市域（郊）铁路的公交化运输组织研究
——以上海南汇支线为例

王腾龙

中国铁路设计集团有限公司

0 引 言

近些年，顺应新型城镇化发展要求，国家积极推动市域（郊）铁路建设，致力于市域（郊）铁路发挥中心城市辐射带动作用，扩大公共交通服务供给、缓解城市交通拥堵、推进新型城镇化发展[1]。2020年国家铁路局发布的《市域（郊）铁路设计规范》定义市域（郊）铁路为连接都市圈中心城市城区和周边城镇组团及其城镇组团之间提供公交化、大运量、快速便捷的轨道交通系统，是城市综合交通体系的重要组成部分[2]。

市域（郊）铁路的定义包含了功能特征方面，市域（郊）铁路主要服务中心城与组团城镇之间以及大中城市具有同城化需求的城镇间，以通勤、通学、通商为主的规律性中短途客流，服务半径一般不大于70 km，客流出行旅行时间不超过1 h；运输组织方面，市域（郊）铁路介于城市轨道交通和城际铁路之间，在组织列车公交化运营的基础上，通过大站快车、跨线直达等实现旅客快速便捷的出行；在多层次轨道交通体系中，市域（郊）是城际铁路和城市轨道交通之间联系的纽带，通过互联互通、一体化运营，能够提升综合轨道交通网的运营效率，提升客流吸引力。

市域（郊）铁路的定义和内涵要求市域（郊）铁路运输组织方案应实现旅客出行时间目标，充分贴合客流需求，组织跨线列车、大站停列车等多样化运行交路，同时保障一定的列车服务频率，满足旅客公交化出行。

1 国内外市域（郊）铁路运输组织经验

借鉴国外典型城市的发展经验，东京区部的商业办公功能高度聚集，区部以外区域以居住功能为主，职住分离现象严重。东京都市圈工作日早高峰时段向心通勤、通学的客流巨大，市域（郊）铁路成为东京都市圈公共交通体系的绝对主力。东京JR中央线、常磐线组织快慢车分线运行，在线路上实现平行运行图追踪，极大地提高线路运输能力；小田园线开行多种运行速度列车，充分满足不同客流出行需求；JR常磐线金和地铁千代田线跨线运行实现通勤客流直达中心城区。东京市域（郊）铁路多模式发展，实现了东京区部与组团城镇之间30 min、60 min和90 min交通圈内客流快速集散[3-4]。

巴黎市域（郊）铁路服务中心城区与郊区及郊区与郊区之间的快速连通，市域铁路快线（RER）穿越中心城区形成直径线，可以满足从一个郊区直接到另一个郊区快速出行的需求，服务半径40～50 km。郊区铁路（Transilien）为连接市内火车站与郊区的放射性铁路线，服务市域（郊）铁路快线没有覆盖的郊区组团，服务半径60 km。市域铁路快线与郊区铁路路线互为补充，灵活组织列车交路、停站方式、跳站运营。此外，市域（郊）铁路与地铁及有轨电车多站点无缝换乘，高峰时段的高密度车次在短时间内可以输送大量来往于市郊的通勤客流[5]。

国外典型城市市域（郊）铁路运营特点见表1。

总结国外市域（郊）铁路发展经验，市域（郊）铁路采用直接引入城市中心城区或利用城市轨道交通进入中心城区，实现郊区直达中心城区。运输组织方面值得借鉴多交路、多停站方式，运营组织灵活、多样，满足不同客流出行需求；不同线路间实现互联互通，客流直达性较好；不同层次轨道交通共线运营，有利于通道利用。但是应当避免衔接支线较多，造成主线能力紧张，支线服务水平不高以及快慢车共线运营后线路通过能力受影响，线路输送能力降低。

近年来，国内以上海、北京、重庆等城市为代表，发展出新建市域（郊）铁路、改造既有铁路开行市域列车、利用既有铁路开行市域列车等多种方式。市域（郊）铁路的服务半径基本在30～100 km之间，主要服务中心城和外围组团、城镇间的出行客流，全程服务时间范围在1h左右。运输组织方面，新建市域（郊）铁路在高密度、公交化运营组织的基础上，积极探索了多交路，与城际、地铁跨线运营的组织模式，典型线路包括温州S1线、重庆江跳线；既有铁路开行市域列车在具备跨线运营、快慢车运行的基础上，优化了动车组类型，提高列车开行频率，典型线路包括上海金山铁路、北京副中心线。国内典型市域（郊）线路运营特点见表2。

表2 国内典型市域铁路运营特点

总结国内市域（郊）铁路发展经验，市域（郊）铁路的功能定位均为服务中心城区与郊区组团以及郊区组团之间高密度的出行客流。在解决郊区客流直达中心城区的问题上，积极探索了与轨道交通跨线运营以及利用既有铁路进入中心城区枢纽车站两种方式。运输组织方面值得借鉴的是充分利用进入中心城区的通道，优先组织跨线运营，实现周边城镇组团旅客快速直达中心城区；应当注意开行快慢车和多交路运营时要优先保障较高的列车服务水平，满足公交化运营。

2 南汇支线公交化运输组织方案研究

2.1 南汇支线的线路概况

南汇支线（两港市域铁路）（以下简称南汇支线）位于上海市东南部沿海地区，为南北向市域铁路，连接浦东枢纽和自贸区临港新片区，线路全长34.86 km，全线共设6座车站。线路主线北起浦东机场规划T3航站楼站，通过T3航站楼与上海轨道交通市域线机场联络线（以下简称机场联络线）衔接；支线起自上海东站；于新片区先行启动区（机场南侧区域）设下盐路站，衔接主线与支线；于上海滨海森林公园北侧设东大公路站；于临港新片区综合产业片区设临港综合区站；于滴水湖金融总部核心片区设临港开放区站。规划近期实施南汇支线二期工程由临港开放区延伸至四团站，线路全长19.26km，分布5个车站，分别为滴水湖站、申港大道站、芦潮港站、泥城站和四团站[6]，线路平面示意见图1。

图1 南汇支线线路平面示意图

线路设计速度160 km/h，列车运行控制方式采用CTCS-2+ATO，车辆类型采用市域动车组，编组方案初期和近期采用4辆编组，远期本线列车采用4辆编组，跨线列车采用8辆编组。

2.2 南汇支线的功能定位

近些年，上海积极探索轨道交通发展新路径和新模式，《上海市城市总体规划》（2017—2035年）立足市域线枢纽布局和上海市域主要客运通道，在市域范围规划形成“九射（主城区—新城—近沪城镇放射线）、十三联（放射线间的联络线）”的线网布局[7]，其中南汇支线直接连接临港新片区和浦东综合交通枢纽，是临港新片区中低速轨道交通线网与对外高速综合交通枢纽之间的重要纽带，可以加强临港新片区与上海市中心城区及新城之间快速沟通，支撑临港新片区协调发展，高质量融入长三角轨道交通网。

承接城市总体规划，《中国（上海）自由贸易试验区临港新片区发展“十四五”规划》提出打造高效畅达的对外交通枢纽，围绕“15 min到达浦东枢纽、30 min可达龙阳路枢纽、60 min可达虹桥枢纽、90 min可达长三角毗邻城市”的目标，加快推进建设南汇支线，启动与中心城区直达快速轨道交通的方案研究[8]。

2.3 南汇支线客流特征

2.3.1 总体客流特征

南汇支线客流吸引范围包括临港新片区与上海市中心城区及新城之间大量的市域通勤客流，临港新片区与浦东和上海虹桥空铁联运枢纽大量的机场、高铁换乘客流，以及沿线的部分旅游客流。

根据客流预测结果，南汇支线初期（2028年）、近期（2035年）、远期（2050年）全日总客流量分别为5.57万人次、12.78万人次和16.67万人次。初期客流高峰断面位于临港综合区站至东大公路站区间，高峰小时最大断面客流量0.31万人次/h；近期南汇支线二期工程实施后，近期和远期客流高峰断面均位于滴水湖站至临港开放区站区间，高峰小时最大断面客流量近期0.56万人次/h和远期0.76万人次/h。主线与支线分离区段，主线T3航站楼站至下盐路站区间高峰小时最大断面客流量初期0.15万人次/h、近期0.20万人次/h和远期0.24万人次/h，支线方向上海东站至下盐路区间高峰小时最大断面客流量初期0.10万人次/h、近期0.12万人次/h和远期0.15万人次/h。初、近、远期旅客平均乘距分别为19.29 km、18.67 km和18.32 km[6]。

2.3.2 区间断面客流量

南汇支线各特征年客流形态基本一致，区间客流断面基本呈“纺锤形”分布，早高峰客流重心整体居中。初、近、远期早高峰上行方向断面相对较高，但上下行断面客流差异不大，高断面客流基本在临港开放区—滴水湖区段（见图2～图4）。

图2 初期高峰小时断面客流量

图3 近期高峰小时断面客流量

图4 远期高峰小时断面客流分布情况

2.3.3 组团客流交流

按照客流组团划分，南汇支线沿线可划分为先进智造片区、滴水湖核心片区、综合产业片区和浦东枢纽组团，远期全日客流分布见图5。据远期规划，组团间客流主要集中在滴水湖核心片区至浦东枢纽组团及先进智造片区，客流占比35%，其他组团之间客流交流量较少。

图5 组团客流交流

2.3.4 车站上下车客流量

南汇支线各车站乘降量不均衡，临港开放区、滴水湖站、泥城、四团、申港大道站乘降量明显较高，其他站点乘降量明显较低，客流乘降量集中化特征明显（见图6）。

图6 远期高峰小时车站上下车客流量

2.4 列车运行交路和开行方案分析

2.4.1 本线列车交路与区段列车总对数

根据南汇支线总体客流指标及高峰小时区间断面客流特征分析，宜组织临港开放区（四团）至上海东和临港开放区（四团）至T3航站楼的大交路。交路列车开行总对数应满足区段客流密度对输送能力的需求，并具备一定的富余能力应对客流波动，提高旅客出行舒适度。南汇支线初期和近期采用4辆编组，远期本线列车采用4辆编组，跨线列车采用8辆编组。按照站立标准4人/m2设计4辆编组列车定员728人/列，8辆编组列车定员1 568人/列，列车输送能力按此标准计算。计算区段列车对数及输送能力利用情况见图7。

图7 研究年度南汇支线区段能力利用情况

2.4.2 跨线列车运行交路

在开行本线列车运行交路基础上，南汇支线T3航站楼站与机场联络线衔接，具备开行跨线列车条件，承担临港新片区至中心城区、上海南和上海虹桥综合交通枢纽客流，因此需研究与机场联络线的跨线列车交路。

预测临港新片区至上海虹桥方向高峰小时客流初期612人/h、近期536人/h、远期648人/h，至上海南站方向客流近期268人/h、远期324人/h，通过延长机场联络线列车运行交路并调整远期列车采用8辆编组，可以覆盖临港新片区跨线客流需求。

由于T3航站楼站工程上设置列车折返的条件较为困难，同时开行短间隔、高速度的跨线列车，临港新片区旅客可以便捷、快速的直达中心城区、上海南和上海虹桥综合交通枢纽，因此建议南汇支线经T3航站楼列车均跨线至机场联络线。根据临港新片区至上海虹桥及上海南方向预测客流比例，推荐跨线列车运行交路为：临港新片区至上海虹桥高峰小时开行列车初期4对、近期4对、远期2对，临港新片区至上海南站高峰小时开行列车近期2对，远期2对。

本线及跨线列车开行交路方案见图8～图10。

图8 初期高峰小时列车开行交路

图9 近期高峰小时列车开行交路

图10 远期高峰小时列车开行交路

2.4.3 大站停列车开行方案

（1）大站停列车开行必要性

时效性方面，临港开放区站至T3航站楼站全长27.34 km，列车按照站站停运行，总旅行时分约23 min。为节约旅客出行时间，实现临港新片区主要节点旅客15 min到达浦东枢纽交通圈，需要开行大站停列车。

客流特征方面，各车站乘降量不均衡，客流乘降量集中化特征明显（见图6），为加快主要大站之间的客流交互，节约乘客平均出行时间，宜组织大站快车。

（2）大站停列车停站方案

根据组团客流交流量情况（见图5），滴水湖核心区与其他组团交流量最大，因此推荐为主要的大站停列车停靠点，先进智造片区和浦东枢纽组团交流适中，宜根据客流量选择合适的大站停列车停靠点。

参照高峰小时车站上下车客流分布，推荐上下车客流量较大的临港开放区站、滴水湖站、泥城站、四团站和申港大道站为大站停列车停靠站。

上下车客流量较少的车站中，上海东站为本线支线起点站，所有列车均需停靠。T3航站楼站为本线主线起点站，同时为机场联络线中间车站，客流预测T3航站楼站相邻机场联络线浦东机场站为主要客流集散车站[9]，因此设置大站停列车在T3航站楼均越行通过。

综上所述，南汇支线大站停列车停靠站方案见图11。

图11 南汇支线列车停站方案

（3）大站停列车开行对数

大站停列车开行对数应尽量满足大站客流需求，但是开行大站停列车对线路通过能力有一定折损，通过铺画运行图分析南汇支线开行一列大站停列车需要占用2.3～2.5对/h的站站停列车通过能力[6]，因此需要平衡客流需求和大站停列车开行对数。

研究年度初期临港开放区至T3航站楼方向高峰小时客流量双向平均674人/h，大站停列车宜开行1对/h，临港开放区至上海东高峰小时双向客流量平均440人/h，宜开行大站停列车1对/h。通过铺画运行图分析，初期高峰小时开行大站停列车2对/h后，开行站站停列车5对/h，能够满足其他1 700人/h的断面客流需求及其他车站上下车客流需求，同时满足系统能力约束。大站停与站站停列车交路方案见图12。

图12 初期大站停与站站停列车交路方案

近期大站之间高峰小时断面客流达到3 888人/h，但考虑大站客流集中在四团至临港开放区之间，车站基本均为大站停列车停靠站，因此已满足临港开放区至浦东枢纽客流确定大站车开行数量。研究年度临港开放区至T3航站楼方向高峰小时断面客流量双方向平均1108人/h，宜开行大站快车2对/h；临港开放区至上海东高峰小时断面客流量双方向平均565人/h，宜开行大站快车1对/h。

参照列车定员标准，近期高峰小时开行3对大站停列车后，开行7对站站停列车能够满足其余3 566人/h的断面客流需求及上下车客流需求，同时满足系统能力约束。大站停与站站停列车交路方案见图13。

图13 近期大站停与站站停列车交路方案

远期大站客流分布与近期相似，主要集中在四团至临港开放区之间，大站车开行数量主要考虑满足临港开放区至浦东枢纽客流需求。研究年度临港开放区至T3航站楼方向高峰小时断面客流量双方向平均1 383人/h，宜开行8辆编组大站快车1对/h；临港开放区至上海东高峰小时断面客流量双方向平均692人/h，宜开行大站快车2对/h。

参照列车定员标准，远期高峰小时开行3对大站停列车后，开行7对站站停列车能够满足其余3 359人/h的断面客流需求及上下车客流需求，同时满足系统能力约束。大站停与站站停列车交路方案见图14。

图14 远期大站停与站站停列车交路方案

综上所述，结合本线客流需求和系统能力约束，建议初期高峰小时开行2对大站停列车，近期和远期高峰小时各开行3对大站停列车。

2.5 公交化运营方案

公交化的概念源于城市公共交通，通过高服务频率、低候车时间为旅客提供便捷的运输服务，2020年国家发展改革委在116号文件中强调应推广市域（郊）铁路公交化服务[1]，但目前对公交化运营仍缺乏明确的准则和定义。结合国内多数研究学者的观点，市域（郊）铁路“公交化”的概念指在客流通勤通学需求较大、运输距离适中的中心城区和卫星城之间，形成列车频率较高、运行时分较短、乘降便捷的旅客运输方式[4]，南汇支线的公交化运输组织主要从这三方面考虑。

（1）公交化的服务频率

南汇支线通过高密度、等间隔地开行市域列车实现服务频率公交化。研究年度主要车站高峰小时列车开行10对/h，旅客平均候车时间3 min，满足站台候车旅客的候车期望时间。

（2）较短的运行时分

通过高运行速度、起停加速度和旅行速度全面缩短旅客的车上时间。南汇支线设计速度160km/h，高于一般地铁，区间55%以上范围能够达速运行，有效缩短运行时间。列车起、停平均加速度接近0.9m/s2，最大加速度高于一般城际铁路和高速铁路，能够实现列车在车站的快速起停。开行大站停列车后，列车平均旅行速度103 km/h，同时与机场联络线开行跨线列车，可以实现临港开放区旅客15 min直达浦东国际机场，37 min直达上海南站，45 min直达上海虹桥站。通过一次换乘地铁30 min内到达龙阳路枢纽，一次换乘城际铁路90 min内到达苏州、嘉兴、南通等毗邻城市。

（3）便捷的乘降体验

通过较小的车站规模、简洁的进站流程、舒适的乘车体验实现旅客便捷乘降。

①南汇支线车站建筑设计旅客进出站口至站台流线用时基本小于3 min，方便旅客快速候车。各车站均设计2个以上出入口，满足大量旅客便捷进出。

②旅客乘车车票采用非实名制、无坐席限制、计程票的方式，实现出行便利。票价方面，目前上海城市轨道交通按照里程计价的多级票价，平均运价率约0.25～0.4元/（人·km）；金山铁路运价率约为0.18～0.65元/（人·km）；国铁动车组的运价率约为0.29～0.52元/（人·km）。结合南汇支线的功能定位和平均运距，运价率可按0.25～0.45元/（人·km），测算旅客出行平均票价5元[6]。

③南汇支线采用市域C型动车组，动车组车厢分布3个车门，车门开宽1 500 mm，单节车厢同一时刻可满足10位旅客上下车，为旅客提供舒适的乘降体验。

3 结束语

本文通过介绍市域（郊）铁路的定义、内涵及国内外市域（郊）铁路运营经验，提出市域（郊）铁路运输组织方案应当以功能定位为引领，以客流需求为基础，灵活组织高密度开行、跨线运营、快慢车的研究要点。然后以上海市市域铁路南汇支线为例进行研究。通过分析沿线站点的客流特征及出行需求，重点研究了南汇支线跨线列车和大站快车的运输组织方案。通过开行大站快车和跨线列车，实现了临港新片区旅客15 min到达浦东国际机场，45 min到达上海虹桥站，一次换乘地铁30 min内到达龙阳路枢纽，一次换乘城际铁路90 min内到达苏州、嘉兴、南通等毗邻城市的线路功能目标。结合等间隔、高速度、便捷乘降的公交化运营方案，有效降低了旅客出行链整体时间成本，为旅客出行提供了便捷、舒适的乘车体验。研究思路对上海市域网新建市域（郊）铁路及国内类似功能线路具有一定的借鉴意义。