今日学习我国市域铁路总体设计特点

今⽇学习我国市域铁路总体设计特点
摘要:从我国城镇化建设、综合交通体系、市域铁路站前和站后关键技术标准等⽅⾯,总结我国都市圈市域铁路和国外同类功能交通项⽬设计、建设、运营、管理实践经验及成果,分析市域铁路与城际铁路、城市轨道交通的差异和特点,梳理、凝练市域铁路总体设计的关键技术,突出了市域铁路的服务性、经济性与创新性。对于统⼀市域铁路设计技术标准,构建多层次现代化交通⽹络系统,指导和推进市域铁路快速、可持续发展具有较强的指导作⽤。
关键词:市域铁路;功能定位;总体设计;技术标准;经济性
《国家新型城镇化规划》(2014—2020年)明确提:城镇化是现代化发展的必由之路,以城市为主体形态推动城镇化发展,增强中⼼城市辐射带动功能,城市之间、城市和城镇之间以及城镇之问的联系将越来越密切。
城镇化地区综合交通具有“⾼强度、多样化、⾼频次、强时效”的特征。《城镇化地区综合交通⽹规划》(发改基础[2015]2706号)特别指出:当前城镇化地区城际交通结构不尽合理,城际铁路发展相对滞后,市域(郊)铁路规划建设基本空⾃,难以适应城镇化地区“⼈n⾼度聚集、经济关联紧密、资源环境约束”特点对交通的要求:城际铁路、城市轨道交通的功能定位、服务属性、技术特性难以适应中⼼城区与周边组团城镇化发展需求,迫切需要“⾯向同城化住勤出⾏需求、公交便捷化开⾏服务、⼀体化衔接城市综合
交通、经济绿⾊环保”的市域铁路引导和⽀撑城市发展。
1、我国市域铁路需求特点
我国标准轨距、钢轮钢轨型客运轨道交通体系主要由⾼速铁路、城际铁路、市域铁路以及普通轮轨式城市轨道交通构成。
1.1客运轨道交通主要特点
1.1.1⾼速铁路
⾼速铁路是我国铁路⽹的⾻架线路,主要承担域问中长途客流,线路站间距离⼤(30~60k131),最⾼运⾏速度250~350km/h,采⽤⾼速动车组。交流25kV供电制式,运输组织采⽤不同速度等级列车共线运⾏或单⼀速度等级列车运⾏模式,设计执⾏国家铁路局发布的TB 1062l⼀20I4《⾼速铁路设计规范》。
1.1.2城际铁路
服务于相邻城市间或城市间的中短途客流,线路站间距5~20km,最⾼运⾏速度120~200km/h,采⽤城际动车组,交流25kV供电制式,运输组织采⽤不同速度等级列车共线运⾏或单⼀速度等级列车运⾏模式,设计执⾏国家铁路局发布的TB 10623-2014《城际铁路设计规范》。
路上有惊慌1.1.3城市轨道交通
服务于城市内部交通,线路长度较短(除特⼤城市外,⼀般在40km左右),站间距较⼩(1~2km),普通轮轨式轨道交通最⾼运⾏速度80~100km/h,平均旅速25~40km/h,采⽤地铁动车组A型车或B型车,直流1500V或750V供电制式,运输组织采⽤单⼀速度等级列车、站站停运⾏模式,设计执⾏中华⼈民共和国住房和城乡建设部发布的GB50157-2013《地铁设计规范》。
1.1.4市域铁路
随着我国新型城镇化的加快实施,⼀些⼤城市已经出现郊区化发展趋势,表现为⼈⼝、产业、商业先后从城市中⼼区向郊区迁移,导致了较多的城市(如北京、上海、⼴州、武汉、南京、重庆、郑州等)开始规划建设卫星城、新城、副中⼼城市、外围组团及郊区,城市郊区化的建设将导致更多的市郊通勤需求,从⽽提出了对市郊铁路的规划建设要求。
市域(郊)铁路是我国新型城镇化背景下,为城市核⼼区与外围城镇组团之间提供快速、⼤容量、公交化服务的轨道交通系统,是城市综合交通运输体系的重要组成部分,是⽀撑与引导⼤城市由单中⼼向多中⼼发展形态转变、促进新城发展的重要基础设施。
对于构建多层次现代化交通⽹络系统,形成与国家铁路或城市轨道交通便捷衔接的综合交通体系,推
进“轨道交通+新型城镇化”,服务国家新型城镇化建设战略都具有重要意义。2016年中国铁道学会组织开展了⼀系列市域铁路专项科研、
城镇化”,服务国家新型城镇化建设战略都具有重要意义。2016年中国铁道学会组织开展了⼀系列市域铁路专项科研、科学试验、国内外调研与技术交流,强⼒⽀撑了市域铁路技术标准体系的编制,并于2017年正式发布T/CRSC0101-2017《市域铁路设计规范》[1-2]。
1.2世界都市圈市域铁路特点
昌平二中分校放眼东京(⾸都圈)、⼤阪(关西圈)、伦敦、巴黎、纽约等世界发达国家都市圈,均覆盖范围⼴泛的市域铁路交通系统,作为解决卫星城之间和市区郊区居民出⾏的主要交通⽅式。通勤客流⼤部分由市域(郊)铁路承担,其建设的共同点在于城市由单中⼼向多中⼼发展演变过程中,逐步建设了⼤规模的市郊铁路,其特点主要体现在线⽹规模⼤(超过1000km)、⽀线众多、站间距较⼤,市郊铁路占城市快轨交通的长度⽐重均在70%以上,甚⾄接近90%,市郊铁路占公交总运量的⽐重则分别为41%(伦敦)、10%(纽约)、30%(巴黎)、49%(东京)。在⼤都市区公共交通中发挥⾻⼲作⽤,在国外被证明是⽀持和引导⼤城市发展的最佳选择。
1.2.1服务范围与线⽹规模
都市圈范围不等,与中⼼城联系强度不同,总的来看范围在50~1O0km。随着城市(城镇)⼀体化发展,通勤客流需求逐步加强,主要由市域(郊)交通承担。城市核⼼区空间有限,随着都市圈(⼈⼝)外延发展,市域(郊)交通规模远⼤于地铁线⽹规模。
1.2.2清晰的交通层次
⼈⼝规模⼤、相对密集的城市,市域铁路系统都是⽀撑都市圈发展的主体。作为服务于更⼤范同、更⾼速度的轨道交通系统,都能提供早晚⾼峰通勤化的公交化服务。
1.2.3既有国铁资源(通道)利⽤
国铁资源(通道)往往建设年代较早,随着城市发展和格局架构拉开,且既有客货运需求萎缩,可考虑利⽤。国外均有利⽤国铁资源服务市域(郊)功能的情况,其中东京、⼤阪为⼩规模利⽤,欧美为⼤规模利⽤。⽆论利⽤规模⼤⼩,均以⾼峰⼩时提供通勤、公交化服务为⽬标。
yni1.2.4与既有系统贯通运营或多点换乘
市域交通与既有系统存在着贯通运营或接驳多点换乘模式。⽆论是法国RER线穿越中⼼城区,还是东京私铁与地铁贯通运营,由于前期没有系统规划,都付出了巨⼤代价。
1.2.5系统能⼒
市域交通系统客流潮汐特征明显,令天客流量较地铁系统⼩,⾼峰⼩时客流量⼤。亚洲城市⼈⼝规模、城市分布密集、强中⼼城市联系紧密,东京、⼤阪市域交通系统能⼒⼤于地铁系统(线路⾥程长、编组⼤),欧美城市相反。
1.2.6系统制式
市域交通本层次的系统制式基本统⼀,根据与相衔接线⽹的紧密程度,采⽤交流或直流的系统制式。欧洲由于国家、欧盟、地域、历史和技术延续发展的原因,很多线路采⽤双流或多流制。市域交通系统内部以及市域~地铁⼀国铁都存在互联互通运营模式l3]。
1.2.7速度⽬标值
国际6⼤都市圈中,市域交通系统运营速度为100~160km/h。从各都市圈发展历程来看,均存在逐步提速的过程[4]。
1.2.8运营模式
各⼤城市市域交通都采⽤快慢车混跑、⼤⼩交路套跑运营组织模式。⽇本都市圈对快车越⾏列车还进⾏了特快、快速分类。
1.3我国市域铁路功能定位和主要特征
1.3.1功能定位
在⼤量理论研究和深⼊论证分析的基础上,明确界定了市域和市域铁路概念。市域:指都市圈(城市)内中⼼城市及周边城市功能属性和经济属性相近、同城化发展趋势明显的卫星城市和城镇组团的范围。
市域铁路:指位于中⼼城区与其他组团问、组团式城镇之间或与⼤中城市具有同城化需求的城镇间,服务通勤、通学、通商等规律性客流,设计速度100~160km/h,快速、⾼密度、公交化的客运专线铁路。
功能定位:市域铁路服务于与中⼼城经济、⼈⼝交流紧密的地区,以及组团城市联系密切的各城镇地区,其服务范围可不完全受限于⾏政区划。市域铁路应以实现区域中⼼城市与周边新城、城镇地区及组团城市各城镇地区间1h交通为基本⽬标。
1.3.2主要特征朗文交互英语
(1)市域铁路与城际铁路的差异性主要体现在以下3个⽅⾯:
⼀是同城化通勤。城际铁路服务于相邻城市间或城市的⾮通勤性客流。市域铁路服务于中⼼城市近远郊区或辐射⾏政区划,具有同城化、通勤化特征。
⼆是公交化服务。市域铁路在早晚⾼峰能为⼤量的通勤客流提供⾼密度的公交化服务,⾼峰时段列车开⾏密度明显⾼于平峰时段。
三是多点换乘⼀体化衔接。城际铁路主要解决城市间单点性客流,⼀般通过重要节点(如⽕车站或重要中间站节点)与铁路⽹互联互通或与轨道交通换乘。市域铁路要解决中⼼城区与近远郊区间多点性客流交通,对便捷性、衔接时效性、多点换乘⼀体化要求更⾼。
(2)市域铁路与城市轨道交通的差异性主要体现在以下3个⽅⾯:
⼀是更快的速度。市域铁路⼀般修建在中⼼城区外,线路条件较好,车站间距较⼤,且需解决远城区客流1h通达时间需求,需要更快的最⾼速度和旅⾏速度。
⼆是更⼤的服务范围。较普通地铁,市域铁路平均旅速均不低于50km/h,开⾏⼤站快车的平均旅速则达N8okm/h甚⾄更⾼,能提供范围更⼴的服务。
三是更灵活的运营⽅式。市域铁路多为地⾯或⾼架线路,受地下空间限制较少,且运营速度⾼。除站站停外,还可采⽤快慢车混跑越⾏、互联互通等多种运营模式。婴幼儿上颌骨骨髓炎
2、市域铁路总体技术创新性和经济性
近年来,随着我国市域铁路在浙江省温州市、台州市、宁波市等地先⾏先试,在市域铁路⼯程建设、技术标准、融资⽅⾯开展了⼤量创新性⼯作。结合中国铁道学会《市域铁路设计规范》等技术标准研究,编制开展了⼀系列市域铁路关键技术研究,包括:市域铁路运营组织模式,车辆选型及关键参数,荷载与限界,线路平纵断⾯与线间距设置标准,桥梁荷载、刚度限值与桥⾯布置,隧道内净空设计标准,适应市域铁路特点的轨道路基结构和减振⽅案、电⼒牵引供电、专⽤⽆线通信系统、列控系统、固定设施与移动设备维修养护、车站建筑及噪声振动治理等关键技术研究,取得了宝贵成果经验。
2014年11⽉26⽇,《国务院关于创新重点领域投融资机制⿎励社会投资的指导意见》(国发[2014]60号)明确提出,向地⽅政府和社会资本放开市域(郊)铁路的所有权、经营权。这不仅是改⾰完善交通投融资机制的重要举措之⼀,同时对市域铁路建设标准的技术经济性提出了更⾼要求。
2.1⾏车组织和运营管理
市域交通系统客流潮汐特征明显,全天客流量较地铁系统⼩,⾼峰⼩时客流量⼤。采⽤⾼密度、⼩编⼀组、公交化的运输组织模式可缩短⾏车间隔,减少乘客在途时间,提⾼服务⽔平,满⾜运量需求。市域铁路⼀般线路较长,且承担乘距较长的客流⽐重较⼤。若采⽤仅开⾏站站停列车的运营组织模式,因列车频繁停站延长了旅客的乘车时间,将减少部分
较长的客流⽐重较⼤。若采⽤仅开⾏站站停列车的运营组织模式,因列车频繁停站延长了旅客的乘车时间,将减少部分客流的吸引⼒。市域铁路组织开⾏⼤站快车,提供差异化和⾼品质服务,满⾜沿线组团客流特征和住勤直达出⾏需求。
2.2车辆
突出移动设备技术体系对固定设施的引领与匹配。凝练、明确市域车辆采⽤窄体车和宽体车2⼤体系,实现了移动设备的简统化。宽体车车宽3.3m,与CRH型动车组车宽相同,突出宽体市域车辆与动车组的技术溯源和载客量⼤、舒适度⾼等优点。窄体车车宽3.0mm,与A型地铁车辆的宽度⼀致。
按宽体车、窄体车2⼤体系,明确了市域A型、市域D型和CRH市域型车辆的主要技术参数、车体强度与安全指标、车辆动⼒学性能、牵引动⼒配置与加减速度性能、定超员站⽴标准、故障⼯况救援能⼒、车体密封性能指标(动态、静态)、车辆外部噪声控制指标等与站前、站后专业(系统)相关的重要原则。
2.3设计列车荷载
按容许应⼒法和极限状态设计法对各种荷载(作⽤)进⾏分类,提出更为实⽤、经济的市域列车荷载标准。市域铁路设计列车荷载采⽤ZS荷载,ZS荷载整体约为城际铁路设计列车荷载(ZC荷载)的68%,较0.4UIC⾼约10%。列车荷载标准降低可有效减少⼯程量,满⾜市域铁路实⽤性、经济性的要求。
2.4限界
云母板针对宽体车、窄体车,进⼀步精细化市域铁路限界,建筑限界最⼤半宽分别为2200、2000mm,城际铁路建筑限界的最⼤半宽采⽤2200mm,普速铁路、⾼速铁路建筑限界的最⼤半宽均采⽤2440mm。总体来说,市域铁路对于限界的规定较⽬前的《城际铁路设计规范》和《⾼速铁路设计规范》更为经济。
2.5线路平纵断⾯标准
结合市域铁路特点,对正线及站线平纵断⾯标准进⾏了优化。窄体车(车宽3.0m)最⼩线间距采⽤3.8m,缩减
0.2m;纵断⾯最⼩坡段长度要求由400m减⼩到20m。较⼩曲线半径及较短坡段长度有利于绕避或跨越居民点、环境敏感点、地⾯构筑物等,⼤⼤增加了线路选线的经济性。市域铁路不⼀味追求全线速度的统⼀,可通过主要节点问开⾏⼤站快车满⾜时间要求。针对城区建筑物密集、站间距较⼩的区段可采⽤与速度匹配的平曲线有效绕避周边建筑及环境敏感点。
2.6路基
根据线路固定设施维护模式优化路基⾯宽度,⾮⼤型机械养护与⼤型机械养护时相⽐,双线路基⾯宽
度减⼩0.8(道床厚度0.5m)~1.2m(道床厚度0.3m),市域铁路路基丁程的⽤地数量和⼯程数量明显降低。同时强调市域铁路路基设计对城市景观协调的适应性要求。
2.7轨道
明确正线轨道形式应根据线下T程类型、环境条件、运输组织⽅式及养护维修条件等因素,经技术经济⽐选后确定采⽤⽆砟或有砟。市域铁路位于城市(边缘)中⼼,环境敏感点较多,提出线路轨道减振降噪技术措施原则。
2.8桥梁
根据市域铁路设计荷载、速度⽬标值等条件,对桥梁结构进⾏了全⾯优化,同时对桥⾯布置进⾏了优化。设计速度160km/h及以下时可采⽤T梁,对多为⾼架的市域铁路⽽⾔,桥梁⼯程的投资可⼤幅下降。即使考虑景观要求,采⽤箱梁,桥⾯布置也较以往客运专线进⾏了⼤幅优化,桥⾯宽度可减⼩约2.0m。
2.9隧道
根据市域铁路车辆类型、速度⽬标值及线路设置条件,优化了隧道轨七最⼩净空⾯积。相⽐于城际铁路,市域铁路增加了窄体车120~l60km/h设训‘速度⽬标值下隧道轨上最⼩净空⾯积的规定。根据我
单线单车0.80kPa/3S、双线交会1.25kPa/3s的单⼀型舒适度标准,列车动态密封指数⼤于5S,优化了隧道轨⾯以上净空横断⾯⾯积。双洞单线宽体车设计速度140~160km/h时为39m平⽅⽶、窄体车设计速度140km时为35平⽅⽶,设计速度120km/h及以下宽体车为35平⽅⽶,窄体车为28平⽅⽶;单洞双线时宽体车为64平⽅⽶,窄体车为60平⽅⽶。为市域铁路建设、控制⼯程投
为35平⽅⽶,窄体车为28平⽅⽶;单洞双线时宽体车为64平⽅⽶,窄体车为60平⽅⽶。为市域铁路建设、控制⼯程投资规模提供了更多选择。
2.10综合交通和TOD发展理念
统筹多层次综合交通系统协调发展,梳理市域铁路与⾼速铁路、城际铁路、城市轨道交通的合理分⼯,加强各⽅式的⾼效衔接,提⾼城市交通组合效率,实现基础设施和运营服务⽅⾯的资源共享、互联互通,实现市域铁路与其他综合交通⽅式的⽆缝衔接和便捷换乘。
市域铁路与城市建设同步规划发展,贯彻TOD开发理念,综合开发沿线⼟地和站点,使城市产⽣空间延展效应,将城市带转变成功能区,从⽽实现区域⼀体化协调发展。同时探索市域铁路相关企业通过综合物业开发、物业租赁和管理等形式,构建综合开发溢价回收机制,补贴市域铁路基础设施建设。将交通、⽣活、商业、娱乐等功能设施与市域铁路站点(车辆基地)进⾏有机合理、形式多样的结合,不仅可以提升市域铁路服务⽔平和便利性,同时也可实现城市可持续发展。
2.11车站
市域铁路提供快速、⼤容量、公交化的公共交通服务,市域列车采⽤⼩编组形式以及乘客站台候车模式,⼤幅降低车站到发线长度、站场和车站规模,对于⼈员密集地区的市域铁路,可有效减少征拆⼯程,有利于沿城市交通⾛廊布设,⼯程实施性显著提⾼。采⽤⼤站快车与站站停列车共线运⾏的运输组织模式,市域铁路需配置供越⾏的到发线。科学合理设置到发线、折返线、停车线、渡线等配线,除满⾜正常运输需求外,还能保持⼀定的运营灵活性。
2.12票务系统
市域铁路⾃动售检票系统可采⽤城市公共交通⼀卡通等⽅便快捷的票制,⽀持现⾦、银⾏卡、储值卡、电⼦⽀付、移动⽀付等多种⽀付⽅式,为旅客提供便捷的售检票服务和快捷的出⾏⽅式。依托“互联⽹+市域铁路”提升信息化、智能化服务⽔平。
2.13移动设备和固定设施的维修
车辆检修制度和修程修制需根据车辆技术平台选定。市域铁路车辆部件考虑采⽤“集中维修、换件修为主”的模式,在低级修程中辅以均衡修。市域铁路深⼊城市中⼼外缘,⽤地资源紧张,车辆基地设置需考虑集约⽤地式总体布局。明确市域铁路基础设施养护维修采⽤综合维修模式,与城际规范“专业强化、资源综合、集中管理”的维修模式有所区别。
2.14因地制宜,科学有序发展
市域铁路发展存在新建和利⽤既有(通道)资源2种模式。研究推动城市铁路资源的合理利⽤及货运等功能外迁,释放城市内部线路运输能⼒,通过既有铁路补强、局部线路改扩建、站房站台改造等⽅式,扩⼤市域铁路公共产品和服务供给能⼒。
⾦⼭铁路为利⽤既有铁路开⾏市郊列车的典型案例。线路长56km,设9个车站,国铁制式,是上海南站通往⾦⼭站的快速市郊铁路,并纳⼊上海市轨道交通⽹络(22号线)。⽬前⾦⼭铁路每天开⾏客车36对,⽇客流量2万多⼈次。
随着杭甬客专等的建成通车,既有萧甬铁路能⼒得到释放。在充分利⽤既有线路和车站设施的基础上,仅对客运站和客运设施进⾏补强改造,新建⼩规模车辆运⽤检修设施,采⽤速度160km/h市域宽体车辆(CRH6F),在既有萧甬铁路开⾏宁波⾄余姚市郊列车,是最经济合理的⽅案[6]。
2.15减振降噪
深⼊开展市域铁路噪声源强研究,桥梁线路噪声含有较强的低频成分,分析采⽤线性计权的⽅式,能够较完整地反映包括结构噪声这种以低频为主的噪声影响。声屏障对中⾼频噪声降噪效果较好,对桥梁结构低频噪声降噪效果相对较差,提出对距离桥梁较近的敏感点路段采取轨道减振的技术要求。
3、结论与展望
市域铁路的规划、设计、建设、运营需要精细化和科学化,提⾼市域铁路的合理性、适⽤性与经济性,⾯对未来我国⽅兴未艾的市域铁路⼴阔发展前景,还将在以下3个⽅⾯紧紧把握技术发展总体思路:

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