李岩辉，李团社，高志宏，李文博

(1.中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043；2.陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院)，西安 710043)

1 研究背景

既有铁路专用线为城市中心与周边大型工业区、工矿企业、军工企业等运送重型物资的线路，为运输方便，专用线接轨于国铁网正线，且大多建设于计划经济时期，当时城市化率较低、城市规模小，铁路专用线连接的工业厂区大多位于城市郊区，部分专用线在连接厂区的同时，还能连接大城市周边的县城、乡镇，能够利用专用线的富余运能兼顾客运。但结合当时城市发展的情况，线路功能多为市郊铁路性质，且每天开行对数较少，属于长距离“点对点”性质的客运服务，严格意义上来说不属于公共交通客运范畴。

进入新世纪以来，随着城镇化进程加快、城市规模扩大，城市综合交通系统、居民出行特征也发生着深刻变化。城际客运系统、高速公路网的发展，使原有的市郊铁路客运量发生转移，各城市开始逐渐取消了专用线的客运功能。同时，各城市“摊大饼”的发展模式，原来位于郊区的线路演变为穿城而过的线路，其副作用也逐渐体现出来，如阻隔城市发展、污染环境、资源浪费，无法拆除或改造的铁路线路、场站也成为城市中不受欢迎的“消极空间”[1]。

随着区域城市的快速协同发展以及核心城市发展引擎作用的日益突显，我国经济增长的最大发展潜能表现为城市群和都市圈的加快形成与发展。城市的概念不仅仅是原有的中心城区，而是一个更大范围的空间系统，很多铁路专线均被纳入了都市圈范围。许多工矿区逐渐被城市建设用地包含，原有线路上的出行由常规公交、小汽车承担。城市、人口、出行空间的变化，使得连接主城区与外围区域的公共交通体系更为重要，利用既有线路参与城市交通运营重新体现出了其必要性与价值。

2 必要性与可行性

2.1 铁路专用线改造有轨电车必要性分析

(1)上位政策支撑。在《关于推动都市圈市域(郊)铁路加快发展的意见(国办函[2020]116号)》、《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见(发改基础[2017]1173号)》中，均提到优先利用既有铁路，对合理利用既有资源可行性分析论证，结合城市规划建设、铁路现代物流转型发展需要，深化城市内部相关铁路运输能力利用研究，鼓励具备条件的城市内部铁路部分功能合理外迁，释放线路运输能力、盘活既有铁路资源。通过既有铁路补强、局部线路改扩建、站房站台改造等方式，创造条件开行市域(郊)列车[2]。

(2)城市空间变化给铁路沿线提供了交通需求。由于原有的专用线均敷设在城市外围并衔接工矿厂区，沿线多为非建设用地、基本农田，出行量少，出行均为主城区-郊区的“点对点”出行，每日仅开行数对普速列车。随着经济发展，主城区范围逐渐向外围拓展，中心城区与外围区域联系程度增加。从城市发展、城市空间结构变化的角度来说，需要在大都市区域内形成快速轨道交通网络体系[3]。反之，结合交通需求对既有铁路专用线进行公交化的合理改造，能够进一步拓展城市骨架，解决都市圈30～50 km范围的通勤需求。

(3)出行特征变化带来的出行需求。随着居民生活水平提高、机动车保有量增加、公共交通系统的完善，居民出行强度、机动化出行比例提高；城市人口、流动人口逐年增长，推动出行总量提高；产业结构优化使生活方式、出行目的多样化；城市范围扩大，引起出行距离增加，出行空间分布由原来的单中心结构发展为多中心结构，外围区域与中心城区同城化趋势明显，都市区一体化程度增加，形成大范围、长距离的市域范围出行需求模式[4]。

(4)综合交通体系发展需要。既有铁路改造之后，沿线发展、人口聚集、城市空间重构将吸引大量诱增客流，需求的增加对轨道交通网络系统、沿线其他交通方式的衔接提出了更高要求，线路在整个城市轨道网络、城市综合交通体系中的积极作用也会更加明显。既有的铁路专用线，以城市轨道化改造-与轨道交通线网融合-与综合交通体系衔接的方式，服务交通系统、城市出行，并逐渐成为综合交通系统、城市轨道交通系统的组成部分。

(5)既有铁路资产优化利用。面对城市化迅速发展、城市骨架不断拓展的趋势，都市区范围内中心区域与外围组团的出行需求变化，为传统铁路客运市场提出了新的挑战[5]。铁路运营有必要利用既有设施富余能力及优良通道的优势，挖掘现有铁路技术与资源适度参与城市轨道公交化运营，不需要太大投资，即可完成挖潜扩能，创造新的经济增长点；提高铁路运营效益与固定资产的利用率，盘活铁路资产，增强铁路适应市场的综合能力；节约城市土地资源、减少拆迁量；改善沿线整体环境、带动沿线发展，走可持续发展之路，从而为城市交通服务。

2.2 铁路专用线改造有轨电车可行性分析

(1)铁路富余能力的要求

城市轨道交通一般需要较密的发车间隔、较长的运营时间，其运营计划需要依据初、近、远不同时期进行调整，因此参与城市轨道建设的专用线必须有富余能力，在不影响专用线运输功能的前提下，满足城市客运交通需求。若既有线路为单线，可按照初期、近期单向运行，依据运营组织增加配线，设置会让、越行站；远期可改造为双线，以适应城市发展、客流增长的需求[6]。

(2)稳定的客流

既有专用线多位于城市边缘，周边为工矿企业、非建设用地。城市范围扩大、人口聚集、建设用地开发才能够提供客流。在分析客流需求时，应从城市规划确定的城市发展方向(即主城区与外围组团客流流向的适宜性)、城市建设用地边界、人口密度分布、就业岗位密度分布、专用线沿线用地特征、沿线居民出行特征等方面，综合判定该线路未来客流增长潜力、土地升值空间、经济效益[7]。

(3)工程改造的可行性

既有铁路与城市轨道交通有诸多共同点：相同的轮轨系统，线路形态、运营原理相似，既有铁路虽然为线路改造提供了既有优势，但仍需要处理诸多铁路系统与城市轨道交通系统各类工程技术问题，包括增设车站、既有车站改造、与其余线路换乘、线路指标、车辆、强弱电、环控系统、限界等问题[8]。在工程改造时，必然要考虑改造过程对专用线的影响，以及改造后国铁与城市轨道工程、运营指标匹配的问题。

(4)运营与管理

铁路设施一般隶属于国铁集团或厂矿企业，与城市轨道的国有资产管理不同，将其改造为城市轨道交通，对铁路的运输结构、运输组织方式将产生影响。因此，国铁要参与城市轨道交通建设、实现多网融合，必须打破行业与行政界线，多渠道融资、公交化运营，使其成为城市轨道系统的一部分，实现“城铁双赢”、产权置换与体制创新[9]。

2.3 既有铁路改造形式与案例汇总

既有铁路改造利用形式多样，可以根据当地社会经济条件、交通体系、自然环境、城市功能定位、需求特征等条件选择适宜的改造模式。目前，国内外对既有铁路改造主要案例如表1所示[10-11]。

表1 国内外部分既有铁路改造案例

由表1可以看出，既有线的优势在于廊道、空间、线路条件已存在，能够节省部分工程、拆迁费用。对于既有铁路改造，应发挥既有线现状优势，并结合改造目标与功能对既有条件进行全面评估以确定其可行性、必要性，不可为改造而改造。同时，既有铁路改造受到多方面因素影响，涉及到地方政府、铁路局集团、轨道公司、规划部门、铁路所属企业等多方面利益，应针对管理、建设、投资、运营等问题建立良好的协作模式。

3 研究思路分析

对既有铁路改造，以线路所在区域发展特征为基础初步判断其必要性、可行性，通过沿线人口与就业岗位分布、用地规划，确定需求特征与客流量级，再确定其功能、制式；进而根据沿线用地、道路条件、地理地貌等因素落实线站位，并确定行车计划以及工程建设、工程经济等指标。具体思路如图1所示。

图1 既有铁路改造为城市轨道研究思路

本研究对专用线改造为城市轨道的研究思路、工程特征进行分析，其要点如下。

(1)城市发展对改造必要性的支撑

铁路专用线服务于工矿企业，随着城市发展，沿线用地、人口分布发生了一系列变化，线路周边用地从原有的非建设用地逐步发展，通勤需求逐渐增加，都市圈、城市群逐渐形成，城市发展边界涵盖了铁路专用线的部分或全部区域[12]。在出行需求能够支撑城市轨道交通运营的情况下，同时专用线的路由与城市发展轴线、外围区域发展方向基本一致，才有一定的改造必要性。

(2)专用线线站位与既有线网的关系

专用线改造为城市轨道后，将纳入到城市轨道交通系统中，需要从以下4个方面分析本线路与线网的关系[13]：①与城市规划协调，通过线网结构、线网密度考察该线路在整体线网中的合理性，要求该线路在线网中布局均衡，起到补充、加密的作用，必要时应对局部线网进行调整；②该线路与其余线路应避免使用同一走廊，并具有良好、便捷的换乘关系，提升客流效益；③分析该线路在整体线网中的功能层次；④考虑与其他线路的资源共享。

(3)改造条件与难度适中

专用线多为单线铁路，沿线用地均紧密布局在铁路两侧，其红线宽度较窄。随着交通量增长，远期有改造为双线的交通需求，从而形成较大的拆迁改造工程；由于专用铁路主要服务工矿企业的货运需求，一般从国铁正线接出支线，并直接连接工厂所在地，中途设站较少，对于城市交通而言，对站间距、站点覆盖率有一定要求，因此需要在原有线路上增设车站，其站点位置应最大化满足客流需求，且要求具有工程可实施性[14]。

(4)沿线道路交通的有效管理

原有的铁路专用线敷设于地面，随着城市发展、交通量增加，部分与铁路平交的道路已升级为主干路，交通量趋于饱和。既有铁路每日仅开行数对列车，对交通影响较小；但改造为城市轨道交通以后，将按照城市轨道交通的运行计划运营，若仍采用地面敷设形式，需要针对平交道口设置专门的信号灯并安排信号优先，在保证轨道交通顺利运营的同时最小程度减少对道路交通的影响。

(5)投资、建设与运营模式

铁路与城市轨道交通管理分属不同部门，受到行政壁垒、管理权属、财务清分等问题影响，给既有铁路的公交化运营带来一定难度。在项目研究前期，应当对合适的投融资方案、经营权归属、资源共享等问题进行研究，如组建项目公司、统一运营管理机构等。

4 实例分析

本研究以西安市西户铁路为例，研究改造为有轨电车的线路功能、需求特征、工程难点、管理等各方面内容。

4.1 西安市既有专用线概述

根据西安局提供资料，西安市区范围内专用铁路共计87条，根据接轨站及线路特性，一条主线一般会接入多条支线，将线路按照支线归入主线的特点，形成9条线路集合，其分布如图2所示。其中东月路—西安东站线、与灞桥接轨的纺织城线已停用；与东站接轨的红旗厂专用线即将停用。

图2 西安市铁路专用线分布

结合上述对既有线利用原则、方法的分析，考虑线路周边的用地性质、人口分布、改造工程难易程度、线路条件等因素，需因地制宜制定其再利用策略。部分长度较短且正在运营的线路，暂不宜进行改造，如陕西储备533库—西安西站、西安西电—三民村站等；部分线路已停运，如纺织城线可考虑利用为休闲与创意产业模式；东月路—西安东站、红旗厂—西安东站均在西安东站接轨，并贯穿西安东郊南北方向，可改造为中低运量轨道交通或城市道路。

西户铁路为西安专用线体系中重要组成部分，线路富余能力较大，沿线的西郊工业区、沣东新城、沣西新城、鄠邑区发展迅速，宜改造为中低运量轨道交通或旅游轨道交通[15-16]。

4.2 西户铁路概况

西户铁路位于西安西南部，该线自陇海铁路三民村站引出，经西安市西郊、穿鄠邑城区后至余下。西户铁路于1955年5月开工建设，同年12月通车，建成后同时承担货运、客运功能；由于客运市场变化，2001年10月停办客运，现只负责往来鄠邑区、余下的货物运输。

西户铁路为单线Ⅲ级铁路；采用DF4内燃机车；牵引质量3100t；线路总长40.6 km，共设站5座(三民村、新西北、马王村、户县、余下)；桥涵39座；平交道口66处；运行速度为60 km/h，马王村—鄠邑区间因平交口较多，运行速度仅为20 km/h；现状运营2对/d，平图能力25.5对/d；运营时间6:00-20:00；服务对象为惠安化工厂、大唐第二电厂(煤)等；据统计，2017年全线货运总量为84万t，其中装车24万t，卸货量60万t。

4.3 线路与城市发展关系

经过多年的发展，西户铁路沿线发展较快，新增城市建设用地集中在西郊阿房路、红光路、昆明路、沣东新城南部、鄠邑区，该线路原有的“点对点”出行特征，逐渐演变为用地连片发展的城市交通出行特征。本研究选取1988年～2020年不同时间节点的卫星地图，以研究线路周边用地30年间的变化规律，不同年份的城市发展边界如图3～图5所示。

图3 城市用地与线位(1988年)

图4 城市用地与线位(2020年)

图5 规划用地与线位

根据城市发展确定6个时间阶段，并增加考虑规划用地边界，将用地边界变化情况绘制为图6所示的不同时间节点用地发展，并在图中标示出西户铁路的线位。可以看出，随着鄠邑区作为大西安副中心的确立，鄠邑区与主城区之间的联系日趋紧密，城市主要发展方向为：沿太白路、高新路方向的高新区方向；沿昆明路、科技路、汉城路、阿房路的沣东新城与西郊工业区方向；鄠邑区内部形成东至京昆高速、南至惠安公司、西至渼陂湖、北至户县机场的范围。

图6 1988年至规划年用地变化与线位

4.4 线路与综合交通关系

根据西户铁路沿线发展特征，选取重要客流点，并结合改造后运营适应性，共设13座车站(汽车南站—皂河站)，全长33.04 km，其线站位与各交通方式的关系如图7所示。

图7 西户线综合交通体系

(1)道路

西户线沿线主要南北向道路有阿房路、西三环、绕城高速、丰镐大道、鱼斗路、咸户路等；东西向道路有枣园路、大庆路、红光路、大寨路、科技西路、京昆高速、G108、丰京路等。

(2)铁路

与西户线相关的铁路为西成高铁，其中阿房宫站距本线5.5 km，鄠邑站距本线7 km。且两者服务客流性质不同，西成高铁主要服务长距离、点对点的客流；而西户线服务沿线通勤、旅游客流。

(3)公交

本线沿线相关的公交线路共有7条，统计如表2所示。

表2 西户线沿线相关公交线路

(4)地铁

本线与地铁线网中7条线路换乘，从南至北依次为鄠邑(15号线)、周店(18号线)、沣京生态园(16号线)、昆明池东(3号线)、润景怡园(3号线)、昆明路(5号线)、红光公园(12号线)、皂河(1号线)。通过与地铁线路换乘，有效将西户线融入到城市轨道网络中，起到内通外联、扩大线路服务范围的作用[17]。

4.5 需求分析

该工作包括以下内容：(1)西安主城区与鄠邑的发展，两地之间交通量的增长。(2)本线路的功能分析。(3)沿线人口、就业岗位、用地性质、开发强度的分析，重点分析站点周边500～800 m范围。(4)客流集散点分布，包括西郊工业区、昆明池、鄠邑汽车站、沣东吾悦等。(5)综合交通系统，本线与高铁站、地铁线网、常规公交、道路交通的关系，各出行方式的转移、协调关系。在考虑上述问题的基础上，应用“四阶段”分析方法，得出该线路的客流预测结果，如图8所示。

图8 西户线改造后远期高峰小时客流

根据客流预测结果，本线路初、近、远期早高峰最大断面为0.10，0.21，0.50万人次/h。该线路与部分公交、城市道路共处同一走廊，客流培育需要一定时间；最大断面受到运营模式的影响，由于西户铁路为单线铁路，远期才有可能改造为双线，而单线运营需考虑列车会让，部分车站站间距较长，对运能影响较大，而运能又直接影响高峰小时断面客流量。

全线高峰小时客流断面分布特征表明，最高断面为润景怡园—昆明路之间，该地区为西安市西郊连片发展区，人口就业岗位集中，通勤客流以鄠邑至西安为主要方向；向北方向客流断面较高，主要为外围区域至中心城区及地铁站换乘客流；昆明池—周店部分位于遗址区、非建设区域，该区间断面与西安—鄠邑之间的大区出行量相关；周店—汽车南站为鄠邑区部分，随着鄠邑区发展，用地、公共设施完善，区域内部出行增加。

4.6 改造形式

结合本线路功能、车站、客流特征，该线路宜改造为城市交通类型，并根据客流量级选择低运量轨道交通。低运量轨道交通制式包括有轨电车、云巴、智轨等，由于本次线路改造是基于西户铁路既有线路，因此优先选择钢轮钢轨车辆。西户铁路服务的惠安公司、大唐电厂在未来一定时期仍在使用，且既有线改造成本较大，为保证铁路的正常运营，需选择与铁路兼容性更好的制式[18-21]。因此，本次改造制式为有轨电车。

5 结论与建议

(1)主要研究内容

本文分析了既有铁路的含义、发展现状，从城市特征、交通需求、沿线开发等角度，论述了既有铁路改造的必要性、可行性、改造思路。并以西安市西户铁路为例，分析了既有线现状、城市发展、综合交通、城市规划、客流特征。研究结果表明，随着大西安的发展、城市品质的提升，对西户铁路的改造利用具备必要性；但该线路沿线未开发用地较多，人口聚集程度较弱，出行主要以鄠邑—西安的点对点的出行为主，进行公交化改造仍需进一步对沿线进行开发、挖潜扩能。

(2)功能定位

铁路专用线为服务工业、厂区而建设的专用线路，产权大多属于地方铁路局。随着我国产业转型调整、交通强国、供给侧改革、去产能去库存等政策的推进，很多地区对工业进行了重新布局。部分厂区进行了升级改造，部分厂区从市中心迁移至外围新区，该类型厂区原有的大宗货物运输功能已逐渐淡化，宜通过公交化改造、一体化开发、沿线环境优化、土地功能调整等措施，对既有铁路、社会、文化资源价值进行挖掘提升，并充分利用铁路走廊空间，实现城市空间的重构。本研究为既有铁路公交化改造内容，但实际上可以结合线路特征制定不同的再利用策略，包括休闲观光类、创意产业类、城市交通类等。

(3)产权问题

西户铁路产权归西安局集团有限公司所有，地方政府需要与西安局相关部门沟通技术改造、线路使用、运营管理模式及投资收益等问题。建议政府与西安局集团有限公司共同成立运营公司，或采用租借、购买服务的方式运营。

(4)综合交通一体化

有轨电车敷设于城市道路，与其他交通方式混行，线路改造必然要考虑列车与城市综合交通的关系。一方面是地铁、常规公交、慢行交通与本线的衔接，在重要地铁站点预留接驳条件，通过换乘提升客流效益；另一方面是本线路权、运营安全、交叉口信号控制等问题，其具体问题与解决方案将在本研究下篇中详细介绍。