本文声明转载自武汉市规划研究院,具有一定权威。
摘要
为深入了解市域快线的特点,分析国内外市域快线线路特征和运营模式。以武汉市穿城市域快线A 规划设计为例,基于功能复合的功能定位,提出对线路规划设计的要求,规划研究阶段以客流特征分析、站点布置规划、速度目标值、运营模式和车型选择等5个方面为重点研究内容,逐一展开论述和数据分析,研究武汉市穿城市域快线的规划建设要点,为新建市域快线的规划设计提供一定的参考。
引言
随着我国城市发展进入快车道,城市空间向外拓展,城市副中心、新区、卫星城的建设蓬勃发展,传统中心城区与外围新城、外围枢纽的空间距离加大。为解决超大尺度的跨组团出行,与之匹配的快速、大运量市域快线应运而生,北京、上海、广州、深圳等城市均在规划中提出快线系统。中国城市轨道交通协会统计数据显示,截至2023 年9 月,中国内地18 座城市共计开通运营市域快线约1386.92 km,占所有城市轨道交通运营线路的12.8%,且占比呈现逐年上升趋势[1]。市域快线具备线路长度长、站间距大、旅行速度高、平均乘距长、运营组织灵活等特点,该类线路的规划往往以主副中心联系时间、外围新城与主中心联系时间、主副中心与综合交通枢纽联系时间为时空目标,武汉市穿城市域快线A 就是典型的例子。本文通过分析武汉市穿城市域快线A 的功能定位及客流需求,探索与之匹配的快线建设模式,旨在进一步提高市域快线规划的科学性和合理性。
一、武汉市穿城市域快线A概况
《武鄂黄黄规划建设纲要大纲》提出以武汉新城为中心,构建轨道交通系统,着重提升八大组团间的交通一体化发展水平。其中,构建2 条时速140~160 km的市域快线(市域快线由武汉市穿城快线A 和武冈市域(郊)铁路组成),形成“鱼”形骨架网络,在武汉新城核心实现交叉,支撑都市圈实现“3045”时空联系目标[2-3](见图1)。
图1 武鄂黄黄核心区综合交通规划图
穿城市域快线A 由天河枢纽经盘龙城、新华路、丁字桥路、南湖大道、高新二路至武汉新城高铁站,长度约64 km(不含北端预留延伸至天河街),属于标准的超长线路[4],空间上具有典型的穿城特征。穿城市域快线A 贯穿武汉垂江方向城市发展轴,沿武汉市最重要的出行廊道敷设,快速联系天河机场与汉口、武昌、武汉新城三大组团中心,东边承接黄冈、鄂州的跨市交换客流。中心城区服务武昌古城、汉正街等城市更新片区和华中金融城、中山公园等重要功能节点,体现收集和吸纳客流以及换乘的功能;外围服务机场枢纽、临空副城盘龙城及东湖高新,受地形限制较小,体现快速送达和服务机场功能。因此,穿城市域快线A 应兼顾通勤和机场出行客流,定位为一条典型的“机场+ 市域”复合功能线路[5]。
根据《武鄂黄黄规划建设纲要大纲》提出的“3045”时空联系目标,市域快线A 需实现汉口与武昌、武昌与武汉新城等临近组团中心之间30 min 可达;实现天河机场与武汉新城45 min 可达。但武汉新城与天河机场的距离接近64 km,轨道交通普线(旅行速度30 ~ 40 km/h)无法实现该目标,必须结合速度目标值、站点设置方案、列车停站方案等进行模拟计算,以保证上述时空目标要求。同时,考虑穿城市域快线A“机场+ 市域”的复合功能,又不能一味追求大站快线方案,丢失中心城区重要功能节点的覆盖及重要线路的换乘。因此,需研究建设快速轨道交通,平衡快线的客流效益与运输效率。
二、国内外市域快线特征分析
针对国内外典型市域快线,从客流特征、线路特征、运营模式和车辆选型等方面进行分析,全面深入地了解市域快线的特征。同时,为武汉市穿城市域快线A 技术指标的确定提供参考。
1 市域快线客流特征
分析国内外市域快线的客流特征,市域快线的客流特征与城市空间结构和布局有着密切关联。穿城的市域快线客流上下行方向均具有明显的早晚高峰、断面客流上呈现中间高两端低的特征[6]。市域快线的主要服务于通勤通学出行、生活出行和社会活动出行,其中:通勤通学出行是其客流的最重要组成部分,如日本京王线通勤通学出行占比超过70%;连接机场的复合功能市域快线,如成都13 号线、深圳11 号线仍以服务中心城区与外围的通勤客流为主,兼顾服务机场客流。
2 市域快线速度目标值
国内外典型的市域快线大多属于超长线路,线路长度普遍超过40 km;速度目标值分布在120 ~ 160 km/h,连接机场的复合功能市域快线的速度目标值偏向于取高值。如成都18 号线速度目标值均为160 km/h、成都13号线速度目标值为140 km/h、杭州19 号线、深圳11 号线和广州3 号线速度目标值为120 km/h。市域快线平均站间距普遍大于轨道交通普线,机场专线的站间距较大,进入中心区适当加密站点[7-8]。
3 市域快线运营模式
3
市域快线运营模式
针对国内外市域快线的运营组织模式进行分析,东京、巴黎、纽约三大都市圈是3 种典型的市域快线运营组织模式。
东京都市圈运营模式为快慢车组合运营和跨线直通运营组织模式,私铁线路通过部分车站配线的设置实现快慢车组合运营模型。此外,在中心城区与地铁部分或全部贯通运营[9]。
巴黎RER 线是较为典型的穿城快线,城市中心区通过深层地下设站拉开站间距,郊区范围内以地面敷设为主,采用快慢车组合运营,同时采用支线运营模式扩大线路服务范围以尽可能多的吸引客流[10]。
纽约地铁通过建设复线形式实现快慢车和潮汐车道组合运营,快慢车分别为独立运行的平行线路,按三线或四线设置,不会造成能力的损失,慢线站站停,而快线只停靠较大的换乘站。当采用大站快线不能满足覆盖,采用快慢车不能满足运能需求的时候可以考虑采用复线形式。
国内连接机场的复合功能市域快线的运营模式主要有2 种:一种是大站快线类似巴黎RER 线模式,采用少设站拉大站间距,以提高旅行速度,如深圳11 号线、杭州19 号线;另一种是快慢车组合运营,如成都18 号线,设置有带配线车站以实现快车越行慢车。目前国内尚无市域快线设复线的案例。
4 市域快线车辆选型
学术论文 | 复合功能的武汉市穿城市域快线规划研究
武汉市规划研究院
2025年5月1日 09:50
湖北
2人
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摘要为深入了解市域快线的特点,分析国内外市域快线线路特征和运营模式。以武汉市穿城市域快线A 规划设计为例,基于功能复合的功能定位,提出对线路规划设计的要求,规划研究阶段以客流特征分析、站点布置规划、速度目标值、运营模式和车型选择等5 个方面为重点研究内容,逐一展开论述和数据分析,研究武汉市穿城市域快线的规划建设要点,为新建市域快线的规划设计提供一定的参考。
关键词:城市轨道交通;市域快线;复合功能;快慢车
刊发详情:《复合功能的武汉市穿城市域快线规划研究》刊登于《交通与运输》2024年第5期。
作者:吴 醒,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)高 嵩,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)李玲琦,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)宋同阳,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)
引言
随着我国城市发展进入快车道,城市空间向外拓展,城市副中心、新区、卫星城的建设蓬勃发展,传统中心城区与外围新城、外围枢纽的空间距离加大。为解决超大尺度的跨组团出行,与之匹配的快速、大运量市域快线应运而生,北京、上海、广州、深圳等城市均在规划中提出快线系统。中国城市轨道交通协会统计数据显示,截至2023 年9 月,中国内地18 座城市共计开通运营市域快线约1386.92 km,占所有城市轨道交通运营线路的12.8%,且占比呈现逐年上升趋势[1]。
市域快线具备线路长度长、站间距大、旅行速度高、平均乘距长、运营组织灵活等特点,该类线路的规划往往以主副中心联系时间、外围新城与主中心联系时间、主副中心与综合交通枢纽联系时间为时空目标,武汉市穿城市域快线A 就是典型的例子。本文通过分析武汉市穿城市域快线A 的功能定位及客流需求,探索与之匹配的快线建设模式,旨在进一步提高市域快线规划的科学性和合理性。
一、武汉市穿城市域快线A概况
《武鄂黄黄规划建设纲要大纲》提出以武汉新城为中心,构建轨道交通系统,着重提升八大组团间的交通一体化发展水平。其中,构建2 条时速140~160 km的市域快线(市域快线由武汉市穿城快线A 和武冈市域(郊)铁路组成),形成“鱼”形骨架网络,在武汉新城核心实现交叉,支撑都市圈实现“3045”时空联系目标[2-3](见图1)。
图1 武鄂黄黄核心区综合交通规划图
穿城市域快线A 由天河枢纽经盘龙城、新华路、丁字桥路、南湖大道、高新二路至武汉新城高铁站,长度约64 km(不含北端预留延伸至天河街),属于标准的超长线路[4],空间上具有典型的穿城特征。穿城市域快线A 贯穿武汉垂江方向城市发展轴,沿武汉市最重要的出行廊道敷设,快速联系天河机场与汉口、武昌、武汉新城三大组团中心,东边承接黄冈、鄂州的跨市交换客流。中心城区服务武昌古城、汉正街等城市更新片区和华中金融城、中山公园等重要功能节点,体现收集和吸纳客流以及换乘的功能;外围服务机场枢纽、临空副城盘龙城及东湖高新,受地形限制较小,体现快速送达和服务机场功能。因此,穿城市域快线A 应兼顾通勤和机场出行客流,定位为一条典型的“机场+ 市域”复合功能线路[5]。
根据《武鄂黄黄规划建设纲要大纲》提出的“3045”时空联系目标,市域快线A 需实现汉口与武昌、武昌与武汉新城等临近组团中心之间30 min 可达;实现天河机场与武汉新城45 min 可达。但武汉新城与天河机场的距离接近64 km,轨道交通普线(旅行速度30 ~ 40 km/h)无法实现该目标,必须结合速度目标值、站点设置方案、列车停站方案等进行模拟计算,以保证上述时空目标要求。同时,考虑穿城市域快线A“机场+ 市域”的复合功能,又不能一味追求大站快线方案,丢失中心城区重要功能节点的覆盖及重要线路的换乘。因此,需研究建设快速轨道交通,平衡快线的客流效益与运输效率。
二、国内外市域快线特征分析
针对国内外典型市域快线,从客流特征、线路特征、运营模式和车辆选型等方面进行分析,全面深入地了解市域快线的特征。同时,为武汉市穿城市域快线A 技术指标的确定提供参考。
1
市域快线客流特征
分析国内外市域快线的客流特征,市域快线的客流特征与城市空间结构和布局有着密切关联。穿城的市域快线客流上下行方向均具有明显的早晚高峰、断面客流上呈现中间高两端低的特征[6]。市域快线的主要服务于通勤通学出行、生活出行和社会活动出行,其中:通勤通学出行是其客流的最重要组成部分,如日本京王线通勤通学出行占比超过70%;连接机场的复合功能市域快线,如成都13 号线、深圳11 号线仍以服务中心城区与外围的通勤客流为主,兼顾服务机场客流。
2
市域快线速度目标值
国内外典型的市域快线大多属于超长线路,线路长度普遍超过40 km;速度目标值分布在120 ~ 160 km/h,连接机场的复合功能市域快线的速度目标值偏向于取高值。如成都18 号线速度目标值均为160 km/h、成都13号线速度目标值为140 km/h、杭州19 号线、深圳11 号线和广州3 号线速度目标值为120 km/h。市域快线平均站间距普遍大于轨道交通普线,机场专线的站间距较大,进入中心区适当加密站点[7-8]。
3
市域快线运营模式
针对国内外市域快线的运营组织模式进行分析,东京、巴黎、纽约三大都市圈是3 种典型的市域快线运营组织模式。
东京都市圈运营模式为快慢车组合运营和跨线直通运营组织模式,私铁线路通过部分车站配线的设置实现快慢车组合运营模型。此外,在中心城区与地铁部分或全部贯通运营[9]。
巴黎RER 线是较为典型的穿城快线,城市中心区通过深层地下设站拉开站间距,郊区范围内以地面敷设为主,采用快慢车组合运营,同时采用支线运营模式扩大线路服务范围以尽可能多的吸引客流[10]。
纽约地铁通过建设复线形式实现快慢车和潮汐车道组合运营,快慢车分别为独立运行的平行线路,按三线或四线设置,不会造成能力的损失,慢线站站停,而快线只停靠较大的换乘站。当采用大站快线不能满足覆盖,采用快慢车不能满足运能需求的时候可以考虑采用复线形式。
国内连接机场的复合功能市域快线的运营模式主要有2 种:一种是大站快线类似巴黎RER 线模式,采用少设站拉大站间距,以提高旅行速度,如深圳11 号线、杭州19 号线;另一种是快慢车组合运营,如成都18 号线,设置有带配线车站以实现快车越行慢车。目前国内尚无市域快线设复线的案例。
4
市域快线车辆选型
市域快线车型主要有市域A、B、 C、D 型车。①市域 A 型车是基于地铁A 型车平台研制,最高运行速度约120~160 km/h。典型应用线路有成都18 号线、成都19 号线等。②市域 B 型车是基于地铁B 型车平台研制,最高运行速度约120~160 km/h。市域B 型车宽度约2800 mm,与其他市域车型相比,相对较窄,在工程方面投资相对较小,特别是在地下段或隧道区间,相对市域D 型车在土建工程量和硬件资金投入方面具备较大优势,在满足客运需求的同时,后期维护成本相对较低,一定程度上减轻了地方政府财政压力。典型应用线路有南京地铁宁高线、杭州地铁杭绍线等。③市域C 型车是基于CRH2 型动车组的基础研制,与国铁具有较好的互联互通条件。典型应用线路有上海机场联络线。④市域D 型车是基于CRH6 型车平台研制,并集合高速动车组和地铁车辆技术特点,既能适应干线铁路速度快、大站快车越行运输组织的特点,又能适应城市轨道交通运量大、开行密度大、公交化的特点,具有快起快停、快速乘降、大载客量等技术特征。车辆采用AC25 kV 交流供电,其尺寸与动车组保持一致。典型应用线路有北京新机场线、广州18 号线等[11-12](见表1)。
三、穿城市域快线A 规划
根据线路走向及功能,确定了规划穿城市域快线A与中心城区复合,外围是机场快线的规划设计思路;速度目标值拟超过120 km/h,并采用灵活的运营模式、适用于市域快线的车辆选型,研究思路有别于轨道交通普线。在此基础上,从客流特征、站点设置、速度目标值、运营模式、车辆选型等多个方面进行分析论证。
1 客流特征分析
穿城市域快线A 经过临空副城组团、汉口核心区组团、武昌核心区组团、武汉新城组团。根据远期全日客流预测结果可知:武昌核心区组团和武汉新城组团的客流交换最大,占比19%;临空副城组团与汉口核心区组团、汉口核心区组团与武昌核心区组团客流交换均为14%;跨组团客流交换占全部的比例为65%。分析其客流特征可知,本线客流主要以中心城区(武昌、汉口核心区)与外围组团(武汉新城、临空副城组团)的跨组团客流为主,同时兼顾中心城区(武昌、汉口核心区)、武汉新城组团的内部客流(见图2)。因此,增强中心城区与外围组团间的旅客出行便捷性,兼顾组团内部和机场出行是满足客流需求的关键所在。
图2 穿城市域快线A大区OD分析
2 站点设置
市域快线的站点设置数量及站间距对线路的功能实现及建设模式等均产生重大影响,尤其是快线建设运营模式,大站快线因站间距大、站点少而客流效益较差,增加站点设置则需采用快慢车组合运营或投资更大的复线模式以满足规划的时空目标,快线的高标准和可持续发展往往难以兼顾。
对穿城市域快线A 沿线的重要节点,从沿线城市规划和功能组团、网络衔接关系、近期建设重点和城市更新区域等方面进行梳理分析,将拟设置的站点划分为三类:第一类为城市组团中心、综合交通枢纽、重点城市更新区域,此类站点为必需设置;第二类为片区次中心、地铁覆盖盲区、重要轨道交通换乘站,此类站点为适宜设置;第三类为一般客流集散点、普通轨道交通换乘站,此类站点为可以设置。按照上述划分原则,综合考虑沿线城市规划、客流情况、市民诉求等因素,穿城市域快线A 拟采用16 座站的方案划分不同的站点类型(见表2)。
3 快车停站方案选择
基于本线功能定位,综合分析车站区位、客流特征及换乘关系等因素确定快车停靠站。根据客流预测数据,远期全线日均客运量约82 万人次,平均运距为12.5 km,高峰断面通过量约1.9 万人次,早高峰车站平均乘降量约1.19 万人次,较大的车站主要集中在武昌和汉口主城及综合交通枢纽,部分车站远期的乘降量远低于平均水平(见图3)。
远期早高峰车站乘降量
在16 座车站中,15 个站点均为换乘站,其中8 座为线网中的快线换乘站,快车应优先停靠这8 座与快线的换乘站,构建起市域快线互通网络。民族大道站与骨干普线9 号线换乘,小东门站与穿城普线7 号线换乘,上述2 个站点远期早高峰乘降量均高于线路平均水平,且小东门站位于武昌中心,民族大道站位于大学园区。因此,快车停靠共10 个站点,停站比例为62.5%(见图4)。
图4 快慢车停站方案
4 速度目标值
3.4.1 时空目标适应性
穿城市域快线A 为承担武鄂黄黄主要功能节点高速直达联系的高速轨道的重要组成部分,考虑该高速通道串联了天河机场、汉口中心、武昌中心、武汉新城、黄冈中心、花湖机场,通道长度较长,为缩短各节点间的时空联系,对穿城市域快线A 采用120、140、160 km/h 的速度目标值方案进行研究(见表 3)。
根据牵引计算结果,在站站停模式下,120、140、160 km/h 的速度方案均不能满足时空目标值的要求,需研究快慢车组合运营模式。快慢车组合运营模式下快车旅行时间各有不同(见表4)。
根据牵引计算结果,120、140 km/h 的速度方案下快车仍不能满足时空目标值的要求,160 km/h 的速度方案可满足。因此,从时空目标适应性考虑,本文暂推荐160 km/h 大站快车方案。
采取快慢车运营模式后,武汉新城至天河机场的快车旅行时间为44.1 min,慢车为50.9 min;武汉新城至小东门(武昌中心)的快车旅行时间为21.5 min,慢车为26.5 min,均满足了规划提出的“3045”时空目标的要求(见表5)。
3.4.2 站间距匹配性
根据列车加减速性能, 能充分发挥120、140、160 km/h 速度目标值等级列车的站间距分别≮ 2.5、3.7、5.2 km。
根据上述章节的站点设置方案,穿城市域快线A 全线平均站间距约4.3 km,最小站间距约0.7 km,最大站间距约13.1 km(见图5)。结合站间距分布及线路工程条件,本线站间距> 5.2 km 的区间有4 个,> 3.7 km 的区间有8 个,> 2.5 km 的区间有9 个,占线路全长的比例分别为55%、82%、87%(见表6)。因此,从站间距匹配性来看,穿城市域快线A 可采用140 及以上的速度目标值。
图5 线路站间距与速度目标值匹配情况
综上,速度目标值为160 km/h 的方案能较好地满足时间目标的要求,同时与设站方案具有较好的匹配性,能发挥线路在线网中的功能,推荐采用。
5 车辆选型
学术论文 | 复合功能的武汉市穿城市域快线规划研究
武汉市规划研究院
2025年5月1日 09:50
湖北
2人
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摘要为深入了解市域快线的特点,分析国内外市域快线线路特征和运营模式。以武汉市穿城市域快线A 规划设计为例,基于功能复合的功能定位,提出对线路规划设计的要求,规划研究阶段以客流特征分析、站点布置规划、速度目标值、运营模式和车型选择等5 个方面为重点研究内容,逐一展开论述和数据分析,研究武汉市穿城市域快线的规划建设要点,为新建市域快线的规划设计提供一定的参考。
关键词:城市轨道交通;市域快线;复合功能;快慢车
刊发详情:《复合功能的武汉市穿城市域快线规划研究》刊登于《交通与运输》2024年第5期。
作者:吴 醒,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)高 嵩,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)李玲琦,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)宋同阳,武汉市规划研究院(武汉市交通发展战略研究院)
引言
随着我国城市发展进入快车道,城市空间向外拓展,城市副中心、新区、卫星城的建设蓬勃发展,传统中心城区与外围新城、外围枢纽的空间距离加大。为解决超大尺度的跨组团出行,与之匹配的快速、大运量市域快线应运而生,北京、上海、广州、深圳等城市均在规划中提出快线系统。中国城市轨道交通协会统计数据显示,截至2023 年9 月,中国内地18 座城市共计开通运营市域快线约1386.92 km,占所有城市轨道交通运营线路的12.8%,且占比呈现逐年上升趋势[1]。
市域快线具备线路长度长、站间距大、旅行速度高、平均乘距长、运营组织灵活等特点,该类线路的规划往往以主副中心联系时间、外围新城与主中心联系时间、主副中心与综合交通枢纽联系时间为时空目标,武汉市穿城市域快线A 就是典型的例子。本文通过分析武汉市穿城市域快线A 的功能定位及客流需求,探索与之匹配的快线建设模式,旨在进一步提高市域快线规划的科学性和合理性。
一、武汉市穿城市域快线A概况
《武鄂黄黄规划建设纲要大纲》提出以武汉新城为中心,构建轨道交通系统,着重提升八大组团间的交通一体化发展水平。其中,构建2 条时速140~160 km的市域快线(市域快线由武汉市穿城快线A 和武冈市域(郊)铁路组成),形成“鱼”形骨架网络,在武汉新城核心实现交叉,支撑都市圈实现“3045”时空联系目标[2-3](见图1)。
图1 武鄂黄黄核心区综合交通规划图
穿城市域快线A 由天河枢纽经盘龙城、新华路、丁字桥路、南湖大道、高新二路至武汉新城高铁站,长度约64 km(不含北端预留延伸至天河街),属于标准的超长线路[4],空间上具有典型的穿城特征。穿城市域快线A 贯穿武汉垂江方向城市发展轴,沿武汉市最重要的出行廊道敷设,快速联系天河机场与汉口、武昌、武汉新城三大组团中心,东边承接黄冈、鄂州的跨市交换客流。中心城区服务武昌古城、汉正街等城市更新片区和华中金融城、中山公园等重要功能节点,体现收集和吸纳客流以及换乘的功能;外围服务机场枢纽、临空副城盘龙城及东湖高新,受地形限制较小,体现快速送达和服务机场功能。因此,穿城市域快线A 应兼顾通勤和机场出行客流,定位为一条典型的“机场+ 市域”复合功能线路[5]。
根据《武鄂黄黄规划建设纲要大纲》提出的“3045”时空联系目标,市域快线A 需实现汉口与武昌、武昌与武汉新城等临近组团中心之间30 min 可达;实现天河机场与武汉新城45 min 可达。但武汉新城与天河机场的距离接近64 km,轨道交通普线(旅行速度30 ~ 40 km/h)无法实现该目标,必须结合速度目标值、站点设置方案、列车停站方案等进行模拟计算,以保证上述时空目标要求。同时,考虑穿城市域快线A“机场+ 市域”的复合功能,又不能一味追求大站快线方案,丢失中心城区重要功能节点的覆盖及重要线路的换乘。因此,需研究建设快速轨道交通,平衡快线的客流效益与运输效率。
二、国内外市域快线特征分析
针对国内外典型市域快线,从客流特征、线路特征、运营模式和车辆选型等方面进行分析,全面深入地了解市域快线的特征。同时,为武汉市穿城市域快线A 技术指标的确定提供参考。
1
市域快线客流特征
分析国内外市域快线的客流特征,市域快线的客流特征与城市空间结构和布局有着密切关联。穿城的市域快线客流上下行方向均具有明显的早晚高峰、断面客流上呈现中间高两端低的特征[6]。市域快线的主要服务于通勤通学出行、生活出行和社会活动出行,其中:通勤通学出行是其客流的最重要组成部分,如日本京王线通勤通学出行占比超过70%;连接机场的复合功能市域快线,如成都13 号线、深圳11 号线仍以服务中心城区与外围的通勤客流为主,兼顾服务机场客流。
2
市域快线速度目标值
国内外典型的市域快线大多属于超长线路,线路长度普遍超过40 km;速度目标值分布在120 ~ 160 km/h,连接机场的复合功能市域快线的速度目标值偏向于取高值。如成都18 号线速度目标值均为160 km/h、成都13号线速度目标值为140 km/h、杭州19 号线、深圳11 号线和广州3 号线速度目标值为120 km/h。市域快线平均站间距普遍大于轨道交通普线,机场专线的站间距较大,进入中心区适当加密站点[7-8]。
3
市域快线运营模式
针对国内外市域快线的运营组织模式进行分析,东京、巴黎、纽约三大都市圈是3 种典型的市域快线运营组织模式。
东京都市圈运营模式为快慢车组合运营和跨线直通运营组织模式,私铁线路通过部分车站配线的设置实现快慢车组合运营模型。此外,在中心城区与地铁部分或全部贯通运营[9]。
巴黎RER 线是较为典型的穿城快线,城市中心区通过深层地下设站拉开站间距,郊区范围内以地面敷设为主,采用快慢车组合运营,同时采用支线运营模式扩大线路服务范围以尽可能多的吸引客流[10]。
纽约地铁通过建设复线形式实现快慢车和潮汐车道组合运营,快慢车分别为独立运行的平行线路,按三线或四线设置,不会造成能力的损失,慢线站站停,而快线只停靠较大的换乘站。当采用大站快线不能满足覆盖,采用快慢车不能满足运能需求的时候可以考虑采用复线形式。
国内连接机场的复合功能市域快线的运营模式主要有2 种:一种是大站快线类似巴黎RER 线模式,采用少设站拉大站间距,以提高旅行速度,如深圳11 号线、杭州19 号线;另一种是快慢车组合运营,如成都18 号线,设置有带配线车站以实现快车越行慢车。目前国内尚无市域快线设复线的案例。
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市域快线车辆选型
市域快线车型主要有市域A、B、 C、D 型车。①市域 A 型车是基于地铁A 型车平台研制,最高运行速度约120~160 km/h。典型应用线路有成都18 号线、成都19 号线等。②市域 B 型车是基于地铁B 型车平台研制,最高运行速度约120~160 km/h。市域B 型车宽度约2800 mm,与其他市域车型相比,相对较窄,在工程方面投资相对较小,特别是在地下段或隧道区间,相对市域D 型车在土建工程量和硬件资金投入方面具备较大优势,在满足客运需求的同时,后期维护成本相对较低,一定程度上减轻了地方政府财政压力。典型应用线路有南京地铁宁高线、杭州地铁杭绍线等。③市域C 型车是基于CRH2 型动车组的基础研制,与国铁具有较好的互联互通条件。典型应用线路有上海机场联络线。④市域D 型车是基于CRH6 型车平台研制,并集合高速动车组和地铁车辆技术特点,既能适应干线铁路速度快、大站快车越行运输组织的特点,又能适应城市轨道交通运量大、开行密度大、公交化的特点,具有快起快停、快速乘降、大载客量等技术特征。车辆采用AC25 kV 交流供电,其尺寸与动车组保持一致。典型应用线路有北京新机场线、广州18 号线等[11-12](见表1)。
三、穿城市域快线A 规划
根据线路走向及功能,确定了规划穿城市域快线A与中心城区复合,外围是机场快线的规划设计思路;速度目标值拟超过120 km/h,并采用灵活的运营模式、适用于市域快线的车辆选型,研究思路有别于轨道交通普线。在此基础上,从客流特征、站点设置、速度目标值、运营模式、车辆选型等多个方面进行分析论证。
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客流特征分析
穿城市域快线A 经过临空副城组团、汉口核心区组团、武昌核心区组团、武汉新城组团。根据远期全日客流预测结果可知:武昌核心区组团和武汉新城组团的客流交换最大,占比19%;临空副城组团与汉口核心区组团、汉口核心区组团与武昌核心区组团客流交换均为14%;跨组团客流交换占全部的比例为65%。分析其客流特征可知,本线客流主要以中心城区(武昌、汉口核心区)与外围组团(武汉新城、临空副城组团)的跨组团客流为主,同时兼顾中心城区(武昌、汉口核心区)、武汉新城组团的内部客流(见图2)。因此,增强中心城区与外围组团间的旅客出行便捷性,兼顾组团内部和机场出行是满足客流需求的关键所在。
图2 穿城市域快线A大区OD分析
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站点设置
市域快线的站点设置数量及站间距对线路的功能实现及建设模式等均产生重大影响,尤其是快线建设运营模式,大站快线因站间距大、站点少而客流效益较差,增加站点设置则需采用快慢车组合运营或投资更大的复线模式以满足规划的时空目标,快线的高标准和可持续发展往往难以兼顾。
对穿城市域快线A 沿线的重要节点,从沿线城市规划和功能组团、网络衔接关系、近期建设重点和城市更新区域等方面进行梳理分析,将拟设置的站点划分为三类:第一类为城市组团中心、综合交通枢纽、重点城市更新区域,此类站点为必需设置;第二类为片区次中心、地铁覆盖盲区、重要轨道交通换乘站,此类站点为适宜设置;第三类为一般客流集散点、普通轨道交通换乘站,此类站点为可以设置。按照上述划分原则,综合考虑沿线城市规划、客流情况、市民诉求等因素,穿城市域快线A 拟采用16 座站的方案划分不同的站点类型(见表2)。
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快车停站方案选择
基于本线功能定位,综合分析车站区位、客流特征及换乘关系等因素确定快车停靠站。根据客流预测数据,远期全线日均客运量约82 万人次,平均运距为12.5 km,高峰断面通过量约1.9 万人次,早高峰车站平均乘降量约1.19 万人次,较大的车站主要集中在武昌和汉口主城及综合交通枢纽,部分车站远期的乘降量远低于平均水平(见图3)。
图3 远期早高峰车站乘降量
在16 座车站中,15 个站点均为换乘站,其中8 座为线网中的快线换乘站,快车应优先停靠这8 座与快线的换乘站,构建起市域快线互通网络。民族大道站与骨干普线9 号线换乘,小东门站与穿城普线7 号线换乘,上述2 个站点远期早高峰乘降量均高于线路平均水平,且小东门站位于武昌中心,民族大道站位于大学园区。因此,快车停靠共10 个站点,停站比例为62.5%(见图4)。
图4 快慢车停站方案
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速度目标值
3.4.1 时空目标适应性
穿城市域快线A 为承担武鄂黄黄主要功能节点高速直达联系的高速轨道的重要组成部分,考虑该高速通道串联了天河机场、汉口中心、武昌中心、武汉新城、黄冈中心、花湖机场,通道长度较长,为缩短各节点间的时空联系,对穿城市域快线A 采用120、140、160 km/h 的速度目标值方案进行研究(见表 3)。
根据牵引计算结果,在站站停模式下,120、140、160 km/h 的速度方案均不能满足时空目标值的要求,需研究快慢车组合运营模式。快慢车组合运营模式下快车旅行时间各有不同(见表4)。
根据牵引计算结果,120、140 km/h 的速度方案下快车仍不能满足时空目标值的要求,160 km/h 的速度方案可满足。因此,从时空目标适应性考虑,本文暂推荐160 km/h 大站快车方案。
采取快慢车运营模式后,武汉新城至天河机场的快车旅行时间为44.1 min,慢车为50.9 min;武汉新城至小东门(武昌中心)的快车旅行时间为21.5 min,慢车为26.5 min,均满足了规划提出的“3045”时空目标的要求(见表5)。
3.4.2 站间距匹配性
根据列车加减速性能, 能充分发挥120、140、160 km/h 速度目标值等级列车的站间距分别≮ 2.5、3.7、5.2 km。
根据上述章节的站点设置方案,穿城市域快线A 全线平均站间距约4.3 km,最小站间距约0.7 km,最大站间距约13.1 km(见图5)。结合站间距分布及线路工程条件,本线站间距> 5.2 km 的区间有4 个,> 3.7 km 的区间有8 个,> 2.5 km 的区间有9 个,占线路全长的比例分别为55%、82%、87%(见表6)。因此,从站间距匹配性来看,穿城市域快线A 可采用140 及以上的速度目标值。
图5 线路站间距与速度目标值匹配情况
综上,速度目标值为160 km/h 的方案能较好地满足时间目标的要求,同时与设站方案具有较好的匹配性,能发挥线路在线网中的功能,推荐采用。
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车辆选型
市域快线车辆选型需考虑线路功能定位、速度目标值、客流需求、贯通运营需求、线网车辆资源共享、工程投资等方面因素。依据住房和城乡建设部发布的《市域快速轨道交通设计标准》(CJJ/T314—2022),市域快线车型主要有市域A 型车、市域B 型车、市域D 型车[13]。在工程经济性方面,市域快线穿越武汉主城,以地下敷设方式为主,市域交流A、B 型车隧道断面外径约8.3 m(参考成都17、18 号线),双线隧道每延米造价约14 万元,市域D 型车隧道断面外径约8.7 m(参考重庆 15 号线),双线隧道每延米造价约18 万元。市域A、B 型车相比市域D 型车有一定的优势。穿城市域快线速度目标值推荐160 km/h,采用交流供电制式,交流制式的市域B型车国内技术成熟度较差、国内尚无应用案例,不予以考虑。基于本线功能定位、技术特征分析,本线宜采用市域A 或市域D 型车,考虑武汉市既有轨道交通线路以A 型车为主,从车辆检修资源共享和工程经济性方面角度考虑,本文暂按市域A 型车考虑。
6 可实施性
市域快线A 可实施性主要考虑沿线通道条件及换乘车站的预留情况。在沿线通道条件方面,市域快线A主要沿高新二路、丁字桥路、新华路等道路敷设,道路红线宽度均在40 m 以上,且轨道控制线已进行规划预控多年,具备可实施性;在换乘车站预留情况方面,15座换乘车站中9 座车站为已运营或在建线路换乘站,其中3 座采用站厅换乘形式,既有车站均已进行结构预留,其余12 座采用通道换乘。
结语
在都市圈1 h 通勤圈的背景下,各大城市均在构建城轨网中的快线系统。市域快线应根据城市的空间结构、廊道居民出行特征、其在轨道网中的功能定位以及经济条件等确定其建设形式。
穿城市域快线占据城市重要的出行廊道资源,应结合国土空间规划、综合交通规划等上位规划要求,廊道出行需求分析综合确定线路功能,慎重确定站点设置方案,以平衡快线的客流效益与运输效率,达到综合效益最佳,防止稀缺通道资源的浪费。目前,市域快线A 未上报建设,线站位方案仍处前期研究中。
由于快慢车运营模式,需设置越行站,尤其是中心城区地下越行站将带来投资的成倍增加,是否采用快慢车运营模式应予以充分论证,慎重抉择。
在车辆选型方面,应根据客流适应性、供电制式、工程经济性、资源共享等因素综合比较选定,下一阶段重点对市域A 和市域D 型车作进一步比选。
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