李巖輝，李團社，高志宏，李文博

(1.中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，西安 710043；2.陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室(中鐵一院)，西安 710043)

1 研究背景

既有鐵路專用線為城市中心與周邊大型工業(yè)區(qū)、工礦企業(yè)、軍工企業(yè)等運送重型物資的線路，為運輸方便，專用線接軌于國鐵網(wǎng)正線，且大多建設(shè)于計劃經(jīng)濟時期，當時城市化率較低、城市規(guī)模小，鐵路專用線連接的工業(yè)廠區(qū)大多位于城市郊區(qū)，部分專用線在連接廠區(qū)的同時，還能連接大城市周邊的縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，能夠利用專用線的富余運能兼顧客運。但結(jié)合當時城市發(fā)展的情況，線路功能多為市郊鐵路性質(zhì)，且每天開行對數(shù)較少，屬于長距離“點對點”性質(zhì)的客運服務，嚴格意義上來說不屬于公共交通客運范疇。

進入新世紀以來，隨著城鎮(zhèn)化進程加快、城市規(guī)模擴大，城市綜合交通系統(tǒng)、居民出行特征也發(fā)生著深刻變化。城際客運系統(tǒng)、高速公路網(wǎng)的發(fā)展，使原有的市郊鐵路客運量發(fā)生轉(zhuǎn)移，各城市開始逐漸取消了專用線的客運功能。同時，各城市“攤大餅”的發(fā)展模式，原來位于郊區(qū)的線路演變?yōu)榇┏嵌^的線路，其副作用也逐漸體現(xiàn)出來，如阻隔城市發(fā)展、污染環(huán)境、資源浪費，無法拆除或改造的鐵路線路、場站也成為城市中不受歡迎的“消極空間”[1]。

隨著區(qū)域城市的快速協(xié)同發(fā)展以及核心城市發(fā)展引擎作用的日益突顯，我國經(jīng)濟增長的最大發(fā)展?jié)撃鼙憩F(xiàn)為城市群和都市圈的加快形成與發(fā)展。城市的概念不僅僅是原有的中心城區(qū)，而是一個更大范圍的空間系統(tǒng)，很多鐵路專線均被納入了都市圈范圍。許多工礦區(qū)逐漸被城市建設(shè)用地包含，原有線路上的出行由常規(guī)公交、小汽車承擔。城市、人口、出行空間的變化，使得連接主城區(qū)與外圍區(qū)域的公共交通體系更為重要，利用既有線路參與城市交通運營重新體現(xiàn)出了其必要性與價值。

2 必要性與可行性

2.1 鐵路專用線改造有軌電車必要性分析

(1)上位政策支撐。在《關(guān)于推動都市圈市域(郊)鐵路加快發(fā)展的意見(國辦函[2020]116號)》、《關(guān)于促進市域(郊)鐵路發(fā)展的指導意見(發(fā)改基礎(chǔ)[2017]1173號)》中，均提到優(yōu)先利用既有鐵路，對合理利用既有資源可行性分析論證，結(jié)合城市規(guī)劃建設(shè)、鐵路現(xiàn)代物流轉(zhuǎn)型發(fā)展需要，深化城市內(nèi)部相關(guān)鐵路運輸能力利用研究，鼓勵具備條件的城市內(nèi)部鐵路部分功能合理外遷，釋放線路運輸能力、盤活既有鐵路資源。通過既有鐵路補強、局部線路改擴建、站房站臺改造等方式，創(chuàng)造條件開行市域(郊)列車[2]。

(2)城市空間變化給鐵路沿線提供了交通需求。由于原有的專用線均敷設(shè)在城市外圍并銜接工礦廠區(qū)，沿線多為非建設(shè)用地、基本農(nóng)田，出行量少，出行均為主城區(qū)-郊區(qū)的“點對點”出行，每日僅開行數(shù)對普速列車。隨著經(jīng)濟發(fā)展，主城區(qū)范圍逐漸向外圍拓展，中心城區(qū)與外圍區(qū)域聯(lián)系程度增加。從城市發(fā)展、城市空間結(jié)構(gòu)變化的角度來說，需要在大都市區(qū)域內(nèi)形成快速軌道交通網(wǎng)絡體系[3]。反之，結(jié)合交通需求對既有鐵路專用線進行公交化的合理改造，能夠進一步拓展城市骨架，解決都市圈30～50 km范圍的通勤需求。

(3)出行特征變化帶來的出行需求。隨著居民生活水平提高、機動車保有量增加、公共交通系統(tǒng)的完善，居民出行強度、機動化出行比例提高；城市人口、流動人口逐年增長，推動出行總量提高；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化使生活方式、出行目的多樣化；城市范圍擴大，引起出行距離增加，出行空間分布由原來的單中心結(jié)構(gòu)發(fā)展為多中心結(jié)構(gòu)，外圍區(qū)域與中心城區(qū)同城化趨勢明顯，都市區(qū)一體化程度增加，形成大范圍、長距離的市域范圍出行需求模式[4]。

(4)綜合交通體系發(fā)展需要。既有鐵路改造之后，沿線發(fā)展、人口聚集、城市空間重構(gòu)將吸引大量誘增客流，需求的增加對軌道交通網(wǎng)絡系統(tǒng)、沿線其他交通方式的銜接提出了更高要求，線路在整個城市軌道網(wǎng)絡、城市綜合交通體系中的積極作用也會更加明顯。既有的鐵路專用線，以城市軌道化改造-與軌道交通線網(wǎng)融合-與綜合交通體系銜接的方式，服務交通系統(tǒng)、城市出行，并逐漸成為綜合交通系統(tǒng)、城市軌道交通系統(tǒng)的組成部分。

(5)既有鐵路資產(chǎn)優(yōu)化利用。面對城市化迅速發(fā)展、城市骨架不斷拓展的趨勢，都市區(qū)范圍內(nèi)中心區(qū)域與外圍組團的出行需求變化，為傳統(tǒng)鐵路客運市場提出了新的挑戰(zhàn)[5]。鐵路運營有必要利用既有設(shè)施富余能力及優(yōu)良通道的優(yōu)勢，挖掘現(xiàn)有鐵路技術(shù)與資源適度參與城市軌道公交化運營，不需要太大投資，即可完成挖潛擴能，創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點；提高鐵路運營效益與固定資產(chǎn)的利用率，盤活鐵路資產(chǎn)，增強鐵路適應市場的綜合能力；節(jié)約城市土地資源、減少拆遷量；改善沿線整體環(huán)境、帶動沿線發(fā)展，走可持續(xù)發(fā)展之路，從而為城市交通服務。

2.2 鐵路專用線改造有軌電車可行性分析

(1)鐵路富余能力的要求

城市軌道交通一般需要較密的發(fā)車間隔、較長的運營時間，其運營計劃需要依據(jù)初、近、遠不同時期進行調(diào)整，因此參與城市軌道建設(shè)的專用線必須有富余能力，在不影響專用線運輸功能的前提下，滿足城市客運交通需求。若既有線路為單線，可按照初期、近期單向運行，依據(jù)運營組織增加配線，設(shè)置會讓、越行站；遠期可改造為雙線，以適應城市發(fā)展、客流增長的需求[6]。

(2)穩(wěn)定的客流

既有專用線多位于城市邊緣，周邊為工礦企業(yè)、非建設(shè)用地。城市范圍擴大、人口聚集、建設(shè)用地開發(fā)才能夠提供客流。在分析客流需求時，應從城市規(guī)劃確定的城市發(fā)展方向(即主城區(qū)與外圍組團客流流向的適宜性)、城市建設(shè)用地邊界、人口密度分布、就業(yè)崗位密度分布、專用線沿線用地特征、沿線居民出行特征等方面，綜合判定該線路未來客流增長潛力、土地升值空間、經(jīng)濟效益[7]。

(3)工程改造的可行性

既有鐵路與城市軌道交通有諸多共同點：相同的輪軌系統(tǒng)，線路形態(tài)、運營原理相似，既有鐵路雖然為線路改造提供了既有優(yōu)勢，但仍需要處理諸多鐵路系統(tǒng)與城市軌道交通系統(tǒng)各類工程技術(shù)問題，包括增設(shè)車站、既有車站改造、與其余線路換乘、線路指標、車輛、強弱電、環(huán)控系統(tǒng)、限界等問題[8]。在工程改造時，必然要考慮改造過程對專用線的影響，以及改造后國鐵與城市軌道工程、運營指標匹配的問題。

(4)運營與管理

鐵路設(shè)施一般隸屬于國鐵集團或廠礦企業(yè)，與城市軌道的國有資產(chǎn)管理不同，將其改造為城市軌道交通，對鐵路的運輸結(jié)構(gòu)、運輸組織方式將產(chǎn)生影響。因此，國鐵要參與城市軌道交通建設(shè)、實現(xiàn)多網(wǎng)融合，必須打破行業(yè)與行政界線，多渠道融資、公交化運營，使其成為城市軌道系統(tǒng)的一部分，實現(xiàn)“城鐵雙贏”、產(chǎn)權(quán)置換與體制創(chuàng)新[9]。

2.3 既有鐵路改造形式與案例匯總

既有鐵路改造利用形式多樣，可以根據(jù)當?shù)厣鐣?jīng)濟條件、交通體系、自然環(huán)境、城市功能定位、需求特征等條件選擇適宜的改造模式。目前，國內(nèi)外對既有鐵路改造主要案例如表1所示[10-11]。

表1 國內(nèi)外部分既有鐵路改造案例

由表1可以看出，既有線的優(yōu)勢在于廊道、空間、線路條件已存在，能夠節(jié)省部分工程、拆遷費用。對于既有鐵路改造，應發(fā)揮既有線現(xiàn)狀優(yōu)勢，并結(jié)合改造目標與功能對既有條件進行全面評估以確定其可行性、必要性，不可為改造而改造。同時，既有鐵路改造受到多方面因素影響，涉及到地方政府、鐵路局集團、軌道公司、規(guī)劃部門、鐵路所屬企業(yè)等多方面利益，應針對管理、建設(shè)、投資、運營等問題建立良好的協(xié)作模式。

3 研究思路分析

對既有鐵路改造，以線路所在區(qū)域發(fā)展特征為基礎(chǔ)初步判斷其必要性、可行性，通過沿線人口與就業(yè)崗位分布、用地規(guī)劃，確定需求特征與客流量級，再確定其功能、制式；進而根據(jù)沿線用地、道路條件、地理地貌等因素落實線站位，并確定行車計劃以及工程建設(shè)、工程經(jīng)濟等指標。具體思路如圖1所示。

圖1 既有鐵路改造為城市軌道研究思路

本研究對專用線改造為城市軌道的研究思路、工程特征進行分析，其要點如下。

(1)城市發(fā)展對改造必要性的支撐

鐵路專用線服務于工礦企業(yè)，隨著城市發(fā)展，沿線用地、人口分布發(fā)生了一系列變化，線路周邊用地從原有的非建設(shè)用地逐步發(fā)展，通勤需求逐漸增加，都市圈、城市群逐漸形成，城市發(fā)展邊界涵蓋了鐵路專用線的部分或全部區(qū)域[12]。在出行需求能夠支撐城市軌道交通運營的情況下，同時專用線的路由與城市發(fā)展軸線、外圍區(qū)域發(fā)展方向基本一致，才有一定的改造必要性。

(2)專用線線站位與既有線網(wǎng)的關(guān)系

專用線改造為城市軌道后，將納入到城市軌道交通系統(tǒng)中，需要從以下4個方面分析本線路與線網(wǎng)的關(guān)系[13]：①與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)，通過線網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線網(wǎng)密度考察該線路在整體線網(wǎng)中的合理性，要求該線路在線網(wǎng)中布局均衡，起到補充、加密的作用，必要時應對局部線網(wǎng)進行調(diào)整；②該線路與其余線路應避免使用同一走廊，并具有良好、便捷的換乘關(guān)系，提升客流效益；③分析該線路在整體線網(wǎng)中的功能層次；④考慮與其他線路的資源共享。

(3)改造條件與難度適中

專用線多為單線鐵路，沿線用地均緊密布局在鐵路兩側(cè)，其紅線寬度較窄。隨著交通量增長，遠期有改造為雙線的交通需求，從而形成較大的拆遷改造工程；由于專用鐵路主要服務工礦企業(yè)的貨運需求，一般從國鐵正線接出支線，并直接連接工廠所在地，中途設(shè)站較少，對于城市交通而言，對站間距、站點覆蓋率有一定要求，因此需要在原有線路上增設(shè)車站，其站點位置應最大化滿足客流需求，且要求具有工程可實施性[14]。

(4)沿線道路交通的有效管理

原有的鐵路專用線敷設(shè)于地面，隨著城市發(fā)展、交通量增加，部分與鐵路平交的道路已升級為主干路，交通量趨于飽和。既有鐵路每日僅開行數(shù)對列車，對交通影響較?。坏脑鞛槌鞘熊壍澜煌ㄒ院?，將按照城市軌道交通的運行計劃運營，若仍采用地面敷設(shè)形式，需要針對平交道口設(shè)置專門的信號燈并安排信號優(yōu)先，在保證軌道交通順利運營的同時最小程度減少對道路交通的影響。

(5)投資、建設(shè)與運營模式

鐵路與城市軌道交通管理分屬不同部門，受到行政壁壘、管理權(quán)屬、財務清分等問題影響，給既有鐵路的公交化運營帶來一定難度。在項目研究前期，應當對合適的投融資方案、經(jīng)營權(quán)歸屬、資源共享等問題進行研究，如組建項目公司、統(tǒng)一運營管理機構(gòu)等。

4 實例分析

本研究以西安市西戶鐵路為例，研究改造為有軌電車的線路功能、需求特征、工程難點、管理等各方面內(nèi)容。

4.1 西安市既有專用線概述

根據(jù)西安局提供資料，西安市區(qū)范圍內(nèi)專用鐵路共計87條，根據(jù)接軌站及線路特性，一條主線一般會接入多條支線，將線路按照支線歸入主線的特點，形成9條線路集合，其分布如圖2所示。其中東月路—西安東站線、與灞橋接軌的紡織城線已停用；與東站接軌的紅旗廠專用線即將停用。

圖2 西安市鐵路專用線分布

結(jié)合上述對既有線利用原則、方法的分析，考慮線路周邊的用地性質(zhì)、人口分布、改造工程難易程度、線路條件等因素，需因地制宜制定其再利用策略。部分長度較短且正在運營的線路，暫不宜進行改造，如陜西儲備533庫—西安西站、西安西電—三民村站等；部分線路已停運，如紡織城線可考慮利用為休閑與創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)模式；東月路—西安東站、紅旗廠—西安東站均在西安東站接軌，并貫穿西安東郊南北方向，可改造為中低運量軌道交通或城市道路。

西戶鐵路為西安專用線體系中重要組成部分，線路富余能力較大，沿線的西郊工業(yè)區(qū)、灃東新城、灃西新城、鄠邑區(qū)發(fā)展迅速，宜改造為中低運量軌道交通或旅游軌道交通[15-16]。

4.2 西戶鐵路概況

西戶鐵路位于西安西南部，該線自隴海鐵路三民村站引出，經(jīng)西安市西郊、穿鄠邑城區(qū)后至余下。西戶鐵路于1955年5月開工建設(shè)，同年12月通車，建成后同時承擔貨運、客運功能；由于客運市場變化，2001年10月停辦客運，現(xiàn)只負責往來鄠邑區(qū)、余下的貨物運輸。

西戶鐵路為單線Ⅲ級鐵路；采用DF4內(nèi)燃機車；牽引質(zhì)量3100t；線路總長40.6 km，共設(shè)站5座(三民村、新西北、馬王村、戶縣、余下)；橋涵39座；平交道口66處；運行速度為60 km/h，馬王村—鄠邑區(qū)間因平交口較多，運行速度僅為20 km/h；現(xiàn)狀運營2對/d，平圖能力25.5對/d；運營時間6:00-20:00；服務對象為惠安化工廠、大唐第二電廠(煤)等；據(jù)統(tǒng)計，2017年全線貨運總量為84萬t，其中裝車24萬t，卸貨量60萬t。

4.3 線路與城市發(fā)展關(guān)系

經(jīng)過多年的發(fā)展，西戶鐵路沿線發(fā)展較快，新增城市建設(shè)用地集中在西郊阿房路、紅光路、昆明路、灃東新城南部、鄠邑區(qū)，該線路原有的“點對點”出行特征，逐漸演變?yōu)橛玫剡B片發(fā)展的城市交通出行特征。本研究選取1988年～2020年不同時間節(jié)點的衛(wèi)星地圖，以研究線路周邊用地30年間的變化規(guī)律，不同年份的城市發(fā)展邊界如圖3～圖5所示。

圖3 城市用地與線位(1988年)

圖4 城市用地與線位(2020年)

圖5 規(guī)劃用地與線位

根據(jù)城市發(fā)展確定6個時間階段，并增加考慮規(guī)劃用地邊界，將用地邊界變化情況繪制為圖6所示的不同時間節(jié)點用地發(fā)展，并在圖中標示出西戶鐵路的線位?？梢钥闯觯S著鄠邑區(qū)作為大西安副中心的確立，鄠邑區(qū)與主城區(qū)之間的聯(lián)系日趨緊密，城市主要發(fā)展方向為：沿太白路、高新路方向的高新區(qū)方向；沿昆明路、科技路、漢城路、阿房路的灃東新城與西郊工業(yè)區(qū)方向；鄠邑區(qū)內(nèi)部形成東至京昆高速、南至惠安公司、西至渼陂湖、北至戶縣機場的范圍。

圖6 1988年至規(guī)劃年用地變化與線位

4.4 線路與綜合交通關(guān)系

根據(jù)西戶鐵路沿線發(fā)展特征，選取重要客流點，并結(jié)合改造后運營適應性，共設(shè)13座車站(汽車南站—皂河站)，全長33.04 km，其線站位與各交通方式的關(guān)系如圖7所示。

圖7 西戶線綜合交通體系

(1)道路

西戶線沿線主要南北向道路有阿房路、西三環(huán)、繞城高速、豐鎬大道、魚斗路、咸戶路等；東西向道路有棗園路、大慶路、紅光路、大寨路、科技西路、京昆高速、G108、豐京路等。

(2)鐵路

與西戶線相關(guān)的鐵路為西成高鐵，其中阿房宮站距本線5.5 km，鄠邑站距本線7 km。且兩者服務客流性質(zhì)不同，西成高鐵主要服務長距離、點對點的客流；而西戶線服務沿線通勤、旅游客流。

(3)公交

本線沿線相關(guān)的公交線路共有7條，統(tǒng)計如表2所示。

表2 西戶線沿線相關(guān)公交線路

(4)地鐵

本線與地鐵線網(wǎng)中7條線路換乘，從南至北依次為鄠邑(15號線)、周店(18號線)、灃京生態(tài)園(16號線)、昆明池東(3號線)、潤景怡園(3號線)、昆明路(5號線)、紅光公園(12號線)、皂河(1號線)。通過與地鐵線路換乘，有效將西戶線融入到城市軌道網(wǎng)絡中，起到內(nèi)通外聯(lián)、擴大線路服務范圍的作用[17]。

4.5 需求分析

該工作包括以下內(nèi)容：(1)西安主城區(qū)與鄠邑的發(fā)展，兩地之間交通量的增長。(2)本線路的功能分析。(3)沿線人口、就業(yè)崗位、用地性質(zhì)、開發(fā)強度的分析，重點分析站點周邊500～800 m范圍。(4)客流集散點分布，包括西郊工業(yè)區(qū)、昆明池、鄠邑汽車站、灃東吾悅等。(5)綜合交通系統(tǒng)，本線與高鐵站、地鐵線網(wǎng)、常規(guī)公交、道路交通的關(guān)系，各出行方式的轉(zhuǎn)移、協(xié)調(diào)關(guān)系。在考慮上述問題的基礎(chǔ)上，應用“四階段”分析方法，得出該線路的客流預測結(jié)果，如圖8所示。

圖8 西戶線改造后遠期高峰小時客流

根據(jù)客流預測結(jié)果，本線路初、近、遠期早高峰最大斷面為0.10，0.21，0.50萬人次/h。該線路與部分公交、城市道路共處同一走廊，客流培育需要一定時間；最大斷面受到運營模式的影響，由于西戶鐵路為單線鐵路，遠期才有可能改造為雙線，而單線運營需考慮列車會讓，部分車站站間距較長，對運能影響較大，而運能又直接影響高峰小時斷面客流量。

全線高峰小時客流斷面分布特征表明，最高斷面為潤景怡園—昆明路之間，該地區(qū)為西安市西郊連片發(fā)展區(qū)，人口就業(yè)崗位集中，通勤客流以鄠邑至西安為主要方向；向北方向客流斷面較高，主要為外圍區(qū)域至中心城區(qū)及地鐵站換乘客流；昆明池—周店部分位于遺址區(qū)、非建設(shè)區(qū)域，該區(qū)間斷面與西安—鄠邑之間的大區(qū)出行量相關(guān)；周店—汽車南站為鄠邑區(qū)部分，隨著鄠邑區(qū)發(fā)展，用地、公共設(shè)施完善，區(qū)域內(nèi)部出行增加。

4.6 改造形式

結(jié)合本線路功能、車站、客流特征，該線路宜改造為城市交通類型，并根據(jù)客流量級選擇低運量軌道交通。低運量軌道交通制式包括有軌電車、云巴、智軌等，由于本次線路改造是基于西戶鐵路既有線路，因此優(yōu)先選擇鋼輪鋼軌車輛。西戶鐵路服務的惠安公司、大唐電廠在未來一定時期仍在使用，且既有線改造成本較大，為保證鐵路的正常運營，需選擇與鐵路兼容性更好的制式[18-21]。因此，本次改造制式為有軌電車。

5 結(jié)論與建議

(1)主要研究內(nèi)容

本文分析了既有鐵路的含義、發(fā)展現(xiàn)狀，從城市特征、交通需求、沿線開發(fā)等角度，論述了既有鐵路改造的必要性、可行性、改造思路。并以西安市西戶鐵路為例，分析了既有線現(xiàn)狀、城市發(fā)展、綜合交通、城市規(guī)劃、客流特征。研究結(jié)果表明，隨著大西安的發(fā)展、城市品質(zhì)的提升，對西戶鐵路的改造利用具備必要性；但該線路沿線未開發(fā)用地較多，人口聚集程度較弱，出行主要以鄠邑—西安的點對點的出行為主，進行公交化改造仍需進一步對沿線進行開發(fā)、挖潛擴能。

(2)功能定位

鐵路專用線為服務工業(yè)、廠區(qū)而建設(shè)的專用線路，產(chǎn)權(quán)大多屬于地方鐵路局。隨著我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型調(diào)整、交通強國、供給側(cè)改革、去產(chǎn)能去庫存等政策的推進，很多地區(qū)對工業(yè)進行了重新布局。部分廠區(qū)進行了升級改造，部分廠區(qū)從市中心遷移至外圍新區(qū)，該類型廠區(qū)原有的大宗貨物運輸功能已逐漸淡化，宜通過公交化改造、一體化開發(fā)、沿線環(huán)境優(yōu)化、土地功能調(diào)整等措施，對既有鐵路、社會、文化資源價值進行挖掘提升，并充分利用鐵路走廊空間，實現(xiàn)城市空間的重構(gòu)。本研究為既有鐵路公交化改造內(nèi)容，但實際上可以結(jié)合線路特征制定不同的再利用策略，包括休閑觀光類、創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)類、城市交通類等。

(3)產(chǎn)權(quán)問題

西戶鐵路產(chǎn)權(quán)歸西安局集團有限公司所有，地方政府需要與西安局相關(guān)部門溝通技術(shù)改造、線路使用、運營管理模式及投資收益等問題。建議政府與西安局集團有限公司共同成立運營公司，或采用租借、購買服務的方式運營。

(4)綜合交通一體化

有軌電車敷設(shè)于城市道路，與其他交通方式混行，線路改造必然要考慮列車與城市綜合交通的關(guān)系。一方面是地鐵、常規(guī)公交、慢行交通與本線的銜接，在重要地鐵站點預留接駁條件，通過換乘提升客流效益；另一方面是本線路權(quán)、運營安全、交叉口信號控制等問題，其具體問題與解決方案將在本研究下篇中詳細介紹。