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北京城市轨道交通与铁路融合发展研究
于鑫，城轨创新网络中心有限公司总经理
张凌云，城轨创新网络中心有限公司副总经理
近年来，轨道交通已成为我国新型城镇化建设中引导城市群空间形态布局的重要力量和促进城市群形成发展的基础条件。伴随着经济社会的快速发展和技术水平的提升，轨道交通呈多制式、网络化发展趋势。《国家发展改革委关于培育发展现代化都市圈的指导意见》（发改规划[2019]328号）提出要统筹考虑都市圈轨道交通网络布局，构建以轨道交通为骨干的通勤圈。在有条件地区编制都市圈轨道交通规划，推动干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通“四网融合”；中城协及国铁集团先后于2020年3月和8月发布相关纲要，提出轨道交通多网融合及构筑一体衔接顺畅的现代综合枢纽等规划。四网融合已成为我国轨道交通发展方向之一。
一、概述 （一）四网内涵
我国轨道交通从功能层次上可分为四类，其服务功能和圈层不同，主要特征如下所示。
(1)干线铁路(普铁和高铁)：服务全国各大城市群的快速联系，兼顾部分重点城镇联系。
(2)城际铁路(含城际轨道交通)：服务城市群内部各城市、重点城镇间的快速联系，兼顾部分外围组团联系。
(3)市域铁路(含市郊铁路)：服务中心城区边缘与市域范围各中小城镇（城市副中心或组团）的出行，运行速度高于城市轨道交通。
(4)城市轨道交通(含地铁、轻轨、有轨电车等)：服务都市区内部重点版块、枢纽之间的联系，支撑城市主要客流走廊。服务范围以城市市区内部中长距离为主，适当外延。
（二）融合目标
全球范围内，发达的大型城市或城市群体内均已建立起多制式的轨道交通体系，实现多制式轨道交通协同融合和综合服务，效益显著。
巴黎于1965年提出规划郊区铁路客运线网，修建巴黎区域快速线（RER）。目前，RER线由巴黎交通总公司（RATP）和法国国家铁路公司（SNCF）共同负责运营，与巴黎的28条市郊铁路共同组成市郊铁路网。日本于1956年“东京通勤五方面作战”中提出地铁与市郊铁路相互直通运行，目前已有近55%的轨道交通公司参与共线运营。以东京都市圈为例，东京现已实现7条地铁线与13条地面铁路线的联运及无缝换乘，都市圈内乘客单程通勤时间在2小时以内的占比92.1%，通勤高峰时段的交通压力及列车超员状况均得到明显改善，且实施后运输量增加，经济效益突出。
实现轨道交通多种网络融合是形成大都市圈的一大趋势，有利于推动中心城市与外围区域的一体化发展。目前，京津冀区域协调发展，出行需求呈现出总量增长、跨行政区域出行多、出行效率要求高、差异化服务的新特点。为此，提出北京市四网融合目标：构建“换乘便捷、资源共享、功能互补、互联互通”的综合轨道交通运输体系，支撑和引导城市空间，优化运力资源配置，营造方便居民出行、四网互利共赢的综合轨道交通发展局面。
二、北京市轨道交通供给
根据《2020年北京市交通发展年度报告》整理北京市轨道交通供给现状如表1所示。
2019年北京市轨道交通投资完成313.74亿元，较上年同比增长7.8%（以下简称“同比增长”）；截至2019年底，北京市轨道交通总里程同比增长14.9%。其中，地铁运营里程同比增长9.7%，分别为大兴机场线、7号线东延和八通线南延；市郊铁路共有S1副中心线、S2延庆线和S5怀密线3条，运营里程同比增长32.8%。
2019年北京铁路完成投资184.7亿元，同比增长11.4%；营业线路里程同比增长8.2%，京雄城际和京包客专开通，客运专线里程同比增长73.5%。
（一）城市轨道交通运营
2019年，北京市运送乘客总量84亿人次，同比减少0.4%，其中，城市轨道交通客运量占47.2%，同比增长2.96%，以4.8%的差距居北京市客运总量占比之首。城轨日均客运量同比增长2.96%，工作日日均换乘量占日均进站量的88.5%。
（二）市郊铁路运营
2019年，北京市郊铁路共计发送旅客量同比增长47.1%，仅占客运总量的0.03%。各线路年旅客发送量等数据如表3所示。目前，仅怀密线在清河站与国铁、地铁首次实现安检互信和三网融合。2020年9月，怀密线在完成京通铁路电气化改造后引入北京北站，乘客通过国铁车站即可以实现与地铁13号线、京张高铁的同站直接换乘，极大方便了出行。
（三）高速铁路运营
2019年，北京地区图定日开行旅客列车571.5对，其中北京站占22.7%，北京西站占34.3%，北京南站占40.5%，北京北站占2.5%。发送旅客目的地最多的车站为天津站，全年发送980.1万人次，其次分别为石家庄站（602.3万人次）、上海虹桥站（408.9万人次）、天津西站（387.7万人次）。在发送旅客目的地最多的10个车站中，北京往天津、石家庄方向发送旅客量占52.1%，其中往天津方向发送旅客占比36.2%，往石家庄方向发送旅客占比15.9%。
（四）枢纽与接驳
2019年北京市与高速铁路接驳的地铁站有5个，如表4所示；与市郊铁路接驳的地铁站有清河站、黄土店站、北京西站及北京站4个。
从与铁路接驳的地铁日均进站分布看，北京南站、北京西站、北京站在各地铁车站日均进站量排名分别为第一（11万人次）、第二（9.7万人次）、第四（6.8万人次），总进站量占全路网进站量的5%，明显高于路网其他车站平均水平。
从高速铁路的车站发送分布看，年发送量最高的为北京西站（5576.3万人次），同比增长2.04%；而年发送量涨幅最高的则为北京南站（5170.8万人次），同比增长8.85%。
另外，夜间和早晚高峰时段到站北京列车占2019年全国到发北京列车的14.5%。其中，到达北京站的列车主要集中于早高峰（7:00至9:00）和夜间（23:30至次日6:00），到达北京南站的列车主要集中于早高峰和晚高峰（17:00至19:00），而与主要火车站接驳的地铁线路末班车时间多数在23:30之前，如表4所示。
（五）小结
根据近年来北京轨道交通供给情况可以看出，北京市轨道交通线网规模日趋成熟，在建设方面以向市郊范围延长为主；市区内客流量大、客运强度高，但市郊铁路发展相对缓慢，市郊铁路与城市轨道交通融合度不高；在对外客流方面，北京市铁路旅客发送范围明显以京津冀都市圈为主，存在与城市轨道交通在运能、时间和接驳能力上不够匹配的问题。
三、城轨与铁路融合发展研究的主要内容 （一）国内行业现状分析
我国轨道交通线路受管理模式及技术发展限制，区域内各制式间没有形成联动，目前仅重庆实现部分地铁线路信号系统的互联互通。重庆轨道交通CBTC互联互通示范项目攻克了跨线移交、互联互通接口、统一电子地图等一系列实施互联互通的技术难题，于2019年11月在全国首次实现互联互通直快列车上线载客试运营。直快列车的运行时间较普通班次列车有效减少约11分钟，具有广泛的推广应用价值，但目前仅实现环线和4号线两条城轨线路在部分区段（重庆图书馆站~民安大道站~唐家沱站）的互联互通运营，仍未实现城轨与其他制式轨道交通的融合。
（二）问题分析
结合以上分析可以看出，目前北京市区内自身城轨网络化资源未能得到充分利用，在线网资源规划、技术制式、建设管理和运营服务方面均存在不足。
1．各制式轨道交通线网规划缺乏统筹
北京各制式轨道交通线路、站点的线网规划与建设规划独立进行，仅通过布置换乘节点实现线路间的衔接，没有从融合轨道交通制式的角度进行统筹与协调；缺乏发挥区域轨道交通运输系统整体效用的协同机制、体制和部门。
2．四网工作界面独立，互联互通运营技术壁垒多
不同制式轨道交通设计规范、基础设施标准、系统制式等方面都存在较大差异，主要包括：
（1）设计标准差异。城市轨道交通与其他制式轨道交通在线间距、道岔型号、限界、隧道断面、最小曲线半径等方面差异较大，如需贯通运输、避免降低运行速度，需考虑对相关线路进行升级改造。
（2）牵引供电制式差异。国铁干线/城际铁路、市域/郊铁路与城市轨道交通采用不同的牵引供电制式，因此在进行融合时需采用双制式供电方式，重新配置供电相关设备。
（3）列控系统差异。为满足互联互通运行和调度，须充分考虑铁路CTCS系统及城轨CBTC系统相关软硬件差异，对信号、通信等系统接口及设备进行调整，并形成统一的配置标准。
（4）运输模式差异。列车在城轨线路运行时必将频繁起停，而传统国铁的机车牵引类型列车不适合用于此模式，需要开行动力分散、起停性能较好的动车组列车，且车辆限界、自重等参数需满足贯通运营的线路条件。
（5）客运枢纽差异。各制式轨道交通客运枢纽设施构成、规模与布局存在差异，需综合考虑互联互通场景下乘客的换乘需求，对既有设施进行融合、更新，调整车站布局等。
3．四网建设运营主体协同不充分
（1）四网主体明晰，但缺乏沟通和联动。四网的规划、建设、运营等主体和管理机制相对明晰，但区域内各条线独立运营，难以实现需求匹配、资源共享。需考虑实现区域内线路资源共享，挖掘车辆、场段等关键基础设施能力，进一步开发车站、场站等资源。
（2）网络级配不合理，市郊铁路供给不足。根据《北京城市总体规划（2016年-2035年）》，2022年北京市地铁网络规模将达到908.7公里，并将在京津冀地区建设1100公里（远期建设3400公里）城际铁路。而市郊铁路供给明显不足，其需求、服务目标、新建还是利旧、投资体制等都尚未明确。
（3）交通枢纽综合规划和管理待提升。各大高速、市郊铁路枢纽之间、枢纽与北京主要功能区之间配合度不高，缺乏直达的铁路客运线路或城市轨道交通线路，需要在多条城市轨道交通线路之间进行换乘，换乘路径不便捷。
4．运营服务缺乏协同共享，乘客出行体验感差
铁路与城轨客流信息和票务服务未打通，未达到最佳接驳运力配置效果；枢纽站、换乘站客流压力大，未实现安检互信，运营首末班时间不衔接，乘客出行体验较差；信息服务未共享，站内电子信息系统无不同层次网络路况综合信息，且内容更新不及时，无轨道交通综合信息共同发布平台。
（三）北京市轨道交通协同需求
北京市轨道交通融合发展需面向政府、乘客及运营单位三大需求主体开展研究工作，如图所示：
1．区域轨道交通乘客出行综合服务需求
区域轨道交通的乘客出行需求可分为基础需求和享受型需求两类。其中，基础需求为实现乘客选用轨道交通出行可达、安全且兼顾经济性，享受型需求为进一步向乘客提供智慧、无感的个性化出行服务。
2．区域轨道交通复合网络运输组织需求分析
高效的运输组织是保障和提升区域轨道交通系统总体效能和服务质量的重要手段。运营企业应分析行车组织（含乘务）、客运组织（含票务）、运营维护管理三个业务场景，明确各需求点的具体内容，如直通运营相关费用、运营管理组织边界划分等。
3．跨制式轨道交通协同安全保障需求分析
跨制式、跨运营主体的轨道交通协同安全保障工作更为复杂困难，不仅需要借鉴国内外城市在此方面的实践经验，更要充分结合自身特性进行分析。北京市轨道交通协同安全保障需求分析应从乘客安全保障、运营单位安全保障及政府安全保障三个层面进一步研究。
4．多制式区域轨道交通政府宏观协同需求分析
轨道交通的规划建设与运营管理全过程涉及多个指导、监管、调控部门，而区域轨道交通中的建设、管理和运营单位也不相同。因此，需要协调机构进行统筹协调和监管，以发挥运输系统的整体效用。政府需要制定一套科学完善的协同体制机制，为区域轨道交通协同运输与服务系统搭建提供支撑。
（四）轨道交通融合发展关键技术
根据区域轨道交通在运输组织、安全保障、信息交互等方面的融合程度，从乘客基本需求入手，理清不同制式条件下系统兼容问题，构建安全保障体系，优化运输组织与管理，最终提升区域轨道交通的整体服务水平。
1．便捷出行。从出行方式、时间及过程等方面满足乘客出行需求。如优化线路布局，使乘客出行路线更加直接、换乘次数更少、候车时间更短；优化列车控制算法，实现列车到达时刻可预测且能够准点到达等，为不同类型乘客提供更为精细的个性出行服务。
2．制式兼容。在运输组织方面，实现行车组织、客运组织、运营维护管理的相关制式兼容，实现调度过程无缝衔接；在资源共享方面，实现不同制式间设备、信息、人员共享，实现互通运营列车运行信息无缝传输；在票务制式方面，统一客票规则及不同主体间、不同投融资模式下的票务清分规则。
3．安全保障。充分考虑区域轨道交通背景下实现融合和互操作带来的新增问题，建立一系列安全保障相关体系；布置风险监测点，设计动态评估、预警等算法，实现风险实时监测及预警；采用智能故障诊断技术，实现关键设备的智能维护等。
4．管理优化。建立跨行政区划、跨部门的协调管理机制及安全应急管理机制，提升综合运输监管效率及整体安全保障能力。提高土地、设备、能源等资源利用率，充分发挥轨道交通有效运能，最终提升服务质量和效益。
四、融合策略及建议
在北京市轨道交通网络达到一定规模、多制式轨道交通方式并存的发展态势下，如何在更大范围内整合资源、充分发挥轨道交通的优势，提升轨道交通网络化运营水平和服务质量，促进与沿线城镇、产业、经济的深度融合，成为了轨道交通未来发展的重要战略问题，也是我国由“交通大国”向“交通强国”迈进需要解决的重大课题。
（一）规划先行，整合网络资源，提升服务水平
以城市为主导编制融合发展规划，根据乘客出行需求，坚持规划先行，统筹规划不同层级轨道交通网络，相互衔接补充。做好规划控制及土地预留，实现不同层次轨道交通网络、通道资源的合理利用与共享，重视各层级网络功能的兼容，避免资源浪费。
（二）枢纽率先融合，实现便捷换乘与资源共享
以综合轨道交通为主导，由铁路部门和地方政府联合打造“大枢纽、大商圈、大商业”三位一体的TOD综合体。做好相关规划，实现综合交通枢纽一体化统筹管理。以乘客需求为导向，保证枢纽内乘客服务的有效性和高效性。
在综合交通枢纽一体化统筹管理的机制下，综合考虑枢纽的功能定位、资源开发等问题，协调各交通方式的运营方、建设方，优化利用枢纽相关资源，从交通枢纽的角度进一步提升城市公共交通服务质量，提升经济效益和社会效益。
（三）逐步构建可实现多网融合的技术条件
从技术标准、基础设施、信息数据交换、重大设备设施资源共享等方面组织联合攻关及协同创新，破解土建、车辆、供电、信号等重点专业互联互通技术壁垒，由当前分立运营逐步实现多网信息共享、共用通道资源的互联互通运营。
（四）运服联合，向轨道交通服务一体化转变
实现运输管理模式一体化，统筹安排多网运营组织模式和开行方案；适时推进既有线路设备设施改造，重点通道走廊复线化。统筹服务标准，提升服务水平，统一管理流程，构建“互联网+”的服务网络，提供全方式、全环节、全覆盖的交通接驳信息，推送和查询系统等。
（五）制度配合，循序渐进实现多网共赢
健全相关法律法规、标准规范，积极推进制订规章制度、行业标准和规范研究及编制工作。构建路地高效畅通的协调机制，克服网络融合体制机制障碍。加快研究和试点推广轨道与周边土地一体化开发，完善相关配套政策和保障措施，促进轨道交通融合发展。
素材来源：城轨创新网络中心