市域（郊）鐵路的公交化運輸組織研究
——以上海南匯支線為例

王騰龍

中國鐵路設計集團有限公司

0 引 言

近些年，順應新型城鎮化發展要求，國家積極推動市域（郊）鐵路建設，致力于市域（郊）鐵路發揮中心城市輻射帶動作用，擴大公共交通服務供給、緩解城市交通擁堵、推進新型城鎮化發展[1]。2020年國家鐵路局發布的《市域（郊）鐵路設計規范》定義市域（郊）鐵路為連接都市圈中心城市城區和周邊城鎮組團及其城鎮組團之間提供公交化、大運量、快速便捷的軌道交通系統，是城市綜合交通體系的重要組成部分[2]。

市域（郊）鐵路的定義包含了功能特征方面，市域（郊）鐵路主要服務中心城與組團城鎮之間以及大中城市具有同城化需求的城鎮間，以通勤、通學、通商為主的規律性中短途客流，服務半徑一般不大于70 km，客流出行旅行時間不超過1 h；運輸組織方面，市域（郊）鐵路介于城市軌道交通和城際鐵路之間，在組織列車公交化運營的基礎上，通過大站快車、跨線直達等實現旅客快速便捷的出行；在多層次軌道交通體系中，市域（郊）是城際鐵路和城市軌道交通之間聯系的紐帶，通過互聯互通、一體化運營，能夠提升綜合軌道交通網的運營效率，提升客流吸引力。

市域（郊）鐵路的定義和內涵要求市域（郊）鐵路運輸組織方案應實現旅客出行時間目標，充分貼合客流需求，組織跨線列車、大站停列車等多樣化運行交路，同時保障一定的列車服務頻率，滿足旅客公交化出行。

1 國內外市域（郊）鐵路運輸組織經驗

借鑒國外典型城市的發展經驗，東京區部的商業辦公功能高度聚集，區部以外區域以居住功能為主，職住分離現象嚴重。東京都市圈工作日早高峰時段向心通勤、通學的客流巨大，市域（郊）鐵路成為東京都市圈公共交通體系的絕對主力。東京JR中央線、常磐線組織快慢車分線運行，在線路上實現平行運行圖追蹤，極大地提高線路運輸能力；小田園線開行多種運行速度列車，充分滿足不同客流出行需求；JR常磐線金和地鐵千代田線跨線運行實現通勤客流直達中心城區。東京市域（郊）鐵路多模式發展，實現了東京區部與組團城鎮之間30 min、60 min和90 min交通圈內客流快速集散[3-4]。

巴黎市域（郊）鐵路服務中心城區與郊區及郊區與郊區之間的快速連通，市域鐵路快線（RER）穿越中心城區形成直徑線，可以滿足從一個郊區直接到另一個郊區快速出行的需求，服務半徑40～50 km。郊區鐵路（Transilien）為連接市內火車站與郊區的放射性鐵路線，服務市域（郊）鐵路快線沒有覆蓋的郊區組團，服務半徑60 km。市域鐵路快線與郊區鐵路路線互為補充，靈活組織列車交路、停站方式、跳站運營。此外，市域（郊）鐵路與地鐵及有軌電車多站點無縫換乘，高峰時段的高密度車次在短時間內可以輸送大量來往于市郊的通勤客流[5]。

國外典型城市市域（郊）鐵路運營特點見表1。

總結國外市域（郊）鐵路發展經驗，市域（郊）鐵路采用直接引入城市中心城區或利用城市軌道交通進入中心城區，實現郊區直達中心城區。運輸組織方面值得借鑒多交路、多停站方式，運營組織靈活、多樣，滿足不同客流出行需求；不同線路間實現互聯互通，客流直達性較好；不同層次軌道交通共線運營，有利于通道利用。但是應當避免銜接支線較多，造成主線能力緊張，支線服務水平不高以及快慢車共線運營后線路通過能力受影響，線路輸送能力降低。

近年來，國內以上海、北京、重慶等城市為代表，發展出新建市域（郊）鐵路、改造既有鐵路開行市域列車、利用既有鐵路開行市域列車等多種方式。市域（郊）鐵路的服務半徑基本在30～100 km之間，主要服務中心城和外圍組團、城鎮間的出行客流，全程服務時間范圍在1h左右。運輸組織方面，新建市域（郊）鐵路在高密度、公交化運營組織的基礎上，積極探索了多交路，與城際、地鐵跨線運營的組織模式，典型線路包括溫州S1線、重慶江跳線；既有鐵路開行市域列車在具備跨線運營、快慢車運行的基礎上，優化了動車組類型，提高列車開行頻率，典型線路包括上海金山鐵路、北京副中心線。國內典型市域（郊）線路運營特點見表2。

表2 國內典型市域鐵路運營特點

總結國內市域（郊）鐵路發展經驗，市域（郊）鐵路的功能定位均為服務中心城區與郊區組團以及郊區組團之間高密度的出行客流。在解決郊區客流直達中心城區的問題上，積極探索了與軌道交通跨線運營以及利用既有鐵路進入中心城區樞紐車站兩種方式。運輸組織方面值得借鑒的是充分利用進入中心城區的通道，優先組織跨線運營，實現周邊城鎮組團旅客快速直達中心城區；應當注意開行快慢車和多交路運營時要優先保障較高的列車服務水平，滿足公交化運營。

2 南匯支線公交化運輸組織方案研究

2.1 南匯支線的線路概況

南匯支線（兩港市域鐵路）（以下簡稱南匯支線）位于上海市東南部沿海地區，為南北向市域鐵路，連接浦東樞紐和自貿區臨港新片區，線路全長34.86 km，全線共設6座車站。線路主線北起浦東機場規劃T3航站樓站，通過T3航站樓與上海軌道交通市域線機場聯絡線（以下簡稱機場聯絡線）銜接；支線起自上海東站；于新片區先行啟動區（機場南側區域）設下鹽路站，銜接主線與支線；于上海濱海森林公園北側設東大公路站；于臨港新片區綜合產業片區設臨港綜合區站；于滴水湖金融總部核心片區設臨港開放區站。規劃近期實施南匯支線二期工程由臨港開放區延伸至四團站，線路全長19.26km，分布5個車站，分別為滴水湖站、申港大道站、蘆潮港站、泥城站和四團站[6]，線路平面示意見圖1。

圖1 南匯支線線路平面示意圖

線路設計速度160 km/h，列車運行控制方式采用CTCS-2+ATO，車輛類型采用市域動車組，編組方案初期和近期采用4輛編組，遠期本線列車采用4輛編組，跨線列車采用8輛編組。

2.2 南匯支線的功能定位

近些年，上海積極探索軌道交通發展新路徑和新模式，《上海市城市總體規劃》（2017—2035年）立足市域線樞紐布局和上海市域主要客運通道，在市域范圍規劃形成“九射（主城區—新城—近滬城鎮放射線）、十三聯（放射線間的聯絡線）”的線網布局[7]，其中南匯支線直接連接臨港新片區和浦東綜合交通樞紐，是臨港新片區中低速軌道交通線網與對外高速綜合交通樞紐之間的重要紐帶，可以加強臨港新片區與上海市中心城區及新城之間快速溝通，支撐臨港新片區協調發展，高質量融入長三角軌道交通網。

承接城市總體規劃，《中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區發展“十四五”規劃》提出打造高效暢達的對外交通樞紐，圍繞“15 min到達浦東樞紐、30 min可達龍陽路樞紐、60 min可達虹橋樞紐、90 min可達長三角毗鄰城市”的目標，加快推進建設南匯支線，啟動與中心城區直達快速軌道交通的方案研究[8]。

2.3 南匯支線客流特征

2.3.1 總體客流特征

南匯支線客流吸引范圍包括臨港新片區與上海市中心城區及新城之間大量的市域通勤客流，臨港新片區與浦東和上海虹橋空鐵聯運樞紐大量的機場、高鐵換乘客流，以及沿線的部分旅游客流。

根據客流預測結果，南匯支線初期（2028年）、近期（2035年）、遠期（2050年）全日總客流量分別為5.57萬人次、12.78萬人次和16.67萬人次。初期客流高峰斷面位于臨港綜合區站至東大公路站區間，高峰小時最大斷面客流量0.31萬人次/h；近期南匯支線二期工程實施后，近期和遠期客流高峰斷面均位于滴水湖站至臨港開放區站區間，高峰小時最大斷面客流量近期0.56萬人次/h和遠期0.76萬人次/h。主線與支線分離區段，主線T3航站樓站至下鹽路站區間高峰小時最大斷面客流量初期0.15萬人次/h、近期0.20萬人次/h和遠期0.24萬人次/h，支線方向上海東站至下鹽路區間高峰小時最大斷面客流量初期0.10萬人次/h、近期0.12萬人次/h和遠期0.15萬人次/h。初、近、遠期旅客平均乘距分別為19.29 km、18.67 km和18.32 km[6]。

2.3.2 區間斷面客流量

南匯支線各特征年客流形態基本一致，區間客流斷面基本呈“紡錘形”分布，早高峰客流重心整體居中。初、近、遠期早高峰上行方向斷面相對較高，但上下行斷面客流差異不大，高斷面客流基本在臨港開放區—滴水湖區段（見圖2～圖4）。

圖2 初期高峰小時斷面客流量

圖3 近期高峰小時斷面客流量

圖4 遠期高峰小時斷面客流分布情況

2.3.3 組團客流交流

按照客流組團劃分，南匯支線沿線可劃分為先進智造片區、滴水湖核心片區、綜合產業片區和浦東樞紐組團，遠期全日客流分布見圖5。據遠期規劃，組團間客流主要集中在滴水湖核心片區至浦東樞紐組團及先進智造片區，客流占比35%，其他組團之間客流交流量較少。

圖5 組團客流交流

2.3.4 車站上下車客流量

南匯支線各車站乘降量不均衡，臨港開放區、滴水湖站、泥城、四團、申港大道站乘降量明顯較高，其他站點乘降量明顯較低，客流乘降量集中化特征明顯（見圖6）。

圖6 遠期高峰小時車站上下車客流量

2.4 列車運行交路和開行方案分析

2.4.1 本線列車交路與區段列車總對數

根據南匯支線總體客流指標及高峰小時區間斷面客流特征分析，宜組織臨港開放區（四團）至上海東和臨港開放區（四團）至T3航站樓的大交路。交路列車開行總對數應滿足區段客流密度對輸送能力的需求，并具備一定的富余能力應對客流波動，提高旅客出行舒適度。南匯支線初期和近期采用4輛編組，遠期本線列車采用4輛編組，跨線列車采用8輛編組。按照站立標準4人/m2設計4輛編組列車定員728人/列，8輛編組列車定員1 568人/列，列車輸送能力按此標準計算。計算區段列車對數及輸送能力利用情況見圖7。

圖7 研究年度南匯支線區段能力利用情況

2.4.2 跨線列車運行交路

在開行本線列車運行交路基礎上，南匯支線T3航站樓站與機場聯絡線銜接，具備開行跨線列車條件，承擔臨港新片區至中心城區、上海南和上海虹橋綜合交通樞紐客流，因此需研究與機場聯絡線的跨線列車交路。

預測臨港新片區至上海虹橋方向高峰小時客流初期612人/h、近期536人/h、遠期648人/h，至上海南站方向客流近期268人/h、遠期324人/h，通過延長機場聯絡線列車運行交路并調整遠期列車采用8輛編組，可以覆蓋臨港新片區跨線客流需求。

由于T3航站樓站工程上設置列車折返的條件較為困難，同時開行短間隔、高速度的跨線列車，臨港新片區旅客可以便捷、快速的直達中心城區、上海南和上海虹橋綜合交通樞紐，因此建議南匯支線經T3航站樓列車均跨線至機場聯絡線。根據臨港新片區至上海虹橋及上海南方向預測客流比例，推薦跨線列車運行交路為：臨港新片區至上海虹橋高峰小時開行列車初期4對、近期4對、遠期2對，臨港新片區至上海南站高峰小時開行列車近期2對，遠期2對。

本線及跨線列車開行交路方案見圖8～圖10。

圖8 初期高峰小時列車開行交路

圖9 近期高峰小時列車開行交路

圖10 遠期高峰小時列車開行交路

2.4.3 大站停列車開行方案

（1）大站停列車開行必要性

時效性方面，臨港開放區站至T3航站樓站全長27.34 km，列車按照站站停運行，總旅行時分約23 min。為節約旅客出行時間，實現臨港新片區主要節點旅客15 min到達浦東樞紐交通圈，需要開行大站停列車。

客流特征方面，各車站乘降量不均衡，客流乘降量集中化特征明顯（見圖6），為加快主要大站之間的客流交互，節約乘客平均出行時間，宜組織大站快車。

（2）大站停列車停站方案

根據組團客流交流量情況（見圖5），滴水湖核心區與其他組團交流量最大，因此推薦為主要的大站停列車?？奎c，先進智造片區和浦東樞紐組團交流適中，宜根據客流量選擇合適的大站停列車?？奎c。

參照高峰小時車站上下車客流分布，推薦上下車客流量較大的臨港開放區站、滴水湖站、泥城站、四團站和申港大道站為大站停列車?？空?。

上下車客流量較少的車站中，上海東站為本線支線起點站，所有列車均需?？?。T3航站樓站為本線主線起點站，同時為機場聯絡線中間車站，客流預測T3航站樓站相鄰機場聯絡線浦東機場站為主要客流集散車站[9]，因此設置大站停列車在T3航站樓均越行通過。

綜上所述，南匯支線大站停列車?？空痉桨敢妶D11。

圖11 南匯支線列車停站方案

（3）大站停列車開行對數

大站停列車開行對數應盡量滿足大站客流需求，但是開行大站停列車對線路通過能力有一定折損，通過鋪畫運行圖分析南匯支線開行一列大站停列車需要占用2.3～2.5對/h的站站停列車通過能力[6]，因此需要平衡客流需求和大站停列車開行對數。

研究年度初期臨港開放區至T3航站樓方向高峰小時客流量雙向平均674人/h，大站停列車宜開行1對/h，臨港開放區至上海東高峰小時雙向客流量平均440人/h，宜開行大站停列車1對/h。通過鋪畫運行圖分析，初期高峰小時開行大站停列車2對/h后，開行站站停列車5對/h，能夠滿足其他1 700人/h的斷面客流需求及其他車站上下車客流需求，同時滿足系統能力約束。大站停與站站停列車交路方案見圖12。

圖12 初期大站停與站站停列車交路方案

近期大站之間高峰小時斷面客流達到3 888人/h，但考慮大站客流集中在四團至臨港開放區之間，車站基本均為大站停列車?？空?，因此已滿足臨港開放區至浦東樞紐客流確定大站車開行數量。研究年度臨港開放區至T3航站樓方向高峰小時斷面客流量雙方向平均1108人/h，宜開行大站快車2對/h；臨港開放區至上海東高峰小時斷面客流量雙方向平均565人/h，宜開行大站快車1對/h。

參照列車定員標準，近期高峰小時開行3對大站停列車后，開行7對站站停列車能夠滿足其余3 566人/h的斷面客流需求及上下車客流需求，同時滿足系統能力約束。大站停與站站停列車交路方案見圖13。

圖13 近期大站停與站站停列車交路方案

遠期大站客流分布與近期相似，主要集中在四團至臨港開放區之間，大站車開行數量主要考慮滿足臨港開放區至浦東樞紐客流需求。研究年度臨港開放區至T3航站樓方向高峰小時斷面客流量雙方向平均1 383人/h，宜開行8輛編組大站快車1對/h；臨港開放區至上海東高峰小時斷面客流量雙方向平均692人/h，宜開行大站快車2對/h。

參照列車定員標準，遠期高峰小時開行3對大站停列車后，開行7對站站停列車能夠滿足其余3 359人/h的斷面客流需求及上下車客流需求，同時滿足系統能力約束。大站停與站站停列車交路方案見圖14。

圖14 遠期大站停與站站停列車交路方案

綜上所述，結合本線客流需求和系統能力約束，建議初期高峰小時開行2對大站停列車，近期和遠期高峰小時各開行3對大站停列車。

2.5 公交化運營方案

公交化的概念源于城市公共交通，通過高服務頻率、低候車時間為旅客提供便捷的運輸服務，2020年國家發展改革委在116號文件中強調應推廣市域（郊）鐵路公交化服務[1]，但目前對公交化運營仍缺乏明確的準則和定義。結合國內多數研究學者的觀點，市域（郊）鐵路“公交化”的概念指在客流通勤通學需求較大、運輸距離適中的中心城區和衛星城之間，形成列車頻率較高、運行時分較短、乘降便捷的旅客運輸方式[4]，南匯支線的公交化運輸組織主要從這三方面考慮。

（1）公交化的服務頻率

南匯支線通過高密度、等間隔地開行市域列車實現服務頻率公交化。研究年度主要車站高峰小時列車開行10對/h，旅客平均候車時間3 min，滿足站臺候車旅客的候車期望時間。

（2）較短的運行時分

通過高運行速度、起停加速度和旅行速度全面縮短旅客的車上時間。南匯支線設計速度160km/h，高于一般地鐵，區間55%以上范圍能夠達速運行，有效縮短運行時間。列車起、停平均加速度接近0.9m/s2，最大加速度高于一般城際鐵路和高速鐵路，能夠實現列車在車站的快速起停。開行大站停列車后，列車平均旅行速度103 km/h，同時與機場聯絡線開行跨線列車，可以實現臨港開放區旅客15 min直達浦東國際機場，37 min直達上海南站，45 min直達上海虹橋站。通過一次換乘地鐵30 min內到達龍陽路樞紐，一次換乘城際鐵路90 min內到達蘇州、嘉興、南通等毗鄰城市。

（3）便捷的乘降體驗

通過較小的車站規模、簡潔的進站流程、舒適的乘車體驗實現旅客便捷乘降。

①南匯支線車站建筑設計旅客進出站口至站臺流線用時基本小于3 min，方便旅客快速候車。各車站均設計2個以上出入口，滿足大量旅客便捷進出。

②旅客乘車車票采用非實名制、無坐席限制、計程票的方式，實現出行便利。票價方面，目前上海城市軌道交通按照里程計價的多級票價，平均運價率約0.25～0.4元/（人·km）；金山鐵路運價率約為0.18～0.65元/（人·km）；國鐵動車組的運價率約為0.29～0.52元/（人·km）。結合南匯支線的功能定位和平均運距，運價率可按0.25～0.45元/（人·km），測算旅客出行平均票價5元[6]。

③南匯支線采用市域C型動車組，動車組車廂分布3個車門，車門開寬1 500 mm，單節車廂同一時刻可滿足10位旅客上下車，為旅客提供舒適的乘降體驗。

3 結束語

本文通過介紹市域（郊）鐵路的定義、內涵及國內外市域（郊）鐵路運營經驗，提出市域（郊）鐵路運輸組織方案應當以功能定位為引領，以客流需求為基礎，靈活組織高密度開行、跨線運營、快慢車的研究要點。然后以上海市市域鐵路南匯支線為例進行研究。通過分析沿線站點的客流特征及出行需求，重點研究了南匯支線跨線列車和大站快車的運輸組織方案。通過開行大站快車和跨線列車，實現了臨港新片區旅客15 min到達浦東國際機場，45 min到達上海虹橋站，一次換乘地鐵30 min內到達龍陽路樞紐，一次換乘城際鐵路90 min內到達蘇州、嘉興、南通等毗鄰城市的線路功能目標。結合等間隔、高速度、便捷乘降的公交化運營方案，有效降低了旅客出行鏈整體時間成本，為旅客出行提供了便捷、舒適的乘車體驗。研究思路對上海市域網新建市域（郊）鐵路及國內類似功能線路具有一定的借鑒意義。