不同編組列車混合運(yùn)行解決方案

王亞麗 中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司城建設(shè)計院

不同編組列車混合運(yùn)行解決方案

王亞麗 中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司城建設(shè)計院

城市軌道交通設(shè)計中，當(dāng)近遠(yuǎn)期運(yùn)營規(guī)模相差較大時，通常采用近期小編組、遠(yuǎn)期大編組的形式。介紹車輛擴(kuò)編改造的三種途徑及不同編組混跑時對信號、屏蔽門、乘客信息系統(tǒng)等的設(shè)計要求，提出混合運(yùn)行模式是解決客流量差異較大的有效措施。

軌道交通；列車編組；混跑；車輛擴(kuò)編；信號；屏蔽門

在城市軌道交通設(shè)計中，列車編組數(shù)應(yīng)分別根據(jù)預(yù)測的初期、近期和遠(yuǎn)期的客流量，綜合車輛選型、行車組織方案、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。初期、近期宜采用相同的列車編組，當(dāng)遠(yuǎn)期運(yùn)營規(guī)模與初近期差別較大時，可以考慮遠(yuǎn)期車輛編組與初近期不同。

我國城市軌道交通很多項目均采用了近期小編組，遠(yuǎn)期大編組的形式，對車站等土建工程按照大編組設(shè)計預(yù)留，遠(yuǎn)期進(jìn)行擴(kuò)編。如廣州地鐵3號線2006年底開通，2010年4月28日起，全線由3編組變?yōu)?編組運(yùn)營；北京地鐵八通線2003年12月28日4輛編組開通試運(yùn)營，2008年5月25日首列6輛編組列車投入運(yùn)營；天津地鐵1號線從2010年元月起開始“4改6”，目前全部為6節(jié)編組；上海地鐵1、2號線從2007年起實施“6改8”，目前1號線全部為8節(jié)編組，2號線為6、8混跑運(yùn)行模式。

不同的編組形式可以較好的解決近遠(yuǎn)期客流量差異較大的問題，使得近期運(yùn)營更加經(jīng)濟(jì)，但在過渡期存在車輛擴(kuò)編改造或不同編組混跑的問題，如改擴(kuò)編引起的改造周期和費(fèi)用，新舊車混合運(yùn)營造成的檢修不便，列車壽命周期內(nèi)更新淘汰的不便，信號系統(tǒng)、安全門/屏蔽門系統(tǒng)的兼容、改造等等。本文以4、6節(jié)編組為例說明不同編組混合運(yùn)行時需要解決的問題。

1 車輛擴(kuò)編改造

車輛擴(kuò)編改造方式目前有三種：

方案l：舊車混編

舊車混編方案是考慮到車輛壽命周期的一致性，把原4輛編組的列車拆分為2個單元車組，分別插到2列4輛編組的列車中間，形成2列6輛編組的列車。采用這一改造方法，需要對插在中間帶司機(jī)室的車輛進(jìn)行改造，改造的內(nèi)容如下：

（1）將司機(jī)室前端的半自動車鉤改為半永久牽引桿，并增加列車風(fēng)管的連接，拆除頭車前端的排障器、裙板、車載ATC等設(shè)備。

（2）需要在帶司機(jī)室的車前端增加各種電氣連接器和接線箱，如108芯接線箱，交流電源電氣連接器與接線箱等，因此需在車下增加上述設(shè)備，并進(jìn)行車下配線配管的改造工作。

（3）拆除司機(jī)室、增加貫通道；或者不對司機(jī)室進(jìn)行改造，改造后的列車走道不能貫通。

舊車混編改造量較大，所需時間較長，改造費(fèi)用也較高。

方案2：新車插編

新車插編就是保持4輛編組的列車不變，在中間增加一個新造的動力單元組（無司機(jī)室）。此方案在4輛編組車輛設(shè)計、制造時要考慮預(yù)留將來擴(kuò)編的條件，進(jìn)行設(shè)備、控制系統(tǒng)的預(yù)留。6輛編組的B型車，一般設(shè)置兩臺空壓機(jī)機(jī)組和兩臺SIV輔助電源。初期4輛編組采購時，其空壓機(jī)機(jī)組和SIV輔助電源的容量即按6輛編組設(shè)計，否則，遠(yuǎn)期擴(kuò)編時設(shè)備容量需要擴(kuò)大，擴(kuò)編的難度較大，所需費(fèi)用較多。

新車插編存在的問題是新舊車混編，列車走行里程不一致，檢修修程指標(biāo)不同步，以及車輛報廢年限不一致的問題，整車使用性能受到一定影響。

方案3：逐步置換

先期購買4輛編組列車，根據(jù)實際客流增長情況，增購6輛編組列車，既有的4輛編組列車維持運(yùn)行，不做改擴(kuò)編。一段時期內(nèi)將采用4輛、6輛編組列車混合運(yùn)行方式。在線網(wǎng)中其他線路建成初期，可把該線的4輛編組列車陸續(xù)調(diào)到其他線路運(yùn)行，直到全線采用6輛編組列車運(yùn)行。

上述三種方案各有各的特點(diǎn)，到底采用哪種方案需要具體情況具體分析，對比各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最后確定符合實際情況的擴(kuò)編方案。

2 不同編組混跑

為避免列車擴(kuò)編帶來的新舊車匹配、改造費(fèi)用、維修周期等問題，在過渡期甚至長時期內(nèi)采用不同編組混合運(yùn)行狀態(tài)，需要解決以下幾個問題：

（1）信號系統(tǒng)

信號系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足不同編組的運(yùn)營要求，并和列車車門、站臺屏蔽門等實現(xiàn)可靠接口。

精確的車站停車是通過接近傳感器和接近感應(yīng)板來實現(xiàn)的。在停車越過目標(biāo)點(diǎn)或未達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的情況下，車載控制器將向列車人機(jī)界面發(fā)出警報，要求人工控制列車對位。在列車沒有達(dá)到停車點(diǎn)就停車的情況下，列車自動運(yùn)行系統(tǒng)將執(zhí)行向前緩行至接近感應(yīng)金屬板的位置。CBTC模式下和點(diǎn)式模式下均能實現(xiàn)站臺精確停車。

信號系統(tǒng)區(qū)域控制器的安全完整性水平為SIL4級，為最高安全等級，滿足故障導(dǎo)向安全原則。而信號系統(tǒng)與屏蔽門系統(tǒng)的接口采用安全型繼電器，設(shè)計電路故障導(dǎo)向安全，也滿足安全原則?；谝陨戏治?，不同編組模式下信號系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)的聯(lián)動是可行的，并且是安全的。

（2）安全門/屏蔽門

不同編組混跑時，安全門/屏蔽門的滑動門既要與4輛編組列車車門一一對應(yīng)，又要與6輛編組列車車門一一對應(yīng)，也就是滑動門既要對應(yīng)帶司機(jī)室的車輛車門，也要對應(yīng)不帶司機(jī)室的車輛車門。如果無法調(diào)整滑動門的尺寸，則必須對車輛車門位置進(jìn)行調(diào)整，使客室車門間距相等。

不論是4輛編組還是6輛編組列車，建議其停車位均靠出站端?？?，即只在出站端的屏蔽門端門外設(shè)置1套端頭控制盒（PSL）（能針對4輛、6輛編組列車分別開關(guān)門）即可滿足不同編組列車到站的就地控制要求。此種?？糠绞?，雖然增加了4/6輛列車混跑運(yùn)行模式下乘客跑動上車的情況，但是可以通過車站乘客導(dǎo)向系統(tǒng)（PIS屏）提前通知乘客即將到站的列車編組信息和?？课恢?，從而使影響減小到最少。通常有不同編組列車混跑的線路都采用此種停靠方式，比如上海地鐵1號線、廣州地鐵3號線。為適應(yīng)4、6輛編組混合運(yùn)行需求，近期屏蔽門可有如下兩種配置方案：

方案一：分期配置

即近期屏蔽門門體按照6輛編組配置，門機(jī)、電源、控制系統(tǒng)設(shè)備則按照4輛編組列車進(jìn)行配備，即對應(yīng)第5、6輛列車?？课恢玫幕瑒娱T的門機(jī)系統(tǒng)及門控器、門單元電源均暫不安裝，屏蔽門設(shè)備室的主控機(jī)（PSC）和電源設(shè)備按照4輛編組列車配置，預(yù)留6輛編組的擴(kuò)容條件，待6輛編組列車計劃投入運(yùn)營時再增加設(shè)置和進(jìn)行擴(kuò)容。

方案二：一次配置

即門體、門機(jī)、電源、控制系統(tǒng)設(shè)備在初期均按照6輛編組列車一次建設(shè)完成，不進(jìn)行分期。建設(shè)后對應(yīng)不投入運(yùn)營的門單元進(jìn)行機(jī)械鎖閉，但其門狀態(tài)要接入屏蔽門系統(tǒng)安全回路，即相應(yīng)門單元的“門關(guān)閉且鎖緊”信息受監(jiān)視，當(dāng)門打開時列車不可離站和進(jìn)站，日常維護(hù)中也對這些門進(jìn)行維護(hù)檢查。

方案一適應(yīng)列車不同時期的不同編組方案，從理論上說是合理的，其最大好處是可節(jié)省初期建設(shè)投資，但受不同時期供貨廠家、產(chǎn)品性能不一的限制，方案二雖然初期投資成本有所增加，且在一定時間段內(nèi)部分設(shè)備將閑置不用，同時還需投入相應(yīng)的運(yùn)營維護(hù)成本。具體采用何種方案需要進(jìn)行多角度對比分析后確定。

（3）乘客信息系統(tǒng)

若采用4、6編組混跑方案，乘客信息系統(tǒng)要考慮兩套信息容量，即通過接口連接從相應(yīng)系統(tǒng)中獲取當(dāng)前列車編組情況，分別預(yù)告4編組到站時間和6編組到站時間，并通過PA系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)實現(xiàn)信息的播報或顯示，方便乘客區(qū)分列車信息以確定候車位置。

（4）救援

在無法避免車輛故障的條件下，4、6編組列車混跑時存在的最大問題是：正?？蛰d的4編組列車（2M2T）無法救援因故障失去動力的6編組滿載（AW2）列車（4M2T）。如要實施救援，需要在被救援列車清客后方可進(jìn)行。

（5）車輛備品備件、修程

由于4編組與6編組列車在列車牽引力、制動力、控制系統(tǒng)等方面對系統(tǒng)設(shè)備需求不同，因此對備品備件提出更多要求，如電機(jī)、IGBT模塊單元、空壓機(jī)、制動單元等需配備兩種規(guī)格，將導(dǎo)致車輛段同種設(shè)備的備品備件種類繁多，采購、管理更加復(fù)雜。同時4輛編組和6輛編組列車數(shù)量配備不均衡時，也會造成走行里程數(shù)不一致，修程不統(tǒng)一。

（6）土建工程

設(shè)計年度列車編組不同時，土建工程必須按遠(yuǎn)期列車編組考慮，如車站站臺長度、車站公共區(qū)的設(shè)備和管理用房、車輛段或停車場內(nèi)運(yùn)用庫、檢修庫長度等均需按遠(yuǎn)期編組設(shè)計。此外，車輛段內(nèi)與列車編組相配套的檢修工藝設(shè)備可按近期編組配置，但檢修工藝設(shè)備的土建需按遠(yuǎn)期列車編組預(yù)留（如地下整體式架車機(jī)）。

3 結(jié)束語

雖然不同編組混合運(yùn)行模式對信號、屏蔽門、乘客信息系統(tǒng)和車站運(yùn)營管理提出了更高要求，同時也帶來車輛擴(kuò)編費(fèi)用、車輛檢修周期、系統(tǒng)升級改造等問題，但車輛擴(kuò)編或混跑模式是解決近遠(yuǎn)期客流量差異大的有效措施，國內(nèi)外軌道交通也均有長短編組混合運(yùn)行的實例，其安全性和可靠性是有保障的。

[1]GB50157-2013，地鐵設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2013.

[2]戚婷婷，奚笑冬，余強(qiáng).上海軌道交通"6改8"項目的分析[J].城市軌道交通研究，2008：40-43.

[3]陳屹，高莉萍.不同編組列車混跑屏蔽門應(yīng)對措施研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2010（1）：22-25.

責(zé)任編輯：萬寶安

來稿日期：2014-11-13