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厦漳泉城际轨道(R1线)互联互通方案研究

2022-04-13

低碳世界 2022年2期
关键词:跨线限界国铁

李 祺

(中铁二院工程集团有限责任公司,四川 成都 610031)

1 线路概况

厦漳泉城际轨道(R1线)位于闽南地区,是厦漳泉城际轨道交通线网骨干线路,串联了泉州、厦门和漳州三市,线路全长171.96 km(泉州段69.299 km、厦门段52.696 km、漳州段49.965 km),其中地上线长89.255 km,地下线长82.705 km,如图1所示。

图1 泉州—厦门—漳州城际轨道(R1线)线路走向

2 R1线功能定位

2.1 城际主骨架——厦门、漳州与泉州三城之间最重要的大能力客运通道

厦漳泉三市城镇空间结构紧凑,联系紧密,呈现集聚发展。厦门和漳州中心城区发展已联为一体,厦门与泉州中心城区将呈现环湾发展态势,三市已进入同城化快速发展阶段。本线主要为沿线所经各大城镇服务,将厦漳泉三市主城及沿线各组团串联,强化城镇走廊各组团之间的交通联系,可有效缩短时空距离,引导区域土地集约化发展,实现区域设施共享,带动城市发展。

2.2 城市快速路——厦门、漳州与泉州三城内部最便捷的快速客运通道

本线在厦门、漳州与泉州三城内部均有设站,且站间距较城市轨道交通大,运营速度比城市轨道交通更快,与沿线城市轨道形成快慢车组合,是厦门、漳州与泉州三城内部最为便捷的快速客运通道。

2.3 机场辐射线——区域性枢纽厦门翔安机场最有效的大范围集疏运设施

本项目建成后可衔接福厦、昌厦、汕漳等高铁,实现漳州、汕头、三明、泉州等地区快速联通厦门翔安国际机场,加强厦漳泉大都市区乃至海西经济区与厦门翔安机场的衔接,极大地扩大了翔安机场的辐射范围,是翔安机场最有效的集疏运设施。

综上所述,本项目定位为厦漳泉都市区内兼具城际出行和快速城市交通功能的城际轨道。为满足沿线旅客日常公务、通勤和生活出行需求,R1线需满足公交化运输组织需求,满足高密度开行列车条件。

3 研究思路

以国铁动车组进翔安机场、方便国铁乘客到达翔安机场为目的,结合R1线功能定位,以经济合理性和工程可实施性为原则,提出三大方案。方案Ⅰ:R1线与国铁车站便捷换乘方案;方案Ⅱ:设联络线实现国铁跨线运营方案;方案Ⅲ:预留联络线建设条件方案。

3.1 与国铁便捷换乘(方案Ⅰ)

R1线通过在既有漳州站、在建泉州东站、规划厦门东站、新高崎站便捷换乘,实现国铁旅客快速到达翔安机场的目的。同时通过完善厦门铁路网,使铁路网覆盖机场,达到高铁进机场的目的。

(1)优点。R1线未与国铁网物理联通,可独立运营,由地方成立的运营公司管辖。地方拥有R1线运营主导权,可根据客流需求灵活调整运输组织。

R1线核心功能定位是厦漳泉三市重要的客运通道以及三市市内最便捷的快速客运通道,灵活独立的运输组织模式更能够满足沿线旅客日常公务、通勤和生活出行需求。

R1线作为翔安机场重要的集疏运设施,能够很好地服务厦漳泉三市旅客直通机场。通过与国铁车站的便捷换乘,仍能够很好地服务厦漳泉三市之外的国铁旅客到达机场。同时通过完善厦门铁路网,使铁路网覆盖机场,达到高铁进机场的目的。

R1线可以自主灵活进行系统制式选择、车辆选型、车辆编组,采用CBTC制式可以提高运输组织效率,减少土建工程投资。

(2)缺点。《福建省中长期铁路网规划》[1]中提出修建昌厦高铁;《厦门铁路枢纽总图规划深化研究》中规划有昌厦高铁,以及昌厦高铁延伸至金门的厦金高铁。但目前昌厦(金)高铁并未纳入国家中长期铁路网规划和“十四五”铁路网规划,如何推动项目落地将成为该方案的一个重点和难点。

3.2 设联络线实现国铁跨线运营(方案Ⅱ)

结合翔安机场地理位置及主要客流方向分析,接轨联络线应分别从东、西方向引入。考虑最大限度吸引客流和减少国铁列车跨线运营后的走行距离,接轨点应选择在离机场最近的国铁车站。根据本线与杭深铁路走向关系,东端由近及远的国铁车站分别为翔安、晋江、泉州和惠安站,西端由近及远分别为厦门北、前场、角美和漳州站,如图2所示。

图2 设联络线实现国铁跨线运营

(1)优点。国铁动车组可通过R1线直通机场,将进一步拓展机场辐射范围,随着铁路网不断完善,使机场进一步辐射到省内其他地区、广东部分地区、江西部分地区等,翔安机场通过国铁网络大幅提升客流虹吸范围、航空服务水平和枢纽运营效率。

(2)缺点。南昌局就R1线与国铁互联互通事宜进行了技术交流,交流的初步结论是有关R1线与国铁直通后的运营管理、清分、票务票制、列车救援等一系列问题需要地方与国铁集团进一步对接确定。但结合目前国内案例,若国铁跨线运营,从运营安全角度出发,R1线与国铁共线段需委托路局主导运营管理。

从管理的协调性与安全性考虑,R1线全线以及厦漳泉城际轨道交通网宜采用一个运营管理主体,调度指挥将由路局统筹。

R1线核心功能定位是厦漳泉三市重要的客运通道以及三市市内最便捷的快速客运通道,须满足沿线旅客日常公务、通勤和生活出行需求。采用直通方案,国铁跨线运营后,本线列车的旅客服务水平将受到一定影响。

国铁动车组跨线运行虽然可直接通达翔安机场,但国铁跨线开行方案对日均开行对数的限制因素较多,机场旅客出行时间选择自由度降低。

采用与国铁匹配的CTCS系统、8辆编组的CRH6型车、满足国铁动车组运行的建设标准,R1线全线土建工程投资增加。

3.3 预留互通条件(方案Ⅲ)

R1线开通初期,采用CBTC系统制式、D型车独立运营,利用与国铁车站的便捷换乘解决国铁旅客到达机场的问题,预留国铁跨线工程实施和系统叠加改造条件,待技术成熟、政策开放后,适时实施国铁跨线运营工程,如图3所示。

图3 预留互通条件方案

(1)优点。四网融合、互联互通是轨道交通发展的趋势,随着技术的不断发展、技术标准的融合、政策的不断完善开放,必然会出现融合调度与自主运营结合的管理模式。通过加强与国铁集团的沟通,通过国铁集团对国铁调度系统的升级和国铁车辆及相关系统的改造,可在实现互联互通的同时,保留厦漳泉城际轨道交通网的运营主导权。

预留国铁跨线运行的工程条件,可以减少R1线后期改造工程投入。

R1线弱电系统考虑在共线运营段为国铁下线列车预留室内设备安装空间、电缆穿放空间、室外设备安装空间,待国铁跨线运行改造实施期间,可在不影响本线运营的前提下利用夜间停运时段进行安装调试。

近期建网采用成熟的城市轨道交通车地综合通信系统(LTEˉM),具备自主建网及运营维护的能力,由地方主导建设。目前国铁无线网络正在由铁路综合数字移动通信系统(GSMˉR)向5G过渡升级,该方案可避免采用国铁标准进行建设后,短时间内又需要跟随国铁升级改造的重复投资问题。

采用厦门地铁票制可实现本线与厦漳泉地铁的无障碍换乘,满足乘客一票换乘需求,提升服务质量,实现真正意义上的多网融合。

(2)缺点。R1线预留联络线采用叠加信号系统方案,实现国铁列车下线运行与R1线列车共线运行,目前技术方案可行,但正在研究验证阶段,尚无工程应用案例。

国铁下线列车需要进行改造,加装本线基于通信的列车自动控制(CBTC)制式信号系统车载设备及软件,增加与共用设备之间的连线,进行调试,需要对车载设备进行装备认证;国铁下线列车的运输计划、开行方案、调度指挥需要建立安全完备的沟通协调机制和协同调度系统;国铁下线列车进入本线共线运营段前需要进行制式切换;地面信号显示方式不统一,需要配套的运营规则和维保规则;为保证运营安全,两种制式信号系统共用一套联锁系统适应两种联锁逻辑;共用桌面管理接口(DMI)、测速设备、应答器传输单元(BTM)天线需要对列车车载软件进行升级改造。

4 各方案综合比选分析

4.1 工程投资

土建工程受车辆限界、系统制式、规范等方面因素影响,不同方案下R1线不同段落存在不同的土建标准,归纳总结共存在三种建设标准,如表1所示。

表1 土建标准分类

4.1.1 规范差异

车辆选型以及是否要匹配国铁动车组的差异导致本线参照的主要规范标准有所不同。

建设标准一、二采用《市域(郊)铁路设计规范》[2],建设标准三采用《城际铁路设计规范》[3]。

4.1.2 限界差异

本线的车辆选型不同,导致建筑限界不同,CRH车型、D型车建筑限界大于A型车建筑限界,如表2所示。

表2 车辆限界

4.1.3 车站建筑

(1)车站配线。

方案Ⅰ:不考虑国铁跨线运行,车站配线仅需要参照《市域(郊)铁路设计规范》规定,满足停车线间距不大于20 km,同时结合本线快慢车开行方案设置越行站即可。

方案Ⅱ、Ⅲ:国铁跨线运营段(水头—海沧)车站配线需考虑国铁与R1线列车共线运营,需在新高崎站、厦门东站设置专门办理国铁动车通过车作业的站台。

(2)站台长度。

建设标准一、二:有效站台长度140 m。

建设标准三:根据《城际铁路设计规范》(TB 10623—2014)11.4.2条第1款规定:“站台长度应根据列车编组长度和停车误差计算确定。8辆编组时站台长度可按220 m设置。”

(3)到发线有效长。

建设标准一、二:信号机距离有效站台端部不宜小于8 m,当L取140 m时,到发线最短有效长度为156 m。

建设标准三:根据《城际铁路设计规范》(TB 10623—2014)3.2.7条规定:“采用CTCS-2级列控系统且停靠8辆编组的动车组时,贯通式车站到发线有效长度不应小于400 m。”

5.1.4 隧道

由于车辆限界不同,不同工法下隧道的断面尺寸不同,如表3所示。

表3 隧道断面设计(采用柔性接触网)

5.1.5 桥梁

(1)设计活载。

标准一、二:参考《市域(郊)铁路设计规范》(TB 10624—2020),桥梁设计活载均采用ZS荷载。

标准三:参考《城际铁路设计规范》,桥梁设计活载均采用ZC活载,标准高于ZS荷载。

(2)桥面布置。

建设标准一:参考窄体车的建筑限界,采用A型车桥面宽度10.8 m。

建设标准二、三:参考宽体车的建筑限界,采用CRH车型、D型车桥面宽度加宽至11 m。

4.1.6 投资差异投资

综上所述,由于3个方案采用不同的车辆类型和系统制式,受车站配线、车站规模、隧道、桥梁等工程的影响,3个方案的工程投资不同,如表4所示。

单位:亿元表4系列方案工程投资

从表4可以看出,即使加上新建铁路工程投资,采用“与国铁便捷换乘(方案Ⅰ)(A型车)”工程投资最省;“与国铁便捷换乘(方案Ⅰ)(D型车)”和“设联络线实现国铁跨线运营(方案Ⅱ)”投资相当;“预留互通条件(方案Ⅲ)”近期投资最省,但由于系统改造费用暂时无法测算,故远期投资存在不确定性。

4.2 旅行时间

系列方案出行时间距离比较如表5所示。

表5 系列方案出行时间距离

4.3 其他比选

其他比选如表6所示。

表6 其他比选

5 研究结论

综上所述,采用“与国铁便捷换乘(方案Ⅰ)”,可以实现国铁旅客到达机场的目的。同时,提前实施杭深铁路翔安站至翔安机场段铁路工程作为厦门铁路枢纽相关工程,并争取尽早将昌厦(金)高铁纳入国家铁路网规划中。

采用“设联络线实现国铁跨线运营(方案Ⅱ)”,可以实现高铁进机场的目的。但地方将失去厦漳泉城际轨道交通网运营主导权,需要地方与国铁集团进一步商讨清分、运营补亏方案等一系列问题。

采用“预留互通条件(方案Ⅲ)”,R1线初期独立运营,国铁旅客通过换乘到达机场。待技术成熟、政策开放后,适时实施国铁跨线运营工程,争取与国铁互通的同时,保留厦漳泉城际轨道交通网的运营主导权。

结合以上分析,综合考虑国内铁路运营现状及建设时机,“设联络线实现国铁跨线运营(方案Ⅱ)”通过联络线工程,达到高铁进机场的目的。研究暂推荐采用该方案作为与国铁互联互通方案。但结合不同的边界条件及项目的建设时机,3个系列方案各有特点,适应目前城际、市域郊铁路互联互通方案研究的多数场景,对研究人员开展类似课题的研究有着指导意义。

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