市域快速铁路蓟县至大港段规划建设技术标准研究

熊　伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津　300142)



市域快速铁路蓟县至大港段规划建设技术标准研究

熊伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司, 天津300142)

摘要：天津是全国综合性交通枢纽,市域南北交通网络布局较为薄弱。随着天津市城市化进程不断加快,带动区域经济发展加速,迫切需要加快南北交通布局及建设;参照北京、上海等国际化大都市的市域快速铁路的发展模式,结合天津市的轨道交通、城际网的规划以及本线自身的特点,初步总结出了市域快速铁路的规划建设标准为设计速度200 km/h的双线城际铁路。

关键词：市域快速铁路；规划建设；技术标准

蓟县至大港市域快速铁路线纵贯天津南北区域，由国家著名旅游胜地蓟县至国家级新区——滨海新区，线路全长156.38 km，设站15个。

线路经天津市的蓟县、宝坻区、宁河县、北辰区、东丽区、津南区、滨海新区。北与国家一级干线京哈线设联络线，南在大港区预留与环渤海城际的并站条件。蓟港线填补了天津市南北区域的快速铁路的空白，且在北部可连接规划津承铁路、规划蓟县至北京平谷线，南部与规划环渤海城际在大港站共站，构成了京津冀地区的区域城际铁路的重要组成部分。蓟县至大港线路规划示意见图1。

图1　蓟县至大港线路规划示意

1功能定位

1.1修建本线是天津城市空间发展战略的需要

根据《天津市空间发展战略规划》，天津城市定位目标为“国际港口城市、北方经济中心和生态城市”，依托京津冀，服务环渤海，面向东北亚，提出了“双城双港、相向拓展、一轴两带、南北生态”的城市布局总体战略。

市域空间布局为“一轴两带三区”：一轴，“武清新城—中心城区—滨海新区核心区”；两带，“宁河、汉沽-滨海新区核心区-大港”的“西部城镇发展带”和“蓟县-宝坻-中心城区-静海”的“东部滨海发展带”；三区，北部、中部、南部生态保护区。天津市域空间结构见图2。

图2　天津市域空间结构

规划的蓟县—大港市域快线串联并带动城市发展主轴、西部城镇发展带和东部滨海发展带3条天津市主要空间发展轴带，增加“一轴两带”的外围交点，引导城市空间结构向合理的方向转化，实现对城市传统集中式空间结构的突破，建立空间相对分隔但交通快速连接的合理城市结构，充分发挥交通对调整城市布局的能动作用。

1.2修建本线是促进天津市城市化进程和城镇体系协调发展的需要

根据天津城镇布局规划，市域城镇体系由“城市主副中心—新城—中心镇—一般建制镇”的四级城镇体系构成。新城、功能组团是天津城市发展轴和发展带上的重要节点，是各区县的政治、经济、文化中心或重要的功能区，是未来承担疏解中心城区人口和功能，承接产业转移，带动区域发展的中等规模的城市地区。天津市城镇密集、城市化水平较高。城市的规模、空间结构、居住分布形态等取决于出行距离和活动范围，而出行距离又取决于城市的交通方式，因此，城市的发展与交通发展密不可分。轨道交通作为连接各城市组团间的大能力客运纽带，对于引导城市发展方向、土地利用开发、城市形态发展等方面有着重大的影响力，对于促进城市功能完善也起着决定性的作用。

蓟县—大港市域快速铁路的建设，可缩短天津市主辅城区、各功能组团间的时空距离，加强组团间在政治、经济、文化等多方面的联系，带动市域铁路沿线新城、区县的发展，实现新城资源开发和布局优化；促进市域铁路沿线新城之间的分工协作和经济文化交流，加强新城对其周围地区的辐射作用和带动效益，使新城产业特色分明、布局合理。同时，可以带动沿线村镇经济的发展，引导经济带的形成，实现各组团间协调发展，对天津市经济结构的改变、城镇体系的形成以及城市产业结构的调整将产生重要的影响。

1.3本项目是天津市轨道交通网的重要组成部分

在区域城际网和中心城区以及海河中游轨道网中是完善区域轨道网结构的重要线路，本线是对天津市城际网和轨道交通的补充和完善，主要作用如下。

(1)区域城际网中的京唐城际可以在京津新城站通过联络线或者共站跨线车换乘；环渤海城际可以直接在大港站共站通行跨线车；

(2)与中心城区轨道网，可以通过选线和规划进行近距离换乘，衔接M6线通过外环东路站衔接换乘，M2(运营中)在空港经济区站衔接换乘；M3可以在北部新城站衔接换乘；M8线通过海河教育园站衔接换乘；与海河中游轨道网中C2线通过小站站衔接， C3线通过津南站衔接等。

(3)与其他的城际铁路诸如津秦城际、津保城际、京津城际等可以通过在与中心城区的轨道如M2、M3直接在天津站、天津西站换乘城际。

(4)本线通过与城际网和城市轨道网的衔接将天津市域范围内南北向的主要客流节点衔接起来，可以便捷出入天津市中心城区，形成“城市主副中心—新城—城镇”间的便捷客运通道(图3)。

图3　天津市城际网和轨道交通网示意

1.4国内其他城市市域快速铁路的发展情况

国内已开通运营的城际铁路，主要服务于中心城市间、中心城市与中小城市间，如京津城际(速度目标值350 km/h)、长吉城际(250 km/h)、沪宁沪杭城际(速度目标值300 km/h)，广珠城际铁路(200 km/h)；还有一种服务于中心城市与中小城镇间的市郊快线，如利用既有线开行市郊列车的北京S2线(速度目标值160 km/h)、上海金山线(速度目标值160 km/h)。

1.4.1北京S2线

2008年8月6日开通，全程77 km，设站15个，线路情况：利用京包铁路和康延支线，平原时速160 km，山地时速45 km。线路由北京北站始发，途经海淀区、昌平区，至延庆县延庆站。是北京第一条快速通勤铁路运输系统，日旅客输送能力2万人次。

1.4.2上海金山线

2012年1月开通，全长57 km，设站9个，最高速度160 km/h，每日36对，日平均客流1.2万人次，高峰时段2万人次，全程约0.5 h。

1.4.3经验总结

(1)城市快线能够发挥核心城区的带动作用，实现重点城区对一般城区的带动。

(2)城市快线与核心城区地铁网络需要紧密衔接。

(3)城市快线通常需要接入核心城区重要枢纽节点，充分发挥核心城区枢纽交通优势。

(4)城市快线较市内轨道交通站间距大。北京S2线平均站间距6 km，上海金山线平均站间距7 km。

(5)速度快，时效高。北京S2线160 km/h和上海金山线160 km/h。

1.4.4本线技术标准定位

本线从蓟县新城经由宝坻新城、京津新城、北部新区、外环、教育园区至大港城区，属于服务于市域组团间客流交流的快线铁路，类似于北京S2线、上海金山线、广珠城际，作为服务于市域组团的线路，故本线的速度目标值应在250 km/h以下，运行时分应控制在1 h内。本线正线长度约156 km，故本线的速度目标值不应小于160 km/h。

通过市域快铁实现中心城市功能有机疏解，加快城镇化进程，引导城市布局理性增长，提高城市活力。本线不仅可以沟通市域南北极的人员和轻快物流需求，而且能满足区域城际网以及中心轨道网的衔接换乘需要，在以天津市为中心的区域城际网和轨道网中发挥重要作用。

1.5本线功能定位

(1)服务市域内南北长距离客运出行。

(2)提高市域南北通达性。

(3)带动城市新城、外围组团及示范园区发展。

(4)旅行速度>160 km/h，实现市域1 h生活圈。

(5)直接或间接沟通区域城际网，增强天津市的北方经济中心的地位。

2主要技术标准选择

2.1铁路等级

本线的功能定位为服务于天津市域内南北组团与市区间、南北组团内部的旅客交流为主的市域快速轨道交通线；本线预留延伸至北京平谷的条件，规划预留与规划津承铁路、京唐城际铁路、环渤海城际铁路的衔接条件；本线开行城际动车组列车；因此铁路等级应为城际铁路。

2.2正线数目

本线开行高密度、小编组城际列车，列车采用公交化运行模式，因此为满足速度、能力、服务频率要求，须一次修建双线。

2.3速度目标值比选

速度目标值决定了列车可能实现的最高运行速度，也直接影响项目的建设成本。影响速度目标值选择的因素主要包括建设项目的功能定位、项目的工程建设成本及运营成本、运输组织适应性三大方面。

2.3.1从项目的功能定位角度分析

根据本线的功能定位，速度目标值160～200 km/h是适宜的。故以下重点分析160 km/h与200 km/h两个速度方案。

2.3.2运输组织适应性分析

(1)时间目标值的适应性

本线的功能定位为实现南北市域1 h生活圈。经过牵引计算模拟，两方案从蓟县至大港的运行时分见表1，北部地区及南部地区通过本线并换乘其他轨道交通线路至市区的运行时分见表2。

表1　不同速度目标值南北间运行时分　min

表2　不同速度目标值至市区的运行时分　min

注：至市区时间以大站停时分为计算基础

由表1可知，200 km/h直达较160 km/h直达列车快9 min，站站停时分相差为6 min。采用200 km/h速度目标值，北部地区乘客至市区在华明站站换乘，旅行时间最短可达43 min，考虑换乘其他轨道交通线路至市中心的时间为20 min，总时间约63 min；南部地区至市区在双港站换乘，旅行时间约23 min，考虑换乘其他轨道交通线路至市中心的时间为20 min，总时间约43 min。采用160 km/h速度目标值，北部地区及南部地区至市区时间分别为70 min和45 min。

可见，采用200 km/h速度标准可以满足南北市域间1 h生活圈要求。

(2)与车站分布的适应性

在一定的电机功率和编组条件下，车辆最高运行速度越高，其相对应的加速度、减速度就越小，列车加速、减速所需时间、走行距离越长。如果站间距较短，则列车发挥不出其最高运行速度的优越性，其区间运行时分没有明显的优势，因此，站站停列车的最高运行速度与车站间距密切相关。

本线主要服务于南北组团与市区的客流交流，客流断面呈现两端高、中间低，南部组团客流断面大于北部组团客流断面。结合客流特点，计划在高峰时段开行大站停列车和站站停列车，其余时段开行站站停列车。不同速度的加减速距离见表3。

表3　不同速度加减速度距离

一般当区间长度为加减速距离2倍以上时，列车在该区间50%以上可保持高速匀速运行，能发挥列车高速性能，提高设备运用效率。

本线全长约156 km，根据沿线城镇发展规划本线沿途共设车站15个，平均站间距为11.14 km，站间距大于8.6 km的区间有7个，大于15.8 km的区间有3个。由此可知，采用160 km/h的速度，能够发挥列车高速性能的区间占总区间的50%，长度占总长的70%；采用200 km/h，能够发挥列车高速性能的区间占总区间的21%，长度占总长的36%。

2.3.3从项目建设成本角度分析

铁路项目建设成本高低的主要控制因素为铁路主要技术标准，沿线地形和地质条件，而决定主要技术标准的主要因素为设计速度目标值。根据上述速度目标值的定位分析，分别对160 km/h和200 km/h进行建设成本分析，具体详见表4和表5。

200 km/h方案较160 km/h方案增加投资5.38亿元。160 km/h方案一站直达列车全线运营时分73 min，200 km/h方案全线运营时分64 min，运行时分较160 km/h方案节省9 min，节时比为5 978万元/min。

2.3.4小结

综合上述分析，200 km/h方案与160 km/h方案线路走向基本相同，在投资上技术标准200 km/h方案要略高于160 km/h方案，但是对于一站直达和大站停车优势明显，能够很好地满足南北组团间、南北组团至市区1 h的时间目标值，且投资较160 km/h方案增加不大，增加投资占总投资2.55%。结合本线功能定位为市域快速铁路，较高的速度目标值能更好地提高市场竞争力和旅客运输服务质量，故推荐本线速度目标值为200 km/h。

表4　速度目标值主要建设标准比较

表5　不同速度目标值主要工程数量和投资比较

根据客流特征，本线将在高峰时段开行一定数量的大站停列车，其余时段开行站站停列车。根据200 km/h与160 km/h站站停方案的运行时分模拟结果，200 km/h速度方案较160 km/h速度运营时分省9 min，考虑两车型单价相差不大，故站站停列车同样采用200 km/h，利于缩短乘客出行时间，同时便于全线的运营组织与动车的养护维修。

2.4最大坡度选择

2.4.1从技术标准方面分析

最大坡度标准对线路的走向、长度、工程投资、运营费用、牵引重量及输送能力等都有较大的影响。快速客运铁路均采用大功率、轻型动车组，牵引和制动性能优良，与内燃牵引的客车相比能适应较大坡道上的运行。

国外高速客运铁路通常采用的最大坡度在25‰～35‰，如德国标准为不超过40‰、法国为35‰；国际铁路联盟UIC实用技术标准(SII)350 km/h客专为35‰；日本标准最大坡度15‰～25‰等。

从我国高速动车组技术条件看，动车组具有优良的牵引特性，CRp动车组在定员荷载下，当动车组失去25%动力时，仍可以在30‰坡道上起动。

《铁路大型线路机械通用技术条件》(GB/T25337)要求，线路最大坡度30‰。

目前我国适用于200 km/h速度的动车组为CRH6-200，该机型已进入试车阶段。根据行车仿真计算结果，CRH6-200型动车组在最大坡度上运行一定长度后的末速度见表6。

从表6看出，200 km/h动车，在20‰坡道上运行4 km后的末速度189 km/h，约为设计行车速度的94.5%，运行6 km后的末速度186 km/h，约为设计行车速度的93%；在25‰坡道上运行4 km后的末速度178 km/h，约为设计速度的89%；在30‰坡道上运行4 km后的末速度168 km/h，约为设计速度的84%，在35‰、40‰坡道上运行4 km后的末速度约为设计速度的78.5%和71.5%。可见在坡度大于30‰以后，速度损失急剧加大。

表6　CRH6-200型动车组在最大坡度上

2.4.2从动车组性能方面分析

本线采用新型CRH6-200动车组， 8辆编组，CRH6-200动车组在20‰的长大坡上，可以170 km/h的速度运行，速度损失15%；在25‰的长大坡上，可以150 km/h的速度运行，速度损失25%；在30‰的坡道上可以130 km/h的速度运行，速度损失35%。可见，电动车组在坡度大于20‰的长大坡度上，速度损失较多。

2.4.3从工程条件和立交情况分析

本线位于华北平原，控制高程多为公路、铁路、防洪堤坝、城市立交桥等。虽然本线有城市隧道，造成坡度起伏，但最大坡度20‰可以适应，不会造成重大立交的改移和影响立交净空的问题。如郊区大黄堡隧道，隧道进出口无重要道路，河流，线路采用最大坡度20‰达到了减少隧道长度的目的。又如东丽区空港经济区隧道，线路在上跨北环铁路后，有足够的长度下穿京津塘高速公路，地铁2号线后在南侧达到-29 m的高程，完全满足北远导航台的防干扰的距离要求以及北塘排污河的河底高程至隧道结构洞顶的覆土要求。上述隧道如果使用30‰的坡度会减少隧道和路基的长度，但同时增加了桥梁的长度，工程经济性相差不大。而如双港隧道，受海河中游地方发展规划和跨越海河影响，跨越海河后需要在规划海河中游片区边界内入地，受高程影响采用30‰坡度才能更好地满足入地要求。从全线地形分析，20‰、30‰的最大坡度均能适应地形变化条件。

结合本线地形条件、重大控制点以及动车组性能，推荐采用30‰的最大坡度。

2.5最小曲线半径

根据《新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定》铁建设(2005)140号的3.2.2条之规定，速度目标值200 km/h的情况下，最小曲线半径为2 200 m，特殊困难情况下，经技术经济比选和审批后方可选择2 000 m的半径。

2.6线间距

根据《新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设[2005]140号)的3.2.9条之规定，速度目标值200 km/h的情况下区间及站内正线线间距为4.4 m。

2.7到发线有效长度

到发线有效长度考虑由站台长度、安全防护距离、警冲标至绝缘节的距离组成。

(1)站台长度：CRH6型动车组采用8辆标准编组，列车总长度为199.5 m，确定站台长度200 m。

(2)安全防护距离：考虑测速测距误差、司机确认停车点距离及动车组过走防护距离，确定安全防护距离≥95 m。

(3)警冲标至绝缘节的距离：根据目前第一轮对距离车头的距离最长为4.85 m，确定警冲标至绝缘节的距离为5 m。

因此CRH6-200型的到发线有效长度计算为： 8辆编组时(5+95) m×2+200 m=400 m。

3结论

综上所述，蓟县至大港快速铁路的规划建设可实现天津作为特大型中心城市功能有机疏解，加快郊区郊县城镇化进程，宜按速度200 km/h城际铁路标准规划建设。经比选建议主要技术标准如下。

铁路等级：城际铁路；

正线数目：双线；

设计行车速度：最高速度200 km/h；

最大坡度：30‰；

最小曲线半径：一般2 200 m，特殊困难2 000 m；限速地段结合运行速度确定；

线间距：4.4 m；

到发线有效长度:400 m；

牵引种类：电力动车组。

参考文献：

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Research on Technical Standards for Planning and Construction of Urban Express Railway from Jixian to DagangXiong Wei

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251, China)

Abstract：Tianjin is a national comprehensive transportation hub, and the city’s transportation in north-south direction is insufficient. Along with the rapid development of Tianjin urbanization to accelerate and promote regional economy, it is urgently needed to speed up the construction of the north-south traffic. With reference to the development of express railways of Beijing and Shanghai, and in view of the planning of the rail transit and inter-city network of Tianjin, and the local conditions of the line from Jixian to Dagang, it is suggested initially to build a double-line inter-city express railway at the designed speed of 200 km/h.

Key words：Urban express railway； Planning and construction； Technical standard

中图分类号：U239.5

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.02.005

文章编号：1004-2954(2015)02-0017-06

作者简介：熊伟(1983—)，男，工程师，2006年毕业于兰州交通大学土木工程专业，工学学士，E-mail：273435966@qq.com。

收稿日期：2014-07-14； 修回日期：2014-11-04