市域快速鐵路規劃建設論文

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1功能定位

1.1修建本線是促進天津市城市化進程和城鎮體系協調發展的需要

根據天津城鎮布局規劃，市域城鎮體系由“城市圖2天津市域空間結構主副中心—新城—中心鎮—一般建制鎮”的四級城鎮體系構成。新城、功能組團是天津城市發展軸和發展帶上的重要節點，是各區縣的政治、經濟、文化中心或重要的功能區，是未來承擔疏解中心城區人口和功能，承接產業轉移，帶動區域發展的中等規模的城市地區。天津市城鎮密集、城市化水平較高。城市的規模、空間結構、居住分布形態等取決于出行距離和活動范圍，而出行距離又取決于城市的交通方式，因此，城市的發展與交通發展密不可分。軌道交通作為連接各城市組團間的大能力客運紐帶，對于引導城市發展方向、土地利用開發、城市形態發展等方面有著重大的影響力，對于促進城市功能完善也起著決定性的作用。薊縣—大港市域快速鐵路的建設，可縮短天津市主輔城區、各功能組團間的時空距離，加強組團間在政治、經濟、文化等多方面的聯系，帶動市域鐵路沿線新城、區縣的發展，實現新城資源開發和布局優化;促進市域鐵路沿線新城之間的分工協作和經濟文化交流，加強新城對其周圍地區的輻射作用和帶動效益，使新城產業特色分明、布局合理。同時，可以帶動沿線村鎮經濟的發展，引導經濟帶的形成，實現各組團間協調發展，對天津市經濟結構的改變、城鎮體系的形成以及城市產業結構的調整將產生重要的影響。

1.2本項目是天津市軌道交通網的重要組成部分

在區域城際網和中心城區以及海河中游軌道網中是完善區域軌道網結構的重要線路，本線是對天津市城際網和軌道交通的補充和完善，主要作用如下。(1)區域城際網中的京唐城際可以在京津新城站通過聯絡線或者共站跨線車換乘;環渤海城際可以直接在大港站共站通行跨線車;(2)與中心城區軌道網，可以通過選線和規劃進行近距離換乘，銜接M6線通過外環東路站銜接換乘，M2(運營中)在空港經濟區站銜接換乘;M3可以在北部新城站銜接換乘;M8線通過海河教育園站銜接換乘;與海河中游軌道網中C2線通過小站站銜接，C3線通過津南站銜接等。(3)與其他的城際鐵路諸如津秦城際、津保城際、京津城際等可以通過在與中心城區的軌道如M2、M3直接在天津站、天津西站換乘城際。(4)本線通過與城際網和城市軌道網的銜接將天津市域范圍內南北向的主要客流節點銜接起來，可以便捷出入天津市中心城區，形成“城市主副中心—新城—城鎮”間的便捷客運通道。

1.3國內其他城市市域快速鐵路的發展情況

國內已開通運營的城際鐵路，主要服務于中心城市間、中心城市與中小城市間，如京津城際(速度目標值350km/h)、長吉城際(250km/h)、滬寧滬杭城際(速度目標值300km/h)，廣珠城際鐵路(200km/h);還有一種服務于中心城市與中小城鎮間的市郊快線，如利用既有線開行市郊列車的北京S2線(速度目標值160km/h)、上海金山線(速度目標值160km/h)。1.3.1北京S2線2008年8月6日開通，全程77km，設站15個，線路情況:利用京包鐵路和康延支線，平原時速160km，山地時速45km。線路由北京北站始發，途經海淀區、昌平區，至延慶縣延慶站。是北京第一條快速通勤鐵路運輸系統，日旅客輸送能力2萬人次。1.3.2上海金山線2012年1月開通，全長57km，設站9個，最高速度160km/h，每日36對，日平均客流1.2萬人次，高峰時段2萬人次，全程約0.5h。1.3.3經驗總結(1)城市快線能夠發揮核心城區的帶動作用，實現重點城區對一般城區的帶動。(2)城市快線與核心城區地鐵網絡需要緊密銜接。(3)城市快線通常需要接入核心城區重要樞紐節點，充分發揮核心城區樞紐交通優勢。(4)城市快線較市內軌道交通站間距大。北京S2線平均站間距6km，上海金山線平均站間距7km。(5)速度快，時效高。北京S2線160km/h和上海金山線160km/h。1.3.4本線技術標準定位本線從薊縣新城經由寶坻新城、京津新城、北部新區、外環、教育園區至大港城區，屬于服務于市域組團間客流交流的快線鐵路，類似于北京S2線、上海金山線、廣珠城際，作為服務于市域組團的線路，故本線的速度目標值應在250km/h以下，運行時分應控制在1h內。本線正線長度約156km，故本線的速度目標值不應小于160km/h。通過市域快鐵實現中心城市功能有機疏解，加快城鎮化進程，引導城市布局理性增長，提高城市活力。本線不僅可以溝通市域南北極的人員和輕快物流需求，而且能滿足區域城際網以及中心軌道網的銜接換乘需要，在以天津市為中心的區域城際網和軌道網中發揮重要作用。

1.4本線功能定位

(1)服務市域內南北長距離客運出行。(2)提高市域南北通達性。(3)帶動城市新城、外圍組團及示范園區發展。(4)旅行速度＞160km/h，實現市域1h生活圈。(5)直接或間接溝通區域城際網，增強天津市的北方經濟中心的地位。

2主要技術標準選擇

2.1鐵路等級

本線的功能定位為服務于天津市域內南北組團與市區間、南北組團內部的旅客交流為主的市域快速軌道交通線;本線預留延伸至北京平谷的條件，規劃預留與規劃津承鐵路、京唐城際鐵路、環渤海城際鐵路的銜接條件;本線開行城際動車組列車;因此鐵路等級應為城際鐵路。

2.2正線數目

本線開行高密度、小編組城際列車，列車采用公交化運行模式，因此為滿足速度、能力、服務頻率要求，須一次修建雙線。

2.3速度目標值比選

速度目標值決定了列車可能實現的最高運行速度，也直接影響項目的建設成本。影響速度目標值選擇的因素主要包括建設項目的功能定位、項目的工程建設成本及運營成本、運輸組織適應性三大方面。2.3.1從項目的功能定位角度分析根據本線的功能定位，速度目標值160～200km/h是適宜的。故以下重點分析160km/h與200km/h兩個速度方案。2.3.2運輸組織適應性分析(1)時間目標值的適應性本線的功能定位為實現南北市域1h生活圈。經過牽引計算模擬，兩方案從薊縣至大港的運行時分見表1，北部地區及南部地區通過本線并換乘其他軌道交通線路至市區的運行時分見表2。由表1可知，200km/h直達較160km/h直達列車快9min，站站停時分相差為6min。采用200km/h速度目標值，北部地區乘客至市區在華明站站換乘，旅行時間最短可達43min，考慮換乘其他軌道交通線路至市中心的時間為20min，總時間約63min;南部地區至市區在雙港站換乘，旅行時間約23min，考慮換乘其他軌道交通線路至市中心的時間為20min，總時間約43min。采用160km/h速度目標值，北部地區及南部地區至市區時間分別為70min和45min。可見，采用200km/h速度標準可以滿足南北市域間1h生活圈要求。(2)與車站分布的適應性在一定的電機功率和編組條件下，車輛最高運行速度越高，其相對應的加速度、減速度就越小，列車加速、減速所需時間、走行距離越長。如果站間距較短，則列車發揮不出其最高運行速度的優越性，其區間運行時分沒有明顯的優勢，因此，站站停列車的最高運行速度與車站間距密切相關。本線主要服務于南北組團與市區的客流交流，客流斷面呈現兩端高、中間低，南部組團客流斷面大于北部組團客流斷面。結合客流特點，計劃在高峰時段開行大站停列車和站站停列車，其余時段開行站站停列車。一般當區間長度為加減速距離2倍以上時，列車在該區間50%以上可保持高速勻速運行，能發揮列車高速性能，提高設備運用效率。本線全長約156km，根據沿線城鎮發展規劃本線沿途共設車站15個，平均站間距為11.14km，站間距大于8.6km的區間有7個，大于15.8km的區間有3個。由此可知，采用160km/h的速度，能夠發揮列車高速性能的區間占總區間的50%，長度占總長的70%;采用200km/h，能夠發揮列車高速性能的區間占總區間的21%，長度占總長的36%。2.3.3從項目建設成本角度分析鐵路項目建設成本高低的主要控制因素為鐵路主要技術標準，沿線地形和地質條件，而決定主要技術標準的主要因素為設計速度目標值。根據上述速度目標值的定位分析，分別對160km/h和200km/h進行建設成本分析，具體詳見表4和表5。200km/h方案較160km/h方案增加投資5.38億元。160km/h方案一站直達列車全線運營時分73min，200km/h方案全線運營時分64min，運行時分較160km/h方案節省9min，節時比為5978萬元/min。2.3.4小結綜合上述分析，200km/h方案與160km/h方案線路走向基本相同，在投資上技術標準200km/h方案要略高于160km/h方案，但是對于一站直達和大站停車優勢明顯，能夠很好地滿足南北組團間、南北組團至市區1h的時間目標值，且投資較160km/h方案增加不大，增加投資占總投資2.55%。結合本線功能定位為市域快速鐵路，較高的速度目標值能更好地提高市場競爭力和旅客運輸服務質量，故推薦本線速度目標值為200km/h。根據客流特征，本線將在高峰時段開行一定數量的大站停列車，其余時段開行站站停列車。根據200km/h與160km/h站站停方案的運行時分模擬結果，200km/h速度方案較160km/h速度運營時分省9min，考慮兩車型單價相差不大，故站站停列車同樣采用200km/h，利于縮短乘客出行時間，同時便于全線的運營組織與動車的養護維修。

2.4最大坡度選擇

2.4.1從技術標準方面分析最大坡度標準對線路的走向、長度、工程投資、運營費用、牽引重量及輸送能力等都有較大的影響。快速客運鐵路均采用大功率、輕型動車組，牽引和制動性能優良，與內燃牽引的客車相比能適應較大坡道上的運行。國外高速客運鐵路通常采用的最大坡度在25%～35‰，如德國標準為不超過40‰、法國為35‰;國際鐵路聯盟UIC實用技術標準(SII)350km/h客專為35‰;日本標準最大坡度15‰～25‰等。從我國高速動車組技術條件看，動車組具有優良的牽引特性，CRH3動車組在定員荷載下，當動車組失去25%動力時，仍可以在30‰坡道上起動。《鐵路大型線路機械通用技術條件》(GB/T25337)要求，線路最大坡度30‰。目前我國適用于200km/h速度的動車組為CRH6－200，該機型已進入試車階段。根據行車仿真計算結果，CRH6－200型動車組在最大坡度上運行一定長度后的末速度見表6。從表6看出，200km/h動車，在20‰坡道上運行4km后的末速度189km/h，約為設計行車速度的94.5%，運行6km后的末速度186km/h，約為設計行車速度的93%;在25‰坡道上運行4km后的末速度178km/h，約為設計速度的89%;在30‰坡道上運行4km后的末速度168km/h，約為設計速度的84%，在35‰、40‰坡道上運行4km后的末速度約為設計速度的78.5%和71.5%。可見在坡度大于30‰以后，速度損失急劇加大。2.4.2從動車組性能方面分析本線采用新型CRH6－200動車組，8輛編組，CRH6－200動車組在20‰的長大坡上，可以170km/h的速度運行，速度損失15%;在25‰的長大坡上，可以150km/h的速度運行，速度損失25%;在30‰的坡道上可以130km/h的速度運行，速度損失35%。可見，電動車組在坡度大于20‰的長大坡度上，速度損失較多。2.4.3從工程條件和立交情況分析本線位于華北平原，控制高程多為公路、鐵路、防洪堤壩、城市立交橋等。雖然本線有城市隧道，造成坡度起伏，但最大坡度20‰可以適應，不會造成重大立交的改移和影響立交凈空的問題。如郊區大黃堡隧道，隧道進出口無重要道路，河流，線路采用最大坡度20‰達到了減少隧道長度的目的。又如東麗區空港經濟區隧道，線路在上跨北環鐵路后，有足夠的長度下穿京津塘高速公路，地鐵2號線后在南側達到－29m的高程，完全滿足北遠導航臺的防干擾的距離要求以及北塘排污河的河底高程至隧道結構洞頂的覆土要求。上述隧道如果使用30‰的坡度會減少隧道和路基的長度，但同時增加了橋梁的長度，工程經濟性相差不大。而如雙港隧道，受海河中游地方發展規劃和跨越海河影響，跨越海河后需要在規劃海河中游片區邊界內入地，受高程影響采用30‰坡度才能更好地滿足入地要求。從全線地形分析，20‰、30‰的最大坡度均能適應地形變化條件。結合本線地形條件、重大控制點以及動車組性能，推薦采用30‰的最大坡度。

2.5最小曲線半徑

根據《新建時速200～250km客運專線鐵路設計暫行規定》鐵建設(2005)140號的3.2.2條之規定，速度目標值200km/h的情況下，最小曲線半徑為2200m，特殊困難情況下，經技術經濟比選和審批后方可選擇2000m的半徑。

2.6線間距

根據《新建時速200～250km客運專線鐵路設計暫行規定》(鐵建設［2005］140號)的3.2.9條之規定，速度目標值200km/h的情況下區間及站內正線線間距為4.4m。

2.7到發線有效長度

到發線有效長度考慮由站臺長度、安全防護距離、警沖標至絕緣節的距離組成。(1)站臺長度:CRH6型動車組采用8輛標準編組，列車總長度為199.5m，確定站臺長度200m。(2)安全防護距離:考慮測速測距誤差、司機確認停車點距離及動車組過走防護距離，確定安全防護距離≥95m。(3)警沖標至絕緣節的距離:根據目前第一輪對距離車頭的距離最長為4.85m，確定警沖標至絕緣節的距離為5m。因此CRH6－200型的到發線有效長度計算為:8輛編組時(5+95)m×2+200m=400m。

3結論

綜上所述，薊縣至大港快速鐵路的規劃建設可實現天津作為特大型中心城市功能有機疏解，加快郊區郊縣城鎮化進程，宜按速度200km/h城際鐵路標準規劃建設。經比選建議主要技術標準如下。鐵路等級:城際鐵路;正線數目:雙線;設計行車速度:最高速度200km/h;最大坡度:30‰;最小曲線半徑:一般2200m，特殊困難2000m;限速地段結合運行速度確定;線間距:4.4m;到發線有效長度:400m;牽引種類:電力動車組。

作者：熊偉單位：鐵道第三勘察設計院集團有限公司