关于温州市域铁路S2线建设技术问题的探讨

关于温州市域铁路S2线建设技术问题的探讨

包秀明

【摘 要】为解决市域铁路建设顺序、速度目标值、系统制式、线路与副中心城区

关系等问题,依托温州市域铁路S2线一期工程,采用客流调查及比较分析的方法,研

究温州市域铁路S2线建设的主要技术问题.研究结果表明,根据温州市城市组团式

分布特点和客流实际需求,宜采取先建设市域线后建设市区线的顺序;市域铁路速度

宜为120～160 km/h;当市域铁路线路长度超过50 km后,应采用交流制式;市域铁

路在中心城区宜采用贯穿布局的方式,在经过副中心或城镇组团时,建议线路沿城区

新老结合部敷设.

【期刊名称】《铁道勘察》

【年(卷),期】2018(044)003

【总页数】5页(P103-107)

【关键词】市域铁路;城镇化;系统制式;线路;技术标准

【作 者】包秀明

【作者单位】温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司,浙江温州 325000

【正文语种】中 文

【中图分类】U212.32

1 概述

近年来，我国大城市的空间结构形态逐渐由单中心向多中心和组团式发展，中心城

区与外围卫星城、新城以及市域范围内城镇组团之间的联系交流日益密切。加快市

域铁路的建设，构建“市区轨道交通网+市域(郊)铁路网+城际铁路网”的多层次

轨道交通网络结构，是缓解城市交通压力，促进城镇化发展的有效有段。以地铁为

代表的市区轨道交通因速度、线路长度的限制，辐射和服务范围一般主要限于中心

城区和近郊范围；而市域铁路速度更快，辐射和服务范围更大，是对地铁交通有益

的补充。

1.1 市域铁路定义

市域铁路是连接中心城区与其他组团间，或与大中城市具有同城化需求的城镇间，

服务通勤、通学或通商等规律性客流，具有快速、高密度、公交化等特点的客运专

线铁路[1-2]。

1.2 市域铁路主要技术特点

市域铁路是介于城际铁路和普通城市地铁之间的一种新型轨道交通模式，相较于常

规地铁，市域铁路具有以下主要技术特点。

(1)速度快：最高速度目标值一般在120～160 km/h，平均旅行速度55～60

km/h左右。车辆一般选择市域动车组或CRH6F城际动车组。

(2)站间距大：站间距一般不小于3 km，线路需串联5万人以上城镇组团或重要客

流据点。站点设置应有利于旅客出行，具有交通引导和提高客流聚集等功能。

(3)线路长：线路长度一般为50～80 km，超长线路可达100～120 km。

(4)高架为主：地下线比例原则上不超过总长的30%，对建筑密集地段、环境要求

较高的敏感区，可考虑局部设地下线。

2 工程概况

2.1 温州市域铁路概况

温州市域铁路建设规划由S1、S2、S3线组成，线路总长158.1 km，设车站52

座，3条线路环大罗山形成三角形主骨架布局。S2线为温州地区东部沿海交通大

走廊，起点为乐清下塘站，经乐清城区、瓯江口新区、机场、中心城区(龙湾区)、

经济开发区(见图1)，至瑞安市城区人民路站，线路全长63.3 km，平均站间距为

3.27 km，计划2021年通车。二期工程北延至雁荡山，线路全长93 km，平均站

间距为3.7 km。

图1 温州市域铁路S2线一期工程平面示意

2.2 市域铁路的功能定位

温州市域铁路S2线的功能定位是在中心城区与周边城镇、组团及组团间建立快速

的联系通道，服务市域范围内市民中长距离出行并兼顾城区范围内中、短距离的出

行。通过市域铁路引导主城区人口向外合理、有序转移，拉大城市框架，支撑城市

总体规划，打造大都市温州。以“轨道+新型城镇化”为理念，通过TOD开发，

合理规划和利用土地，沿轨道线打造特色城镇，建立以市域铁路为骨干的“珍珠+

走廊”式城市形态。

市域铁路线路在市区以外的规划布局模式一般采用放射式，线路沿城市主要发展轴

线或主导客流走廊由市区向卫星城辐射；而在市区，市域铁路依据其走行方向及与

市区轨道的衔接方式，其规划布局模式一般可分为贯穿式、环形加放射线式、多点

放射式等，不同类型的布局模式有其各自的优缺点和适用条件[3]。S2线在中心城

区的规划布局模式上，考虑了以下几个因素。

(1)方便城镇组团与中心城区的联系

S2线是温州市域范围内南北向的交通大走廊，需要串联市域南北的乐清、平苍两

个副中心以及沿线城镇群，两个副中心与中部的温州市区在空间上呈南北轴线状，

相关产业集聚区也大致沿轴线呈带状分布。因此，在规划布局时，契合温州市城市

总体规划中提出的“一核两翼”市域空间结构，采用了贯穿城市中心的布局模式，

以最大限度地实现旅客的直达，减少换乘，强化城镇组团与中心城的联系，引导都

市区内人口和产业合理分布。

(2)强化与中心城区重要交通枢纽的衔接

市域铁路速度快、运量高、服务范围广。因此，应重点加强其与城市对外交通枢纽

或大型地铁换乘站的衔接，以方便旅客快捷换乘，充分发挥市域铁路的服务功能。

规划中，S1线在东西方向串联了温州动车站、温州站、机场。因此，S2线应考虑

方便温台地区沿海各县市客流与温州机场的联系，并在温州机场与S1线实现同台

换乘。

(3)实现线路的功能定位

温州市域铁路的功能定位是解决中心城与周边城镇组团及城镇组团之间的中长距离

通勤出行，同时兼顾中心城区内的中短距离交通。目前，温州市中心城区缺乏其它

大运量、快速的公共交通方式，中短距离的客运需求量大，尤其是城市核心区与机

场、动车南站等大型交通枢纽之间出行不便。因此，在有条件的情况下，线路应尽

量进入中心城区或城市重要功能节点。

3 市域铁路关键技术问题

3.1 市域线与市区线建设顺序

(1)城市轨道交通一般建设顺序

根据城市空间由内及外逐步拓展的一般特征，国内各大城市轨道交通建设顺序通常

是先市区线后市域线，即先通过建设市区线缓解交通拥堵，待城市扩大到一定规模

或外围新城崛起超过市区轨道线服务范围后，结合城市规划和客流需求，再启动市

域线建设。

量不应低于1万人次/h。

②城市形态

单中心城市是我国早期城市的主要形态，近年来，随着城市规模快速扩张，逐渐出

现了大城市从向心集聚转向离心分散发展的转折时期，即郊区城市化过程[3]。规

划建设市域铁路的大都市，城市形态特征应呈现中心城或主城+卫星城镇、新城、

组团的空间分布特征，具有放射形向外扩展特征。

③城市规划

新城或新区规划的规模、年限，城市近、远期发展趋势和速度，市政配套基础设施

建设进度等，都是建设市域线需要重点考虑的因素。不能过度放大TOD的作用，

城市发展速度跟不上预期，就会出现市域线建成后客流稀少的情况[4]。

(3)温州选择先建市域线

温州是典型的地少人多城市，2011年启动轨道交通规划建设研究时，城市建成面

积为194.8 km2，常驻人口319.5万人，人口密度1.64万人/km2，远超适宜居

住人口密度。在自然地理条件方面，因受东海、瓯江、大罗山等因素制约，主城区

面积狭小，道路拥挤，低矮、老旧房屋密集。在地质水文条件方面，温州属于典型

的深厚软土地区，市区轨道交通建设条件差、难度大。解决中心城区交通拥堵问题，

宜先疏导人口逐步有序向外围转移。在客流需求方面，温州市工业城镇、经济据点

分布密集，民营经济活跃，组团式、块状式特征明显，城镇之间、城镇与市区之间

交流联系密切，对快速、大运量市域轨道交通需求迫切。因此，温州选择了先建设

外围的市域线，待城市框架拉大、中心城区人口有效疏解后，择时启动市区轨道网

建设。

3.2 速度目标值

速度目标值的选择主要受城市空间尺度、旅客出行时间意愿等因素制约。温州市域

铁路速度目标值研究的基本思路是：在确定时间目标值和深入分析客流特征的基础

上，对不同速度目标值的工程投资、与时间目标值的适应性、与车站分布的适应性

等进行研究，进而确定合理的速度目标值。根据温州市民出行时间意愿调查和与其

它交通工具的对比，温州市域铁路的建设应遵循主要节点间用时不超过1 h为原则。

下面以S2线为例进行分析。

(1)根据调查，在正常交通状况下，从温州中心城区至瑞安城区乘坐快速大巴全程

旅行时间约60 min，乘坐出租车或驾车需要约50 min；瑞安城区至雁荡山乘坐

旅游大巴或驾车旅行时间约85 min[5]，对120 km/h、140 km/h、160 km/h

三种速度进行了对比(见表1)，经对比分析，140 km/h和160 km/h均可满足目

标要求。

表1 市域铁路速度目标值对比 min速度目标值时间目标值

120km/h140km/h160km/h旅行时分人民路站-机场站3020.018.918.0雁荡山

站-人民路站6062.558.055.7

(2)工程投资与速度目标值成正比，主要体现在线路长度、桥隧等土建工程投资，

征地拆迁，与速度相匹配的车辆购置以及运营能耗上。经量化对比分析，120

km/h土建投资较140 km/h方案减少0.2%(约0.52亿元)，160 km/h方案土建

较140 km/h增加1.2%(约2.73亿元)[6]；从运营能耗测算，140 km/h列车运营

能耗较120 km/h增加约4%，较160 km/h节省约6%[7]。市域铁路运行车辆主

要为中车青岛四方公司制造的市域动车组，140 km/h车辆价格较120 km/h高

100万/辆；参照长株潭城际铁路、宁波-余姚城际铁路，160 km/h的车辆国内目

前主要采用CRH6F，其价格为1 500万/辆，160 km/h车辆价格较140 km/h增

加约550万/辆。综合工程投资和运营费用分析(见表2)，采用140 km/h的速度

具有性价比优势。

表2 市域铁路综合投资和运营费用速度/(km/h)土建投资增加运营能耗对比车辆价

格/万元拆迁/m2120-0.52亿元/(-0.2%)-

4%8595+2.73亿元/(+1.2%)+6%1500333647

(3)列车的最高速度、列车起停性能以及站间距三者之间有密切的关系，“达速比”

是反应速度设计合理性的重要指标[8]。120 km/h、140 km/h、160 km/h三种

速度等级列车在本线平均站间距离3.7 km的平坡路段运行速度曲线比较见图2。

图2 市域动车组加减速性能比较

由图2可以看出，120 km/h、140 km/h、160 km/h列车以目标速度运行距离

分别约占区间总长的57%、23%、0%。因此，在本线的车站分布及站间距条件下，

就列车运行效率而言，站站停列车采用120 km/h、140 km/h时效率更高。

综合考虑全线运行时间目标、列车运用效率和工程投资，建议速度目标值采用

140 km/h。

3.3 系统制式

系统制式主要是指系统所采用的供电制式和车辆选型[9]。在温州开展市域铁路规

划建设之前，我国已运营的市域铁路主要有上海的金山线、北京的市郊铁路S2线。

但这两条线是利用既有铁路改造而成，采用交流供电的国铁制式；采用直流供电的

城市轨道交通制式有我国香港地区LAR机场快线、北京市轨道交通首都机场线

[10]。两种制式各有适应范围。

(1)供电制式

市域铁路牵引供电制式的选择应从长远发展着想，考虑线网衔接方式、互联互通、

资源共享以及车辆配置等因素，同时结合市域铁路的功能定位、特点、工程投资和

效益、运营维护成本等，经技术经济综合比选后确定。

①从线网衔接方式分析

市域铁路利用既有铁路设施或与既有铁路接轨，应采用与所衔接铁路一致的牵引供

电制式。当与之衔接的铁路为电力牵引时，市域铁路应采用交流单相25 kV架空

接触网供电；市域铁路与城市轨道交通接轨时，如果要实现跨线直通，则应采用1

500 V直流供电；若不考虑直接接轨，采用乘客换乘方式成网，则供电方式不受此

因素约束。S2线在乐清雁荡山保留了与国铁互联互通的条件，同时，根据浙江省

都市圈城际铁路建设规划中的有关要求，S2线考虑与台州市域铁路S1线(采用交

流供电)连接并实现跨线运营。因此，S2线应采用交流制式。

②从运行速度的适应性分析

供电制式与车辆运行速度有一定的关联，高速运行的车辆，所需功率增幅远大于其

速度增幅。如果高速运行的车辆采用较低的电压制水平，则车辆制造成本、牵引供

电工程建设成本和运营成本相对较大[11]。从目前国内技术成熟度及可靠度来看，

交流25 kV供电可以适应车辆120～350 km/h的运行速度，直流1 500 V供电

可以适应车辆最高160 km/h的运行速度。速度目标值为120 km/h，线路长度在

50 km以下时，交、直流供电制式均可满足要求，经济性相当；速度目标值为

140 km/h，线路长度在50～80 km时，交直流制式仍可满足要求(但直流供电已

无经济性优势)。速度目标值在160 km/h，线路长度超过80 km时，直流制式车

辆已不经济，且国内无运营经验[12]。S2线全线长度超过90 km，采用交流制式

在技术、经济上有优势。

③从投资造价分析

直流供电系统变电所供电距离短，一般为2.5～4 km，需要设置较多数量的变电

所。S2线全线93 km，需设置3座主变电所、25座混合变电所、4座降压所；交

流供电系统电压等级高，变电所供电距离为30～55 km，S2线全线仅需设置3座

牵引变电所(一座与S1线共享)、4座分区所/开闭所；在运营维护上，直流变电设

施较多、维护工作量大、维护费用高。经造价对比分析，直流供电系统比交流供电

系统投资高约800万/km，全线供电系统需增加投资7.2亿元[13-14]。

综合技术、投资、运营维护等方面的比较，温州市域铁路S2线宜采用交流制式供

电。

(2)车辆选型

目前，我国城市轨道交通的速度目标值普遍定位于80 km/h[15]，车辆选型以A

型车或B型车为主。温州市域铁路线网的车辆选型应考虑整个线网的需求，同时

需满足与国铁互联互通及速度目标值的要求。因此，在CRH6型车基础上，对牵

引系统、制动系统、车体结构等方面进行优化改进。结果表明，140 km/h的市域

动车组启动特性、制动特性、编组定员更加适合S2线工程实际及温州市域铁路线

网的特征。

3.4 与副中心城区的关系

穿越现状城区：即市域线路进入老城区，并在重要客流据点设站。由于现状城区建

筑密集，一般应采用地下线形式。这种方式对客流吸引较强，但建设实施难度较大，

对新区的开发带动作用较弱。

绕行现状城区：即线路经行城市新老结合部，即可兼顾对老城区的客流吸引，又可

以带动新区的开发。

远离现状城区：线路沿城市规划新区敷设，距离现状城区一般较远，近期客流吸引

能力较弱，居民出行不便。但车站可带动土地开发，促进城市发展，且工程实施难

度较小。远期客流吸引能力与规划的实施速度密切相关。

考虑到S2线与沿线用地的结合、与规划路共同实施的便利条件，线路近远期客流

吸引及带动开发性较强等因素，选择在乐清、瑞安两个副中心新老城区结合部敷设

线路。

4 结束语

(1)市域铁路线网的建设时机应结合城市规模、城镇分布特点和客流需求确定，结

合城市组团式分布特点、客流需求，温州市选择先建设市域线。

(2)结合功能定位、线路长度、城镇分布以及出行时间目标、投资效益等因素分析，

温州市域铁路S2线采用140 km/h的速度目标值。

(3)市域铁路速度在不超过120 km/h时，采用直流制式和交流制式均可，但当市

域铁路线路超过50 km后，采用交流制式更具有优势。温州市域铁路S2线长度

超过90 km，因此选择了交流供电制式。

(4)市域铁路线路在中心城区的布局形态应结合多因素综合分析。在中心城区采用

贯穿中心城的布局方式；在经过副中心或城镇组团时一般考虑沿城区新老结合部敷

设。

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