城市轨道交通研究(城市轨道交通研究期刊)



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(来源:都市快轨)

摘要

通过分析城市轨道交通快线的概念、基本布局形态,以及当前中国城市轨道交通快线发展现状和规划建设中存在的问题,明确轨道交通快线的研究目的。通过回顾国际发达国家城市轨道交通快线发展历程,总结规划建设经验,从发展模式、建设标准、运营组织等方面提出中国城市轨道交通快线规划的技术要领。轨道交通快线规划应考虑不同服务范围的差异性,选择适宜的发展模式和布局形态;轨道交通快线建设不应过于追求出行时间目标,应结合客流特征分析,选择合适的车速和站间距,合理设置配线,为运营组织预留灵活性。

关键词: 城市轨道交通;快线;市域快轨;市郊铁路;规划

当前, 中国城市轨道交通正处于高速发展期,近 10 年轨道交通运营总里程从 800 多 km 增长至5700多km,年均新增投运里程近 500 km。特别是随着城镇化空间的不断拓展,城市轨道交通服务半径不断扩大,市域快轨建设逐步提上日程,根据中国城市轨道交通协会统计[1],截至 2018 年底,中国投运市域快轨里程达 656.5 km(不含部分地铁、磁浮快线),占比达到 11.4%。

从国内已建成投运的城市轨道交通快线来看,部分存在速度慢、客流小、单点换乘衔接不方便等问题,制约了城市轨道交通快线的功能发挥,影响了轨道交通系统的整体效益。现主要围绕中国轨道交通线网规划中的快线问题进行探讨,在结合国际案例分析的基础上,探讨城市轨道交通快线规划的技术要领。

1、轨道交通快线概述

1.1 轨道交通快线概念

《城市轨道交通线网规划标准》(GB/T 50546—2018)[2]中将城市轨道交通快线分为快线 A 和快线 B,快线 A 服务于区域、市域、商务、通勤、旅游等多种目的,旅行速度为 65 km/h 以上;快线 B 服务于市域城镇连绵地区或部分城市的城区,以通勤为主,旅行速度为 45~60 km/h。

国外城市轨道交通快线较多是利用早期建成的铁路系统改造而成,如德国城市的 S-Bahn、法国巴黎的RER和Transilien、英国伦敦的CROSSRAIL和National Rail、日本城市的 JR 和私铁、美国城市的 Commuter Rail 等。

所谓轨道交通快线是指为城市外围组团与中心城区提供快速联系服务的各种轨道交通系统,包括市域快轨、市郊铁路、磁悬浮、城际铁路等多种形式。

1.2 轨道交通快线基本形态

轨道交通快线通常服务于外围郊区与中心城区的联系,总体上多呈现放射状布局,但由于经历了不同的城市化发展过程,各国城市轨道交通快线布局形态有所不同,总体上可分为 3 类[3],如图 1 所示。

1) 终止在中心城区边缘(图 1(a))。快线终止在城市中心城区边缘,与城区地铁线路相衔接,如早期的日本私铁,以及当前较多国内城市线路。该布局往往造成快线与城区普通地铁线路换乘节点少,换乘压力大,整体出行时间长。

2) 深入中心城区(图 1(b))。快线深入中心城区,终止在城区交通枢纽或片区中心,如欧洲、美国等城市的市郊(通勤)铁路。该布局在中心城区打造形成若干个内外换乘枢纽,枢纽之间往往通过城区地铁线路串联,可减轻换乘压力。

3) 贯穿中心城区(图 1(c))。快线贯穿中心城区,呈现直径线布局,如巴黎的 RER、伦敦的 CROSSRAIL、柏林的 S-Bahn。该布局使得快线与城区地铁线路形成较多换乘节点,外围郊区客流可直达市中心,换乘压力大大降低。日本城市部分JR、私铁与地铁直通运营,某种程度上也实现了贯穿中心城区快线的类似效果。

前两种形态表现为半径线,后一种形态呈现为直径线。

1.3 国内轨道交通快线发展现状及存在问题

自 2003 年大连快轨 3 号线正式投入运营以来,国内城市轨道交通快线建设不断加快,如表 1 所示,目前已开通运营约 40 条线路,线路总里程超过 1 800 km,线路平均长度约 50 km,平均站间距约 3.8 km。线路长度多集中在 30~65 km,占比约 62%;平均站间距多集中在 2~6 km,占比约 74%。

车辆以 3~6 辆编组的 A/B/L/D/磁浮车为主,占比约 77%,少量 8~9 辆编组的 A 型车和 CRH 动车组,车辆最高速度多为 100~120 km/h,部分铁路制式车辆最高速度达 140~200 km/h。

除北、上、广、深、东莞、温州各有 1 条直径线外,其他多为半径线。从国内城市轨道交通快线实际运营来看,主要表现出以下 3 个方面问题:

1) 快线与城市布局的适应性问题。上海、苏州等城市在早期轨道交通线网规划中,法国 SYSTRA 公司参照巴黎RER模式规划了贯穿中心城区的轨道快线[4],但由于中国轨道交通建设滞后于城市化发展,在轨道交通基本网尚未形成时,快线沿线设站需求强烈,规划轨道交通快线难以实施。如上海 1、2、9 号线快线功能未能实现,苏州规划快线走廊也让位于城区地铁线路[5],如图 2 所示。

不少城市在早版轨道交通线网规划中未考虑快线层次,通过后期修编增加,使得轨道交通快线走廊选择、换乘车站设置困难,往往造成快线与城市空间布局匹配性不足。

另外,部分城市轨道交通快线建设未考虑城市不同空间范围出行需求、时间目标等的差异性,快线建设超出了适宜的服务范围,快线建设标准难以适应地区发展诉求,运营客流效益较低。

2) 快线与城区线衔接便捷性问题。目前,国内建成运营的轨道快线中 85%为半径线,且大多数终止在城市中心城区的边缘,一方面换乘节点少,可换乘线路少,换乘压力较为集中;另一方面快线需要在外围车站换乘城区轨道交通线路,使得进出城出行时间加长。如北京昌平线的西二旗站,未来南延工程建成后,昌平线深入中心城区,将大大提升快线与城区线衔接的便捷性。

3) 快线运营组织的灵活性问题。国内已建成的轨道快线多数仍采用类似城区轨道交通的运营组织模式,但快线服务的外围地区出行目的更加多样化,单一的运营组织模式难以适应居民出行需求,部分城市已开始探索实施快慢车运营组织,如南京 S9 线(宁高线)早晚高峰各开行两班直达列车,但受制于建设时的配线设置等因素,快慢车运营组织方案受到极大限制。

2、国外城市轨道交通快线发展经验分析

国外发达国家城市轨道交通、铁路系统经过 150~200 年的发展已相对完善,特别是伦敦、巴黎、纽约、东京四大世界级城市[6],如图 3 所示,研究其轨道快线建设发展历程,对于指导国内轨道交通快线规划建设具有重要意义。

欧美、日本的城市郊区铁路、城区地铁建设发展历程基本相似。伦敦、巴黎、纽约均是在 20 世纪初建成放射状的铁路网,市中心形成若干座火车站;在20 世纪 30—40 年代建成城区地铁基本网络。东京则是在二战前形成放射状的 JR(国铁)和私铁线网,在山手环线上形成若干交通枢纽;二战后迅速建成区部地铁基本网。

早期伦敦、巴黎、纽约、东京都是将已建成的大量郊区铁路为城市交通服务,以应对郊区人口的增长,通过郊区铁路换乘城区轨道交通线路进出城市中心,在郊区进出城客流规模不大时,换乘模式能够承受。但随着郊区人口以及小汽车拥有量的快速增长,入城客流激增,换乘节点压力加大,入城交通拥堵加剧,城市轨道交通快线建设被提上日程。

但几个城市轨道快线的发展模式差异较大,如表 2所示。巴黎在 20 世纪 60 年代,为应对巴黎大区快速发展,开始建设 RER(巴黎地区快线)系统,通过在市中心新建地下隧道将原本放射状的市郊铁路联系起来,形成贯穿中心城区的区域快轨,现已形成 5 条线路、587 km、257 座车站。

东京在二战后城市化进程加速,外围地区人口激增,东京区部拥挤不堪,郊区大量进出市中心的通勤需求与主要集中于区部的地铁建设基本同步显现。因此,地铁系统规划时就考虑了与私铁、JR 的相互直通运营,实现外围居民进出城区的快速出行。目前 13条地铁线路中 10 条可与 JR、私铁直通运营,将地铁线路总里程从 308 km 拓展至 1 000 km 以上。

伦敦是在进入 21 世纪后,大伦敦地区人口开始快速增长,采取了类似巴黎 RER 的建设模式。2009 年伦敦启动东西横贯线 CROSSRAIL 建设,通过在市中心新建 21 km 地下隧道将东端的大盎格利亚铁路和西端的大西部铁路串联起来,线路全长 118 km,设站 41座。另外还在筹建南北纵贯的 CROSSRAIL2,计划在市中心新建地下隧道,将北端的大北方铁路、大盎格利亚铁路与南端的南方铁路、西南铁路串联。

纽约北方铁路、长岛铁路、新泽西铁路在纽约市的终点中央车站、宾夕法尼亚车站位于曼哈顿中城,集散相对较为方便,且纽约都市圈郊区人口密度相对较低,进出纽约市的通勤出行需求低于东京、伦敦、巴黎等城市,因此市郊铁路一直维持由中央车站和宾夕法尼亚车站向外放射的布局模式。目前也有新增长岛铁路接入中央车站、北方铁路接入宾夕法尼亚车站的设想。

可见,轨道交通快线建设通常是由于郊区人口增加,轨道快线发展模式受郊区与城区出行需求量级影响较大[7]。以东京、伦敦、巴黎、纽约都市圈为例,每天进出东京区部、大伦敦、巴黎核心集聚区、纽约市的出行量分别为 1 090 万、408 万、388 万、272 万人次。由于差异化的人口分布(见图 4)和出行需求,各个城市应对市郊快速出行需求采用了不同的发展模式。

东京郊区进出区部的通勤需求远远高于伦敦、巴黎和纽约,大量私铁、JR 难以像巴黎 RER、伦敦CROSSRAIL 一样贯穿市中心,东京采用私铁、JR 与地铁部分列车直通运营模式应对郊区进出城客流,并在山手环线上布局城市中心,使得大量私铁线路的末端站即是乘客出行的终点,巧妙地构建了一张适应超大规模人口、岗位的轨道交通网络。

3、轨道交通快线规划要领

国外城市轨道交通快线发展基础较好,具有大量已建成的市郊铁路可以利用。而国内大部分城市可利用的市郊铁路资源较少,快线系统多数需要重新架构。结合国内快线发展存在的问题,借鉴国外成功经验,提出轨道交通快线规划要领如下。

3.1 快线发展模式

轨道交通快线规划应考虑不同服务范围的差异性,总体上可分为近郊快线和远郊快线[8],如图 5 所示。近郊快线以服务通勤为主,客流较大,应控制线路长度,界定合理服务半径;远郊快线以服务连通为主,客流较小,应充分利用铁路资源,包括高速铁路、城际铁路和普速铁路;新建近远郊快线在中心城区段应尽可能共走廊设置,远郊快线与近郊快线衔接车站宜采用同台同向换乘,预留互联互通条件。

轨道交通快线的布局形态有直径线和半径线两种,不宜过于强调快线一定要贯穿中心城区,具体形式取决于外围组团与城区的出行需求,但放射状半径线一定要深入中心城区交通枢纽或片区中心,不应中断在中心城区边缘[9]。快线在外围地区宜设置一定数量的支线,以扩大服务范围,如图 6 所示。

3.2 快线建设标准

轨道交通主要为乘客的出行提供服务,近郊快线建设不宜过于追求时间目标,一味地提高车速、拉大站间距。贯穿巴黎、伦敦城区的 RER、CROSSRAIL最高车速分别为 90~120 km/h 和 100~160 km/h,线路平均站间距多在 2~3 km[10],特别是在城市中心地区,快线要与城区地铁线路形成良好换乘,站间距一般在 2 km 左右。

3.3 快线运营组织

快线较多区间位于城市外围郊区,沿线建设条件相对较好,应结合快线客流需求特征充分研究配线,在部分车站设置越行线,为组织快慢车、开行直达车预留可行性,提高线路建成后的运营灵活性。

4、结语

从城市轨道交通快线的概念、基本布局形态出发,对中国城市轨道交通快线发展现状进行了统计分析,提出了快线与城市布局的适应性、快线与城区线衔接便捷性以及快线运营组织的灵活性 3 个方面问题。

通过研究伦敦、巴黎、纽约、东京四大世界级城市轨道快线建设发展历程,分析快线发展模式与人口分布、出行需求的对应关系,从发展模式、建设标准和运营组织 3 个方面提出快线规划设计要领,期望能为国内轨道交通快线规划建设提供参考。

作者:吴赞阳1,凌小静2

(1. 无锡地铁集团有限公司,江苏无锡 214100;2. 中咨城建设计有限公司,南京 210029)

参考文献

[1] 中国城市轨道交通协会. 城市轨道交通 2018 年度统计和分析报告[R]. 北京, 2019.

[2] 城市轨道交通线网规划标准: GB/T 50546—2018[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018.

[3] 薛新功, 饶雪平. 市域轨道交通关键问题探讨[J]. 城市轨道交通研究, 2018, 21(4): 1-4.

XUE Xingong, RAO Xueping. Discussion on the keyissues of regional rail transit[J]. Urban mass transit, 2018,21(4): 1-4.

[4] 法国 SYSTRA 公司. 苏州市轨道交通线网研究与规划[R].苏州, 2002.

[5] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 苏州市城市快速轨道交通建设规划[R]. 苏州, 2007.

[6] 凌小静. 四大世界级都市圈交通出行特征分析[J]. 交通与运输, 2018(6): 13-15.

[7] 凌小静. 南京都市圈轨道交通体系研究[C]//品质交通与协同共治: 2019 年中国城市交通规划年会论文集, 2019.

[8] 陈小鸿, 刘迁, 何志工, 等. 市域轨道交通快线规划与建设: 中国城市交通发展论坛第 22 次研讨会[J]. 城市交通, 2019(4): 114-125.

Chen Xiaohong, Liu Qian, He Zhigong, et al. Express rail transit planning and construction: highlight of the 22nd urban transportation development forum in China[J]. Urban transport of China, 2019(4): 114-125.

[9] 江捷, 宋家骅, 邵源. 大都市圈轨道快线布局比较及其启示[J]. 城市轨道交通研究, 2017, 20(1): 6-10.

JIANG Jie, SONG Jiahua, SHAO Yuan. Comparative study of the layout patterns of regional transit network in metro politan area[J]. Urban mass transit, 2017, 20(1): 6-10.

[10] 林群, 江捷. 时空紧约束的大都市圈轨道交通规划研究[J]. 城市交通, 2017(1): 31-37.

LIN Qun, JIANG Jie. Metropolitan area’s rail transit planning under spatial and temporal constraints[J]. Urban transport of China, 2017(1): 31-37.

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