城軌快普線(xiàn)協(xié)同模式與多專(zhuān)業(yè)聯(lián)動(dòng)方案研究

劉 軍，王 猛，周燦偉，張 杰，李 擎

（1.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.重慶市鐵路（集團(tuán)）有限公司，重慶 401121）

1 重慶市城市軌道交通線(xiàn)路現(xiàn)狀及近遠(yuǎn)期規(guī)劃

2019年，重慶市陸續(xù)發(fā)布《重慶市主城區(qū)軌道交通線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃（2019-2035年）》、《重慶市城市軌道交通第四期建設(shè)規(guī)劃（2020-2025年）》，提出構(gòu)建主城區(qū)都圈“一張網(wǎng)、多模式、全覆蓋”的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，加快建設(shè)城軌快線(xiàn)。到2035年，重慶市將建成6條軌道快線(xiàn)、17條軌道普線(xiàn)，主城區(qū)線(xiàn)路總長(zhǎng)度1 252 km。重慶市軌道交通歷年客運(yùn)量、客流強(qiáng)度呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)，就客流的時(shí)空分布特征來(lái)看，客流早高峰現(xiàn)象明顯且線(xiàn)網(wǎng)客流出行距離主要集中于1～26 km，為中短途客流[1]。

重慶市城軌快線(xiàn)的快速發(fā)展促進(jìn)了城軌快/普線(xiàn)復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的形成，推動(dòng)了城市軌道交通快/普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。城市軌道交通快/普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸不僅權(quán)衡了線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)方、旅客、政府等多方權(quán)益，還兼顧了快/普線(xiàn)軌道交通運(yùn)輸服務(wù)特征，是重慶市軌道交通發(fā)展的重要決策。協(xié)同運(yùn)輸組織模式的確定是開(kāi)展城軌快/普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)，決定了城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)協(xié)同組織的形式及要求。在城市軌道交通復(fù)合網(wǎng)絡(luò)中，不同層級(jí)、不同制式的軌道交通系統(tǒng)具有各自的技術(shù)特征與功能定位，如何根據(jù)各軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展程度、線(xiàn)網(wǎng)規(guī)模、技術(shù)水平、實(shí)施難度等因素，設(shè)計(jì)不同的協(xié)同運(yùn)輸組織模式來(lái)處理各軌道交通系統(tǒng)在空間和時(shí)間上的銜接關(guān)系、實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)營(yíng)和互聯(lián)互通至關(guān)重要。各軌道交通系統(tǒng)間的銜接形式直接決定了城市軌道交通的服務(wù)水平及居民出行便捷程度。

2 重慶市城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸組織模式分析

2.1 3種協(xié)同運(yùn)輸組織模式

基于對(duì)重慶市城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)間系統(tǒng)制式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分析，重慶市城軌快線(xiàn)/普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸組織模式可以分為同制式跨線(xiàn)、跨制式貫通和跨制式換乘[2-3]3種。

2.1.1 同制式跨線(xiàn)

同制式跨線(xiàn)線(xiàn)路在系統(tǒng)制式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上均一致，但可能因運(yùn)營(yíng)主體的不同，存在運(yùn)營(yíng)管理差異問(wèn)題，需對(duì)列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃及調(diào)度指揮管理進(jìn)行協(xié)調(diào)[4]。

1）列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃

城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的列車(chē)開(kāi)行方案制定，首先按照單線(xiàn)路列車(chē)開(kāi)行計(jì)劃的編制步驟，滿(mǎn)足本線(xiàn)客流的基本出行要求和出行規(guī)律。其次，在具有跨線(xiàn)開(kāi)行能力的線(xiàn)路之間，綜合考慮跨線(xiàn)客流大小以及線(xiàn)路能力的約束，制定跨線(xiàn)列車(chē)開(kāi)行方案，對(duì)線(xiàn)路各自的列車(chē)開(kāi)行方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2）調(diào)度指揮管理

跨線(xiàn)運(yùn)營(yíng)模式下，涉及不同調(diào)度指揮部門(mén)架構(gòu)、功能的協(xié)調(diào)，以及跨線(xiàn)列車(chē)的運(yùn)行調(diào)整。調(diào)度指揮部門(mén)根據(jù)互通結(jié)點(diǎn)的銜接情況，形成合理的職能劃分與協(xié)調(diào)機(jī)制，并根據(jù)不同運(yùn)營(yíng)情況產(chǎn)生相應(yīng)的協(xié)作流程。為滿(mǎn)足列車(chē)運(yùn)行指標(biāo)，消減列車(chē)晚點(diǎn)等負(fù)面影響，跨線(xiàn)列車(chē)需合理利用互通結(jié)點(diǎn)預(yù)定的緩沖時(shí)間或備用運(yùn)行線(xiàn)。此外，互通銜接點(diǎn)相關(guān)車(chē)站需預(yù)留一定技術(shù)作業(yè)調(diào)整能力，按具體情況進(jìn)行調(diào)整作業(yè)。

2.1.2 跨制式貫通

跨制式貫通線(xiàn)路在系統(tǒng)制式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上存在

一定差異性，需要各專(zhuān)業(yè)各系統(tǒng)協(xié)同配合，并且因運(yùn)營(yíng)主體的不同，運(yùn)營(yíng)管理界面、安檢機(jī)制及票制票務(wù)等方面需要建立一體化的協(xié)同運(yùn)輸組織體制[5]。

跨制式貫通運(yùn)輸模式的可實(shí)施性分析主要包括以下8個(gè)方面。

1）城市布局結(jié)構(gòu)

一般在兩種情況下可采用跨線(xiàn)貫通運(yùn)輸模式：一種是當(dāng)城市既有鐵路延伸線(xiàn)上已建設(shè)城市軌道交通，在城市軌道交通不繁忙和技術(shù)上可通過(guò)改造滿(mǎn)足跨線(xiàn)貫通運(yùn)輸條件時(shí)采用；另一種是在已建城市軌道交通線(xiàn)路方向上新建鐵路，且在城市軌道交通不繁忙和技術(shù)上可通過(guò)改造滿(mǎn)足跨線(xiàn)貫通運(yùn)輸條件時(shí)采用。

2）軌道標(biāo)準(zhǔn)

城市軌道交通、市域鐵路和國(guó)家鐵路/城際鐵路的軌距（1 435 mm）與線(xiàn)間距（不少于5 m）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同，在軌道結(jié)構(gòu)等要求方面也高度相似[6]，在均為60 kg/m的軌道線(xiàn)路區(qū)域符合貫通運(yùn)營(yíng)的技術(shù)要求。但速度標(biāo)準(zhǔn)有所差異，在貫通運(yùn)行時(shí)列車(chē)需變更速度[7]。

3）牽引供電

由于采用相似的機(jī)車(chē)車(chē)輛，市域/郊鐵路和國(guó)家鐵路采用相同的供電制式，均為單相工頻25 kV交流供電制，且一般采用架空接觸網(wǎng)的供電方式[8]，而城市軌道牽引供電系統(tǒng)采用的是直流供電制式。

城軌快線(xiàn)在與普線(xiàn)進(jìn)行跨制式貫通協(xié)同運(yùn)輸時(shí)，需采用雙制式供電方式，對(duì)現(xiàn)有供電系統(tǒng)進(jìn)行改造，在不同供電制式的供電系統(tǒng)之間設(shè)置實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的過(guò)渡段或系統(tǒng)分離區(qū)。

4）列控系統(tǒng)

列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)由以地面信號(hào)為主的機(jī)車(chē)信號(hào)、列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置發(fā)展為以車(chē)載信號(hào)為主的具有超速防護(hù)功能的CTCS-2級(jí)和CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)。

城市軌道交通主要采取了基于通信的列車(chē)自動(dòng)控制（CBTC）系統(tǒng)。因此在采用互聯(lián)互通時(shí)應(yīng)充分考慮到兩種運(yùn)輸模式之間的列控系統(tǒng)差異[9]。

5）移動(dòng)設(shè)備類(lèi)型

若采用跨制式貫通運(yùn)輸模式，當(dāng)城軌快線(xiàn)列車(chē)跨上普線(xiàn)運(yùn)行后，需要頻繁進(jìn)行起停，因此，傳統(tǒng)的機(jī)車(chē)牽引類(lèi)型列車(chē)不適合用于此模式，而需要開(kāi)行動(dòng)力分散、起停性能較好的動(dòng)車(chē)組列車(chē)。同時(shí)，車(chē)輛界限、載重等參數(shù)需滿(mǎn)足貫通運(yùn)營(yíng)的線(xiàn)路條件。

6）運(yùn)行計(jì)劃與調(diào)度指揮

在跨制式的管理模式中，運(yùn)行計(jì)劃編制與實(shí)施計(jì)劃的編制考慮不同制式的列車(chē)，包括跨線(xiàn)列車(chē)在內(nèi)的開(kāi)行方案與日班計(jì)劃層次的各項(xiàng)運(yùn)行計(jì)劃與作業(yè)計(jì)劃。在調(diào)度指揮階段，日班計(jì)劃分別由相應(yīng)調(diào)度員執(zhí)行與調(diào)整。城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)調(diào)度指揮體系間的協(xié)同關(guān)系可通過(guò)架構(gòu)上職責(zé)的分工，運(yùn)行調(diào)整的配合以及信息的傳遞與共享建立協(xié)同關(guān)系。

7）安檢過(guò)程

為實(shí)現(xiàn)多種交通方式快捷、便利的換乘，城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)可采取相同或相近的安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)旅客在兩種運(yùn)輸方式之間無(wú)需二次安檢，保證運(yùn)輸效率及運(yùn)營(yíng)組織安全。

8）票務(wù)票制

根據(jù)重慶市城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)銜接的需求，體現(xiàn)以人為本的運(yùn)輸組織核心，建立重慶市多制式共享的清分中心。鼓勵(lì)城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)站場(chǎng)互設(shè)自動(dòng)售（取）票設(shè)備，積極探索一體化協(xié)同運(yùn)輸電子客票，為實(shí)現(xiàn)“一站購(gòu)票、一票出行”創(chuàng)造條件。

2.1.3 跨制式換乘

跨制式換乘模式下，不同線(xiàn)路間通過(guò)交通樞紐進(jìn)行客流交換，各線(xiàn)土建、運(yùn)營(yíng)均不受影響，但票制票務(wù)方面受限于運(yùn)營(yíng)主體差異，存在無(wú)法互通、難以銜接等問(wèn)題。與跨制式貫通情況類(lèi)似，在安檢方面可采取跨方式安檢標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)機(jī)制，有必要對(duì)城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)的票務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行整合，推行“一票出行”，并共同設(shè)置清分中心對(duì)票務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2.2 多專(zhuān)業(yè)聯(lián)動(dòng)保障方案

城軌快線(xiàn)/普線(xiàn)的協(xié)同運(yùn)輸組織與供電、車(chē)輛、行車(chē)、信號(hào)、通信、綜合監(jiān)控、FAS/BAS等各專(zhuān)業(yè)緊密相關(guān)，在不同運(yùn)輸組織模式下均需要各專(zhuān)業(yè)共同提供技術(shù)支撐和安全保障。

2.2.1 同制式跨線(xiàn)

為順利實(shí)現(xiàn)同制式跨線(xiàn)模式下的協(xié)同運(yùn)輸組織，需要各線(xiàn)路、設(shè)備以及多專(zhuān)業(yè)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)保障，具體如圖1所示。

圖1 同制式跨線(xiàn)模式的多專(zhuān)業(yè)聯(lián)動(dòng)保障方案Fig.1 Multi-discipline coordinated guarantee scheme for crossing operation between the same technology

2.2.2 跨制式貫通

為順利實(shí)現(xiàn)跨制式貫通模式下的協(xié)同運(yùn)輸組織，需要各線(xiàn)路、設(shè)備以及多專(zhuān)業(yè)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)保障，具體如圖2所示。

圖2 跨制式貫通模式的多專(zhuān)業(yè)聯(lián)動(dòng)保障方案Fig.2 Multi-discipline coordinated guarantee scheme for connecting operation between different technologies

2.2.3 跨制式換乘

在快/普線(xiàn)復(fù)合路網(wǎng)中，在快線(xiàn)與普線(xiàn)相交或銜接的站點(diǎn)，乘客通過(guò)換乘的方式完成不同線(xiàn)路的跨越，其中換乘方式一般包括結(jié)點(diǎn)換乘、共站廳換乘、長(zhǎng)通道換乘等。跨制式換乘模式下，不同線(xiàn)路間通過(guò)交通樞紐進(jìn)行客流交換，各線(xiàn)土建、車(chē)輛、供電制式和信號(hào)系統(tǒng)一般不受影響，但對(duì)于通信、綜合監(jiān)控、AFC等專(zhuān)業(yè)，需要結(jié)合不同形式的換乘車(chē)站、各車(chē)站建筑方案、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)置方案及運(yùn)營(yíng)管理模式綜合確定系統(tǒng)方案。

3 重慶市江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸案例分析

3.1 工程概況

重慶市市郊鐵路江跳線(xiàn)一期工程線(xiàn)路長(zhǎng)28.22 km， 共設(shè)7座車(chē)站，采用As雙流制型車(chē)，初、近、遠(yuǎn)期為6-6-7輛編組，采用交流25 kV及直流1 500 V接觸網(wǎng)供電制式，交流牽引供電系統(tǒng)采用110/27.5 kV兩級(jí)電壓供電方式，最高設(shè)計(jì)速度120 km/h。重慶軌道交通5號(hào)線(xiàn)一期工程起于兩江新區(qū)園博中心，止于大渡口區(qū)跳磴，設(shè)車(chē)站25座，線(xiàn)路長(zhǎng)39.75 km；采用山地城市As型（直流）車(chē)，初、近、遠(yuǎn)期為6-6-7輛編組；1 500 V架空接觸網(wǎng)供電工程；最高設(shè)計(jì)速度100 km/h，如圖3所示。

圖3 江跳線(xiàn)與五號(hào)線(xiàn)示意Fig.3 Illustration of Jiang-Tiao Line and Line 5

3.2 協(xié)同運(yùn)輸組織模式分析

從功能定位上看，5號(hào)線(xiàn)是城市南部南北向軌道交通線(xiàn)，串聯(lián)城市外圍城市副中心，江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)在跳磴站銜接、走向一致，兩線(xiàn)在功能定位上相輔相成，能夠進(jìn)一步發(fā)揮出兩線(xiàn)聯(lián)系主城區(qū)與江津區(qū)的作用，應(yīng)考慮貫通運(yùn)營(yíng)。

從客流需求上看，江跳線(xiàn)主要承擔(dān)江津區(qū)至重慶主城區(qū)的客流。江跳線(xiàn)高峰小時(shí)經(jīng)5號(hào)線(xiàn)換乘進(jìn)出主城區(qū)的客流量較大，早高峰大客流涌入主城，晚高峰大客流涌入江津沿線(xiàn)，因此江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)滿(mǎn)足貫通運(yùn)營(yíng)的客流需求。從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上看，江跳線(xiàn)采用雙流制As車(chē)型，與5號(hào)線(xiàn)在軟硬件設(shè)備設(shè)施上具有兼容性。

綜上所述，江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)宜采用跨制式貫通運(yùn)輸組織模式,以減少跨線(xiàn)客流換乘次數(shù)、縮短乘客出行時(shí)間及減緩換乘站客流擁堵。

3.3 行車(chē)組織方案

基于對(duì)江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)各年度客流量及客流分布的預(yù)測(cè)，江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)本線(xiàn)開(kāi)行單一交路的收益更大。對(duì)于貫通交路，江跳線(xiàn)較5號(hào)線(xiàn)短，且客流分布較為均衡，故選取江跳線(xiàn)的南端終點(diǎn)站作為貫通交路南端折返站。而貫通交路北端折返站的選取應(yīng)盡量避免跨線(xiàn)運(yùn)營(yíng)對(duì)5號(hào)線(xiàn)的建設(shè)、整體服務(wù)水平等方面的影響。經(jīng)多方綜合研究及商討，選用5號(hào)線(xiàn)一期終點(diǎn)站— 園博中心站作為江跳線(xiàn)跨線(xiàn)運(yùn)營(yíng)列車(chē)的北端折返站。

綜合分析線(xiàn)路客流特征、功能定位、運(yùn)營(yíng)管理、工程條件等因素，江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)初、近、遠(yuǎn)期列車(chē)交路方案如圖4所示。

圖4 江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)列車(chē)交路方案Fig.4 Train routing schemes of Jiang-Tiao Line and Line 5

4 結(jié)論

基于對(duì)城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)間系統(tǒng)制式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分析，本文提出了3種城軌快線(xiàn)/普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸組織模式，依次為同制式跨線(xiàn)、跨制式貫通和跨制式換乘模式。從工程可實(shí)施性及多專(zhuān)業(yè)聯(lián)動(dòng)保障的角度對(duì)所提出的3種協(xié)同模式的可行性及具體保障方案進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)重慶市域鐵路江跳線(xiàn)與普線(xiàn)5號(hào)線(xiàn)工程概況及客流特征，提出江跳線(xiàn)與5號(hào)線(xiàn)可實(shí)行跨制式貫通運(yùn)營(yíng)。為開(kāi)展重慶市城軌快/普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸提供理論基礎(chǔ)與協(xié)同模式建設(shè)，也可為其他城市開(kāi)展城軌快線(xiàn)與普線(xiàn)協(xié)同運(yùn)輸研究提供參考。