn)“一票制”聯(lián)程聯(lián)運(yùn)。

“空鐵聯(lián)運(yùn)”有兩種形式：一種是德國(guó)鐵路聯(lián)合一些大型航空公司建立的空鐵聯(lián)程服務(wù)體系，也稱(chēng)為“RAIL & FLY”，可使乘客在購(gòu)買(mǎi)機(jī)票的同時(shí)，以?xún)?yōu)惠的價(jià)格獲得前往或離開(kāi)機(jī)場(chǎng)的火車(chē)票，實(shí)現(xiàn)空鐵“一站式購(gòu)票”；另一種空鐵聯(lián)程則是由航空公司與德國(guó)鐵路以及法蘭克福機(jī)場(chǎng)合作推出的空鐵聯(lián)運(yùn)產(chǎn)品，旅客在下飛機(jī)后無(wú)需走出航站樓即可乘坐火車(chē)，行李也會(huì)繼續(xù)隨火車(chē)托運(yùn)，火車(chē)與飛機(jī)共用一種類(lèi)型的客票，有效地節(jié)省了時(shí)間。同時(shí)，德國(guó)鐵路還推出了專(zhuān)門(mén)的列車(chē)班次，與航班時(shí)刻表銜接，有效地縮短了中轉(zhuǎn)換乘時(shí)間。

2.2 日本

2.2.1 物理層面的互聯(lián)互通

東京作為日本第一大城市，在物理層面的互聯(lián)互通上有著十分豐富的經(jīng)驗(yàn)。東京軌道交通除了地鐵，還包括由地面線(xiàn)或高架線(xiàn)組成的市郊鐵路、市區(qū)橫貫鐵路以及環(huán)狀鐵路，路網(wǎng)密度極大。東京軌道交通依靠成熟的互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)方式，解決了城外線(xiàn)路與城內(nèi)線(xiàn)網(wǎng)的銜接問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了放射線(xiàn)與中心線(xiàn)網(wǎng)的互聯(lián)互通，滿(mǎn)足了郊區(qū)民眾的出行需求[6]。

東京地鐵在與放射線(xiàn)銜接時(shí)，相應(yīng)的區(qū)域外圍線(xiàn)路也通過(guò)升級(jí)改造，具備了互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)的技術(shù)條件，而且良好的規(guī)劃協(xié)調(diào)使部分線(xiàn)路在升級(jí)改造時(shí)就做了相關(guān)預(yù)留，或者在規(guī)劃中就明確了部分線(xiàn)路延伸并互聯(lián)互通的需求。后期建設(shè)的地鐵線(xiàn)規(guī)劃均考慮了與郊區(qū)線(xiàn)的互聯(lián)互通，其軌距、限界等線(xiàn)路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與對(duì)應(yīng)的郊區(qū)線(xiàn)路的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，有效地避免了線(xiàn)路的重建性改造。

2.2.2 服務(wù)層面的互聯(lián)互通

從東京、名古屋、京都等城市的鐵路客站樞紐形態(tài)來(lái)看，車(chē)站往往是多種交通功能的復(fù)合體，立體化客站連接了地鐵、高速鐵路、市郊鐵路、通勤鐵路、公共交通、機(jī)場(chǎng)等。這種類(lèi)型的交通樞紐實(shí)現(xiàn)了多種交通方式和功能的疊加，提高了特定空間限制下的交通功能銜接，并且能夠整合交通資源，壓縮換乘時(shí)間，快速集疏乘客，方便乘客換乘[7]。

在公鐵聯(lián)運(yùn)方面，新宿站作為日本最繁忙的車(chē)站，通過(guò)強(qiáng)大的樞紐功能，實(shí)現(xiàn)了高速鐵路、市郊鐵路和城市公共交通的一體化管理，包括不同交通方式間的無(wú)縫換乘、時(shí)刻表銜接、通票實(shí)施等[8]。

2.3 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

2.3.1 物理層面的互聯(lián)互通

1) 鐵路系統(tǒng)。我國(guó)鐵路系統(tǒng)建設(shè)都是由鐵路主管部門(mén)主導(dǎo)，在建設(shè)過(guò)程中非常注重物理層面的互聯(lián)互通，除了一些特殊類(lèi)型的線(xiàn)路外，普通鐵路網(wǎng)、高速鐵路網(wǎng)和城際鐵路網(wǎng)都實(shí)現(xiàn)了物理層面的聯(lián)通，列車(chē)可以在各網(wǎng)絡(luò)之間跨線(xiàn)運(yùn)行與組織。正是因?yàn)殍F路大網(wǎng)絡(luò)的物理連通，形成了我國(guó)復(fù)雜的鐵路設(shè)施設(shè)備體系和運(yùn)營(yíng)組織體系。因此，我國(guó)鐵路的運(yùn)輸組織模式具有列車(chē)種類(lèi)多、跨線(xiàn)列車(chē)多、開(kāi)行交路多和停站方案多等特征，為旅客出行提供了多層次、多類(lèi)型的服務(wù)產(chǎn)品。

2) 城市軌道交通系統(tǒng)。我國(guó)城市軌道交通起步較晚，初期建設(shè)時(shí)大多都是引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)與裝備，同時(shí)各城市根據(jù)自身的發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，制定自己的線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃。因此，各城市軌道交通線(xiàn)路的建設(shè)年代、運(yùn)營(yíng)制式、設(shè)備廠(chǎng)商不盡相同，各線(xiàn)路的信號(hào)制式、控制系統(tǒng)差異性非常大，雖然同一城市的線(xiàn)路之間可以實(shí)現(xiàn)軌道的互聯(lián)，但在正常運(yùn)營(yíng)模式下，列車(chē)無(wú)法跨線(xiàn)運(yùn)行，跨線(xiàn)的乘客出行只能通過(guò)換乘。

隨著城市群、衛(wèi)星城的興起，同一城市群間的交流越發(fā)密集。基于物理結(jié)構(gòu)在互聯(lián)互通中的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)新建與規(guī)劃的城市軌道交通線(xiàn)路正在逐步考慮實(shí)現(xiàn)物理上的互聯(lián)互通，并且已經(jīng)在線(xiàn)路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、信號(hào)制式、車(chē)輛配置、運(yùn)營(yíng)管理等方面，開(kāi)始制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.3.2 服務(wù)層面的互聯(lián)互通

我國(guó)由于不同軌道交通網(wǎng)絡(luò)或線(xiàn)路在管理主體上的差異性，在服務(wù)層面的互聯(lián)互通方面還與乘客的出行需求存在差異。目前，我國(guó)各類(lèi)交通方式的銜接主要是通過(guò)大型的換乘樞紐來(lái)實(shí)施，如上海虹橋、北京南站等大型樞紐，都將多種交通方式成功地融為一體。這種大型換乘樞紐將多種運(yùn)輸工具進(jìn)行了集約式整合，可以迅速接納和疏散大量人流，并通過(guò)其先進(jìn)的客流組織模式，避免了站內(nèi)外人流的聚集，緩解了周邊的交通壓力。但是，這種樞紐在一體化出行規(guī)劃與服務(wù)方面還有不足。

3 互聯(lián)互通的技術(shù)體系

為了節(jié)約資源、降低成本，優(yōu)化資源使用效率和提高服務(wù)質(zhì)量，我國(guó)未來(lái)的軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)需要在物理層和服務(wù)層做好互聯(lián)互通。互聯(lián)互通的架構(gòu)體系主要包括軌道結(jié)構(gòu)、牽引供電、車(chē)輛、限界、通信信號(hào)、運(yùn)營(yíng)管理和服務(wù)6個(gè)部分，如圖1所示。

圖1 軌道交通互聯(lián)互通架構(gòu)體系Figure 1 Architecture of rail transit interconnection

3.1 互聯(lián)互通頂層設(shè)計(jì)

軌道交通的互聯(lián)互通發(fā)展離不開(kāi)國(guó)家政策的推動(dòng)，需要做好頂層設(shè)計(jì)，從制度創(chuàng)新和市場(chǎng)創(chuàng)新兩方面下手。在制式選擇時(shí)，需要充分發(fā)揮不同軌道交通制式的特長(zhǎng)，做好建設(shè)規(guī)模與客流需求的匹配，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、設(shè)施設(shè)備技術(shù)要求和運(yùn)營(yíng)服務(wù)要求等方面來(lái)統(tǒng)籌考慮。

3.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

我國(guó)軌道交通網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范發(fā)展不統(tǒng)一，既有鐵路網(wǎng)與高速鐵路網(wǎng)的技術(shù)體系相對(duì)較為健全，而城市軌道交通的技術(shù)體系相對(duì)較為薄弱。目前，我國(guó)尚沒(méi)有針對(duì)整個(gè)大軌道交通體系的互聯(lián)互通規(guī)范。

2008年6月17日，歐洲議會(huì)和歐盟理事會(huì)制定并發(fā)布《歐洲鐵路互聯(lián)互通2008/57/EC指令》，這是歐盟關(guān)于歐洲鐵路互聯(lián)互通最重要的法律。該指令共包括10章、42條、11個(gè)附件，描述了歐洲鐵路互聯(lián)互通在安全性、可靠性、可用性、人員健康保護(hù)、環(huán)境保護(hù)和技術(shù)兼容等方面的總體要求。該指令將鐵路系統(tǒng)劃分為4個(gè)結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，即鐵路基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)、列控設(shè)備和安全子系統(tǒng)、機(jī)車(chē)車(chē)輛子系統(tǒng)；3個(gè)功能子系統(tǒng)，即運(yùn)行和交通管理子系統(tǒng)、維護(hù)子系統(tǒng)和客貨運(yùn)服務(wù)信息子系統(tǒng)。該指令對(duì)7個(gè)子系統(tǒng)分別提出了相應(yīng)的基本要求，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性和可操作性，為歐洲鐵路互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范制定奠定了良好基礎(chǔ)[9]。

從綜合交通體系發(fā)展的要求來(lái)看，我國(guó)軌道交通的互聯(lián)互通的技術(shù)規(guī)范體系應(yīng)重點(diǎn)考慮硬件的兼容、制式的統(tǒng)一、資源的共享、組織的一體化和服務(wù)的協(xié)同等方面。

3.3 設(shè)施設(shè)備技術(shù)要求

線(xiàn)路與車(chē)站、車(chē)輛、供電、信號(hào)、通信等設(shè)備系統(tǒng)的兼容是實(shí)現(xiàn)物理層面互聯(lián)互通的關(guān)鍵，不同類(lèi)型的設(shè)施設(shè)備在滿(mǎn)足互聯(lián)互通需求方面有不同的技術(shù)要求，如表1所示。

表1 滿(mǎn)足互聯(lián)互通的設(shè)施設(shè)備技術(shù)要求Table 1 Technical requirements of interconnected facilities and equipment

3.4 運(yùn)營(yíng)服務(wù)技術(shù)要求

服務(wù)層面的互聯(lián)互通以提供與出行有關(guān)的所有產(chǎn)品和服務(wù)為目的，從乘客萌生出行意向、進(jìn)行旅程規(guī)劃和預(yù)訂車(chē)票開(kāi)始，到出發(fā)至車(chē)站的路線(xiàn)選擇，再到乘車(chē)出行、到達(dá)目的車(chē)站以及到達(dá)最終目的地，甚至包括旅程之后的反饋意見(jiàn)收集等，滿(mǎn)足客戶(hù)已提出的和潛在的各種需求[10]。服務(wù)層面的技術(shù)特征包括軌道交通系統(tǒng)的一體化出行規(guī)劃、一體化票務(wù)、一體化出行服務(wù)3個(gè)方面，如表2所示。

表2 滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)服務(wù)的技術(shù)特征Table 2 Technical characteristics of operational services

3.5 線(xiàn)路運(yùn)輸組織模式

采取靈活多樣、適合城市特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式，是發(fā)揮多模式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)、提升網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)行效率、集約通道資源和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施資源的重要保障。結(jié)合國(guó)內(nèi)外城市的軌道交通發(fā)展經(jīng)驗(yàn)[11]，軌道交通的運(yùn)營(yíng)模式可歸為共線(xiàn)共軌、分線(xiàn)運(yùn)營(yíng)、跨線(xiàn)運(yùn)營(yíng)和接線(xiàn)運(yùn)營(yíng)4種情況。跨線(xiàn)組織是指在互聯(lián)互通條件下，在相交的兩條或多條軌道線(xiàn)路之間，通過(guò)不同線(xiàn)路之間的過(guò)軌道岔或連接線(xiàn)，從一條線(xiàn)路跨越到另一條線(xiàn)路(包含共線(xiàn)運(yùn)行和貫通運(yùn)行)的運(yùn)營(yíng)組織，其交路組織模式主要有一字貫通型、Y(雙Y)形和X形3種類(lèi)型(見(jiàn)表3)。

表3 跨線(xiàn)運(yùn)行的交路組織模式Table 3 Types of interconnected train operation

跨線(xiàn)組織可發(fā)揮不同制式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，減少換乘，滿(mǎn)足乘客不同距離的出行需求，緩解換乘站的客流壓力；而且通過(guò)靈活組織列車(chē)交路，可進(jìn)一步提高運(yùn)營(yíng)組織的靈活性。但跨線(xiàn)組織除了需從線(xiàn)路、車(chē)站、車(chē)輛、供電、通信、信號(hào)等方面統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，還要在運(yùn)營(yíng)管理上進(jìn)行有效協(xié)調(diào)。需要說(shuō)明的是，交路的開(kāi)行模式可根據(jù)不同線(xiàn)路的制式、條件、客流特征來(lái)靈活選擇。

同時(shí)，在跨線(xiàn)組織過(guò)程中，還可以根據(jù)客流需求，靈活采取停站(如一站直達(dá)、大站直達(dá)、選擇停站等)、開(kāi)行快慢車(chē)等手段來(lái)提升服務(wù)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

互聯(lián)互通是我國(guó)未來(lái)軌道交通系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)，也是提升軌道交通服務(wù)的關(guān)鍵，其內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)多模式、多制式、多功能軌道交通網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同發(fā)展，建設(shè)互聯(lián)互通、融合運(yùn)營(yíng)的裝備與服務(wù)體系。筆者從物理和服務(wù)兩個(gè)層面，分析了互聯(lián)互通的內(nèi)涵與特征，并提出了軌道交通互聯(lián)互通的體系框架及技術(shù)條件，希望能對(duì)軌道交通行業(yè)做好互聯(lián)互通的框架設(shè)計(jì)、促進(jìn)軌道交通互聯(lián)互通的發(fā)展建設(shè)提供參考。