基于多网融合的城市快线网互联互通规划研究

基于多网融合的城市快线网互联互通规划研究

都市圈同城化：轨道交通发展方向2019年2月至2020年4月，中共中央总职能公告和国家发展改革委员会先后通过了《交通强国建设方案》和《现代城市发展指导意见》（发改规划[2019]第328号文）等重要政治文件。结合我国现阶段城市化发展的加快、城市周边严重发展的需要、区位发展的缺失以及不同城市周边高度发展的问题，明确建立了直辖市圈的1h通勤圈，实现了都市圈的城市化。重点建设的重点是增强都市圈基础设施的互联互通。探索都市圈中心城区的轨道交通向周边城市（市）的足够距离，加快加固速度，更好地适应通勤需求，建设现代城市圈。可以看出，国家从政策层面清晰指出了都市圈轨道交通的发展方向，尤其是市域轨道交通要增强连通性融合发展，即互联互通的迫切需求。成都13号线作为一条穿越中心城区、连接外围城镇(资阳、崇州等)的市域快线，研究分析与周边城镇的连接和互联互通是13号线设计中迫切需要解决的问题1网络基础设施的分析1.1都市圈同城化成都城市群规划范围包括成都市、绵阳市、德阳市、遂宁市、眉山市、雅安市、资阳市以及乐山市的市中区、沙湾区、五通桥区、金口河区、夹江县、峨眉山市，国土面积约7.8万km成都市都市圈范围包括11个市辖区(武侯、锦江、青羊、金牛、成华、龙泉驿、温江、新都、青白江、双流、郫都区),5个县级市(都江堰、彭州、邛崃、崇州、简阳),4个县(大邑、蒲江、新津、金堂),见图2。当前我国各城市早期建设线路主要以解决中心城区交通拥堵为核心展开，列车运营组织大多为单线独立运行，线路之间不能互通。随着国家建设现代化都市圈理念的提出，城市边界向外围进一步拓展，都市圈同城化对乘客出行时间目标值进一步提高，互联互通必将成为轨道交通发展的趋势，成为现代化都市圈城市发展的有效途径。13号线的建设将有效实现中心城区与崇州、资阳、简阳等周边城镇的快速联系，有力支撑成都作为国家中心城市现代化都市圈的建设，带动周边城市群和成都都市圈的发展，多方位多渠道加强中心区与外围城市的快速联系。因此，研究13号线与周边衔接线路互联互通是非常必要的1.2线路之间不能互联互通城市轨道交通线路与国家铁路网络化的运行模式不同，既有的城市轨道交通系统基本为独立设计、单线运行，各条线路的信号系统、行车调度系统等都相对彼此独立。这样，导致线路之间不能够互联互通，带来了线路之间的设备不能共享、空闲线路上的车辆也不能调配到繁忙线路、维护与操作人员不能互换、旅客跨线换乘不便等一系列问题。随着轨道交通“云平台”率先在呼和浩特地铁的应用，若在轨道交通基本线网的设计建设阶段就引入“多层次、多功能”的设计理念和方法，根据需求落实各条线路的互联互通，为将来线路的跨线运营预留实施条件，互联互通网络化运营不仅有利于实现资源的合理分配，又能提高系统服务运能，还能有效降低后期建设成本及维护费等，实现资源共享1.3双轨轨道交通互联互通，确保了轨道交通互联互通需要实现不同线路的轨道、车辆、供电、信号、通信、屏蔽门及运营组织能够相互兼容，车辆能够跨线运行，从而节约资源，降低成本，提高资源使用效率和旅客服务质量。通过轨道交通的互联互通，不仅满足了外围组团、城镇、新城等乘客的通勤需求，减少被动换乘的跨线运行；通过车站的站内客运设施和站外接驳设施，实现客流的换乘和集散，并与其他交通方式实现无缝衔接，增强直达性，改善乘客的换乘条件和缩短出行时间，有力支撑都市圈建设及同城化的出行需求2网络互联运营模式分析互联互通运营的模式较多，主要有接线运营、共线运营、分线运营、跨线运营等多种方式。2.1换乘运营模式换乘是互联互通最基本的运营模式，如郊区和市区两条不同制式(或编组)的轨道交通线路通过换乘连接，实现乘客在市区、市域间乘行不同速度级别或者不同运能级别的列车。换乘运营模式示意见图3。换乘运营模式也称为接驳运行模式。换乘运营模式下，仅需在两条线路之间做好换乘衔接。这实质上是一种虚拟直通运营模式，线路之间运营互不影响。目前国内大多数的市域快线一般都考虑与城区线路设置换乘点，如成都市域铁路成灌线与地铁2号线在犀浦站接驳运营，实现同台换乘。2.2列车通过速度等级推进技术该模式是指一条线路上存在快、慢车不同的运营组织方式，快车可以直达运行或者在部分车站或区间通过设置越行线的方式对慢车实行越行，慢车一般为站站停，见图4。该方式一方面可保证大多数乘客缩短出行时间的需求，另一方面可保证全线有较高的服务水平。但是，为了快车越行，需增设越行站，增加工程投资；且一条线路上开行多种速度等级列车，列车运营组织比较复杂，且对系统运输能力影响较大(限于篇幅不再展开)。从我国各大城市轨道交通运营实践来看，快慢车共线运营模式适合在运量较小、运能较为富余的市域线上使用，如机场快线等。成都线网内18号线、19号线规划在天府新站实行共线运营，共同接入天府新机场。2.3线网规划应首先建立好城市都市圈该模式是指同一通道内不同速度等级的列车在各自的线路上行驶。快车、慢车各行其道，两者之间的运营通过换乘设施结合起来，见图5。分线运营对通道空间要求较高，除非在城市规划中预留了宽通道条件，否则在城市化地区实施成本和实施难度均较高。随着城镇化的加快，城市都市圈的逐步形成，城市范围不断增大、出行距离不断增加，很多城市都有发展轨道交通快线的诉求。如果在轨道交通网络规划中没有事先考虑好快、慢线的布局，在建设中没有同步实施或者预留，将加大今后快线建设难度和代价。目前成都地铁1号线与18号线在火车北站至福州路站区间内分线运营，两条线基本均走行于人民路、天府大道的城市南北主轴，连接北部中心城区与天府新区。由于1号线最高运行速度80km/h、采用6B编组，运输能力较小；18号线最高运行速度140km/h、采用8A编组，在满足机场线功能的基础上与1号线在同一通道内并行，南北向主通道内服务质量得以提高、输送能力大为缓解。2.4日本都市圈各线间互联互通该模式下，不同速度等级的列车一般为相同或不同的轨道交通制式，但有条件接入到另一条线路上运行，从而实现不同线路之间的互联互通。以东京轨道交通最为典型，除小田原线与千代田线外，东京都市圈山手线外私铁与内部地铁线大部分均能实现跨线运营，见图6。该模式有利于发挥不同制式或不同速度等级线路各自的技术优势，也能实现市域(郊)客流快速直达中心城区，有效缓解换乘站的客流压力；虽可以灵活组织列车交路，但运输组织较为复杂，尤其在高峰时段，市郊列车进入市区后剩余载客能力有限3客货运量及运行需求分析2018年版成都市轨道交通远景线网规划将形成“贯穿中心、覆盖全局、互联互通”的市域快线网，见图7,主要服务市域范围内的区域中心城市、城市副中心、卫星城和重点城镇，部分线路还穿越中心城区作为中心城内部的快线，如13号线，各线客流指标分析见表1。其中9号线为线网中的第二环线，具有一定环线客流特征，高客运量、高负荷强度、低运距；穿城快线有13号线、16号线、17号线、18号线、19号线，具有客运量最高、负荷强度较高、运距较长的特征；连接外围组团线路有10号线、12号线、20号线、24号线、39号线，这些线路运距较长、乘车时间较长、潮汐客流特征明显、早晚高峰客流较为集中。从线网层面分析，13号线与快线网中的7条线换乘，远期13号线与其他快线换乘客流55.4万人次/d,外围组团与中心城区直通需求较大。与13号线相交快线网的客流及功能分析见表2。13号线作为城市快线网中的穿心快线，与中心城区线的跨线运营需求不大，应重点考虑与外围线路跨线运营。从相交线路上看，西段19号线与17号线已实现互联互通，13号线与17号线均为横穿中心城区的线路，可不考虑互联互通。从对提高天府、龙泉、简阳新城及淮口镇的覆盖，加强资阳市与成都市中心区的联系，完善市域快线网的互联互通功能角度，13号线与18号线、19号线、23号线、S2线及S3线有跨线运营需求。结合客流需求及工程实施条件，本次研究考虑13号线与S2号线、S3号线按实现互联互通跨线运营4网络运营车站的线路类型分析4.1期研究线已处于实施中，各线已处于方案研究中目前，成都线网中10号线一期已开通运营，9号线、18号线、19号线已处于实施中，13号线、17号线等线目前正处于方案研究中。目前主要在建或方案已确定的跨线运营车站有九江北(17号线、19号线)、天府新(18号线与19号线)及机场南站、吕家咀(18号线与资阳线)4.2互联互通车站配线型式研究根据线网规划及预测客流分析，本次研究分别在石盘站、明光站、吕家咀站与S2线、23号线、S3线实现互联互通，同时在本线天府机场北站设置与18号线联络线，因此对4个车站的配型型式进行重点研究。4.2.1龙简新城东南角跨线运营分析13号线与S2线旅客换乘量见表3,根据预测客流量，互联互通后能够加强两线间的旅客交流的便捷性，同时有利于吸引客流，实现龙简新城与中心城区、城铁温江等区域的快速联系。13号线与S2线通过龙简新城南站实现跨线运营，该站采用双岛四线的车站布置形式，13号线正线位于两个站台内侧，S2线正线外包车站根据客流预测结果，由中心城区到达S2号线北端工业园区及龙简新城客流较大，由市中心到达龙简新城南端的三岔湖旅游景区的较少，且18号线在三岔湖站设置了与S2号线的联络线，由三岔湖通往天府新机场的客流，可通过乘坐18号线通往机场。因此，若按照方案2设置配线，因客流交换少，联络线利用率低，增大车站工程投资及后期维修管理费用，运营不经济。综上，基于预测的客流流量计流向，考虑工程投资、车站运营维护等方面因素，本次研究推荐龙简新城南站采用方案1。4.2.2空间组织互通S3线由天府国际机场出发经临空经济区(资阳),穿资阳中心城区至资阳北站(高铁站),可从成都市中心直达资阳城区，承载着带动资阳市发展的战略重任，同时也是新机场的配套工程。在本线终点T3T4站与S3线接轨，实现13号线与S3线跨线运营，可完善机场陆侧交通配套工程，对完善机场枢纽具有重要意义，同时可加强资阳和成都中心城区的联系，有助于推动区域一体化发展。吕家咀站为双岛四线站，与13号线终点站T3T4站联通，站后设单渡线兼顾折返功能，站前设交叉渡线，同外方设单渡线与S3线联通，S3线机场南站设置单渡线与18号线联通，以实现13号线、18号线、S3线之间的互联互通4.2.3设联络线的条件要具备区域内的资源共享根据车辆资源共享研究，本线配属车辆的大架修由S2号线龙简新城车辆基地承担，但为了保证快线网间的互联互通，以及区域内的资源共享，应具备联络的条件。由于13号线与18号线在天府机场站线、站位平行，因此在本线二期工程天府机场北站设置与18号线间的单渡线作为联络线。天府机场站的联络线方案见图13。4.2.4号线、33号线配线比选方案根据2018年修编的线网规划研究成果，13号线与23号线在该站应具备贯通与分段运营的条件。明光站的配线比选方案见图14,比选见表4。综合比选车站功能及投资，推荐方案1。4.2.5号线跨线运营组织方案13号线在可行性研究阶段，在明光、龙简新城、吕家咀等站配线设置，线路技术标准确定等核心问题时都已经考虑或预留了跨线运营条件。综上分析，当S2线、S3线及23号线陆续开通后，13号线可考虑与S2线、S3线及23号线组织跨线运营交路如图15所示，S3线开通后，若资阳与中心城区交流密切，可延长本线的大交路与该线贯通运营。S2线开通后，若龙简新城、淮口镇与龙泉山交流量较大时，可按方案1交路运营；当与主市区交流增多时，可采用方案2的交路；当城铁温江方向与龙简新城交流增多时，可采用方案3的交路。5影响和系统响应计划5.1限界设计基本原则互联互通的线路，限界的基本技术参数应一致(包括运行速度、车辆、线路最小曲线半径、轨道、供电制式等),同时限界设计原则与标准、轨旁设备及管线的布置原则、特殊地段的限界处理方法等也应相同。5.2跨线运营车辆的检修满足跨线运营条件的线路间需采用相同的车型。城市轨道交通车辆具有检修周期长，运用整备周期短的特点，为了便于运营管理，跨线运营车辆原则上在本线段场进行检修和运用整备作业。折返回本线车场走行公里较长时，可通过与相邻线路运用检修单位协商，使跨线运营车辆的日常运用整备作业由跨线运营线路的段场承担。5.3车辆基地互联互通条件下，车辆基地运用、检修总规模应能满足各线需求。对于跨线运营车辆，车辆基地应能够满足其运营维保需求。5.4满足互联互通的运营技术需求与13号线组织跨线运营的线路，运营模式应相同或兼容(有人驾驶、全自动驾驶等)、车辆编组不超过13号线8辆编组的规模、车门间距和13号线一致、车辆限界满足站台门限界要求的条件下，站台门系统能够满足互联互通的运营技术需求。5.5车-车—弱电系统弱电系统应遵循互联互通的相关技术要求进行系统设计，统一或兼容运行模式、轨旁设备布置原则及人机界面，以实现成都地铁13号线与S2线、S3线、23号线间的互联互通运行。列车与地面(轨旁)紧密结合、整体处理，车-地通信采用统一标准协议后，可以实现不同线路间不同类型列车的联通联运，结合轨道交通线网规划，合理进行组网。在信号系统制式选择上，若采用同一家供货商的CBTC移动闭塞信号系统，可实现CBTC模式的贯通运营。若采用不同供货商的CBTC系统，建议采用具备互联互通能力的信号系统。通信系统的专用无线通信子系统、乘客信息子系统建议采用相同的系统设备供货商，由先建线考虑后建线路的接入容量，在条件许可情况下，可将同期实施的线路统一招标，如果由不同的系统设备供货商供货，则要求不同设备间能够相互兼容，实现互联互通。综合监控系统建议采用同一系统集成商统一的软件平台，避免后期接口转换与平台间的系统调试，便于系统实施，且可以做到最大程度的信息资源共享；若为不同承包商时，应要求其开放平台，以实现两个平台的对接和数据传输，形成统一的系统平台。对于底层车站的火灾自动报警(FAS)、环境与设备监控(BAS)、门禁(ACS)子系统各线可考虑独立实施，对贯通运营无影响5.6光站贯通运营13号线与S2线、S3线、23号线在龙简新城南、吕家咀、明光站贯通运营，并不影响供电系统的系统能力，接触网需在接轨站附近设