趙 旭

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

近年來，隨著國家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的深入實施，以首都都市圈、上海都市圈、深莞惠都市圈等為代表的大都市圈在國家和區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局中的作用越發(fā)凸顯。借鑒東京、巴黎等典型大都市圈發(fā)展經(jīng)驗，加快構(gòu)建以城際軌道交通為主導(dǎo)，與都市圈高頻次、大規(guī)模的同城化出行需求相適應(yīng)的城際綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)是必由之路。

目前，國內(nèi)主要都市圈編制了一系列都市圈城際軌道交通發(fā)展規(guī)劃，并已有部分都市圈的城際軌道交通建成運(yùn)營，但整體而言，國內(nèi)城際軌道交通的發(fā)展仍處于起步階段，建成的線路多為單線運(yùn)營，城際軌道交通的網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)尚未凸顯。隨著都市圈城際軌道交通逐漸由單一線路發(fā)展成網(wǎng)，提高城際軌道交通服務(wù)水平，實現(xiàn)線網(wǎng)資源共享，構(gòu)建互聯(lián)互通的城際軌道交通網(wǎng)是都市圈城際軌道交通發(fā)展的必然趨勢，但目前國內(nèi)對于城際軌道交通互聯(lián)互通系統(tǒng)研究仍為空白。加強(qiáng)都市圈城際軌道交通互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)化研究，做好都市圈城際軌道交通發(fā)展的頂層設(shè)計具有重要現(xiàn)實意義。

1 城際軌道交通分類

城際軌道交通(鐵路)是近年來隨著“城市群”和“都市圈”概念興起而進(jìn)入人們視野的，由于各個城市群和都市圈的發(fā)展水平不一致，發(fā)展城際軌道交通(鐵路)的初衷也各自不同，賦予的功能也不盡相同。目前，根據(jù)城際軌道交通(鐵路)承擔(dān)的功能，可大致分為兩類：一類是以城際功能為主，但同時具有國家鐵路路網(wǎng)功能，可與國鐵線路互開跨線車的線路，通常稱為“城際鐵路”，一般采用國鐵制式，如京津城際、滬寧城際等；第二類是以城際功能為主，兼顧市域功能，自成系統(tǒng)，不與國鐵線路聯(lián)通，一般采用城際或市域快線制式，如莞惠城際、穗莞深城際等，通常稱為“城際軌道交通”。本文所指的“城際軌道交通”為第二類。

2 城際軌道交通互聯(lián)互通的內(nèi)涵

國內(nèi)關(guān)于軌道交通互聯(lián)互通的研究目前主要集中于城市軌道交通和高速鐵路領(lǐng)域。付翠翠[1]、仲建華[2]、何靜[3]、劉樂毅[4]、盧錦生[5]、張巖[6]、王家琦[7]、鄧京維[8]、江志彬[9]、任飛[10]等從網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營和兩條線路跨線運(yùn)營角度研究了實現(xiàn)城市軌道交通互聯(lián)互通的理論框架和關(guān)鍵技術(shù)，付慧伶[11]、陳慧[12]、田松江[13]、張玉召[14]等重點研究了高速鐵路跨線列車開行方案編制及服務(wù)范圍的確定。

本次參考城市軌道交通和高速鐵路領(lǐng)域?qū)τ诨ヂ?lián)互通的研究成果，提出城際軌道交通互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的內(nèi)涵是：從全網(wǎng)的高度，對整個城際軌道交通線網(wǎng)中各條線路進(jìn)行總體策劃和協(xié)同設(shè)計，最大程度地實現(xiàn)全網(wǎng)資源的共享和充分利用，通過互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計減少乘客換乘次數(shù)、提高乘客直達(dá)性、縮短乘客出行時間，進(jìn)而提高運(yùn)營服務(wù)水平并充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化的效率。從統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運(yùn)營和資源共享分析，線網(wǎng)互聯(lián)互通可分為兩個層次：跨線運(yùn)營要求的互聯(lián)互通和線網(wǎng)資源共享要求的互聯(lián)互通。

3 城際軌道交通互聯(lián)互通影響因素分析

都市圈城際軌道交通實現(xiàn)互聯(lián)互通是提高城際軌道交通資源利用效率，提升乘客服務(wù)水平，發(fā)揮城際軌道交通網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)的必然選擇。但城際軌道交通的互聯(lián)互通不僅僅是物理上的簡單聯(lián)通，城際線路間聯(lián)通的實現(xiàn)還受到客流需求特征和資源共享需求的影響，更關(guān)鍵在于線路通過能力、工程方案實施難度、線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等因素的制約。

3.1 客流需求

提高跨線換乘客流直達(dá)性，緩解換乘客流對換乘車站的客流沖擊，改善城際軌道交通的服務(wù)水平，是實現(xiàn)城際軌道交通線路間互聯(lián)互通的首要出發(fā)點。因此，構(gòu)建都市圈城際軌道交通網(wǎng)客流預(yù)測模型，深入分析城際軌道網(wǎng)的客流需求特征是研究的基礎(chǔ)，其中線路換乘系數(shù)、線路間的交換總量和換乘站分方向換乘需求是表征跨線客流需求特征的3個關(guān)鍵指標(biāo)。此處，對上述3個關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行說明。

線路換乘系數(shù)k：指線路i全線客流總量Qi與本線客流量qi之比，其中本線客流量qi指不含由其他線路換入線路i的換乘客流ti，全線客流總量為本線客流與換入客流之和，是表征線路i與相交線路間的換乘需求的宏觀指標(biāo)，分為全日和高峰小時線路換乘系數(shù)。k值越大，表明本線與其他線間的換乘需求越大。根據(jù)定義，線路換乘系數(shù)計算公式為

k=Qi/qi=Qi/(Qi-ti)

(1)

線路交換總量：指線路i與線路j間的雙向換乘客流之和，記為Qij，是表征線路i和線路j間跨線客流總需求的宏觀指標(biāo)，分為全日和高峰小時換乘總量。

分方向換乘客流：指換乘站不同線路間不同行車方向間的換乘客流量，交流形式和數(shù)目與換乘站線路相交形式密切相關(guān)，是表征不同線路間不同行車方向客流交流需求的微觀指標(biāo)，也是跨線客流總需求的細(xì)化和分解，決定了互聯(lián)互通工程方案的設(shè)置形式，通常采用高峰小時指標(biāo)。

上述3個指標(biāo)從宏觀和微觀兩個角度量化了跨線客流需求，全面反映了線路間互聯(lián)互通需求特征，可為運(yùn)輸組織及工程方案提供定量依據(jù)。

3.2 資源共享需求

動車組運(yùn)用檢修設(shè)施遵循“檢修集中、運(yùn)用分散”的布置原則，按檢修基地、運(yùn)用所、存車場三級設(shè)置，其中檢修基地滿足整個線網(wǎng)動車組三級及以上修程集中檢修的需要，解決全網(wǎng)配屬動車組的檢修任務(wù)[15]。構(gòu)建互聯(lián)互通的城際軌道網(wǎng)，可實現(xiàn)全網(wǎng)檢修資源的優(yōu)化布局和共享利用，降低工程投資，將有限的資源發(fā)揮最大的效應(yīng)。

3.3 線路通過能力

開行跨線列車避免了跨線客流的中途換乘，減少旅客換乘次數(shù)和換乘時間，可提高城際客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量，但開行跨線列車線網(wǎng)運(yùn)營關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，容易受到相鄰線路影響，只有當(dāng)本線和聯(lián)通線路的通過能力有一定的冗余時，才可開行跨線列車，實現(xiàn)線路間互聯(lián)互通。

從跨線列車在本線是否停站的角度來說，跨線列車的組織模式可以分為大站快車跨線(包括直達(dá)和大站停跨線)和站站?？缇€兩種模式；從跨線列車在本線運(yùn)行的速度來說，可以分為同速跨線和降速跨線兩種模式[16]。其中，大站快車跨線和同速跨線兩種模式對本線能力影響較大，站站?？缇€和降速跨線兩種模式對本線能力影響較小。前者當(dāng)本線能力整體較為富裕，只有部分區(qū)段能力不足時，可以考慮釆用該模式；后者當(dāng)線路能力緊張或出現(xiàn)故障時，可以考慮采用該模式。

因此，跨線列車的開行及組織模式與線路通過能力密切相關(guān)，本線及聯(lián)通線路的通過能力冗余是實現(xiàn)互聯(lián)互通的前提條件之一。

3.4 工程方案可實施性

城際軌道交通跨線運(yùn)營主要有兩種實現(xiàn)形式：一種是通過在區(qū)間設(shè)置聯(lián)絡(luò)線(圖1)，另一種是在有條件的車站內(nèi)設(shè)置渡線(圖2)[17]。聯(lián)絡(luò)線和渡線的設(shè)置受到多重因素的制約，其中區(qū)間聯(lián)絡(luò)線工程可實施性受地形地物影響較大，一般區(qū)間聯(lián)絡(luò)線需繞避大型建筑物，因為大型建筑物拆遷不易且成本高，另外工程可實施性還和地質(zhì)條件、施工影響、障礙物分布等有密切關(guān)系；當(dāng)兩條城際線路正線平行交匯時，兩線可同站臺平行換乘，宜選擇渡線實現(xiàn)兩條線互聯(lián)互通，投資較低。城際軌道交通互聯(lián)互通工程方案的選擇需在現(xiàn)場充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，綜合跨線需求、工程條件、工程投資等多種因素進(jìn)行比選，合理選擇跨線運(yùn)營的工程形式，保證工程方案的可實施性。

圖1 聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)互通

圖2 渡線互聯(lián)互通

3.5 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

城際軌道交通網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通還受到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的約束。由于不同的系統(tǒng)制式在車輛[18]、供電[19]、信號[20-22]等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在明顯差異，若既有和規(guī)劃的城際軌道交通線路采用不同的系統(tǒng)制式，不同制式間將難以實現(xiàn)系統(tǒng)兼容和互聯(lián)互通。對于建成線路，通過技術(shù)改造實現(xiàn)跨線運(yùn)營成本較大，且對日常運(yùn)營產(chǎn)生較大影響，具有較高的技術(shù)和社會風(fēng)險[23]。因此，跨線運(yùn)營的線路采用相同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)制式也是實現(xiàn)城際軌道交通互聯(lián)互通的重要前提，該因素需要在規(guī)劃階段就予以重點考慮。

4 案例分析——深惠城際與其他城際互聯(lián)互通研究

4.1 深莞惠都市圈城際軌道交通發(fā)展概況

深莞惠都市圈是粵港澳大灣區(qū)三大都市圈之一，在區(qū)域和全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局中具有舉足輕重的地位，打造“軌道上的深莞惠都市圈”已成為發(fā)展共識。目前，深莞惠都市圈城際軌道交通尚處于起步階段，已建成莞惠城際、廣深鐵路和穗莞深城際一期(新塘—深圳機(jī)場段)3條城際線路，深莞惠都市圈城際軌道網(wǎng)也正在經(jīng)歷一個不斷完善的過程。

原珠三角城際網(wǎng)規(guī)劃為“三環(huán)八射”布局，共16條線路，其中與深莞惠都市圈相關(guān)的線路包括縱向的穗莞深城際、港深西快和廣深鐵路，橫向的佛莞城際、莞惠城際、深惠城際(含惠陽至惠東支線)、莞龍城際、中南虎城際、深珠城際共9條線路，形成“兩縱兩橫一支”城際軌道網(wǎng)總體格局。在待批復(fù)的《粵港澳大灣區(qū)(城際)鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中，結(jié)合深莞惠都市圈發(fā)展要求，在原珠三角城際網(wǎng)規(guī)劃基礎(chǔ)上對深莞惠都市圈城際軌道網(wǎng)進(jìn)行了加密和優(yōu)化，深莞惠都市圈城際軌道網(wǎng)調(diào)整為“四縱四橫一支”的總體格局(圖3)：“四縱”包括穗莞增城際、深莞增城際、中軸(常龍)城際和廣深鐵路，“四橫”包括佛莞—莞惠城際、中南虎—虎龍城際、深大城際和深惠城際，“一支”為大鵬支線。

圖3 深莞惠都市圈城際軌道交通網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃示意

4.2 深惠城際概況

深惠城際起自深圳市前海自貿(mào)區(qū)，途徑深圳市龍崗、大運(yùn)、龍城、坪地等重要功能片區(qū)和東莞市鳳崗鎮(zhèn)，終至惠州市惠東，正線全長137.25 km，共設(shè)站16座。根據(jù)《珠三角城際鐵路網(wǎng)規(guī)劃》和《粵港澳大灣區(qū)(城際)鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，深惠城際既是粵港澳大灣區(qū)城際鐵路網(wǎng)深港區(qū)域放射線之一，也是深莞惠都市圈“四縱四橫一支”城際軌道網(wǎng)中“四橫”之一。在深莞惠都市圈城際軌道網(wǎng)橫向通道中，本線途經(jīng)的城市功能區(qū)最多，直接聯(lián)系的城際線路最多(包括深珠城際、穗莞深城際、港深西部快線、深莞增城際、深大城際、中軸(常龍)城際、莞龍城際和莞惠城際8條線路)，是線網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)功能最為強(qiáng)大的線路之一，是錨固深莞惠都市圈城際軌道網(wǎng)的橫向骨干線。

4.3 深惠城際與其他城際互聯(lián)互通研究

4.3.1 客流需求

深惠城際在深莞惠都市圈城際網(wǎng)中起到骨干線的作用，初期與穗莞深城際在前海灣銜接，與深大城際在五和站銜接，與莞惠城際在瀝林北站銜接；近期增加與港深西部快線在前海灣銜接，與中軸城際在五和站銜接，與莞龍城際在龍城站銜接；遠(yuǎn)期增加與深莞增城際在西麗站銜接，與深珠城際在前保站銜接。經(jīng)預(yù)測，研究年度深惠城際全日換乘系數(shù)分別為1.27、1.34和1.37，反映了隨著城際軌道網(wǎng)的逐步形成，深惠城際與其他線路間交流量逐年增長，互聯(lián)互通需求旺盛。根據(jù)客流預(yù)測結(jié)果，遠(yuǎn)期本線與莞惠、深大城際交流量最大，分別為14.18萬人次/d和10.45萬人次/d，與莞龍、深珠及中軸(常龍)城際交換量分別為2.80萬人次/d、2.51萬人次/d和1.92萬人次/d，與穗莞深、港深西部快線和深莞增城際交換量較小(圖4)?？梢钥闯觯揪€與莞惠、深大城際的交流最為密切。

圖4 遠(yuǎn)期深惠城際與其他城際交流預(yù)測結(jié)果

4.3.2 資源共享需求

研究區(qū)域動車設(shè)施主要有小金口動車所(莞惠城際)和中堂動車所(穗莞深城際)。其中，莞惠城際小金口動車運(yùn)用所原設(shè)計功能定位及設(shè)計規(guī)模已考慮承擔(dān)深惠城際等相關(guān)城際鐵路配屬動車組的運(yùn)用及一二級檢修工作。由于小金口動車運(yùn)用所原設(shè)計功能定位及設(shè)計規(guī)模已考慮承擔(dān)深惠城際鐵路配屬動車組的運(yùn)用及一二級檢修工作，若深惠城際與莞惠城際互聯(lián)互通，則深惠城際動車組一二級檢修工作可直接利用莞惠城際既有小金口動車運(yùn)用所，實現(xiàn)資源共享。因此，從資源共享的角度，推薦本線與莞惠城際互聯(lián)互通。

4.3.3 線路通過能力

根據(jù)深惠城際客流特征和運(yùn)輸組織模式，依據(jù)CRH6動車組8輛編組相關(guān)參數(shù)，并按照追蹤間隔時間3 min，大站停列車扣除系數(shù)3.0取值，計算得到本線各區(qū)段客車對數(shù)和通過能力。經(jīng)檢算(表1)，本線主要區(qū)段均有能力冗余。因此，從線路通過能力角度而言，深惠城際具備開行跨線車的基礎(chǔ)條件。同時，根據(jù)相關(guān)線路設(shè)計和研究文件，與深惠城際相銜接的其他線路主要區(qū)段也有冗余能力。因此，深惠城際與其相銜接的城際線路間具有實現(xiàn)跨線運(yùn)營的基礎(chǔ)。

表1 遠(yuǎn)期高峰小時深惠城際區(qū)段通過能力檢算

4.3.4 工程方案可實施性

深惠城際與穗莞深城際、港深西部快線：深惠城際與二者跨線交流量相對較小，而新建聯(lián)絡(luò)線將增加直接投資(約12.6億元)較大，同時下穿一棟13層高層建筑，征拆難度大，施工難度和風(fēng)險也比較大，實施條件困難。因此，深惠城際與穗莞深城際和港深西部快線互聯(lián)互通不可行。

深惠城際與深珠城際、深莞增城際：深惠城際與深珠城際跨線交流較大，采用區(qū)間新設(shè)聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)互通方案投資較低、拆遷工程及施工風(fēng)險也較小，可實現(xiàn)深惠城際與深珠城際互聯(lián)互通；無論是區(qū)間聯(lián)通還是站內(nèi)聯(lián)通方案，二者工程投資均較高，且對深莞增城際運(yùn)輸組織有影響，深惠城際與深莞增城際互聯(lián)互通不可行，見表2。

表2 深惠城際與深珠、深莞增城際互聯(lián)互通研究

深惠城際與中軸(常龍)城際、深大城際：與中軸(常龍)城際采用區(qū)間新建聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)互通方案，拆遷工程較小，易于實施，投資也較低，而站內(nèi)設(shè)渡線互聯(lián)互通方案由于車站拆遷工程較大，實施難度也較大，因此，深惠城際與中軸(常龍)城際可采用區(qū)間新建聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)互聯(lián)互通(表3)；深惠城際與深大城際跨線交流量僅次于與莞惠城際交流量，互聯(lián)互通需求較大，但受地形地物條件限制，只能通過區(qū)間新建聯(lián)絡(luò)線實現(xiàn)二者互聯(lián)互通，其工程實施難度和投資均在可控范圍內(nèi)，對跨線車對正線運(yùn)輸組織也無影響，車站規(guī)模適宜，深惠城際與深大城際互聯(lián)互通可行。

表3 深惠城際與中軸(常龍)城際互聯(lián)互通研究

深惠城際與莞龍城際：深惠城際與莞龍城際跨線交流量相對較小，受周邊地形地物條件影響，若要實現(xiàn)深惠城際與莞龍城際互聯(lián)互通，只能采用站內(nèi)新設(shè)渡線方式，將導(dǎo)致車站規(guī)模過大(車站建筑面積達(dá)到41 286 m2)，遠(yuǎn)超客流需求，同時實施難度大，投資也過高(直接新增投資29.6億元)，投入產(chǎn)出效果較差，因此深惠城際與莞龍城際互聯(lián)互通不可行。

深惠城際與莞惠城際：與區(qū)間新建聯(lián)絡(luò)線方案相比，站內(nèi)新建渡線既可實現(xiàn)二者的互聯(lián)互通，也可實現(xiàn)二者共用站房，同時既有設(shè)備改造較小，投資較低，具有可行性(表4)。因此，深惠城際與莞惠城際互聯(lián)互通是可行的。

表4 深惠城際與莞惠城際互聯(lián)互通研究

綜上，從工程方案可實施性角度，深惠城際與深珠城際、中軸(常龍)城際、深大城際、莞惠城際互聯(lián)互通是可行的。

4.3.5 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)深莞惠都市圈城際軌道交通相關(guān)規(guī)劃和有關(guān)線路設(shè)計文件，深惠城際與其銜接的城際軌道交通線路將采用相同的系統(tǒng)制式，其車輛、供電、信號的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一致，具有實現(xiàn)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)。因此，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)角度，實現(xiàn)深惠城際與其他城際的互聯(lián)互通是可行的。

4.3.6 小結(jié)

根據(jù)深莞惠都市圈城際軌道交通規(guī)劃方案，從客流、資源共享需求，線路通過能力、工程方案可實施性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜合分析可知，深惠城際與深珠城際、中軸(常龍)城際、深大城際和莞惠城際實現(xiàn)互聯(lián)互通既是必要的，也是可行的。

5 結(jié)論

當(dāng)前，都市圈城際軌道交通的發(fā)展方興未艾，實現(xiàn)城際軌道交通互聯(lián)互通是發(fā)揮城際軌道交通網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，打造“軌道上的現(xiàn)代化都市圈”的必然要求。從客流需求、資源共享需求、線路通過能力、工程方案可實施性和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)多個角度，深入分析了深惠城際與其他城際互聯(lián)互通的必要性和可行性。研究表明，從客流需求和資源共享角度而言，深惠城際與相交的多條城際均有互聯(lián)互通的需要，但從工程方案可實施性角度而言，深惠城際與穗莞深、港深西部快線、深莞增、莞龍城際互聯(lián)互通不可行。因此，綜合確定深惠城際與深珠城際、中軸(常龍)城際、深大城際和莞惠城際實現(xiàn)互聯(lián)互通。

在城際軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和前期研究中，必須對影響城際軌道交通互聯(lián)互通的關(guān)鍵因素進(jìn)行系統(tǒng)深入分析，確定線網(wǎng)互聯(lián)互通方案，方能為后續(xù)項目實施提供頂層設(shè)計，做好工程預(yù)留，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的集約、高效利用。