利用既有铁路发展城市轨道交通的可行性分析

高德辉

（中国城市规划设计研究院 城市交通专业研究院，北京 100037）

城市交通系统是城市生存和发展的基础设施。随着城市化步伐的加快和机动车拥有量的快速增长，城市交通问题日益突出，已成为影响城市发展和城市居民生活质量的重要问题。发展大运量、高速度、安全、准点、舒适的城市轨道交通是解决交通问题的重要途径，也是许多大城市交通发展的基本策略。但是，新建城市快速轨道交通投资巨大、建设周期长，为了使有限的轨道交通建设资金得到有效利用，必须建设多层次轨道交通网络体系，整合、开发与利用既有铁路资源。

从国民经济与城市建设的整体角度出发，研究利用既有铁路发展城市快速轨道交通的可行性，是一个对铁路和城市具有双赢意义的战略举措。

1 既有铁路未能参与城市轨道交通的原因分析

从目前国内一些已经开展过的轨道交通网络规划的城市来看，既有铁路几乎没有得到实际利用，总结起来，既有铁路线路未能用于城市运输的原因主要有以下几方面。

1.1 体制原因

既有铁路所有权属于铁路企业，其上级主管部门是代表中央政府的铁道部，而城市交通一般由地方政府负责建设，两者在体制及利益方面存在较大差异，共识的形成需要双方的诚意和远见卓识。

1.2 设备原因

传统的既有铁路是按服务于城市间长距离运输设计的，其线路、车辆、车站、信号等方面与城市交通的需求之间确实存在一些差异，若要对既有铁路设施加以利用，则需要对其做一定程度的改造。

1.3 需求原因

长期以来，既有铁路由于车站间距较大，加上铁路夜间行车量较大，周边土地噪声较大，沿线土地缺乏商业运作和开发，客货运输需求量受到影响，多数情况下，轨道交通的选线难以与既有铁路走向重合。

1.4 认识原因

由于认识上的原因，部分城市没有对既有铁路设施利用的可行性进行充分分析和论证，或在论证中过于强调存在的差异和困难，使得可能的“双赢”难以实现。

2 利用既有铁路的轨道交通发展模式

2.1 利用既有铁路开行市郊列车方案

我国正在加快铁路建设，特别是铁路客运专线建成运营后，既有铁路将会产生一定剩余运输能力，可以充分利用既有铁路线路，在旅客出行高峰时段开行市郊列车，具体方案有如下三种：

a）维持既有线技术标准开行市郊列车；

b）提高既有线技术标准开行市郊列车；

c）改造废弃铁路或地方铁路线开行市郊列车。

2.2 城市轨道交通与铁路一体化运营方案

城市轨道交通与铁路一体化运营方案具体包括以下三种。

一是共轨方案，即两种不同线路共用同一轨道线路方案，这里主要是指在既有铁路线路上开行城市轨道交通列车方案。

二是过轨方案，即不同线路之间的列车可以驶入对方线路，这里主要是指铁路列车和城市轨道交通列车可以驶入对方线路的方案。

三是换乘方案，即城市轨道交通与市郊铁路的换乘，可以采用城市轨道交通系统与市郊铁路换乘衔接，主要换乘方式可以是站台换乘或枢纽换乘，实现一体化运营。

共轨方案和过轨方案的可行性分析是本文的研究重点，利用既有铁路发展城市轨道交通系统，采用共轨模式的前提条件是存在既有铁路系统的线路可以利用或者改造，而如果无既有铁路系统线路利用，在单独修建轻轨线路时，可以考虑修建部分轻轨路段与专用线、联络线、支线等市郊铁路线路衔接，轻轨与市郊铁路过轨衔接。

3 发展城市轨道交通与铁路共轨和过轨运行的可行性分析

3.1 技术可行性

3.1.1 城市快速轨道交通的主要标准

3.1.1.1 车辆

根据城市快速轨道交通工程项目建设标准，车辆按车体宽度分为A、B、C三类车型[1]，各类车型的主要技术规格如表1所示。

表1 各种车型主要技术规格

3.1.1.2 线路

线路设计方面，由于城市快速轨道交通要适应城市沿街道布线以及时而转弯、时而高架或入地的需要，线路的曲率半径小、坡度大。线路工程主要技术标准应满足表2的规定。

表2 线路工程主要技术标准

3.1.1.3 供电

城市电网对轻轨系统供电模式分为集中式、分散式和混合式[2]，沿线用电负荷通过沿线变电所，形成一个完整的供电网络。内部供电系统分为三部分：主变电所、牵引变电系统和变配电系统。目前，国内的城市快速轨道交通系统采用的是直流1 500V和直流750V两种电压等级。

3.1.1.4 信号

城市快速轨道交通的信号系统方面，如果行车的速度快、密度大，就应设置自动闭塞信号系统，也可以采用先进的城市轨道交通信号系统——自动控制系统（ATC），它包括列车自动防护（ATP）、列车自动操作（ATO）和列车自动监督（ATS）三个子系统。

3.1.2 铁路的主要标准

城市快速轨道交通由于其车辆牵引动力等设备的限制，可以与大铁路系统中的专用线、联络线、支线以及在城市中承担城区与市郊联络作用的市郊铁路线路共轨和过轨。我国市郊铁路的轮轨系统可允许轴重46t的车辆通过，线路上主要采用50kg／m的钢轨，线路的规划设计方面最大坡度为3%，平曲线最小曲率半径为200m，供电电流为直流电600～1500V或交流电25kV，供电方式采用顶上或三轨，平均运行速度为45～60km／h，最大速度为120km／h。

3.1.3 发展城市快速轨道交通与铁路共轨运行的可行性分析

城市快速轨道交通与市郊铁路的比较见表3（本文以轻轨系统为例）。

表3 轻轨系统与市郊铁路系统的比较

由表3可知，市郊铁路的线路允许轴重、平纵断面条件、线路允许速度、限界等均能满足城市轻轨的设计标准。对市郊铁路的部分路段或者全路段的供电系统进行改造，按照城市轨道交通的供电制式进行改造或者改造成双系统模式，使市郊铁路线路既能行驶城市轨道交通车辆又能行驶铁路车辆；或者将车辆改造成双流系统车辆，可以在城市轨道交通和市郊铁路不同的电压等级下运行。此外，将全路段的信号系统由过去传统落后的信号系统改造为自动闭塞或者更先进的列车自动控制系统，并增加线路站点，以满足轻轨1km站距的要求。根据车辆设计要求，需调整站台高度或者改造车门设备设计，使车门与站台高差适合乘客上下，还需改造车站线路。通过市郊铁路或者专用线的电气化改造，完全可以建设成共轨运行的轻轨系统。此外，可以借鉴国外共轨运行系统以及国内利用铁路资源开发轨道交通的成功经验。例如，德国卡尔斯鲁厄轻轨与市郊铁路共轨模式（称为卡尔斯鲁厄模式）已得到了成功应用。

成功实施共轨运行的关键是车辆技术，这也是整个系统投资较多的一个方面。以提高轨道交通设备国产化程度为原则，可通过自主研发、技术引进、合资生产等多种方式努力提高国产轻轨车辆的制造水平。一旦车辆的问题得到妥善解决，那么发展共轨运行系统在技术方面就是可行的。

3.1.4 发展城市快速轨道交通与铁路过轨运行的可行性分析

城市快速轨道交通与铁路系统采用过轨方式衔接运行，在技术方面除了要具有共轨运行模式下线路的技术改造支持外，主要还是要做到城市轨道交通线路和铁路系统及其联络线的统一设计，实现三者的无缝衔接，则城市轨道交通车辆可以过轨通过。

实现过轨的一项重要技术就是实现轨道之间的衔接。线路接轨应满足下列要求：a）城市轨道线路与既有市郊铁路线路接轨，应保证主要去向的列车不改变运行方向通过接轨点；b）城市轨道交通岔线不应在区间与铁路正线接轨，特殊情况下，运营条件允许方可在区间与正线接轨，但在接轨地点应设置车站、线路所或辅助所；c）城市轨道交通岔线在区间或站内与正线、到发线接轨均应设置安全线；d）城市轨道交通岔线与车站到发线接轨，当接轨处受地形条件限制或向车站方向为平坡或上坡道，可设置脱轨器或脱轨道岔代替安全线，当站内有平行进路或隔开道岔并有联锁装置，可不另设其他隔开设备。

可按照铁道部关于《合资铁路、地方铁路及专用铁道与国家铁路接轨站安全管理办法》的规定，根据轻轨的运行、制动等特点设计过轨衔接线路以及制定相关安全管理办法。

3.2 经济可行性

城市快速轨道交通造价高，难以大幅度降低造价的主要原因是土建工程的投资过大。利用既有铁路线路建设共轨运行系统，或采用部分线路利用既有铁路线路建设过轨运行系统，沿线拆迁量小，线路与结构工程的投入也很有限，因此可以大幅度降低整个系统的投资。同时共轨和过轨运行系统还具有建设速度快、工期短的优点，能够适应城市交通发展的迫切需要。

此外，由于铁路对城市的分割作用，铁路沿线一般都是城市中经济相对欠发达、居住环境较差的地带。修建与这些铁路线路共轨或过轨运行的城市轨道交通系统，对于沿线土地开发、旧城改造和经济发展等都会起到积极的促进作用。同时，由于轻轨车辆先进，具有快捷、舒适、安全的功能，通过改造能改善市郊铁路破旧、落后的形象，充分利用有限资源，盘活部分已废弃不用的铁路线路。

采用共轨运行的环境影响可从以下三个方面分析：首先，由于利用既有铁路，可以减少土石方工程，因此减少了对生态环境的影响；其次，轻轨交通速度较低，能够达到功能区噪声标准，由于轻轨交通有较好的振动和噪音控制技术，因此轻轨交通对噪声贡献值低，夜间可无行车组织，无夜间噪声影响问题；再次，轻轨交通采用电力牵引，无大气污染问题，轻轨交通作为低污染、大能力的交通工具，可分流城市客流，大大减少采用其他交通工具所产生的噪声污染、大气污染，对进一步改善城市声环境、大气环境具有重大作用。

国外的经验表明，共轨运行系统以其快捷、舒适、安全的优点，能够吸引大量的乘客，特别是城市周边地区到市区的通勤乘客。如果制定合理的票价，可以保证正常运营乃至赢利。共轨运行轻轨是运量介于地铁和公共汽车之间的一种中运量轨道交通系统，其客运量相比地铁要小。但由于其投资少，建设周期短，可以有效地缩短投资回收期，降低投资风险，项目筹资的可能性也更大。

4 结论

由此可见，利用既有铁路发展城市轨道交通在技术上是可行的，在经济上收效也很大，但利用既有铁路发展城市快速轨道交通需要进行技术改造，包括线路改造、车站改造、通信信号改造、列车车辆改造等几个方面，虽然改造难度大，技术难点多，但总的来说具备可行性，而且对设备的运用较为充分。总之，只要能够转变观念和体制，就可以充分利用既有铁路发展城市轨道交通。

[1]建标[1999]81号，城市快速轨道交通工程项目建设标准[S].

[3]毛保华，姜帆，刘迁，等，城市轨道交通[M].北京：科学出版社，2001.