包秀明

(溫州市鐵路與軌道交通投資集團有限公司，浙江溫州 325000)

1 概述

近年來，我國大城市的空間結構形態(tài)逐漸由單中心向多中心和組團式發(fā)展，中心城區(qū)與外圍衛(wèi)星城、新城以及市域范圍內城鎮(zhèn)組團之間的聯(lián)系交流日益密切。加快市域鐵路的建設，構建“市區(qū)軌道交通網+市域(郊)鐵路網+城際鐵路網”的多層次軌道交通網絡結構，是緩解城市交通壓力，促進城鎮(zhèn)化發(fā)展的有效有段。以地鐵為代表的市區(qū)軌道交通因速度、線路長度的限制，輻射和服務范圍一般主要限于中心城區(qū)和近郊范圍；而市域鐵路速度更快，輻射和服務范圍更大，是對地鐵交通有益的補充。

1.1 市域鐵路定義

市域鐵路是連接中心城區(qū)與其他組團間，或與大中城市具有同城化需求的城鎮(zhèn)間，服務通勤、通學或通商等規(guī)律性客流，具有快速、高密度、公交化等特點的客運專線鐵路[1-2]。

1.2 市域鐵路主要技術特點

市域鐵路是介于城際鐵路和普通城市地鐵之間的一種新型軌道交通模式，相較于常規(guī)地鐵，市域鐵路具有以下主要技術特點。

(1)速度快：最高速度目標值一般在120～160 km/h，平均旅行速度55～60 km/h左右。車輛一般選擇市域動車組或CRH6F城際動車組。

(2)站間距大：站間距一般不小于3 km，線路需串聯(lián)5萬人以上城鎮(zhèn)組團或重要客流據點。站點設置應有利于旅客出行，具有交通引導和提高客流聚集等功能。

(3)線路長：線路長度一般為50～80 km，超長線路可達100～120 km。

(4)高架為主：地下線比例原則上不超過總長的30%，對建筑密集地段、環(huán)境要求較高的敏感區(qū)，可考慮局部設地下線。

2 工程概況

2.1 溫州市域鐵路概況

溫州市域鐵路建設規(guī)劃由S1、S2、S3線組成，線路總長158.1 km，設車站52座，3條線路環(huán)大羅山形成三角形主骨架布局。S2線為溫州地區(qū)東部沿海交通大走廊，起點為樂清下塘站，經樂清城區(qū)、甌江口新區(qū)、機場、中心城區(qū)(龍灣區(qū))、經濟開發(fā)區(qū)(見圖1)，至瑞安市城區(qū)人民路站，線路全長63.3 km，平均站間距為3.27 km，計劃2021年通車。二期工程北延至雁蕩山，線路全長93 km，平均站間距為3.7 km。

圖1 溫州市域鐵路S2線一期工程平面示意

2.2 市域鐵路的功能定位

溫州市域鐵路S2線的功能定位是在中心城區(qū)與周邊城鎮(zhèn)、組團及組團間建立快速的聯(lián)系通道，服務市域范圍內市民中長距離出行并兼顧城區(qū)范圍內中、短距離的出行。通過市域鐵路引導主城區(qū)人口向外合理、有序轉移，拉大城市框架，支撐城市總體規(guī)劃，打造大都市溫州。以“軌道+新型城鎮(zhèn)化”為理念，通過TOD開發(fā)，合理規(guī)劃和利用土地，沿軌道線打造特色城鎮(zhèn)，建立以市域鐵路為骨干的“珍珠+走廊”式城市形態(tài)。

市域鐵路線路在市區(qū)以外的規(guī)劃布局模式一般采用放射式，線路沿城市主要發(fā)展軸線或主導客流走廊由市區(qū)向衛(wèi)星城輻射；而在市區(qū)，市域鐵路依據其走行方向及與市區(qū)軌道的銜接方式，其規(guī)劃布局模式一般可分為貫穿式、環(huán)形加放射線式、多點放射式等，不同類型的布局模式有其各自的優(yōu)缺點和適用條件[3]。S2線在中心城區(qū)的規(guī)劃布局模式上，考慮了以下幾個因素。

(1)方便城鎮(zhèn)組團與中心城區(qū)的聯(lián)系

S2線是溫州市域范圍內南北向的交通大走廊，需要串聯(lián)市域南北的樂清、平蒼兩個副中心以及沿線城鎮(zhèn)群，兩個副中心與中部的溫州市區(qū)在空間上呈南北軸線狀，相關產業(yè)集聚區(qū)也大致沿軸線呈帶狀分布。因此，在規(guī)劃布局時，契合溫州市城市總體規(guī)劃中提出的“一核兩翼”市域空間結構，采用了貫穿城市中心的布局模式，以最大限度地實現(xiàn)旅客的直達，減少換乘，強化城鎮(zhèn)組團與中心城的聯(lián)系，引導都市區(qū)內人口和產業(yè)合理分布。

(2)強化與中心城區(qū)重要交通樞紐的銜接

市域鐵路速度快、運量高、服務范圍廣。因此，應重點加強其與城市對外交通樞紐或大型地鐵換乘站的銜接，以方便旅客快捷換乘，充分發(fā)揮市域鐵路的服務功能。規(guī)劃中，S1線在東西方向串聯(lián)了溫州動車站、溫州站、機場。因此，S2線應考慮方便溫臺地區(qū)沿海各縣市客流與溫州機場的聯(lián)系，并在溫州機場與S1線實現(xiàn)同臺換乘。

(3)實現(xiàn)線路的功能定位

溫州市域鐵路的功能定位是解決中心城與周邊城鎮(zhèn)組團及城鎮(zhèn)組團之間的中長距離通勤出行，同時兼顧中心城區(qū)內的中短距離交通。目前，溫州市中心城區(qū)缺乏其它大運量、快速的公共交通方式，中短距離的客運需求量大，尤其是城市核心區(qū)與機場、動車南站等大型交通樞紐之間出行不便。因此，在有條件的情況下，線路應盡量進入中心城區(qū)或城市重要功能節(jié)點。

3 市域鐵路關鍵技術問題

3.1 市域線與市區(qū)線建設順序

(1)城市軌道交通一般建設順序

根據城市空間由內及外逐步拓展的一般特征，國內各大城市軌道交通建設順序通常是先市區(qū)線后市域線，即先通過建設市區(qū)線緩解交通擁堵，待城市擴大到一定規(guī)?；蛲鈬鲁轻绕鸪^市區(qū)軌道線服務范圍后，結合城市規(guī)劃和客流需求，再啟動市域線建設。

(2)影響城市軌道交通建設順序的主要因素

①客流需求

市域線建設時序與居民出行特征、客流需求有關。軌道交通項目的建設需要客流支撐，客流量決定了發(fā)車的密度和運營效益，從而影響服務水平和項目的可持續(xù)性；因此，建設市域線的城市，其中心城區(qū)與外圍聯(lián)系應密切，一般初期高峰小時客流量不應低于1萬人次/h。

②城市形態(tài)

單中心城市是我國早期城市的主要形態(tài)，近年來，隨著城市規(guī)?？焖贁U張，逐漸出現(xiàn)了大城市從向心集聚轉向離心分散發(fā)展的轉折時期，即郊區(qū)城市化過程[3]。規(guī)劃建設市域鐵路的大都市，城市形態(tài)特征應呈現(xiàn)中心城或主城+衛(wèi)星城鎮(zhèn)、新城、組團的空間分布特征，具有放射形向外擴展特征。

③城市規(guī)劃

新城或新區(qū)規(guī)劃的規(guī)模、年限，城市近、遠期發(fā)展趨勢和速度，市政配套基礎設施建設進度等，都是建設市域線需要重點考慮的因素。不能過度放大TOD的作用，城市發(fā)展速度跟不上預期，就會出現(xiàn)市域線建成后客流稀少的情況[4]。

(3)溫州選擇先建市域線

溫州是典型的地少人多城市，2011年啟動軌道交通規(guī)劃建設研究時，城市建成面積為194.8 km2，常駐人口319.5萬人，人口密度1.64萬人/km2，遠超適宜居住人口密度。在自然地理條件方面，因受東海、甌江、大羅山等因素制約，主城區(qū)面積狹小，道路擁擠，低矮、老舊房屋密集。在地質水文條件方面，溫州屬于典型的深厚軟土地區(qū)，市區(qū)軌道交通建設條件差、難度大。解決中心城區(qū)交通擁堵問題，宜先疏導人口逐步有序向外圍轉移。在客流需求方面，溫州市工業(yè)城鎮(zhèn)、經濟據點分布密集，民營經濟活躍，組團式、塊狀式特征明顯，城鎮(zhèn)之間、城鎮(zhèn)與市區(qū)之間交流聯(lián)系密切，對快速、大運量市域軌道交通需求迫切。因此，溫州選擇了先建設外圍的市域線，待城市框架拉大、中心城區(qū)人口有效疏解后，擇時啟動市區(qū)軌道網建設。

3.2 速度目標值

速度目標值的選擇主要受城市空間尺度、旅客出行時間意愿等因素制約。溫州市域鐵路速度目標值研究的基本思路是：在確定時間目標值和深入分析客流特征的基礎上，對不同速度目標值的工程投資、與時間目標值的適應性、與車站分布的適應性等進行研究，進而確定合理的速度目標值。根據溫州市民出行時間意愿調查和與其它交通工具的對比，溫州市域鐵路的建設應遵循主要節(jié)點間用時不超過1 h為原則。下面以S2線為例進行分析。

(1)根據調查，在正常交通狀況下，從溫州中心城區(qū)至瑞安城區(qū)乘坐快速大巴全程旅行時間約60 min，乘坐出租車或駕車需要約50 min；瑞安城區(qū)至雁蕩山乘坐旅游大巴或駕車旅行時間約85 min[5]，對120 km/h、140 km/h、160 km/h三種速度進行了對比(見表1)，經對比分析，140 km/h和160 km/h均可滿足目標要求。

表1 市域鐵路速度目標值對比 min

(2)工程投資與速度目標值成正比，主要體現(xiàn)在線路長度、橋隧等土建工程投資，征地拆遷，與速度相匹配的車輛購置以及運營能耗上。經量化對比分析，120 km/h土建投資較140 km/h方案減少0.2%(約0.52億元)，160 km/h方案土建較140 km/h增加1.2%(約2.73億元)[6]；從運營能耗測算，140 km/h列車運營能耗較120 km/h增加約4%，較160 km/h節(jié)省約6%[7]。市域鐵路運行車輛主要為中車青島四方公司制造的市域動車組，140 km/h車輛價格較120 km/h高100萬/輛；參照長株潭城際鐵路、寧波-余姚城際鐵路，160 km/h的車輛國內目前主要采用CRH6F，其價格為1 500萬/輛，160 km/h車輛價格較140 km/h增加約550萬/輛。綜合工程投資和運營費用分析(見表2)，采用140 km/h的速度具有性價比優(yōu)勢。

表2 市域鐵路綜合投資和運營費用

(3)列車的最高速度、列車起停性能以及站間距三者之間有密切的關系，“達速比”是反應速度設計合理性的重要指標[8]。120 km/h、140 km/h、160 km/h三種速度等級列車在本線平均站間距離3.7 km的平坡路段運行速度曲線比較見圖2。

圖2 市域動車組加減速性能比較

由圖2可以看出，120 km/h、140 km/h、160 km/h列車以目標速度運行距離分別約占區(qū)間總長的57%、23%、0%。因此，在本線的車站分布及站間距條件下，就列車運行效率而言，站站停列車采用120 km/h、140 km/h時效率更高。

綜合考慮全線運行時間目標、列車運用效率和工程投資，建議速度目標值采用140 km/h。

3.3 系統(tǒng)制式

系統(tǒng)制式主要是指系統(tǒng)所采用的供電制式和車輛選型[9]。在溫州開展市域鐵路規(guī)劃建設之前，我國已運營的市域鐵路主要有上海的金山線、北京的市郊鐵路S2線。但這兩條線是利用既有鐵路改造而成，采用交流供電的國鐵制式；采用直流供電的城市軌道交通制式有我國香港地區(qū)LAR機場快線、北京市軌道交通首都機場線[10]。兩種制式各有適應范圍。

(1)供電制式

市域鐵路牽引供電制式的選擇應從長遠發(fā)展著想，考慮線網銜接方式、互聯(lián)互通、資源共享以及車輛配置等因素，同時結合市域鐵路的功能定位、特點、工程投資和效益、運營維護成本等，經技術經濟綜合比選后確定。

①從線網銜接方式分析

市域鐵路利用既有鐵路設施或與既有鐵路接軌，應采用與所銜接鐵路一致的牽引供電制式。當與之銜接的鐵路為電力牽引時，市域鐵路應采用交流單相25 kV架空接觸網供電；市域鐵路與城市軌道交通接軌時，如果要實現(xiàn)跨線直通，則應采用1 500 V直流供電；若不考慮直接接軌，采用乘客換乘方式成網，則供電方式不受此因素約束。S2線在樂清雁蕩山保留了與國鐵互聯(lián)互通的條件，同時，根據浙江省都市圈城際鐵路建設規(guī)劃中的有關要求，S2線考慮與臺州市域鐵路S1線(采用交流供電)連接并實現(xiàn)跨線運營。因此，S2線應采用交流制式。

②從運行速度的適應性分析

供電制式與車輛運行速度有一定的關聯(lián)，高速運行的車輛，所需功率增幅遠大于其速度增幅。如果高速運行的車輛采用較低的電壓制水平，則車輛制造成本、牽引供電工程建設成本和運營成本相對較大[11]。從目前國內技術成熟度及可靠度來看，交流25 kV供電可以適應車輛120～350 km/h的運行速度，直流1 500 V供電可以適應車輛最高160 km/h的運行速度。速度目標值為120 km/h，線路長度在50 km以下時，交、直流供電制式均可滿足要求，經濟性相當；速度目標值為140 km/h，線路長度在50～80 km時，交直流制式仍可滿足要求(但直流供電已無經濟性優(yōu)勢)。速度目標值在160 km/h，線路長度超過80 km時，直流制式車輛已不經濟，且國內無運營經驗[12]。S2線全線長度超過90 km，采用交流制式在技術、經濟上有優(yōu)勢。

③從投資造價分析

直流供電系統(tǒng)變電所供電距離短，一般為2.5～4 km，需要設置較多數(shù)量的變電所。S2線全線93 km，需設置3座主變電所、25座混合變電所、4座降壓所；交流供電系統(tǒng)電壓等級高，變電所供電距離為30～55 km，S2線全線僅需設置3座牽引變電所(一座與S1線共享)、4座分區(qū)所/開閉所；在運營維護上，直流變電設施較多、維護工作量大、維護費用高。經造價對比分析，直流供電系統(tǒng)比交流供電系統(tǒng)投資高約800萬/km，全線供電系統(tǒng)需增加投資7.2億元[13-14]。

綜合技術、投資、運營維護等方面的比較，溫州市域鐵路S2線宜采用交流制式供電。

(2)車輛選型

目前，我國城市軌道交通的速度目標值普遍定位于80 km/h[15]，車輛選型以A型車或B型車為主。溫州市域鐵路線網的車輛選型應考慮整個線網的需求，同時需滿足與國鐵互聯(lián)互通及速度目標值的要求。因此，在CRH6型車基礎上，對牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車體結構等方面進行優(yōu)化改進。結果表明，140 km/h的市域動車組啟動特性、制動特性、編組定員更加適合S2線工程實際及溫州市域鐵路線網的特征。

3.4 與副中心城區(qū)的關系

穿越現(xiàn)狀城區(qū)：即市域線路進入老城區(qū)，并在重要客流據點設站。由于現(xiàn)狀城區(qū)建筑密集，一般應采用地下線形式。這種方式對客流吸引較強，但建設實施難度較大，對新區(qū)的開發(fā)帶動作用較弱。

繞行現(xiàn)狀城區(qū)：即線路經行城市新老結合部，即可兼顧對老城區(qū)的客流吸引，又可以帶動新區(qū)的開發(fā)。

遠離現(xiàn)狀城區(qū)：線路沿城市規(guī)劃新區(qū)敷設，距離現(xiàn)狀城區(qū)一般較遠，近期客流吸引能力較弱，居民出行不便。但車站可帶動土地開發(fā)，促進城市發(fā)展，且工程實施難度較小。遠期客流吸引能力與規(guī)劃的實施速度密切相關。

考慮到S2線與沿線用地的結合、與規(guī)劃路共同實施的便利條件，線路近遠期客流吸引及帶動開發(fā)性較強等因素，選擇在樂清、瑞安兩個副中心新老城區(qū)結合部敷設線路。

4 結束語

(1)市域鐵路線網的建設時機應結合城市規(guī)模、城鎮(zhèn)分布特點和客流需求確定，結合城市組團式分布特點、客流需求，溫州市選擇先建設市域線。

(2)結合功能定位、線路長度、城鎮(zhèn)分布以及出行時間目標、投資效益等因素分析，溫州市域鐵路S2線采用140 km/h的速度目標值。

(3)市域鐵路速度在不超過120 km/h時，采用直流制式和交流制式均可，但當市域鐵路線路超過50 km后，采用交流制式更具有優(yōu)勢。溫州市域鐵路S2線長度超過90 km，因此選擇了交流供電制式。

(4)市域鐵路線路在中心城區(qū)的布局形態(tài)應結合多因素綜合分析。在中心城區(qū)采用貫穿中心城的布局方式；在經過副中心或城鎮(zhèn)組團時一般考慮沿城區(qū)新老結合部敷設。

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