160～200 km/h市域快軌功能與需求特點研究

李巖輝，楊博竣

(1.中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043； 2.南陽理工學院，河南南陽 473004)

1 研究背景

市域軌道交通是支撐都市圈均衡協調發展、拓展中心城區與外圍組團聯系的重要載體。隨著我國城市化進程的穩步提升，涌現了諸多特大城市、超大城市。近年來，國家各部委頒發了多個大力支持都市圈、市域軌道發展的政策文件，特別是“一帶一路”“粵港澳大灣區”“長江經濟帶”“黃河流域生態保護和高質量發展”等國家重大戰略對宏觀區域發展提出了新的目標，從發展新型城鎮化、全國主體功能區布局、推進城市群與都市圈建設等方面提出全面、建設性的指導意見。在區域一體化融合發展的背景下，對綜合交通系統也提出了更高要求[1]。為促進區域協調發展，軌道交通的覆蓋廣度、密度和深度不斷提升，在原有核心區基礎上構建了更大范圍的區域軌道網絡骨架，覆蓋范圍擴展至都市圈、城市群[2-3]。

國內多個超大城市已有市域快軌運營，運營速度以100～160 km/h為主。市域快軌作為改善都市圈空間結構、滿足大范圍出行需求的有效途徑之一，通過連接中心城區和外圍區域并與多條軌道交通換乘，極大程度提高了出行范圍、城市效能[4-6]。隨著我國經濟由高速增長階段轉向高質量發展階段，交通運輸發展也在發生著深刻變化，要求交通運輸應滿足人民日益增長的美好生活需要。在“交通強國”戰略中提出“全國123出行交通圈”目標后，部分城市在“都市區1小時通勤”的基礎上，結合自身發展情況，提出45 min甚至30 min的都市圈出行目標。該目標對市域快軌的設計標準、運營管理、網絡效益提出了更高要求。近年來，雄安R1線、鄭州K2線分別根據京津冀城市群、鄭州都市圈空間特征與需求，率先采用了最高設計時速200 km標準的市域快軌，分區、分段研究市域線特征，根據線路功能確定其適宜的目標值，并單獨編制了暫行規定。在該背景下，中國城市軌道交通協會正在組織編制統一的市域快軌(160～200 km/h)技術規范，結合筆者參與該規范的編制、研討過程，系統分析市域快軌(160～200 km/h)的功能、需求特征、適用性等問題。

2 功能定位

2.1 既有規范梳理

2017年以來，住建部、國家鐵路局、相關協會等部門組織編制并頒布了多部市域(郊)鐵路相關標準，如表1所示。

表1 近年來主要市域快軌相關標準編制及頒布匯總

根據各規范的內容，市域快軌的功能定位可從服務范圍、客流功能、時間目標、速度目標4個方面進行歸納，具體如表2所示。

表2 市域快軌功能定位歸納總結

2.2 功能定位“宏觀-中觀-微觀”分析思路

由以上既有規范總結可以看出，都市圈的發展達到一定程度，即連片建成區的規模、中心區與外圍區域聯系達到一定強度時，才衍生出市域間長距離出行需求。根據2021年第七次全國人口普查結果，粵港澳、長三角、成渝等城市群對人口的吸引優勢更加明顯，城市建成區范圍越來越大，同時又有都市圈1h的通勤時間要求，因此，對市域快軌的速度要求逐漸提高，在既有120～160 km/h的市域快軌技術標準基礎上，進一步考慮都市圈空間、服務范圍、走廊特征、車站接駁等方面，建立“宏觀-中觀-微觀”的分析體系(表3)，分別從城市空間與圈層、走廊、車站服務范圍3個角度，構建市域快軌功能分析的整體架構體系。

表3 市域快軌功能研究思路與層次

2.2.1 宏觀-城市圈層與結構

(1)服務范圍

由于速度160～200 km/h的列車平均旅速更高，市中心至外圍的可達范圍相應提高，并通過與多條城市軌道換乘，實現高效的內通外聯目標。在圖1所示的城市圈層服務范圍中，市域快軌主要服務范圍是都市圈，對于160～200 km/h的市域快軌來說，其覆蓋半徑可達100 km，能夠服務部分城際之間的客流。

圖1 中心城區、都市圈、城市群服務范圍

(2)多層次軌道網絡結構性分析

隨著城市結構的變化、綜合立體交通網的發展，“多層次”“多網融合”成為促進都市圈一體化的重要舉措，根據圖1的城市空間結構，確定不同層次軌道交通服務范圍如圖2所示。

圖2 多層次軌道與城市空間融合關系

各層次軌道技術標準、運營特征、工程條件、敷設方式差異較大，應因地制宜，并結合需求特征、走廊條件、空間距離、沿線人口與就業崗位分布、國土空間規劃、城市群/都市圈空間結構等因素綜合確定。根據上述宏觀功能定位，確定各層次軌道適宜輻射范圍如圖3所示。對于160～200 km/h市域快軌的實際旅速，其輻射范圍可達100 km，與城際鐵路功能有一定重合，并通過與城市軌道銜接，達到內通外聯的目標[7]。

圖3 多層次軌道對應服務范圍

2.2.2 中觀-市域走廊功能

(1)考慮既有鐵路利用的可行性

在我國中長期鐵路網規劃的“八縱八橫”鐵路骨架網里，有部分設計速度為200～250 km/h的國鐵線路。為提升服務標準，目前已經在部分既有通道上建設或規劃設計速度350 km/h的高速鐵路，新建線路運營后，原國鐵線路的運能將得到釋放。由于原標準的國鐵線路與160～200 km/h的市域快軌標準較為匹配，可利用其富余運能開行市域列車[8-9]。以沿海廈漳泉—汕潮揭通道為例(圖4)，既有廈深鐵路設計速度為250 km/h，為提升沿海通道服務水平，時速350 km標準的福廈漳高鐵、汕汕高鐵已經在建，漳汕高鐵正在規劃并計劃于“十四五”期間開工，待新建線路運營后，則可利用原廈深鐵路富余運能開行公交化市域(郊)列車，與新建高鐵實現“快+慢”的復合功能通道，通過在既有線路上適當增加鐵路乘降所，擴大覆蓋范圍，實現挖潛擴能，以更少的成本解決市域出行需求、帶動沿線發展。

圖4 利用既有線富余運能開行市域列車案例(廈深鐵路與漳汕高鐵)

(2)市域快軌與其他同走廊軌道的關系

由于市域快軌連接了中心城區與外圍組團，在市區內承擔部分城市軌道交通功能，但是在外圍則又與城際鐵路功能重合，對其互聯互通、包容性提出了較高要求。在“多網融合”的角度下，市域快軌與各層次軌道交通關系梳理如下。

①國鐵干線

國鐵為都市圈與城際、省際交流的通道，承擔省域的商務、旅游、探親客流，以及部分城際客流。對于160～200 km/h的市域快軌來說，其覆蓋范圍可達到100 km，相比于國鐵的大站快車、鐵路樞紐進入中心城區、點對點的特征，市域快軌更多是對沿線組團、區縣、新城的覆蓋，帶動沿線發展，提供差異化服務。

②城際鐵路

既有TB 10623—2014《城際鐵路設計規范》明確城際鐵路設計速度標準為120～200 km/h，站間距為5～20 km。隨著運營、車輛技術的發展，城際鐵路速度標準可提高至250 km/h，具備與國鐵互聯互通的條件。從技術標準角度看，隨著城市范圍逐漸擴大，市域快軌與城際鐵路有功能上的重合[10]。結合客流特征，城際鐵路以城市間的商務客流為主，而市域線以市域范圍的通勤、生活性客流為主。城際鐵路作為國鐵的局部加密線路，多個城市群之間的城際鐵路可以聯系成網、互聯互通，即圖2所示的城市群范圍；而市域鐵路更多以某一個核心城市為中心向外輻射，可根據需求進行互聯互通，即圖2所示的都市圈范圍，向城市群范圍適當延伸。

③城市軌道

城市軌道速度目標值一般為80～120 km/h，主要在中心城區布設，超長線路可延伸至都市圈范圍。參考圖2所示的多層次軌道網布局，市域快軌在中心城區范圍內與多條城市軌道換乘，并向外放射。因此，城市軌道起到接駁、加密、疏散客流的作用。

此外，城軌與市域快線功能不同，部分區段可考慮共廊道、多點換乘，例如成都市軌道交通1號線與18號線；同時，為提高網絡化運營效益，可在有條件的線路開行雙流制列車，使市域快軌與城市軌道貫通運營[11]。

④中低運量軌道

中低運量軌道為大運量地鐵制式的加密功能線路，可在中心城區地鐵未覆蓋區域、外圍區域、新城敷設中低運量軌道，特別是智軌、有軌電車制式，通過與市域軌道車站銜接，提高車站服務能力，適應市域車站輻射范圍的接駁需求。

(3)速度目標值

①分區研究，外快內慢

市域快軌優先解決中心城區與外圍區域、都市圈整體的長距離出行需求，因此，市域快軌必然要引入中心城區，且與城市軌道形成多點換乘的布局，并形成相對獨立的片區，如圖5所示。

圖5 市域快軌速度目標值分析

由于城市軌道站間距短、線網布局較密，中心城區部分的市域快軌站間距較小，平均旅速也將受到影響。因此，對于該標準下的市域快軌來說，速度目標值應按區域分類分析，根據城市空間結構、需求差異確定不同區間的速度目標值，實現“外快內慢”的目標。在市區內，線路承擔的是收集客流、城市軌道交通的部分功能；而到了城區外圍，才真正起到輻射、延伸的功能，滿足長距離運輸需求，結合圖5所示的服務范圍，在外圍新城、縣城、組團，宜設置1～2處車站，并通過中低運量軌道、常規公交、慢行交通進行接駁[12]。

②多中心、多網融合的考慮

在交通強國戰略規劃的“123交通出行圈”目標中，提出都市圈“門到門”1小時通勤圈，通常1小時通勤圈范圍，包括中心城區、新城、組團，以及各層次軌道交通網，通過梳理國內多個城市的市域線布局特點，整理出圖6所示的空間布局。

圖6 市域快軌速度目標值分析

對于速度160～200 km/h的市域快軌來說，在都市圈至城市群范圍與國鐵有部分重合。在圖6所示的布局中，國鐵線路串聯中心城區的鐵路樞紐1、樞紐2，再抵達外圍的鐵路樞紐3；市域線連接中心城區的片區B與外圍組團。受站間距、速度目標值因素影響，國鐵點到點的時間快于市域線，以我國目前各都市圈的規模，高鐵已能夠滿足1小時出行圈目標。對于市域線來說，其主要功能是支持沿線發展并收集客流，可根據客流預測結果分析列車運營計劃，因地制宜設置越行、快慢車，提高市域列車時間目標。因此，在多層次網絡布局下，市域快軌相比于國鐵起到加密、支撐沿線發展、與地鐵換乘并疏散客流的作用，應根據速度目標值、沿線用地發展設置合適的站間距，并設置合適的越行站與快慢車運營計劃。若為達到1h或30 min目標值而盲目提速、減少車站，既未達到國鐵車站進入市區、快速的目標，也損失了沿線的客流。

(4)服務水平

市域快軌設計標準越高，其服務范圍越大，在大范圍的組團、對外樞紐間，商務、旅游客流比例提高，同時由于市域快軌的互聯互通、跨線運營優勢，其實際運營線路長度可超過規劃的單條線路長度，類似國鐵的運營模式，運營時間可根據運營計劃確定。因此，該部分客流對舒適度、行李空間要求更高，160～200 km/h市域快軌站立標準也應適當提高，宜采用3～4人/m2的站立標準，對于具有機場線功能的市域快軌在部分車廂可提高至2人/m2，并增加座椅數量、設置橫排座椅、增設行李架，并可考慮設置衛生間。

2.2.3 微觀-車站服務范圍

按站間距與設計速度適應關系、達速比，該速度目標值下的站間距宜采用8～15 km，對應的車站半徑服務范圍則超過5 km，該距離遠大于一般城市軌道交通車站服務范圍(圖7)。地鐵線路服務的800 m范圍內，一般為數個地塊構成的CBD或片區中心。而5～10 km的范圍則可包含一個新城、縣城規模的區域，并有多個CBD或片區中心。同時，該范圍超過慢行交通的適宜出行范圍，車站則需要通過常規公交、小汽車等機動化交通進行接駁，通過多層級、多方式的綜合交通網實現拓展車站服務范圍的目標[13]。

圖7 各層次軌道車站服務范圍

2.2.4 小結

上述幾個方面，是160～200 km/h市域快軌功能定位差異化分析的重點，能夠反映其快速通達需求、服務水平要求、線網輻射范圍、車站覆蓋范圍特征，并在多網融合的背景下對各層次軌道競合關系進行梳理。

3 需求特征分析

市域快軌與城市軌道交通的客流特征有較大差異，其服務客流特征兼有城市軌道與城際鐵路特征[14-15]，既服務外圍組團、遠郊長距離的通勤客流，也兼顧城市群范圍的商務、旅游、探親客流，在前置條件分析、客流模型、客流結果、敏感性分析等方面均應建立符合自身特點的預測體系。

3.1 分析思路

結合上述功能分析，市域快軌160～200 km/h的需求特征分析思路框架如圖8所示。

圖8 市域快軌需求分析思路框架

3.2 前置條件分析

3.2.1 城市空間結構

城市軌道交通服務中心城區，其城市結構為連片發展；而市域快軌服務范圍為都市圈、城市群(圖1～圖3)，其需求特征與連片用地有較大差異，應明確城市發展軸線、主要客流廊道與線路功能的匹配性，該方向是否為承擔快速出行功能，沿線組團分布、組團規模、空間距離能否支撐市域快軌線站位布局。

3.2.2 綜合交通體系

該標準下的市域快軌功能及服務范圍必然與國鐵、城際鐵路有部分重合，目前我國大部分都市圈引入鐵路樞紐較為完善，基本能夠服務外圍新區與遠郊組團；此外，國家“八縱八橫”高鐵網、“79118”高速公路網基本完備，城市對外主要發展軸線上均已布設多種交通方式。在上述前提下布局市域快軌的要點為：差異化服務，提供加密、服務沿線組團、與其余軌道線路互聯互通等功能，綜合考慮市域線與高鐵、城際、高速多方式的競合關系[16]。

3.3 建?；A

3.3.1 交通小區

交通小區是建立需求模型的基礎，城市軌道客流預測的交通小區是在綜合交通網、用地性質、自然因素的基礎上，以城市軌道的線站位布局特點進行劃分。而市域快軌客流預測過程中，應重點以大范圍的通道分析為主，并針對市域快軌的站間距、服務范圍對原交通小區進行適當調整與歸并，既能反映市域快軌的交通特征，也能減少非必要的建模工作量，如圖9所示。

圖9 市域快軌交通小區劃分原則

中心城區部分，在原小區基礎上結合車站分布進行合并形成中區；非建設用地可統一合并為一個小區；重要客流集散點，包括鐵路樞紐、航空樞紐、旅游景區等，按一個小區繪制；外圍組團可根據城市規劃范圍、車站布局進行小區繪制。

3.3.2 交通網絡建立

市域快軌與其他交通網絡關系如圖2、圖6所示，一方面在中心城區、外圍組團，應建立城市軌道交通、中低運量軌道交通構成的軌道網，以及組團內部的接駁網絡；同時，在中心區與外圍區域之間，建立多方式的交通走廊模型及參數。在確定市域快軌參數的同時，應引入同通道內國鐵、城際鐵路的參數，包括候車時間、換乘時間、票價、行程時間、發車間隔等，以區分其差異化服務特征。道路系統在既有城市道路網基礎上，除了設計時速、通行時間、通行能力、阻抗參數以外，對于市域同一通道的高速公路，結合其收費情況，應增加費用參數。

3.4 預測模型特征

由上述功能分析可知，市域快軌服務范圍更大，除服務城區通勤、上下學客流以外，還服務遠郊的長距離通勤、商務、旅游客流。

市域范圍通道上不同需求特征、交通方式決定了該通道的交通分布為“市區+通道”的特征[17]，該特征是分析市域通道的關鍵，通過將中心城區、外圍組團以及通道組合為一個整體，從大區域、綜合交通的角度考慮OD分布，其思路如圖10所示。在市域線服務范圍，中心區A與外圍組團B/C通過通道連接，A、B、C分別有k、n、m個交通小區，如圖10(a)所示，各大區內部的出行分別由a11～akk、b11～bnn、c11～cmm表示，大區之間的出行用Q表示，如圖10(b)所示。

圖10 “市區+通道”交通分布

考慮市域線相比于城市軌道具備的通道、走廊、長距離特征，為明確主要功能，其預測模型應按“市區+通道”的組合模式進行分析[18]。通過該模型分析能夠更好地區分市域快軌與城市軌道用地連片區、國鐵點對點服務特征的區別。在圖10(b)所體現的OD矩陣中，中心城區、組團內部可以參照圖9的原則適當細化，以反映市區與城市軌道換乘并收集客流精度為宜進行歸并；而在市域層面，則應重點測算大區之間的通道量Q，以反映走廊特征為主，弱化小區之間的交換量。

由上述“市區+通道”組合模型可以看出，市域快軌客流分析應綜合考慮城市軌道、國鐵特征。160～200 km/h設計標準的市域快軌速度優勢較其他城市軌道交通更為明顯，特別是對于市區到外圍點對點的需求，通過設置越行站開行大站快車，確保市域快軌的準時性、速度優勢進一步體現。與國鐵線站位布局特征類似，市域快軌的站間距決定了車站一體化銜接的重要性，而部分新城、組團可能僅設置1處市域車站，其接駁設施則需解決整個區域的出行，接駁效率對出行效率、網絡完整性影響較大。預測模型應結合綜合交通網絡并納入車站的等候時間、換乘便捷性、接駁廣義費用等因素，準確反映市域線特征。

3.5 結果分析

軌道交通客流預測結果包括線網、線路、車站、換乘量等指標，本研究主要探討市域快軌相關問題。

3.5.1 線網層面

市域快軌作為都市圈軌道交通網絡的重要層次，其客流預測與城市軌道為一張網，預測年限、成果深度要求均應與城市軌道客流預測成果深度保持一致。

3.5.2 線路層面

線路層面的指標較多，是能體現市域快軌特征的重要環節，重點指標特征如下。

(1)客流量級。由于市域快軌部分位于城區、部分位于郊區，結合目前國內已運營市域軌道客流情況，其整體量級小于城市軌道交通。在城區部分，客流斷面較高，但僅有部分線路位于城區，其斷面無法累積到較高的量級，市區部分的出行通過與其余城市軌道換乘完成。由于市域部分出行距離長，導致市域線的周轉量、客流密度較高。

(2)斷面特征。作為連接外圍組團、加密功能線路，并參考目前國內外市域線客流情況，其最高斷面相比于市區骨干線低。由于市域線的收集客流、潮汐特征、需求方向性等特征，其客流斷面由外圍至城區逐漸累加，與常規的“紡錘形”呈現一定差異。

(3)大區交換量。線路客流指標中為體現組團、片區級別之間的大范圍客流特征，通常將全線幾十個車站歸并為數個群組，進而確定大區交換量。對于市域線來說，其大區交換量更為重要，可進一步明確中心城區與外圍區域的需求關系。

(4)時間分布。中心城區的用地分布較為均衡，而市域線承擔內外聯系的通勤功能決定其早晚高峰小時系數更高，可達20%～30%[19]。由于市域外圍、遠郊的乘客需按時在城區上班，其出發時間更早，因此，市域快軌外圍車站的早高峰時間也應略早于城市軌道。結合圖10所示的市域郊沿線組團特征，組團相比于城市軌道更具多樣性，客流組成中探親、旅游、休閑客流比例高，平峰時期、周末、節假日客流較多[20]。

(5)運距與乘距。市域快軌連接多個外圍組團，其起迄點也一般布設在客流集散點附近，參照國內外市域線客流特征，其平均運距占全線長度一半以上[19]。同時，多數旅客乘坐市域線進入城區仍需換乘其他軌道交通，因此，旅客乘距會進一步提高，以圖10為例進行說明，運距主要體現為大區之間交換量Q，乘距既包括Q也包括換乘進入市區后的內部出行部分。

3.5.3 車站層面

(1)重要節點。對于外圍末端車站、交通樞紐、旅游景點、大型活動場館等車站，應重點分析其客流總量、時間分布、高峰時間偏差、大客流沖擊等問題，以真實反映客流特征，并為下一步運營組織、車站管理提供依據。

(2)換乘客流。市域線與城市軌道的有效銜接，是體現市域線效率的重要環節，特別是對于外圍區域大量通勤客流集中在少數車站換乘的情況，應著重研究各換乘站主要換乘方向、高峰小時大客流特征。此外，對于換乘客流、主要換乘方向的研究，可為市域線與其他線路互聯互通提供數據支撐。

(3)交通銜接客流。如前所述，市域線在外圍車站數量有限、車站服務范圍更廣，在初步設計階段，應對各車站的銜接方式進行深入研究，特別是機動化的交通方式接駁比例與規模，是確定一體化設施規模的基礎。

3.5.4 敏感性分析

從目前國內市域線客流情況看，大部分客流不甚理想，有必要進行敏感性及客流后評估研究。根據上述功能定位的研究，影響市域線客流主要因素為：都市圈規劃中城市軸線發展情況、外圍規劃用地的發展、通道內各方式競爭、市域線票價、外圍車站的一體化交通銜接完善程度等。

4 結論與相關問題討論

(1)本文結合市域快軌(160～200 km/h)規范編制過程中的重點問題進行了深入研究，建立“宏觀-中觀-微觀”的理論體系論述了市域快軌功能要點；以功能定位為基礎，研究了市域快軌需求分析建模過程及預測結果特征，為下一步市域快軌服務水平提升、建設必要性與可行性、前期研究與項目籌劃提供理論支撐。

(2)在需求分析之前一般需進行居民出行調查，隨著都市圈范圍擴大、市域線服務范圍向外延伸，居民調查范圍也需要擴展至外圍區域甚至相鄰城市，這對傳統問卷調查、入戶調查等方式也提出了新的要求。目前，手機信令、在線地圖開放平臺、出租車GPS、共享單車GPS、POI數據等，均可以提供精細的大數據資源，能夠滿足城市圈層、沿線、車站不同層級的數據分析需求，市域快軌現狀分析可按“大數據為主+問卷調查補充”的調查方式進行，以提升調查精度與效率。

(3)網絡完備性問題。在外圍區域，市域線密度有限，在一個通道內一般布設一條市域線，考慮運營故障、洪澇災害等突發事故，市域線周圍缺少可代替的軌道線路，因此，從網絡完備性角度看，通道內的其余交通方式可起到市域線的重要補充、疏散、接駁功能，作為臨時替代方式。

(4)沿線TOD與線路建設的匹配性。根據城市、客流發展規律，軌道交通建設順序宜為市區→市域，在分析市域線沿線發展情況時，不應夸大沿線TOD發展的作用，應結合最新國土空間規劃建設用地范圍與規模、低生育率下未來人口增長、城市化水平客觀分析其發展，確定市域線建設時序，避免建成后客流效益不佳的情況。

(5)目前，我國出現了越來越多的特大城市、超大城市，城市群之間也形成了發展連綿帶，如京津冀、長三角、粵港澳等地區，鑒于城市空間擴展，軌道交通設計標準逐漸提高，由原有普線的80 km/h，增加至快線的120 km/h；市域線也由120～160 km/h，發展至160～200 km/h。隨著我國城市化進一步發展，城市規模繼續擴大，快線的速度是否就隨之繼續提高、甚至發展時速300～400 km的市域列車？一般通勤者全日出行時間必然有限度，通勤距離也不可能無限制擴大，城市越大、市域線設計標準越高，對于城市來說，是否就一定能提高城市效率？城市空間、產業布局、用地性質是需求之源，“十四五”期間我國國土空間規劃的指導原則已經更新為集約化發展，應從規劃源頭做起，打造車站周邊“站城一體”、平衡職住用地分布、減少長距離無謂出行，既提高居民生活水平、滿足“雙碳”目標，也是實現城市高質量發展的重要舉措。