重慶城軌快線線網(wǎng)資源共享研究

劉實(shí)秋，吳 林，向家江

（中鐵二院重慶勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，重慶 400023）

2018年，為加快城市軌道交通成網(wǎng)建設(shè)，重慶市規(guī)劃局按照“中心加密、兩槽提速、兩翼聯(lián)通、外圍輻射”思路編制了《重慶市主城區(qū)軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃（2019-2035年）》，以下簡(jiǎn)稱《線網(wǎng)規(guī)劃》。同期，為確保線網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃的有效實(shí)施，并為具體線路工程可行性研究提供依據(jù)，重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)啟動(dòng)了線網(wǎng)層面的“前評(píng)估與后評(píng)估”“客流預(yù)測(cè)與分析”“線網(wǎng)資源共享”“環(huán)境影響評(píng)價(jià)”“用地控制”等多項(xiàng)專題研究。其中《重慶城軌快線工程可行性研究-城軌快線網(wǎng)絡(luò)化資源共享研究專題報(bào)告》既是為實(shí)現(xiàn)整個(gè)線網(wǎng)層面的資源共享、信息互通，又是為降低工程造價(jià)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用而提出的專題研究。

1 重慶市城軌快線線網(wǎng)

根據(jù)《線網(wǎng)規(guī)劃》，重慶市主城區(qū)軌道交通規(guī)劃構(gòu)建由快線（以下稱“城軌快線”）和普線組成的環(huán)射+縱橫軌道交通網(wǎng)絡(luò)。其中城軌快線分為銜接市域鐵路和服務(wù)城市內(nèi)部2種類別，遠(yuǎn)期形成“四縱四橫”格局，對(duì)內(nèi)承擔(dān)快速運(yùn)輸服務(wù)，對(duì)外強(qiáng)化環(huán)主城地區(qū)與中心城區(qū)聯(lián)系，如圖1所示。

圖1 重慶城軌快線線網(wǎng)規(guī)劃

城軌快線規(guī)劃了8條線路，線網(wǎng)總長(zhǎng)455 km。其中15號(hào)、26號(hào)、27號(hào)和28號(hào)線銜接市域鐵路，承擔(dān)運(yùn)送都市圈乘客快速進(jìn)入中心城區(qū)功能，19號(hào)和20號(hào)線服務(wù)于城市內(nèi)部跨組團(tuán)長(zhǎng)距離通勤出行，11號(hào)和29號(hào)線是主城區(qū)北部和南部遠(yuǎn)景規(guī)劃的橫向布局線路。各線路均為雙線右側(cè)行車制，最高運(yùn)行速度為120～160 km/h，采用25 kV交流制式的城軌快線車輛。

2 線網(wǎng)資源共享研究意義

各城市通常在進(jìn)行城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃及近期線網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃后, 立即開展各條線路的工程可行性研究工作。線網(wǎng)規(guī)劃中提出線網(wǎng)的總體目標(biāo)、遠(yuǎn)景規(guī)劃、近期建設(shè)規(guī)模和線路的功能定位；近期線網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃應(yīng)分析建設(shè)的必要性，提出項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)施規(guī)劃和主要方案，闡明建設(shè)資金的籌集方式和年度計(jì)劃。這些規(guī)劃雖然可解決線網(wǎng)的布局結(jié)構(gòu)和發(fā)展方向的問題，但仍屬于宏觀性粗略規(guī)劃，在此規(guī)劃下開展各線路工程的可行性研究，仍擺脫不了以往單條線路獨(dú)立建設(shè)存在的問題，達(dá)不到線網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃、資源共享的目的。

城軌快線與普線，二者既統(tǒng)一規(guī)劃成網(wǎng)，又彼此獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，快線線網(wǎng)內(nèi)部需要“互聯(lián)互通、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)”，外部需要預(yù)留遠(yuǎn)期與外圍市域鐵路貫通運(yùn)營(yíng)條件，推動(dòng)國(guó)鐵干線、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通“四網(wǎng)融合”，構(gòu)建全域“一張網(wǎng)、多模式、全覆蓋”的軌道交通體系。因此，在城軌快線線網(wǎng)規(guī)劃與具體線路工程可行性研究之間，有必要增加線網(wǎng)資源共享專題研究，本文分別從路網(wǎng)格局、城市區(qū)域、線網(wǎng)內(nèi)部等多個(gè)層面對(duì)整個(gè)城軌快線資源共享問題進(jìn)行分析，從網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)角度研究控制中心、車輛基地、供變電設(shè)施的資源共享方案，通盤考慮資源共享、信息互通、高效節(jié)能等問題，提出規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等方面的建議，以指導(dǎo)具體線路可行性研究，保證線網(wǎng)的先進(jìn)性、系統(tǒng)性和協(xié)調(diào)性。

3 控制中心資源共享

3.1 布局模式

根據(jù)國(guó)內(nèi)外城市軌道交通的發(fā)展情況，按照物理位置規(guī)劃布局可將城市軌道交通控制中心分為分散式、區(qū)域式和集中式，其各有利弊。集中建設(shè)各線路的控制中心，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通線網(wǎng)資源整合、信息共享是控制中心規(guī)劃建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，其中完全集中式與區(qū)域相對(duì)集中式均為目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通較優(yōu)的規(guī)劃方案。

重慶城軌快線控制中心物理布局可采用集中式，考慮到集中式控制中心風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)集中的問題，可同步考慮修建災(zāi)備中心。

3.2 控制模式

（1）單線路管控模式。其調(diào)度管理模式層次簡(jiǎn)單，適合線網(wǎng)初期開通線路不多的城市，但缺乏跨線信息溝通和協(xié)調(diào)互動(dòng)，難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的基本需求。

（2）線網(wǎng)兩級(jí)管控模式。其在管理層面上將線網(wǎng)管理和線路管理進(jìn)行融合，在功能使用上滿足網(wǎng)絡(luò)化管理控制的需求，實(shí)現(xiàn)管理扁平化和人力資源節(jié)約最大化，但對(duì)運(yùn)營(yíng)調(diào)度人員的綜合素質(zhì)要求相對(duì)更高，需要從整個(gè)線網(wǎng)層面進(jìn)行整體規(guī)劃后方可實(shí)施。目前國(guó)內(nèi)各城市沒有成功應(yīng)用案例，只是在個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家城市運(yùn)營(yíng)公司有采用。

（3）線網(wǎng)三級(jí)管控模式。其在成熟的單線路管控模式基礎(chǔ)上增設(shè)專門的線網(wǎng)級(jí)系統(tǒng)平臺(tái)，通過通用開放的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)與各線路相關(guān)系統(tǒng)的信息互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)層面的統(tǒng)一管理。線網(wǎng)與線路系統(tǒng)之間的工程界面清晰，實(shí)施難度相對(duì)較小，符合國(guó)內(nèi)城市軌道交通工程現(xiàn)有建設(shè)模式和管理控制方式，在國(guó)內(nèi)已被多個(gè)城市接納和采用。

重慶城軌快線結(jié)合自身情況，并且引入云計(jì)算等熱門技術(shù)，采用線網(wǎng)兩級(jí)管控模式，即在線網(wǎng)系統(tǒng)中虛擬各線路的管理中心，實(shí)現(xiàn)“三層管理、兩級(jí)控制”的控制模式。

3.3 建筑規(guī)模及選址

根據(jù)GB/T 50546-2018《城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》中 “9.5.1 單線控制中心建設(shè)控制區(qū)不宜大于3 000 m2，多線控制中心建設(shè)控制區(qū)可按每條線路2 000～3 000 m2控制”。參考國(guó)內(nèi)城市軌道交通控制中心相關(guān)案例，估算重慶城軌快線線網(wǎng)控制中心大樓的建筑規(guī)模約30 000 m2（10條線路）。

控制中心選址宜與路網(wǎng)格局、功能部署、建設(shè)時(shí)序、周邊環(huán)境相結(jié)合，本文結(jié)合重慶城軌快線線網(wǎng)規(guī)劃及控制中心布局模式和控制模式，分別從線網(wǎng)部署、建設(shè)時(shí)序、現(xiàn)狀條件、環(huán)境條件、土地價(jià)值、發(fā)展預(yù)期幾方面比選龍興、九曲河、重慶東、觀音橋、悅來(lái)5個(gè)選址方案，具體如圖2和表1所示。

為政府機(jī)構(gòu)開發(fā)的地產(chǎn)項(xiàng)目和為政府建筑提供物業(yè)管理，是美國(guó)總務(wù)管理署(General Services Administration, GSA)（作者注：類似于我國(guó)機(jī)關(guān)事務(wù)管理局）最重要的兩項(xiàng)工作。 相對(duì)應(yīng)的,總務(wù)管理署下最大的業(yè)務(wù)部門是聯(lián)邦采購(gòu)服務(wù)局(Federal Acquisition Service, FAS)和公共建筑服務(wù)局(Public Buildings Service, PBS)。 總務(wù)管理署為超過100萬(wàn)政府工作人員提供并維護(hù)高質(zhì)量的工作場(chǎng)所。 其擁有產(chǎn)權(quán)或者租賃的物業(yè)超過9600處，使用面積超過3000萬(wàn)平方米。它同時(shí)也是在美國(guó)發(fā)展和推廣BIM的先驅(qū)。

圖2 重慶城軌快線控制中心選址方案

根據(jù)表1分析可知，線網(wǎng)控制中心宜選擇九曲河選址方案，依托15號(hào)線與車輛基地合建。參考國(guó)內(nèi)各大城市軌道交通災(zāi)備中心的建設(shè)均是在線網(wǎng)具備一定規(guī)模后才進(jìn)行，且一般采用異線、異址布置，災(zāi)備中心可選擇重慶東，依托27號(hào)線與重慶東車輛基地合建。

表1 控制中心選址方案對(duì)比

4 車輛基地資源共享

4.1 與國(guó)鐵檢修資源共享分析

根據(jù)城軌快線車輛選型專題報(bào)告，城軌快線采用城軌快線車輛。從車輛技術(shù)參數(shù)來(lái)看，該車輛與國(guó)鐵動(dòng)車組類似，理論上可以與國(guó)鐵實(shí)現(xiàn)檢修資源共享。

重慶鐵路樞紐現(xiàn)有的4個(gè)動(dòng)車運(yùn)用所一、二級(jí)修檢查線有36條，僅能滿足自身需求，且最高修程為二級(jí)修，修程不高且維修密度大（15天一修），車輛調(diào)車所用的時(shí)間和費(fèi)用大于檢修的時(shí)間和費(fèi)用，極不經(jīng)濟(jì)，因此城軌快線不應(yīng)與國(guó)鐵檢修資源共享。

4.2 與城軌普線檢修資源共享分析

城軌快線與普線同屬重慶市軌道交通，二者統(tǒng)一規(guī)劃成網(wǎng)，可以考慮檢修資源共享。城軌快線車輛與普線采用的As型車輛存在技術(shù)差異，檢修設(shè)備區(qū)別較大；較As型車輛寬300 mm，由于限界限制，無(wú)法通過普線線路進(jìn)入大修廠，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)檢修資源共享。但城軌普線已運(yùn)營(yíng)多年，可以在人才培訓(xùn)、運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)等方面進(jìn)行共享。

4.3 委外維修資源共享分析

城軌快線車輛的組裝、廠修以及大型設(shè)備的維修可充分利用重慶中車長(zhǎng)客軌道車輛有限公司資源，但在無(wú)法通過聯(lián)絡(luò)線進(jìn)入車輛廠時(shí)，通過市政道路運(yùn)輸進(jìn)入，車輛需經(jīng)歷解編、吊裝、運(yùn)輸、再吊裝的過程，根據(jù)重慶城軌普線經(jīng)驗(yàn)，每輛車吊裝和汽車運(yùn)輸費(fèi)用平均為3 萬(wàn)元（單程），費(fèi)用較高。

4.4 自建大/架修基地分析

根據(jù)重慶城軌快線線網(wǎng)規(guī)模，按照《市域快軌交通技術(shù)規(guī)范》估算車輛檢修工作量，全網(wǎng)共設(shè)置車輛段9 處、停車場(chǎng)10處（表2），已經(jīng)具有較大的規(guī)模，完全可以借鑒上海、廣州等城市的成熟運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，將線網(wǎng)內(nèi)車輛大/架修集中設(shè)置，實(shí)現(xiàn)資源共享。根據(jù)近期建設(shè)規(guī)劃，15號(hào)、26號(hào)、27號(hào)、28號(hào)線的總長(zhǎng)度約為273 km，這4條線符合修建1座大/架修基地的條件。根據(jù)建設(shè)時(shí)序，15號(hào)線最先建設(shè)，可考慮在15號(hào)線張家灣車輛段設(shè)置大/架修基地，遠(yuǎn)期可在28號(hào)線南彭車輛段規(guī)劃大/架修基地。

4.5 車輛基地物業(yè)開發(fā)分析

城軌快線車輛基地均設(shè)在線路節(jié)點(diǎn)、城鄉(xiāng)交界處，離市中心較遠(yuǎn)，占地面積較大。因此，做好車輛基地的資源共享，協(xié)調(diào)城市空間的有序發(fā)展，集約利用土地資源，也是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

物業(yè)開發(fā)應(yīng)立足于線網(wǎng)層面上考慮與車輛基地的資源共享，實(shí)現(xiàn)同步規(guī)劃設(shè)計(jì)、分期建設(shè)。首先，在車輛基地范圍內(nèi)進(jìn)行物業(yè)開發(fā)的研究應(yīng)在項(xiàng)目前期考慮及策劃，需考慮車輛基地的地理位置、規(guī)模與城市總體規(guī)劃、專項(xiàng)規(guī)劃、地區(qū)規(guī)劃發(fā)展的協(xié)調(diào)性，從而確定車輛基地所處地塊是否適合做物業(yè)開發(fā)以及開發(fā)的內(nèi)容等。其次，在車輛基地規(guī)劃研究時(shí)應(yīng)同步推進(jìn)物業(yè)開發(fā)的相關(guān)工作，穩(wěn)定車輛基地的規(guī)劃選址及用地范圍，并與城市規(guī)劃聯(lián)動(dòng)和銜接，通過統(tǒng)一規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展，達(dá)到車站與車輛基地物業(yè)開發(fā)的無(wú)縫連接，為物業(yè)開發(fā)提供便捷的環(huán)境。

車輛基地物業(yè)開發(fā)必須在工程可行性研究或者初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行深入研究，本次研究?jī)H給出是否進(jìn)行物業(yè)開發(fā)建議，如表2所示。

表2 重慶城軌快線車輛基地物業(yè)開發(fā)分析

5 變電所資源共享

5.1 與國(guó)鐵牽引變電所共享分析

城軌快線采用與國(guó)鐵相同的供電制式，理論上可以共享主變電所。根據(jù)《線網(wǎng)規(guī)劃》，與城軌快線相關(guān)的國(guó)鐵牽引變電所均為重慶國(guó)鐵樞紐內(nèi)既有（或在建）牽引變電所，各牽引變電所承擔(dān)了樞紐內(nèi)數(shù)條國(guó)鐵線路和車場(chǎng)供電，但設(shè)計(jì)時(shí)未考慮預(yù)留城軌快線共享?xiàng)l件，難以匹配城軌快線的供電要求，因此無(wú)法實(shí)施牽引變電所共享。

5.2 與城軌普線主變電所共享分析

5.2.1 既有主變電所

城軌普線既有主接線與城軌快線不一致，需重新調(diào)整主變電所室內(nèi)的房屋布局和設(shè)備布置，土建和變電改造難度大，且對(duì)既有線影響大，因此既有普線主變電所基本不具備改造條件。為減少對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)的影響，城軌普線既有主變電所不宜共享。

5.2.2 規(guī)劃主變電所

可將城軌快線交流制式的主變電所與城軌普線主變電所整合為共享主變電所，即同一主變電所內(nèi)設(shè)交流用牽引變壓器為城軌快線牽引供電系統(tǒng)提供27.5 kV電源，設(shè)電力變壓器為城軌快線動(dòng)力照明系統(tǒng)、城軌普線直流牽引供電系統(tǒng)及動(dòng)力照明系統(tǒng)提供35 kV電源，這種共享模式在成都市軌道交通18號(hào)線廣湖主變電所中已采用，故城軌快線可與普線共享規(guī)劃主變電所。

5.3 城軌快線線網(wǎng)內(nèi)資源共享分析

城軌快線供電系統(tǒng)分為牽引供電系統(tǒng)和電力供電系統(tǒng)，牽引供電系統(tǒng)為城軌快線車輛提供電動(dòng)能源，電力供電系統(tǒng)為調(diào)度指揮、通信信號(hào)、旅客服務(wù)等業(yè)務(wù)提供電力保障。將牽引變電所與電力變電所的高中壓設(shè)施合建，合并共用進(jìn)線電源，共享110 kV（或220 kV）外部電源和生產(chǎn)生活設(shè)施，可減少主變電所總體數(shù)量。且整體接線組合方式未變，供電功能仍相互獨(dú)立，牽引供電、電力供電系統(tǒng)仍然可靠。

重慶城軌快線可結(jié)合國(guó)內(nèi)類似線路標(biāo)準(zhǔn)和本線的行車組織、車輛資料等進(jìn)行估算，按照每20～30 km設(shè)置1座主變電所，并根據(jù)線網(wǎng)規(guī)模及格局，充分考慮1 座主變電所在故障解列情況下能夠保證線路正常供電，且考慮到線路末端能夠得到支援供電的情況，則全線網(wǎng)需要設(shè)主變電所約27座。在綜合考慮各線路的相對(duì)位置和供電要求，經(jīng)資源共享研究后，城軌快線共設(shè)置主變電所20座，共減少了7座主變電所。

5.4 變電所資源共享效益分析

5.4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

依照目前電力建設(shè)條件，忽略征地、拆遷費(fèi)用，考慮每座牽引變電所變電及配套房屋工程投資估算約為3 900萬(wàn)元，電力主變電所約3 700萬(wàn)元，合建主變電所后投資約6 600萬(wàn)元，城軌快線線網(wǎng)內(nèi)部共享1處可節(jié)省投資約1 000萬(wàn)元；城軌普線主變電所投資約6 000萬(wàn)元，城軌快線與普線共享主變電所投資約9 600萬(wàn)元，共享1處可節(jié)省投資約3 000萬(wàn)元。

共享無(wú)論是在城軌快線線網(wǎng)內(nèi)還是與普線、國(guó)鐵線網(wǎng)間，共享1處主變電所即可減少1座主變電所的外電引入工程，從而節(jié)省1處外電源的建設(shè)投資。

5.4.2 社會(huì)效益分析

（1）主變電所數(shù)量減少可減輕市政規(guī)劃的壓力，降低征用土地的難度。

（2）主變電所共享后，外電源（上一級(jí)變電站、進(jìn)線及進(jìn)線通道）實(shí)現(xiàn)共享，可減少大量高壓電纜和相應(yīng)的電纜通道，進(jìn)而減少城市電網(wǎng)110 kV（220 kV）的出線數(shù)量，提高單回路的供電容量，充分利用城市的電網(wǎng)資源。

（3）中心城區(qū)的供電設(shè)施數(shù)量減少可降低電磁干擾和減小噪聲影響，與城市環(huán)境相協(xié)調(diào)。

（4）供電設(shè)施資源共享后，可相應(yīng)減少運(yùn)行、檢修和管理的人員數(shù)量。

6 結(jié)語(yǔ)

重慶城軌快線網(wǎng)絡(luò)化資源共享研究專題報(bào)告從線網(wǎng)層面上分析了線網(wǎng)整體性的資源共享問題，解決了單條線路難以解決的問題，提出符合重慶市軌道交通發(fā)展目標(biāo)要求的控制中心、車輛基地、供變電設(shè)施布局方案及選址方案，經(jīng)政府部門組織的專家組評(píng)審后，研究結(jié)論已納入15號(hào)、27號(hào)線可行性研究中，并落實(shí)到后續(xù)的工程設(shè)計(jì)中，確保了《線網(wǎng)規(guī)劃》的有效實(shí)施，推進(jìn)了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，可為其他城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃提供參考。