两种城际铁路设计思路的对比分析
【摘要】从城际铁路的主要特征、功能定位、主要技术标准等方面对比分析了铁道部投资建设(或省部合建) 的城际铁路与广东省投资建设的城际铁路的主要设计思路, 指出了两种城际铁路发展模式的不同点并剖析了原因。结合城际客流的主要特征, 对我国两种城际铁路的未来发展方向提出了一些见解。
【关键词】城际铁路; 设计思路; 发展模式; 对比分析
目前, 除了国家级的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海(京津冀) 三大城市群外, 部份省市从地域的角度分别规划了辽中南城市群、山东半岛城市群、中原城市群、关中城市群、成渝城市群、武汉城市圈、长株潭城市群、海西城市群、滇中城市群等。城际铁路作为重要的交通基础设施, 是构建城市群的重要内容之一, 也是城市群的现代化标志之一。随着“四纵四横”高速铁路客运专线和“八纵八横”高标准、大能力铁路通道的建成, 未来的铁路建设, 除了加大路网密度外, 重点是各城市群中的城际铁路。
目前我国已建成运营的、正在建设的和即将建设的城际铁路, 按投资主体和所执行技术标准的不同可分为两类:一类(暂称为A 类) 是以铁道部为投资主体或省部合建的城际铁路, 所执行的技术标准是时速200~350km的高速铁路客运专线标准; 另一类(暂称为B 类) 是以广东省政府为投资主体建设的城际铁路 (如穗莞深城际铁路), 所执行的技术标准是广东省制定的《珠江三角洲地区城际轨道交通设计暂行规定》(这个技术标准更接近于城市轨道交通的技术标准) 。由于投资主体、管理体制的不同, 以及对城际铁路概念理解的差异, 形成了两套不同体系的技术标准。为此, 有必要通过分析两类城际铁路的特征、功能定位、主要技术标准选择等, 为城际铁路的建设和研究提供一些有价值的
思路。
1. 城际铁路的主要特征
城市群的经济发展水平相对较高, 地区间的经济、人员联系非常密切, 公务、商务、探亲访友、上下班等客流较大。其客流的主要特点是:出行频率较高, 运距较短, 对交通出行的时间性、安全性、快捷性和舒适性要求较高, 对票价的承受能力较强。以这部分客流为服务对象的城际铁路应具备的主要特征是:公交化的组织方式, 较高的运行速度, 方便、快捷的换乘条件, 较高的服务标准, 等等。
2. 城际铁路的功能定位
城际铁路主要承担中短途城际客流的运输, 是连结城市群内各中心城市、卫星城镇、城市组团间的一种快捷有轨交通方式。城际铁路介于高速铁路、普通铁路、城市轨道交通之间, 是城市交通与区域间交通运输通道的补充。
2.1 A类城际铁路的功能定位
A类城际铁路主要承担城(城市群内的中心城市) 、镇(卫星城镇) 、组团之间的客流, 部分还兼顾长途客流。
A类城际铁路的主要特点:主要在城、镇、组团设站, 平均站距一般在10~20 km之间; 线路的起迄点以及一些经由点多为城市内既有的或新建的铁路客站, 旅客到站后通过换乘城市轨道交通或者其它公共交通工具前往目的地; 客流主要以务工、探亲、访友、旅游、公务等为主, 客流分布特征以中间小、两头大的形态居多, 也有矩形或一头大、一头小的形态, 主要与沿线经由城市的规模相关。
A 类城际铁路如兼顾长途客流则需开行跨线列车, 技术标准需与相衔接的
高速铁路或普通铁路协调统一。跨线城际列车开行越多, 对城际列车公交化的开行方案影响越大,A 类城际铁路也就越接近干线铁路的特征。
2.2 B类城际铁路的功能定位
B类城际铁路主要承担城、镇、组团之间以及城市客流。
B 类城际铁路的主要特点:通常在城市中心以及周边组团设多处车站, 平均站距一般在4~7 km之间, 客源点多; 通常穿城而过, 深入市区, 承担了部分城市轨道交通的功能, 类似于城市轨道交通中的市域快线; 可与城市轨道交通形成多个换乘点, 方便旅客, 缩短旅客的进出城时间, 便捷性较好; 客流主要以商务、公务、上下班等客流为主, 客流高峰特征明显, 高峰小时断面客流往往呈纺锤型; 在城区范围内, 受规划以及现状地物的影响, 线路敷设方式往往采用高架或地下, 工程投资较大。
3. 城际铁路的主要技术标准
铁道部投资建设的城际铁路, 其技术标准统一执行铁道部颁布的技术规范和标准, 采用左侧行车方式。广东省制定的《珠江三角洲地区城际轨道交通设计暂行规定》是在《城市轨道交通设计规范》的基础上, 结合城际铁路的特点演变而成的, 采用右线行车方式。两者速度目标值的选择思路基本相同, 即围绕着区域交通战略规划, 结合与其它交通方式的竞争关系确定合理的速度目标值, 并在此基础上, 综合考虑功能定位、客流特征、工程等方面的因素综合比选确定。运输组织均采用“大站快车+站站停列车”组合模式。前者通常是200~350 km/h与160~2 000 km/h组合模式, 后者是通常200 km/h与140 km/h组合模式。但两者的其它技术标准却相去甚远, 其根源在于车辆选型以及信号系统的选择。
3.1 车辆选型
两类城际铁路的主要技术参数及车辆选项的对比分析。
1) A类城际铁路的供电方式采用AC 25 kV,B类城际铁路采用DC 1 500 V 、AC 25 kV以及双流供电。
2) A类城际铁路最大纵坡一般采用20‰,B类城际铁路为30‰。
3) B类城际铁路选用的车辆主要是参照城市轨道交通A 型车的技术参数, 在我国尚无现成产品, 需重新研发。根据统计, 城市轨道交通车辆国产化率基本在71%~73%之间, 新研发B 类城轨车辆的国产化率应不会超过城市轨道交通车辆。而A 类城际铁路动车组是比较成熟的产品, 国产化率相对较高, 可供选择的产品较多。
4) B类城际铁路的车辆断面尺寸比A 类城际铁路动车组的小, 这不仅可减少土建工程的规模, 而且也可缩短到发线有效长和站台有效长度。目前A 类城际铁路到发线有效长度为450 m(8辆编组) 和650 m,B类城际铁路的到发线有效长度为300 m(6辆编组) 。
5) 由于A 类城际铁路动车组尚无最高运行速度为140 km/h、160 km/h的型号, 因此, 在A 类城际铁路中, 开行方式为站站停、速度在160 km/h及以下的列车只能选用200 km/h的动车组, 运营速度与动车不匹配, 高能低效。
6) 随着既有线提速改造以及“四纵四横”高速客运专线相继建成, 相应的动车检修整备基地也相继建成。由于采用动车类型相同, 因此A 类城际铁路可利用这些已经或即将建成的设施, 充分实现资源共享, 避免重复建设, 浪费投资。而B 类城际铁路需另择址新建车辆基地, 且只能在珠三角城际轨道交通网中实现资源共享。
7) B类城际铁路的车辆是在中部开门;A 类城际铁路动车组是在两端开门,200 km/h的动车是每侧开两门(全程考虑坐席),140 km/h的车是每侧开三门(考虑站席, 站立密度是4人/m2)。
8) A类城际铁路动车组车辆座位排列采用2+3、2+2两种形式, 空间大、舒适度较好; 而B 类城际铁路的车辆座位排列采用2+2,座席定员少。
9) 根据相关资料初步估计, 一辆高速铁路动车的投资约是珠三角城际铁路车辆的1.5~2倍。
3.2 信号系统
A类城际铁路的信号系统采用CTCS2或者CTCS3的列车控制系统配置方案, 而B 类城际铁路采用点式ATC(列车自动控制) 系统, 预留升级至基于无线通信的移动闭塞系统(CBTC)。两者主要的区别在于前者不能实现ATO(列车自动驾驶) 功能, 对车门及屏蔽门/安全门不能实现监控, 没有精确停车功能; 采用目标距离控制模式, 满足列车正线追踪间隔3 min。后者可实现ATO 功能; 提供实时的追随的连续速度-距离曲线控制功能, 满足列车正线追踪间隔2 min, 但投资比CTCS2列控系统贵400万元/km。这对到发线有效长和系统输送能力影响较大。
3.3 车站
A 类城际铁路在城市群的中心城市大多采用沿既有线或新建线路引入枢纽内大型客站, 采用并站设置的方案, 如广珠城际铁路引入新广州站, 沪宁城际铁路分别引入虹桥枢纽、上海西站和南京南站, 长株潭城际铁路引入长沙站和株州站等。旅客进出站采用传统的上进下出的方式, 与市内的联系主要依靠包括城市轨道交通在内的多种交通方式。目前全国主要大型客站均有一条及一条以
上的城市轨道交通引入。
B 类城际铁路则在城市中心设置了较多的车站。如穗莞深城际铁路, 沿线经过了深圳市内的福田区、南山区和宝安区, 连接了深圳机场, 共设9座车站, 其中城市中心设5座车站; 其7座车站与城市轨道交通车站组成换乘车站, 终点站为与广深港客运专线和3条城市轨道交通组成的换乘枢纽。旅客进出站采用城市轨道交通的模式, 自动售检票, 进出站均可通过自动扶梯, 服务水平较高。
3.4 供电制式
A 类城际铁路采用单相工频25 kV交流制,B 类城际铁路采用直流1 500 V和单相工频25kV 交流制两种制式。
在A 类城际铁路中, 由于速度高, 高架、地面线居多, 从投资、节能、安全性等方面综合考虑, 采用单相工频25 kV交流制具有明显优势。但是速度不超过160 km/h并有大量地下区间的线路, 直流1 500 V供电制的土建投资要节省很多。以运行速度140 km/h、A 型车尺寸的车辆作为基础进行比较, 采用直流供电制式的地下盾构区间土建投资比采用交流供电制式的节省2 500万元/km左右。供电制式的选择, 与线路的功能定位、在线网中的作用以及敷设方式等息息相关, 研究时需统筹考虑。
4. 结语
1) 城际铁路主要服务于城市群内城镇之间的客流交往, 而城市群内各中心城市之间通常有高速铁路或既有普通铁路连接。城际铁路开行跨线长途客车应慎重研究, 这对城际铁路的技术标准影响较大, 而且存在与并行铁路功能发生重叠的可能性。
2) 如能研制出速度为140 km/h或160 km/h、城市轨道交通A 型车尺寸的车辆, 在技术性、安全性、可靠性以及国产化等方面均能满足要求, 在车辆制造上无疑是技术创新, 并可形成新的技术标准。这不仅弥补了速度为160 km/h及以下动车的空白, 对客运专线的建设标准也是补充, 在减少土建工程尤其是地下区间和车站的投资、方便旅客乘车等方面具有优势。
3) 在中、短途旅客的出行时间中, 相比B 类城际铁路旅客,A 类城际铁路旅客的非乘车时间占比重较大。B 类城际铁路在城市中心设站多, 与城市轨道交通的换乘点多, 旅客乘车方便, 同时也利于吸引客流; 其次, 采用自动售检票以及进出站的方式更符合公交化的运行特征, 所需时间更短。巴黎以及大阪的城际铁路就采用这种模式, 值得A 类城际铁路借鉴。目前, 全国各城市的轨道交通线网规划与城市群的城际铁路的规划是脱节的, 如能统筹规划并进行相应控制, 可以最小的工程代价发挥城市轨道交通和城际铁路最大的综合效益。
4) CBTC系统是技术标准比较先进的信号系统, 也是未来的发展方向, 城际铁路采用哪种信号系统应结合性价比统筹进行研究。随着国民经济的快速发展, 人们对各种交通方式的要求将越来越高, 尤其是城际客流, 便捷、安全、舒适是影响他们选择交通方式的主要因素。随着科技的进步, 将会有更多更先进、可靠、实用的设备, 可大大降低工程建设和运营成本。因此, 在充分发挥社会、经济效益的前提下, 如何满足客流需求才是城际铁路的发展方向, 才是制定其建设标准的基础。
参考文献：
[1]谢建平, 陈治亚. 城际轨道交通在城市群发展中的意义[J].城市轨道交通研究,2008(11):10.
[2]中铁第四勘察设计院集团有限公司. 穗莞深城际轨道交通工程可行性研究报告[R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2008.
文章来源：《城市轨道交通研究》原作者：周宇冠
两种城际铁路设计思路的对比分析
【摘要】从城际铁路的主要特征、功能定位、主要技术标准等方面对比分析了铁道部投资建设(或省部合建) 的城际铁路与广东省投资建设的城际铁路的主要设计思路, 指出了两种城际铁路发展模式的不同点并剖析了原因。结合城际客流的主要特征, 对我国两种城际铁路的未来发展方向提出了一些见解。
【关键词】城际铁路; 设计思路; 发展模式; 对比分析
目前, 除了国家级的长江三角洲、珠江三角洲和环渤海(京津冀) 三大城市群外, 部份省市从地域的角度分别规划了辽中南城市群、山东半岛城市群、中原城市群、关中城市群、成渝城市群、武汉城市圈、长株潭城市群、海西城市群、滇中城市群等。城际铁路作为重要的交通基础设施, 是构建城市群的重要内容之一, 也是城市群的现代化标志之一。随着“四纵四横”高速铁路客运专线和“八纵八横”高标准、大能力铁路通道的建成, 未来的铁路建设, 除了加大路网密度外, 重点是各城市群中的城际铁路。
目前我国已建成运营的、正在建设的和即将建设的城际铁路, 按投资主体和所执行技术标准的不同可分为两类:一类(暂称为A 类) 是以铁道部为投资主体或省部合建的城际铁路, 所执行的技术标准是时速200~350km的高速铁路客运专线标准; 另一类(暂称为B 类) 是以广东省政府为投资主体建设的城际铁路 (如穗莞深城际铁路), 所执行的技术标准是广东省制定的《珠江三角洲地区城际轨道交通设计暂行规定》(这个技术标准更接近于城市轨道交通的技术标准) 。由于投资主体、管理体制的不同, 以及对城际铁路概念理解的差异, 形成了两套不同体系的技术标准。为此, 有必要通过分析两类城际铁路的特征、功能定位、主要技术标准选择等, 为城际铁路的建设和研究提供一些有价值的
思路。
1. 城际铁路的主要特征
城市群的经济发展水平相对较高, 地区间的经济、人员联系非常密切, 公务、商务、探亲访友、上下班等客流较大。其客流的主要特点是:出行频率较高, 运距较短, 对交通出行的时间性、安全性、快捷性和舒适性要求较高, 对票价的承受能力较强。以这部分客流为服务对象的城际铁路应具备的主要特征是:公交化的组织方式, 较高的运行速度, 方便、快捷的换乘条件, 较高的服务标准, 等等。
2. 城际铁路的功能定位
城际铁路主要承担中短途城际客流的运输, 是连结城市群内各中心城市、卫星城镇、城市组团间的一种快捷有轨交通方式。城际铁路介于高速铁路、普通铁路、城市轨道交通之间, 是城市交通与区域间交通运输通道的补充。
2.1 A类城际铁路的功能定位
A类城际铁路主要承担城(城市群内的中心城市) 、镇(卫星城镇) 、组团之间的客流, 部分还兼顾长途客流。
A类城际铁路的主要特点:主要在城、镇、组团设站, 平均站距一般在10~20 km之间; 线路的起迄点以及一些经由点多为城市内既有的或新建的铁路客站, 旅客到站后通过换乘城市轨道交通或者其它公共交通工具前往目的地; 客流主要以务工、探亲、访友、旅游、公务等为主, 客流分布特征以中间小、两头大的形态居多, 也有矩形或一头大、一头小的形态, 主要与沿线经由城市的规模相关。
A 类城际铁路如兼顾长途客流则需开行跨线列车, 技术标准需与相衔接的
高速铁路或普通铁路协调统一。跨线城际列车开行越多, 对城际列车公交化的开行方案影响越大,A 类城际铁路也就越接近干线铁路的特征。
2.2 B类城际铁路的功能定位
B类城际铁路主要承担城、镇、组团之间以及城市客流。
B 类城际铁路的主要特点:通常在城市中心以及周边组团设多处车站, 平均站距一般在4~7 km之间, 客源点多; 通常穿城而过, 深入市区, 承担了部分城市轨道交通的功能, 类似于城市轨道交通中的市域快线; 可与城市轨道交通形成多个换乘点, 方便旅客, 缩短旅客的进出城时间, 便捷性较好; 客流主要以商务、公务、上下班等客流为主, 客流高峰特征明显, 高峰小时断面客流往往呈纺锤型; 在城区范围内, 受规划以及现状地物的影响, 线路敷设方式往往采用高架或地下, 工程投资较大。
3. 城际铁路的主要技术标准
铁道部投资建设的城际铁路, 其技术标准统一执行铁道部颁布的技术规范和标准, 采用左侧行车方式。广东省制定的《珠江三角洲地区城际轨道交通设计暂行规定》是在《城市轨道交通设计规范》的基础上, 结合城际铁路的特点演变而成的, 采用右线行车方式。两者速度目标值的选择思路基本相同, 即围绕着区域交通战略规划, 结合与其它交通方式的竞争关系确定合理的速度目标值, 并在此基础上, 综合考虑功能定位、客流特征、工程等方面的因素综合比选确定。运输组织均采用“大站快车+站站停列车”组合模式。前者通常是200~350 km/h与160~2 000 km/h组合模式, 后者是通常200 km/h与140 km/h组合模式。但两者的其它技术标准却相去甚远, 其根源在于车辆选型以及信号系统的选择。
3.1 车辆选型
两类城际铁路的主要技术参数及车辆选项的对比分析。
1) A类城际铁路的供电方式采用AC 25 kV,B类城际铁路采用DC 1 500 V 、AC 25 kV以及双流供电。
2) A类城际铁路最大纵坡一般采用20‰,B类城际铁路为30‰。
3) B类城际铁路选用的车辆主要是参照城市轨道交通A 型车的技术参数, 在我国尚无现成产品, 需重新研发。根据统计, 城市轨道交通车辆国产化率基本在71%~73%之间, 新研发B 类城轨车辆的国产化率应不会超过城市轨道交通车辆。而A 类城际铁路动车组是比较成熟的产品, 国产化率相对较高, 可供选择的产品较多。
4) B类城际铁路的车辆断面尺寸比A 类城际铁路动车组的小, 这不仅可减少土建工程的规模, 而且也可缩短到发线有效长和站台有效长度。目前A 类城际铁路到发线有效长度为450 m(8辆编组) 和650 m,B类城际铁路的到发线有效长度为300 m(6辆编组) 。
5) 由于A 类城际铁路动车组尚无最高运行速度为140 km/h、160 km/h的型号, 因此, 在A 类城际铁路中, 开行方式为站站停、速度在160 km/h及以下的列车只能选用200 km/h的动车组, 运营速度与动车不匹配, 高能低效。
6) 随着既有线提速改造以及“四纵四横”高速客运专线相继建成, 相应的动车检修整备基地也相继建成。由于采用动车类型相同, 因此A 类城际铁路可利用这些已经或即将建成的设施, 充分实现资源共享, 避免重复建设, 浪费投资。而B 类城际铁路需另择址新建车辆基地, 且只能在珠三角城际轨道交通网中实现资源共享。
7) B类城际铁路的车辆是在中部开门;A 类城际铁路动车组是在两端开门,200 km/h的动车是每侧开两门(全程考虑坐席),140 km/h的车是每侧开三门(考虑站席, 站立密度是4人/m2)。
8) A类城际铁路动车组车辆座位排列采用2+3、2+2两种形式, 空间大、舒适度较好; 而B 类城际铁路的车辆座位排列采用2+2,座席定员少。
9) 根据相关资料初步估计, 一辆高速铁路动车的投资约是珠三角城际铁路车辆的1.5~2倍。
3.2 信号系统
A类城际铁路的信号系统采用CTCS2或者CTCS3的列车控制系统配置方案, 而B 类城际铁路采用点式ATC(列车自动控制) 系统, 预留升级至基于无线通信的移动闭塞系统(CBTC)。两者主要的区别在于前者不能实现ATO(列车自动驾驶) 功能, 对车门及屏蔽门/安全门不能实现监控, 没有精确停车功能; 采用目标距离控制模式, 满足列车正线追踪间隔3 min。后者可实现ATO 功能; 提供实时的追随的连续速度-距离曲线控制功能, 满足列车正线追踪间隔2 min, 但投资比CTCS2列控系统贵400万元/km。这对到发线有效长和系统输送能力影响较大。
3.3 车站
A 类城际铁路在城市群的中心城市大多采用沿既有线或新建线路引入枢纽内大型客站, 采用并站设置的方案, 如广珠城际铁路引入新广州站, 沪宁城际铁路分别引入虹桥枢纽、上海西站和南京南站, 长株潭城际铁路引入长沙站和株州站等。旅客进出站采用传统的上进下出的方式, 与市内的联系主要依靠包括城市轨道交通在内的多种交通方式。目前全国主要大型客站均有一条及一条以
上的城市轨道交通引入。
B 类城际铁路则在城市中心设置了较多的车站。如穗莞深城际铁路, 沿线经过了深圳市内的福田区、南山区和宝安区, 连接了深圳机场, 共设9座车站, 其中城市中心设5座车站; 其7座车站与城市轨道交通车站组成换乘车站, 终点站为与广深港客运专线和3条城市轨道交通组成的换乘枢纽。旅客进出站采用城市轨道交通的模式, 自动售检票, 进出站均可通过自动扶梯, 服务水平较高。
3.4 供电制式
A 类城际铁路采用单相工频25 kV交流制,B 类城际铁路采用直流1 500 V和单相工频25kV 交流制两种制式。
在A 类城际铁路中, 由于速度高, 高架、地面线居多, 从投资、节能、安全性等方面综合考虑, 采用单相工频25 kV交流制具有明显优势。但是速度不超过160 km/h并有大量地下区间的线路, 直流1 500 V供电制的土建投资要节省很多。以运行速度140 km/h、A 型车尺寸的车辆作为基础进行比较, 采用直流供电制式的地下盾构区间土建投资比采用交流供电制式的节省2 500万元/km左右。供电制式的选择, 与线路的功能定位、在线网中的作用以及敷设方式等息息相关, 研究时需统筹考虑。
4. 结语
1) 城际铁路主要服务于城市群内城镇之间的客流交往, 而城市群内各中心城市之间通常有高速铁路或既有普通铁路连接。城际铁路开行跨线长途客车应慎重研究, 这对城际铁路的技术标准影响较大, 而且存在与并行铁路功能发生重叠的可能性。
2) 如能研制出速度为140 km/h或160 km/h、城市轨道交通A 型车尺寸的车辆, 在技术性、安全性、可靠性以及国产化等方面均能满足要求, 在车辆制造上无疑是技术创新, 并可形成新的技术标准。这不仅弥补了速度为160 km/h及以下动车的空白, 对客运专线的建设标准也是补充, 在减少土建工程尤其是地下区间和车站的投资、方便旅客乘车等方面具有优势。
3) 在中、短途旅客的出行时间中, 相比B 类城际铁路旅客,A 类城际铁路旅客的非乘车时间占比重较大。B 类城际铁路在城市中心设站多, 与城市轨道交通的换乘点多, 旅客乘车方便, 同时也利于吸引客流; 其次, 采用自动售检票以及进出站的方式更符合公交化的运行特征, 所需时间更短。巴黎以及大阪的城际铁路就采用这种模式, 值得A 类城际铁路借鉴。目前, 全国各城市的轨道交通线网规划与城市群的城际铁路的规划是脱节的, 如能统筹规划并进行相应控制, 可以最小的工程代价发挥城市轨道交通和城际铁路最大的综合效益。
4) CBTC系统是技术标准比较先进的信号系统, 也是未来的发展方向, 城际铁路采用哪种信号系统应结合性价比统筹进行研究。随着国民经济的快速发展, 人们对各种交通方式的要求将越来越高, 尤其是城际客流, 便捷、安全、舒适是影响他们选择交通方式的主要因素。随着科技的进步, 将会有更多更先进、可靠、实用的设备, 可大大降低工程建设和运营成本。因此, 在充分发挥社会、经济效益的前提下, 如何满足客流需求才是城际铁路的发展方向, 才是制定其建设标准的基础。
参考文献：
[1]谢建平, 陈治亚. 城际轨道交通在城市群发展中的意义[J].城市轨道交通研究,2008(11):10.
[2]中铁第四勘察设计院集团有限公司. 穗莞深城际轨道交通工程可行性研究报告[R].武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司,2008.
文章来源：《城市轨道交通研究》原作者：周宇冠