机场联络线是上海市域轨道交通线网中东西向的骨干线,起自虹桥枢纽,终于铁路上海东站,主线联通“两场两站”,旅行时间目标为将虹桥和浦东两大综合交通枢纽之间的运行时间控制在40 min内,以进一步整合航空、铁路等对外交通资源。结合上海机场联络线线路长度、车站分布及时间目标值要求做分析比较,该线 km/h速度目标值时其适应性较好。结合该线的功能定位、敷设方法、乘坐舒适度、时间目标值、车辆技术成熟度等多种因素综合考虑分析,推荐该线 kV供电制式、设计速度为160 km/h的动车组。
国家发改委2017年发布的《关于促进市域(郊)铁路发展的指导意见》(发改基础[2017]1173号),明白准确地提出了市域(郊)铁路的发展要求:“至2020年,京津冀、长三角、珠三角、长江中游、成渝等经济发达地区的超大、特大城市及具备条件的大城市,市域(郊)铁路骨干线路基本形成,构建核心区至周边主要区域的1 h通勤圈;其余城市群和城镇化地区具备条件的城市启动市域(郊)铁路规划建设工作”[1],并提出11条线路作为第一批试点项目,这中间还包括上海机场联络线年国务院批复的《上海市城市总体规划( 2017—2035年)》中精确指出:“构建市域轨道交通网络。强化新城与主城区快速联系和对外辐射能力,形成9条主城区联系新城、核心镇、中心镇及近沪城镇的射线,枢纽之间的轨道交通出行时间缩短至40 min以内。强化外围地区之间的联动发展,利用沪通、沪乍铁路发挥市域铁路功能,在新城﹑核心镇、中心镇之间形成10条左右联络线。规划建设机场联络线并控制轨道快线通道,加强浦东枢纽和虹桥枢纽的快速联系。构建2至3条联系市级中心、重点功能区、深入中心城内部的轨道快线。注重交通通道功能复合利用和设施资源共享,并通过市域枢纽节点转换和部分区段的跨线直通运行,实现多种模式轨道交通系统之间的互联互通。”[2-3]图1为上海市域轨道交通系统规划图,显示上海主要交通枢纽以及市域轨道交通网络规划。
2018年下发的《国家发展改革委关于上海市城市轨道交通第三期建设规划(2018—2023年)的批复》(发改基础[2018]1831号),明确了本轮建设中规划2条市域线:机场联络线和嘉闵线,要求“建设项目要与虹桥机场、浦东机场、虹桥火车站、铁路上海南站、上海东站等主要对外交通枢纽做好规划衔接。统筹做好城市轨道交通与高速铁路、城际铁路等规划布局的衔接。”[4]。图2是上海城市轨道交通第三期建设规划总体线路示意图。
机场联络线是上海市域线网中的东西向骨干线路,形成两场(虹桥机场、浦东机场)之间、两站(虹桥火车站、上海东站)之间,以及两场、两站与主城区沿线张江高科技园区、迪士尼国际旅游渡假区等重点地区间的快速便捷联系,并通过预留与国铁网络以及长三角城际铁路网络的互联互通条件,提高浦东综合交通枢纽等地区的区域服务能力。机场联络线 km,自虹桥枢纽至上海东站,设站9座,平均站间距8.58 km,预留国铁上海南站至机场联络线三林南站(暂用名)支线是上海机场联络线工程线路走向示意图。
目前,我国还未有成熟的市域线车辆选型的技术标准和设计规范,车辆选型参照近年新出的3个团体标准:中国铁道学会2017年发布的T/CRSC0101——2017《市域铁路设计规范》[5],中国土木工程学会2017年发布的T/CCES 2—2017《市域快速轨道交通设计规范》[6],上海市交通运输行业协会2018年发布的T/SHJX 002—2018《上海市域铁路设计规范(试行)》[7]
[9]等技术标准做车辆选型研究和分析。结合本线功能定位、线路特征、服务需求等综合对比分析,提出适合上海地方需求、适应机场联络线定位和特征的车辆选型原则:1)符合机场联络线区域性功能定位,有利于本线与长三角辐射区域城际动车组的共线运营,增强对长三角区域的服务功能;
2)符合机场联络线在上海市域线网中的功能定位,实现上海市东西主轴内的市域快速通行,满足时间目标要求;
3）针对机场联络线的客流特征,满足运量需求,满足乘客携带大件行李、快速乘降等便捷出行要求,并通过减振降噪设计满足乘客舒适性出行要求,提升高质量服务水平;
4）满足上海市域线网车辆选型的总体设计,有利于实现线网内市域车辆(部件)运用、制造及检修资源共享;
5）适应上海气候以及环境条件,适应机场联络线线路特征,与本线供电制式、土建条件、机电系统相匹配,满足消防疏散、应急救援等要求;
6）满足技术成熟、安全可靠、外形好看、使用起来更便捷、便于维修的要求,满足国产化率要求,并拥有相对应的经济性和先进性。
车辆选型应当综合权衡网络互通性、快速性、舒适性、经济性及安全可靠性等多方面的目标要求,体现在车辆选择指标方面主要为线网衔接方式,时间目标要求、速度目标值、供电制式、服务特性、资源共享及车辆成熟度等。
市域线与相邻线路(国铁、别的形式城市轨道交通)的衔接方式有旅客换乘衔接和运输组织衔接两种模式。线网衔接方式往往会成为确定市域线系统制式的关键因素。
旅客换乘衔接是指旅客通过通道或站台在极短的时间内实现跨线换乘。运输组织衔接是指通过联络线、合理运输组织方案和调度指挥,实现列车跨线运行,以缩短旅行时间。若在衔接站采用旅客换乘衔接模式,则两线采用不一样制式也可实现,车辆制式的选择就还需要结合其他主要的因素分析后确定。若市域铁路需与相邻线路(国铁、别的形式城市轨道交通)的列车相互跨线直通运行时,通常要采用同一制式,此时线网衔接方式就成为车辆选型的关键因素。
机场联络线近期建设虹桥站站至上海东站站主线,主要承担市域客流,后期拟建设上海南站站至三林南站(暂命名)支线,除承担市域客流外,也承担国铁跨线客流。主线三林南站(暂命名)至上海东站站为市域列车与国铁跨线车共线运营区段，拟在度假区站(暂命名)浦东机场站(暂命名)、上海东站站开行国铁跨线列车进行运输组织衔接。远期机场联络线市域列车跨线至国铁干线或城际铁路运营,可进一步研究相应线路开行能力和组织管理机制后确定具体方案。因此,机场联络线宜采用与国铁列车相同制式的车辆。图4为上海机场联络线与近沪地区国铁通道相互关系示意。
根据《上海市城市总体设计(2017——2035年)》对本线的规划,从上海市轨道交通现状分析,结合本线客流特征,从两大枢纽转乘旅客、航空旅客对旅行时间的普遍期望考虑,机场联络线的时间目标要满足从虹桥枢纽出发至浦东枢纽的轨道交通出行时间不大于40 min。
速度目标值需要结合客流特点、旅客出行时间目标要求、线路特征、站间距及工程投资等因素综合比选确定,并科学考虑达速比的合理性。
结合机场联络线线路长度、站间距、曲线段设置、线路坡度等,通过牵引计算仿真模拟得出:最高运营速度达到160 km/h及以上时,站站停列车才能满足虹桥机场至浦东机场40 min时间目标值要求;只有灵活改变运营组织形式,开行大站快车才可使120 km/h、140 km/h速度等级的列车满足时间目标值要求。
实际车型选择过程中,应当合理选择车型以满足达速比的运行要求。达速比较高,代表车辆速度水平偏低,可进一步选用更高车速的车辆以缩减运行时间;达速比较低,则代表车辆加减速里程较长，匀速里程较小,可以适当选择较低车速的车辆,以节约车辆投资所需成本。国铁线路一般站间距较大,根据既有线路的建设和运营经验,车辆达速比一般在50%以上。机场联络线站间距介于国铁和城市地铁之间,综合权衡车速、能耗等因素,达速比在50%左右较为合理;通过计算,速度等级为160 km/h时,机场联络线%较为合理。
根据功能定位,机场联络线还兼顾上海与长三角其他区域间城际客流,主要开行本线与沪宁城际、沿江城际、沪杭客专等铁路线路的跨线列车,从相邻线路技术标准来看,本线采用速度目标值越高与相邻线匹配性越好。但从工程投资角度来看,当速度目标选择200 km/h 时,投资较160 km/h及以下有大幅增加。
综合以上分析,从满足功能定位、时间目标值要求、工程投资及与相邻线速度目标值相匹配性等角度统筹考虑,机场联络线 km/h。
我国电气化铁路普遍采用AC 25kV供电制式,如干线高速铁路、城际铁路等。常规地铁一般都会采用DC750 V或DC 1 500 V供电制式。目前已建成运营的市域(郊)铁路采用AC 25 kV供电制式和DC 1500V供电制式均有。部分国家为实现市郊铁路和城市轨道交通的贯通运营采用双流制的供电模式,结合运营管理模式,根据运行区域不同采用DC 1500V和AC 25 kV(AC 20 kV)供电制式自动切换的形式供电,如法国巴黎市域(郊)铁路RER部分线路和日本东京筑波快线]。
从车辆最佳功率配置、电网受流质量和实际工程应用情况分析,速度目标值低于120 km/h 时,线 km以下),交、直流供电制式均可选用;速度目标值介于120 ~140 km/h时,线 km左右,交、直流供电制式均可选用,若采用直流供电制式,车辆功率配备及性价比、研制成本开始受控,虽然牵引供电系统配套非受控,但相比交流供电,技术经济已无优势;速度目标值介于140 ~160 km/h时,线 km左右,直流制式车辆及配套的直流牵引供电系统已不经济,一般会用交流供电制式,目前仅欧洲和日本有140 ~160
km/h直流车辆有运营业绩;速度目标值大于160km/h 时,线 km) ,从电网受流质量和牵引供电系统配套来讲,交流供电占优,应采用交流牵引供电制式。
综合考虑机场联络线功能定位、与国铁城际列车相互连通、市域线网跨线运营与资源共享、速度目标值选择、牵引变电所设置数量与经济性、土建条件等方面,本线车辆选型推荐采用AC 25 kV供电制式。
根据线路长度、站间距、旅行时间、沿线服务对象、社会经济文化发展等因素,能明确有座位、洗手间、扶手、行李架、多媒体等服务特性需求,因此提出车厢内各类附属设施的个性化配置要求。
机场联络线 km,连通了虹桥火车站、虹桥机场、浦东机场、上海东站等对外综合交通枢纽;旅客平均乘距较大,且大多携带大件行李;穿越上海重点功能区,满足一定的通勤需求。根据以上特性，对机场联络线车辆选型中服务性指标的分析如下。
1)座椅布置。一般有横纵结合、全纵向和全横向3种布置形式。座椅的布置形式对乘客的安全性没有直接影响,但横排座位较竖排座位具有更加好的舒适性。由于出行距离较长,座位设置应尽可能在平峰时段为乘客提供座位,同时确保列车空余站位空间在高峰时段满载时满足列车的承载能力。座位数量宜按照早晚高峰前后一个小时的客流规模的高值进行设计。
2）洗手间设置。机场联络线全程运行时间较短,两站之间运营时长较小且车站内设置洗手间,因此列车上可不设洗手间。如此既节约车辆空间，又避免地面上设置相应的上水、排水及吸污设施，利于节约运营成本。
3)人性化设计。为方便枢纽中转旅客出行,可设置大件行李存放区域;为照顾残障人士,可在每列列车上适当设置一处残疾人设施;考虑到远期客流较大、站立乘客增多,为确保乘客乘车安全同时兼顾身高较矮乘客,可在车厢内设置立柱扶手并增设拉环;结合现代社会经济文化发展,列车内可提供Wi-Fi,设置多媒体设备,滚动播出实时新闻、列车信息、天气情况等。
《上海市城市总体规划(2017—2035年)》指出,市域线是介于国铁干线与市区轨道交通线之间的一个层级,以服务中长距离、快速客流为主,与长三角地区的城际铁路网有效衔接、相互连通,并实现市域线网络内部的互联互通。上海规划利用既有铁路线 km左右的市域线网络,实现全网整体运营组织。为实现资源共享、提高效率、减少相关成本,线网车型选择不宜过多，市域网采用交流制式,网络内供电实现“以线为主，合并设置,区域供电”,车辆实现集中检修、分散存放﹑综合利用、协同共享。
机场联络线采用交流制式的市域动车组,相应的技术标准和配套设施设备满足国铁列车跨线运营条件,可实现与近沪地区范围内(半径300 km)主干线路国铁城际列车(如沪宁城际、沪杭客专等)、上海市域线网市域列车(如既有金山线、上海市第三轮建设规划的嘉闵线等)的互联互通。市域网内车辆检修设施可统筹规划、集中检修,最大限度实现资源共享;远期可结合长三角周边城市群的市域或城际网,总体规划布局,集约利用。
我国采用AC 25 kV供电制式的典型的市域线路主要有广珠城际铁路(珠三角城际)、长株潭城际铁路、北京新机场线、温州市域铁路等,采用的车辆类型有CRH6A、CRH6F以及市域D型车等。
根据本线列车速度等级以及本线兼容的城际铁路跨线列车和上海市域线网列车的主要技术参数,本线 kV宽体车技术平台。
市域D型车和动车组平台车辆都有一定的实际运营业绩,但动车组平台的车辆运营业绩及维修保养技术相对更为成熟,车辆技术成熟度具备一定优势。故本线推荐在动车组平台上优化相关参数，定制市域动车组。
作为城市轨道交通范畴内的市域线,上海机场联络线从功能定位、线路情况、站间距及服务特性等来看具备明显的市域(郊)铁路特征。目前国内关于市域铁路现行的团体标准关于车辆选型的相关规定中,市域铁路车辆主要由窄体车和宽体车两种技术平台(窄体车车宽≤3 000 mm,宽体车车宽约3 300 mm) ,有直流和交流两种制式可供选择。两种技术平台的车辆在车辆基本外观尺寸、地板面高度、最高工作速度等方面均有着较为明显的差异。本文分析后推荐的车辆主要技术方面的要求符合现有的团体标准中的宽体车的有关要求。综合上述分析得出以下结论:
1）影响上海机场联络线车辆选型的重要的因素有线网衔接方式、时间目标、速度目标、市域线网资源共享及车辆成熟度等。其中,线网衔接关系是制约车辆选型的重要的条件,它反映线路在网络中的功能定位。
2）结合上海机场联络线功能定位,本线需实现与国铁的互联互通,保证两大枢纽之间出行时间在40 min内,实现规划1 000 km市域线网内部的互联互通和资源共享,因此综合目前国内市域线实际运营及维修保养经验,推荐本线 km/h的市域动车组。
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