轨道交通互联互通的内涵及技术特征探讨

江志彬，苏马雷，李洪运，徐思凡

（同济大学交通运输工程学院 道路与交通工程教育部重点实验室，上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室，上海 201804）

我国各种交通运输发展相对独立，即使是同一种交通方式，也存在网络结构联通和服务联通方面的诸多问题，构建互联互通的一体化交通体系是交通强国建设纲要中明确的重点[1]。轨道交通互联互通是一种先进的发展理念，可以体现在决策、设计、施工、运营和服务的各阶段。互联互通是我国未来轨道交通发展的重点，但目前针对互联互通的概念、内涵、规范和技术特征等方面的理论仍然不够健全。笔者首先对轨道交通互联互通的概念和内涵进行分析，然后提出轨道交通在物理层面和服务层面互联互通的基本特征，在借鉴国外研究的基础上，重点研究轨道交通互联互通的标准体系和技术特征。

1 互联互通的概念及内涵

互联互通，原是指电信网间的物理连接，能够使公共通信网的用户进行跨网络间的通信，或能够接入由另一个服务商所提供的服务[2]。

轨道交通互联互通是指不同线路的轨道、车辆、供电、信号、通信、站台门及运营组织等相互兼容，可节约资源、降低成本，提高资源使用效率和服务质量；同时，也能为乘客提供便捷、高效和人性化的服务，实现不同交通网络、不同线路之间的高效协同与衔接[3]。

轨道交通互联互通的内涵是实现多模式、多制式、多功能的轨道交通网络协同发展，建设互联互通、融合运营的装备与服务体系，其内涵包括两个层次：物理层面的互联互通和服务层面的互联互通。

1.1 物理层面的互联互通

物理层面的互联互通是指基于不同线路设施设备的相互兼容，采用统一的技术标准和运营组织方式，实现不同线路之间的互联或不同轨道交通形式之间的互联，其主要特点是车辆可以在不同线路或不同类型的轨道交通系统之间连通运行，可以根据乘客的出行需求，灵活组织多种跨线路的开行方案，有效提高网络的整体综合效率，提升乘客的出行体验[4]。我国轨道交通现有物理层面的互联互通，主要体现在既有铁路网络的互联互通、高速铁路网的互联互通、城市轨道交通网的互联互通，以及既有铁路网与高速铁路网、铁路网与城市轨道交通网的互联互通等。

1.2 服务层面的互联互通

受交通工具类型、轨道形式、设施设备性质等方面的制约，以及历史建设过程中已经独立形成的线路或网络的制约，在无法做到物理层面的互联互通时，可以通过提供便捷、高效和人性化的服务，实现不同交通网络、不同线路之间的高效协同与衔接，这种方式称为服务层面的互联互通。现有服务层面的互联互通主要体现在乘客一体化出行规划、一体化出行、一体化票务、大型交通枢纽中不同交通方式的集中换乘，或不同线路在同一车站的高效衔接(如同站台换乘)等。

2 国内外的发展经验与借鉴

国外轨道交通发展较早，在建设与运营过程中一直注重互联互通，并形成了较多的运营与管理经验，如德国、日本等。

2.1 德国

德国地铁建设历史悠久，在运营的过程中总结了很多先进的经验，形成了多种先进的运营模式，提供了多种人性化的服务，取得了较好的成效[5]。

2.1.1 物理层面的互联互通

除大部分城市的市郊铁路网和地铁网内部可以实现跨线运营外，德国的城际铁路网与地铁网之间通过采用相同或相近的组织方式和信号系统，同样可以做到跨线、共线运营。德国的共线运营包括城际铁路与一些既有和规划中的轻轨线路，其中一些轻轨线路借用了部分低密度的货运铁路线路，实现了城市中心向郊区客运业务的扩张。

2.1.2 服务层面的互联互通

德国的轨道交通网在服务方面也具有一定特色，依靠联程联运的方式，将轨道交通与其他交通方式紧密地结合起来，最具代表性的有“公铁联运”和“空铁联运”。

“公铁联运”主要包括两种形式：一是在城市的区域范围内，依托公共交通企业联盟，推进“一票制”联程联运；二是在跨区域范围内，以德国铁路为主导，联合出发地和目的地的城市公共交通企业，共同推进“一票制”联程联运。

“空铁联运”有两种形式：一种是德国铁路联合一些大型航空公司建立的空铁联程服务体系，也称为“RAIL & FLY”，可使乘客在购买机票的同时，以优惠的价格获得前往或离开机场的火车票，实现空铁“一站式购票”；另一种空铁联程则是由航空公司与德国铁路以及法兰克福机场合作推出的空铁联运产品，旅客在下飞机后无需走出航站楼即可乘坐火车，行李也会继续随火车托运，火车与飞机共用一种类型的客票，有效地节省了时间。同时，德国铁路还推出了专门的列车班次，与航班时刻表衔接，有效地缩短了中转换乘时间。

2.2 日本

2.2.1 物理层面的互联互通

东京作为日本第一大城市，在物理层面的互联互通上有着十分丰富的经验。东京轨道交通除了地铁，还包括由地面线或高架线组成的市郊铁路、市区横贯铁路以及环状铁路，路网密度极大。东京轨道交通依靠成熟的互联互通运营方式，解决了城外线路与城内线网的衔接问题，实现了放射线与中心线网的互联互通，满足了郊区民众的出行需求[6]。

东京地铁在与放射线衔接时，相应的区域外围线路也通过升级改造，具备了互联互通运营的技术条件，而且良好的规划协调使部分线路在升级改造时就做了相关预留，或者在规划中就明确了部分线路延伸并互联互通的需求。后期建设的地铁线规划均考虑了与郊区线的互联互通，其轨距、限界等线路技术标准与对应的郊区线路的相应标准统一，有效地避免了线路的重建性改造。

2.2.2 服务层面的互联互通

从东京、名古屋、京都等城市的铁路客站枢纽形态来看，车站往往是多种交通功能的复合体，立体化客站连接了地铁、高速铁路、市郊铁路、通勤铁路、公共交通、机场等。这种类型的交通枢纽实现了多种交通方式和功能的叠加，提高了特定空间限制下的交通功能衔接，并且能够整合交通资源，压缩换乘时间，快速集疏乘客，方便乘客换乘[7]。

在公铁联运方面，新宿站作为日本最繁忙的车站，通过强大的枢纽功能，实现了高速铁路、市郊铁路和城市公共交通的一体化管理，包括不同交通方式间的无缝换乘、时刻表衔接、通票实施等[8]。

2.3 国内现状

2.3.1 物理层面的互联互通

1) 铁路系统。我国铁路系统建设都是由铁路主管部门主导，在建设过程中非常注重物理层面的互联互通，除了一些特殊类型的线路外，普通铁路网、高速铁路网和城际铁路网都实现了物理层面的联通，列车可以在各网络之间跨线运行与组织。正是因为铁路大网络的物理连通，形成了我国复杂的铁路设施设备体系和运营组织体系。因此，我国铁路的运输组织模式具有列车种类多、跨线列车多、开行交路多和停站方案多等特征，为旅客出行提供了多层次、多类型的服务产品。

2) 城市轨道交通系统。我国城市轨道交通起步较晚，初期建设时大多都是引进国外的技术与装备，同时各城市根据自身的发展规划和经济实力，制定自己的线网规划。因此，各城市轨道交通线路的建设年代、运营制式、设备厂商不尽相同，各线路的信号制式、控制系统差异性非常大，虽然同一城市的线路之间可以实现轨道的互联，但在正常运营模式下，列车无法跨线运行，跨线的乘客出行只能通过换乘。

随着城市群、卫星城的兴起，同一城市群间的交流越发密集。基于物理结构在互联互通中的优势，我国新建与规划的城市轨道交通线路正在逐步考虑实现物理上的互联互通，并且已经在线路规划、设计、建设、信号制式、车辆配置、运营管理等方面，开始制定统一的标准规范。

2.3.2 服务层面的互联互通

我国由于不同轨道交通网络或线路在管理主体上的差异性，在服务层面的互联互通方面还与乘客的出行需求存在差异。目前，我国各类交通方式的衔接主要是通过大型的换乘枢纽来实施，如上海虹桥、北京南站等大型枢纽，都将多种交通方式成功地融为一体。这种大型换乘枢纽将多种运输工具进行了集约式整合，可以迅速接纳和疏散大量人流，并通过其先进的客流组织模式，避免了站内外人流的聚集，缓解了周边的交通压力。但是，这种枢纽在一体化出行规划与服务方面还有不足。

3 互联互通的技术体系

为了节约资源、降低成本，优化资源使用效率和提高服务质量，我国未来的轨道交通网络建设与运营需要在物理层和服务层做好互联互通。互联互通的架构体系主要包括轨道结构、牵引供电、车辆、限界、通信信号、运营管理和服务6个部分，如图1所示。

图1 轨道交通互联互通架构体系Figure 1 Architecture of rail transit interconnection

3.1 互联互通顶层设计

轨道交通的互联互通发展离不开国家政策的推动，需要做好顶层设计，从制度创新和市场创新两方面下手。在制式选择时，需要充分发挥不同轨道交通制式的特长，做好建设规模与客流需求的匹配，在技术标准体系、设施设备技术要求和运营服务要求等方面来统筹考虑。

3.2 技术标准规范体系

我国轨道交通网络的互联互通技术规范发展不统一，既有铁路网与高速铁路网的技术体系相对较为健全，而城市轨道交通的技术体系相对较为薄弱。目前，我国尚没有针对整个大轨道交通体系的互联互通规范。

2008年6月17日，欧洲议会和欧盟理事会制定并发布《欧洲铁路互联互通2008/57/EC指令》，这是欧盟关于欧洲铁路互联互通最重要的法律。该指令共包括10章、42条、11个附件，描述了欧洲铁路互联互通在安全性、可靠性、可用性、人员健康保护、环境保护和技术兼容等方面的总体要求。该指令将铁路系统划分为4个结构子系统，即铁路基础设施子系统、供电子系统、列控设备和安全子系统、机车车辆子系统；3个功能子系统，即运行和交通管理子系统、维护子系统和客货运服务信息子系统。该指令对7个子系统分别提出了相应的基本要求，具有很强的指导性和可操作性，为欧洲铁路互联互通技术规范制定奠定了良好基础[9]。

从综合交通体系发展的要求来看，我国轨道交通的互联互通的技术规范体系应重点考虑硬件的兼容、制式的统一、资源的共享、组织的一体化和服务的协同等方面。

3.3 设施设备技术要求

线路与车站、车辆、供电、信号、通信等设备系统的兼容是实现物理层面互联互通的关键，不同类型的设施设备在满足互联互通需求方面有不同的技术要求，如表1所示。

表1 满足互联互通的设施设备技术要求Table 1 Technical requirements of interconnected facilities and equipment

3.4 运营服务技术要求

服务层面的互联互通以提供与出行有关的所有产品和服务为目的，从乘客萌生出行意向、进行旅程规划和预订车票开始，到出发至车站的路线选择，再到乘车出行、到达目的车站以及到达最终目的地，甚至包括旅程之后的反馈意见收集等，满足客户已提出的和潜在的各种需求[10]。服务层面的技术特征包括轨道交通系统的一体化出行规划、一体化票务、一体化出行服务3个方面，如表2所示。

表2 满足运营服务的技术特征Table 2 Technical characteristics of operational services

3.5 线路运输组织模式

采取灵活多样、适合城市特点的网络运营模式，是发挥多模式网络结构优势、提升网络整体运行效率、集约通道资源和网络设施资源的重要保障。结合国内外城市的轨道交通发展经验[11]，轨道交通的运营模式可归为共线共轨、分线运营、跨线运营和接线运营4种情况。跨线组织是指在互联互通条件下，在相交的两条或多条轨道线路之间，通过不同线路之间的过轨道岔或连接线，从一条线路跨越到另一条线路(包含共线运行和贯通运行)的运营组织，其交路组织模式主要有一字贯通型、Y(双Y)形和X形3种类型(见表3)。

表3 跨线运行的交路组织模式Table 3 Types of interconnected train operation

跨线组织可发挥不同制式的技术优势，减少换乘，满足乘客不同距离的出行需求，缓解换乘站的客流压力；而且通过灵活组织列车交路，可进一步提高运营组织的灵活性。但跨线组织除了需从线路、车站、车辆、供电、通信、信号等方面统一技术标准外，还要在运营管理上进行有效协调。需要说明的是，交路的开行模式可根据不同线路的制式、条件、客流特征来灵活选择。

同时，在跨线组织过程中，还可以根据客流需求，灵活采取停站(如一站直达、大站直达、选择停站等)、开行快慢车等手段来提升服务水平。

4 结语

互联互通是我国未来轨道交通系统发展的重点，也是提升轨道交通服务的关键，其内涵是实现多模式、多制式、多功能轨道交通网络的协同发展，建设互联互通、融合运营的装备与服务体系。笔者从物理和服务两个层面，分析了互联互通的内涵与特征，并提出了轨道交通互联互通的体系框架及技术条件，希望能对轨道交通行业做好互联互通的框架设计、促进轨道交通互联互通的发展建设提供参考。