市域(郊)铁路车站布置方案研究

Research on Layout Plans of Urban (Suburban) Railway Stations

摘要

目前我国市域(郊)铁路的发展存在建设标准不统一、运营管理模式多样、运输需求差异化较大、车辆及列控制式不统型等诸多问题，考虑到市域(郊)铁路车站的设计规模和布置方案对工程项目投资有重要影响，重点对市域(郊)铁路车站的合理布置方案开展研究。通过阐述我国市域(郊)铁路的项目特点、主要技术标准和车站设置原则，分析客流需求、运营组织、列控系统、车辆选型和敷设方式等5个影响市域(郊)铁路车站方案布置的重要因素，系统研究始发终到站、中间站、折返站和换乘站等不同类型的市域(郊)铁路车站布置方案。结合国内既有的市域(郊)铁路车站布置情况及工程案例，分析不同车站布置方案的差异并得出推荐方案，为市域(郊)铁路车站布置方案研究提供参考。

Abstract

At present, there are several problems in the development of urban (suburban) railways in China, such as inconsistent construction standards, diverse operation and management modes, large differences in transportation demands, and non-uniform vehicle and train control. Since the design scale and layout plan of urban (suburban) railway stations have a significant impact on project investment, this research focused on the reasonable layout plan of urban (suburban) railway stations. According to the project characteristics, existing main technical standards, and station setting principles of China's urban (suburban) railways, five important factors affecting the layout plans of urban (suburban) railway stations, including passenger flow demand, operation organization, train control system, vehicle selection, and laying methods, were studied. The layout plans of different types of urban (suburban) railway stations, such as departure and destination stations, intermediate stations, turn-back stations, and transfer stations, were systematically studied. Based on the existing layout of urban (suburban) railway stations in China and engineering case studies, the differences in station layout plans were analyzed, and recommended solutions were derived, providing a reference for the research on the layout plans of urban (suburban) railway stations.

Graphical abstract

关键词

市域(郊)铁路 / 站场 / 系统制式 / 车站布置 / 方案比选

Key words

Urban (Suburban) Railway / Station Yard / System Format / Station Layout / Plan Comparison and Selection

随着《交通强国建设纲要》(国务院公报2019年第28号)、《关于推动都市圈市域(郊)铁路加快发展的意见》(国办函〔2020〕116号)、《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》(发改基础〔2017〕1173号)等多项国家政策的陆续颁布实施，我国市域(郊)铁路进入一个相对快速的发展时期^[1-4]。市域(郊)铁路车站是服务旅客最直接的窗口，车站布置方案对项目的运输组织效率、工程投资影响较大。因此，针对市域(郊)铁路车站布置方案开展研究。分析影响市域(郊)铁路车站布置的主要因素，研究市域(郊)铁路各类型车站布置方案，为车站布置方案研究提供参考。

1　市域(郊)铁路概述

1.1　项目特点

市域(郊)铁路是连接都市圈中心城市城区和周边城镇组团，为通勤客流提供快速度、大运量、公交化运输服务的轨道交通系统，单程通行时间宜不超过1 h，设计速度宜为100~160 km/h^[5-6]。市域(郊)铁路是铁路运输服务功能的延伸，服务特性更接近于城市轨道交通，具有服务半径小、服务频率高、高密度、公交化等特点。

1.2　技术标准

市域(郊)铁路的主要技术标准应根据其所在线网中的功能、运输需求、系统能力及工程条件等因素综合确定，并应包含设计速度、正线数目、正线线间距、最小平面曲线半径、最大坡度、车辆类型及列车编组、牵引供电制式、列车运行控制方式、调度指挥方式及最小行车间隔等内容^[7-8]。市域(郊)铁路主要技术标准如表1所示。

1.3　车站设置原则

车站分布应根据国土空间规划、沿线客流分布、设计速度、运输组织及工程条件综合确定。中心城区的平均站间距不宜小于2 km，其他路段的平均站间距不宜小于4 km。

车站的类型及规模应根据沿线客流分布、运输组织、工程条件及投资等因素综合确定。车站的布局应从系统最优角度出发，做好整条线或者线网的统筹，合理设置车站方案，体现与速度、时间、运输能力的协调匹配^[9]。

2　影响市域(郊)铁路车站布置的主要因素

2.1　客流运输需求

市域(郊)铁路作为都市圈外围郊区进入市区中心的主要交通出行方式，服务中心城与近远郊区间或辐射同城化区域，具有同城化、通勤化特征，客流以通勤、通学为主。同时，市域(郊)铁路承担的客流也会因其沿线地区的特征不同而呈现出其他特征^[10]。早晚高峰客流需求直接决定了车站的站台宽度，进而影响到车站的土建设计规模。为满足旅客站台候车及疏散需求，早晚高峰人流量大的车站站台宽度及楼扶梯组数设置规模较大。

2.2　运营组织模式

市域(郊)铁路可根据沿线旅客出行需求、站点设置、设站条件等因素，提供站站停或快慢车越行等不同服务水平的运输组织模式。也可以根据路网中相邻线路条件，适当开行跨线列车，在保障本线运输能力的同时，增强铁路线网系统的旅客服务水平^[11]。

运输组织模式的选择一定程度上决定了车站配线的设置形式和土建规模。例如，需要办理越行、折返的车站需要设置配线，以满足快车越行慢车、办理折返作业的条件；同时故障车停留线、出入线接轨的设置也会影响车站的土建规模。

2.3　列控系统制式

市域(郊)铁路信号系统主要有中国列车控制系统(CTCS)和列车自动控制(ATC)系统^[12-13]。不同的列控制式对车站的布置有不同的要求，主要体现在到发线有效长度的控制方面。采用CTCS制式时，道岔不允许进入有效长度范围内；而采用ATC制式时，可以利用岔区做防护区段，同等功能的车站布置方案，采用ATC列控制式时车站的站坪长度较短，投资较为节省。

2.4　车辆选型

车辆选型作为市域(郊)铁路的主要技术标准，不仅涉及车辆购置费，还影响工程项目车站、动车段(所、场)等土建工程的投资。车辆选型及列车编组主要影响站台的设计长度，进而影响车站到发线有效长度及车站的土建规模。

2.5　车站敷设方式

一般而言，中心城区建筑物较多，地面交通复杂，车站采用地下敷设对城市影响较小，缺点是工程投资相对较大。偏远郊区空间利用率低，构筑物相对较少，车站采用地面或高架敷设则较为经济^[14]。

地下敷设的车站一般采用岛式站台，主要考虑站台区域明挖段之后具备区间盾构的实施条件。对于路基和高架车站，一般采用侧式站台，主要考虑正线线型的平顺性及节约区间用地因素。

3　市域(郊)铁路各类型车站布置方案

3.1　始发终到站

始发终到站一般位于线路的两端，主要办理列车的始发、终到及折返作业，有的始发(终到)站还与其他线路衔接。始发终到站按折返作业方式，分为站后折返方案和站前折返方案2种^[15]。

3.1.1　采用站后折返的始发终到站

采用站后折返布置的始发终到站到发线与折返线纵列式布置，一般具备线路预留延伸的条件。采用站后折返布置时，折返线能够兼顾存车线使用。采用站后折返的始发终到站布置方案如图1所示。

3.1.2　采用站前折返的始发终到站

采用站前折返布置的始发终到站一般位于路网的末端，为横列式布置，布置方案对车站咽喉的通过能力要求较高。采用站前折返的始发终到站布置方案如图2所示。

3.2　一般中间站

一般中间站在线路上仅供乘客上下车使用，功能单一。按照列车作业方式，可分为无越行作业中间站和有越行作业中间站2类。

3.2.1　无越行作业的中间站

不办理越行作业的中间站无需设置配线，有侧式和岛式2种布置方案。车站的布置规模主要受列车长度(站台长度)、车站客流量(站台宽度)的影响。无越行作业的中间站布置方案如图3所示。

3.2.2　有越行作业的中间站

有越行作业的中间站需要设置到发线，单方向到发线数量一般设置1条，如有其他作业需求则适量增加到发线。站台设置可结合实际工程条件，设置两岛式、两侧式、一岛一侧、一岛式等布置方案。有越行作业的中间站布置方案如图4所示。

3.3　折返站

折返站是能够办理列车折返作业的车站，除了始发终到站具备折返功能外，一些中间站也具备折返条件，可实现小交路运营。其按照折返设备不同，可分为利用渡线折返、利用折返线平面折返、立交折返3类。

3.3.1　利用渡线折返

当车站的折返列车对数较少时，可利用车站两端设置的渡线切割正线来完成折返作业。渡线的设置位置与车站的折返模式有关，渡线的设置数量与折返列车的作业量有关。仅设置渡线的折返站布置方案如图5所示。

3.3.2　利用折返线平面折返

当车站办理的折返列车对数较多时，可在车站设置折返线，使列车经折返线完成折返作业。根据站台与折返线的相对位置关系，设置折返线的车站有纵列式、横列式2种。

纵列式车站的折返线与站台纵列平行布置，列车以站后折返为主，对接车方向的干扰较小。设置纵列式折返线的折返站布置方案如图6所示。

横列式车站的折返线与站台横列平行布置，车站以站前折返为主，集列车到发、折返转向、越行待避等功能于一体。设置横列式折返线的折返站布置方案如图7所示。

3.3.3　立交折返

当办理的折返列车对数占比较大，采用平面折返不能满足运输需求时，车站可采用折返线立交疏解的布置方案，减少对正线的影响，保证区间的通过能力。设置立交折返线的折返站布置方案如图8所示。

3.4　换乘站

换乘站一般指2条及以上线路引入同一车站，但线路之间不开行跨线列车。换乘站的布置方案根据线路的引入方式(十字交叉或平面引入)，经综合经济比选确定；当线路走向平行或大致平行时，宜采用平面引入。换乘站平面布置方案如图9所示，仅显示了2条线路的相互关系。

4　实例分析

4.1　市域(郊)铁路车站布置现状

针对北京、上海、天津、广州、深圳等城市的14条市域(郊)铁路的138个车站的布置规模进行了统计，我国主要城市市域(郊)铁路车站布置规模统计如表2所示。结合表中数据分析得出，一岛两线车站布置数量占比最大(31.1%)，其次为两台夹两线(18.8%)、两岛四线(18.1%)规模的车站；两岛三线、一岛四线的布置方案设置数量较少，分别为2.8%，1.4%。

结合各项目的设计情况，各类型布置方案的应用场景分析如下。

（1）一岛两线布置方案，主要布置于站站停作业的车站，或者与折返线、车辆基地出入线接轨结合设置的车站。

（2）一岛四线布置方案，适用于外挂设置有故障车停车线的车站、区间单洞单线+车站明挖的地下越行站。

（3）两台夹两线布置方案，主要布置于办理站站停列车的车站，设置于桥式站、区间单洞双线的地下站的情形。

（4）两岛三线布置方案，一般用于设置有故障车停车线的车站，故障车停车线的布置形式(位于2条正线之间或1条正线外侧)根据工程条件综合确定。

（5）两台夹四线布置方案，主要用于办理车站有越行作业的车站，主要分布在区间线路为桥梁或双线隧道的地下站。

（6）两岛四线布置方案，适用于办理2条线路同台换乘的情形及车站客流量大、停站列车次数较多的车站。

（7）车站站台形式应结合车站两端区间线路的间距进行综合研究确定，区间双线间距较小时宜采用侧式站台；为便于旅客乘降及换乘组织，一般情况下优先选择岛式站台。

4.2　市域(郊)铁路车站布置案例分析

某市域(郊)铁路的始发终到站T4枢纽站以承接综合交通枢纽的国际航线客流为主，预测年客运量为3 000万人次，全线高峰小时开行动车组列车16对。车站小里程端设置有地铁11号线及出入段线，轨面标高31.5 m，轨面埋深34.6 m。另外，本站需预留中山方向延伸条件。结合折返作业需求及工程控制因素，研究站后折返和站前折返2个车站布置方案。

4.2.1　站后折返方案

考虑枢纽内旅客换乘的便捷性，新建旅客站台与枢纽其他轨道交通站台对齐布置，研究了站后折返方案。该方案设正线2条，岛式站台1座，站后设折返线2条，故障车停留线1条。车站小里程端下穿既有地铁11号线正线及出入段线，为保证施工安全，各股道拉开线间距，采用盾构工法穿过地铁11号线。同时，配线末端渡线区采用明挖施工，需与地铁11号线保留安全距离，导致折返线长度拉长73.8 m。中山端进出站端按限速100 km/h设计。车站轨面高程27.56 m，轨面埋深31.81 m。同时大里程端曲线线路采用380 m半径，车站中心偏离枢纽中轴线54 m。站后折返方案平面布置示意图如图10所示。

4.2.2　站前折返方案

考虑将车站主体明挖段设置在地铁11号线之前，研究了站前折返方案。该布置方案设正线2条，到发线2条，设202 m×13 m×1.25 m岛式站台2座。为缩短与其他轨道交通的换乘距离，于站前设1组12号交叉渡线。鉴于采用12号交叉渡线折返能力较低，不能满足运输系统要求的3 min发车间隔，故增加2条到发线。该方案车站中心偏离枢纽中轴线303 m，旅客换乘距离更长；远期正线向中山方向延伸后，列车折返切割正线，影响正线能力；车站咽喉区双线下穿地铁11号线需采用暗挖法施工，施工风险较大。站前折返方案平面布置示意图如图11所示。

4.2.3　方案综合比选分析

从布置形式、折返能力、线路条件、建筑面积、换乘距离及服务水平、对机场和对轨道交通影响及土建投资等方面，综合对比分析站后、站前折返方案。T4枢纽站车站布置方案综合比选如表3所示。

站前折返方案下穿11号线采用暗挖工法，施工风险高；远期中山方向延伸后，列车折返频繁切割正线，影响正线能力；站台中心偏离枢纽中轴线303 m，旅客换乘走行距离较长；工程投资多3.609亿元。站后折返方案虽然正线局部限速100 km/h，但车站建筑面积少2.02万m²，工程投资节省；同时下穿11号线采用盾构工法，施工风险较小；远期工程实施后，列车折返不影响正线通过能力。因此，本研究推荐站后折返方案。

4.3　市域(郊)铁路车站布置实施建议

市域(郊)铁路车站布置方案研究是一项综合性、系统性的工作，需结合运输需求、功能定位、列车开行方案、铁路技术标准(列控制式、车辆选型)及工程实施条件，经过综合经济比选研究确定。

一般情况下，位于郊区的车站以两台四线规模居多，布置形式主要考虑大站快车的越行需求；位于中心城区的车站选择一岛两线的布置，主要考虑客流量大、办理站站停列车作业的需求。对于有折返作业需求的车站，应根据线路的通过能力及折返对数需求，研究确定车站到发线数量及折返线布置形式。

车站布置方案的选择与车站的工点形式紧密相关^[16-18]。例如，考虑与区间线路线间距保持一致时，路基站和桥式站一般设置侧式站台；区间采用单洞双线时，地下站也可选取侧式站台；区间采用单洞单线时，地下站宜设置岛式站台。地下站尽可能地减少设计规模及优化车站埋深，以节约工程投资。

5　结论

聚焦市域(郊)铁路车站布置方案，系统研究了市域(郊)铁路项目特点、技术标准，以及影响车站布置的因素，对既有及新建市域(郊)铁路车站布置方案进行分析，得出结论如下。

（1）列控系统制式、客流强度及车站敷设方案对车站的布置及规模影响较大。

（2）既有及在建的市域(郊)铁路项目中，一岛两线车站数量占比最多，其次为两台夹两线、两岛四线；两岛三线、一岛四线的布置方案设置数量较少。

（3）实践工作中，工程方案应结合线路功能定位、客流规模、运输组织、技术标准、工程条件等方面，通过经济技术比选综合确定。

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基金资助

中国铁路设计集团有限公司科研课题(PR20003136)