粤港澳大湾区交通发展规划研究

粤港澳大湾区交通发展规划研究

近年来，随着我国长距离道路的不断发展和城市化的不断发展，已形成了几个大城市聚集的群落。目前，我国城市群包括京津冀城市群、长三角城市群、粤港澳大湾区(以下简称“大湾区”)、成渝城市群、长江中游城市群、中原城市群、关中平原城市群等。2020年，中华人民共和国国家发展和改革委员会发布了《关于粤港澳大湾区城际铁路建设规划的批复》(发改基础[2020]1238号)，其规划目标是：构建大湾区主要城市间1h通达、主要城市至广东省内地级城市2h通达、主要城市至相邻省会城市3h通达的交通圈，打造“轨道上的大湾区”，完善现代综合交通运输体系。因此需要研究一种能够满足区域网络交通一体化运营需求的新型列车运行控制系统(以下简称“列控系统”)，本文以大湾区区域交通一体化为发展理念，对深圳都市圈城际铁路列控系统的建设方案进行探讨研究。1大湾区交通节点及运营及建设公里在《关于粤港澳大湾区城际铁路建设规划的批复》中明确指出近期到2025年，大湾区铁路网络运营及在建里程达到4700km，全面覆盖大湾区中心城市、交通枢纽和广州、深圳等重点都市圈；远期到2035年，大湾区铁路网络运营及在建里程达到5700km，覆盖100%县级以上城市，届时将建成如图1所示的大湾区城际铁路网，实现全网互联互通。2公共交通的运营需求2.1客流类型及客运量占大湾区城际铁路三分之一运营规模的深圳都市圈城际铁路远期客流分析结果说明，其客运量远高于一般国铁城际线路。深圳都市圈城际铁路客流类型包括市域内客流和城际间客流，2种客流分别占63.5%和31.5%左右；同时线网市域内的客流具有明显的城市轨道交通高峰特征。典型线路运营初期高峰小时各站间的客流断面如图2所示。2.2深大城际铁路鉴于深圳都市圈城际铁路客流具有较强的城市轨道交通特征，其高峰期列车的开行需求对数远高于既有珠三角城际铁路。其中典型线路深大城际铁路预测初、近期列车开行10对/h、12对/h，远期高峰开行16对/h。依据大湾区交通一体化建设规划的要求，深圳都市圈城际铁路需按照与大湾区城际铁路互联互通条件建设，运营组织需同步考虑大湾区所含既有珠三角城际铁路及未来新建城际铁路的运营互联互通条件，且应兼顾城际铁路网络不同区段的客流分布情况，满足客运需求，留足开行列车的运营组织能力，如图3所示。2.3车能力需求分析从客流、行车组织来看，深圳都市圈城际铁路各条线均需满足高峰期列车最小行车间隔要求，同时应预留行车能力以满足远期深圳都市圈城际铁路纳入大湾区城际网络后行车间隔3min的运营需求。对比其他城际铁路的运营服务，深圳都市圈城际铁路全部为地下站，公交化运营服务，车站配线需满足地下车站较少股道配设要求，运营需按照列车停站进入固定的车站股道以及较短站停时间(30～60s)的条件考虑。3工程造价，要体现体现机项目的基本特征中华人民共和国国家发展和改革委员会发布的《关于粤港澳大湾区城际铁路建设规划的批复》要求从严控制工程造价，统筹考虑工程建设需要，优化线路敷设方式，切实提高项目投资效益。本文从土建车站建设规模要求、互联互通实际需求、运营管理制度要求等方面进行分析，提出适合深圳都市圈城际铁路列控系统建设的思路。3.1站型布置，实现价格提效深圳都市圈城际铁路在深圳市域内全部为地下段，若仍采用既有珠三角城际铁路的站型布置，设置多股道站台将会大幅度提高工程造价。因此需要研究能够适应较短的到发线有效长度和提高股道列车占用周转率的列控系统，并且能够适应如图4和图5所示的典型车站线路布置方式，以缩减土建规模。3.2兼容珠三角城际铁路的列控能力深圳都市圈城际铁路是大湾区城际铁路网中的重要组成部分，其列控系统在满足城际铁路公交化运营控制能力的基础上，还应具备在接轨期跨线进入既有珠三角城际铁路线网内进行运行控制的能力，即需兼容珠三角城际铁路的列控功能。3.3《标准性技术文件》目前既有珠三角城际线路的运营管理执行的是珠三角城际网络的标准规范，如(铁总科技[2013]79号)《城际铁路CTCS2+ATO列控系统暂行总体技术方案》(标准性技术文件编号：TJ/DW149-2013)。考虑到大湾区城际铁路的网络运营，深圳都市圈城际铁路在运营管理制度上需要考虑与既有珠三角城际铁路的接轨因素：若实际接轨期在珠三角城际铁路系统设备的大修改造期限内，则其运营管理制度应适应大湾区城际线网的运营要求，且应包含珠三角城际铁路运营标准规范；若实际接轨期超出了珠三角城际铁路系统设备的大修改造期限，则应统一制定新的运营管理规范，即其需同时满足深圳都市圈城际铁路和大湾区城际线网运营管理的要求。4城轨cbtc列控系统目前用于轨道交通的列控系统主要有2个：①应用于我国国家铁路的列车运行控制系统(以下简称“CTCS列控系统”)；②应用于城市轨道交通的基于通信的列车自动控制(CBTC)系统(以下简称“城轨CBTC列控系统”)。其中CTCS列控系统主要应用于铁路干线、高速铁路、部分城际铁路和市(郊)域铁路，应用于城际铁路的列控系统主要采用CTCS2+ATO(列车自动运行)制式；城轨CBTC列控系统主要应用于城市轨道交通、部分市域铁路和城际铁路。4.1不同接车进路长度的分析如图6所示，城轨CBTC列控系统功能中，采用列车停稳信息即时发送至联锁的原理，在实现列车进站股道停车进路具备过走防护功能的同时，有效缩短了包含延续进路全部股道接车进路的解锁时间。如图7所示，在珠三角城际铁路中采用的CTCS2+ATO列控系统，为实现列车在进站接车进路的过走防护功能，将相应所需的安全防护距离设置于接车进路股道的末端上。这虽然保证了接车运行效率，但较城轨CBTC列控系统增加了股道长度。综上分析，城轨CBTC列控系统较CTCS2+ATO列控系统将连接到发线的道岔区段长度合并为接车进路中的安全防护距离，在确保运行安全的功能基础上，有效缩短了车站到发线的长度；同时车地无线通信列控系统的连续通信功能使列车停稳解锁前方用于过走保护的道岔区段，保证了高密度行车间隔的接发车运行效率。4.2功能差异和适应性分析4.2.1基于车地无线通信的列控系统该列控系统行车密度高、自动化程度高，可实现2min运营间隔，满足GoA4全自动运行等级要求，应用于最高列车运行速度为160km/h以下的线路；其基于车地无线通信的列控系统制式，可实现移动闭塞(列车移动授权由地面列控设备经无线通信传输至车载设备)下的列车运行安全控制。但当前在城市轨道交通应用的、采用城轨互联互通标准的CBTC列控系统，存在系统设备接口、电子地图(线路数据)车载存储方式及描述格式等缺乏统一标准的问题，要适应深圳都市圈新建城际铁路建设的互联互通和互通互换需求尚有问题。4.2.2ctcs2+ato系统运营难度较低该列控系统行车控制一般适应3min以上运营间隔，实际应用中满足GoA2等级要求；其基于轨道电路的列控系统制式，能够实现准移动闭塞下的列车运行安全控制，满足网络化互联互通、系统设备互通互换的网络化运营及建设要求。但是针对深圳都市圈城际铁路乃至大湾区城际线网新建线路而言，工程直接采用CTCS2+ATO系统，虽与既有珠三角城际铁路列控系统为同制式系统，便于跨线运行，线路数据管理方便，适应大规模线网级互联互通运营和分期分段开通建设要求，但无法兼顾深圳都市圈城际铁路的公交化高密度运营、较小车站站场配线规模的要求。同时在CTCS标准体系运营规范中，运营规则修改管理的程序难度大、影响范围广，无法满足深圳都市圈新建线路的建设及运营实际要求。5基于无线通信的列控系统设计通过上述分析得出，深圳都市圈城际铁路列控系统的主要功能需求为：(1)基于无线通信的列车运行控制功能；(2)满足3min最小行车间隔的列车安全运行控制；(3)实现大湾区城际铁路列车在线网内互联互通安全运行控制的线路数据逐段自地上车功能；(4)实现线网规模临时限速的安全管理功能；(5)具备列车自动运行、自动折返作业控制功能。综合考虑大湾区城际线网运营建设的要求，深圳都市圈城际铁路列控系统还应实现设备功能分配和接口标准的统一，便于不同设备厂商的同类型设备在工程上互通互换，以利于不断发展的大湾区城际铁路网络工程建设。针对以上要求，借鉴中国国家铁路CTCS列控系统结构，兼顾深圳都市圈城际铁路市域范围客流特征要求的公交化高密度行车间隔需求，并结合城轨CBTC列控系统的功能特点，实现移动闭塞下的列控功能，本文提出一种基于无线通信的、兼容既有珠三角城际铁路的列控系统功能解决方案，以实现深圳都市圈城际铁路新型列控系统的功能。此列控系统技术方案中，车载列控系统同时具备固定闭塞(列车移动授权为轨道电路信息或有源应答器信息)与移动闭塞2种制式功能：在深圳都市圈城际铁路新建线路采用移动闭塞列控系统主用功能模式，具备固定闭塞备用功能模式；在新建线路列车进入既有珠三角城际铁路运行时，采用固定闭塞功能，以满足未来大湾区城际铁路的网络互联互通运行和折返能力要求。新型车载列控系统为具备适应进入既有珠三角城际铁路列控系统功能，采用满足原珠三角城际铁路列控系统等级要求配置的轨道电路接收天线(TCR)及双模(全球移动通信系统/城市轨道交通车地综合通信系统)车载通信设备(GSM-R/LTE-M)，如图8所示。2种制式共享人机界面(DMI)、应答器传输模块(BTM)、速度传感器和车辆接口单元。深圳都市圈城际铁路列控系统地面设备包括应答器、计轴设备、列控联锁一体化设备、无线闭塞中心(RBC)、临时限速服务器(TSRS)、地面电子单元(LEU)、LTE-M地面无线通信系统的接口设备等，以实现列车按照基于无线通信列控系统的移动闭塞主用功能和固定闭塞备用功能运行，如图9所示。6技术上进行技术创新研究城际铁路新型列控系