西安地鐵2號(hào)線車輛增購(gòu)方案研究

張建平

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 西安710043)

1 西安地鐵2號(hào)線概況

西安地鐵2號(hào)線是西安市城市軌道交通線網(wǎng)中的骨干線路，沿城市南北中軸線布設(shè)，是西安市首條建設(shè)并運(yùn)營(yíng)的線路。目前運(yùn)營(yíng)的是一期工程，北起鐵路北客站，南到曲江國(guó)際會(huì)展中心，運(yùn)營(yíng)里程19.869 km，設(shè)車站17座，2011年9月16日投入運(yùn)營(yíng)。列車選用B型車，3動(dòng)3拖的6輛編組，每列車的定員1 460人，最大載員1 880人，坐席240人;購(gòu)車22列，已全部到位，上線運(yùn)營(yíng)18列車，檢修備用4列。

2 開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)客流成長(zhǎng)趨勢(shì)

2011年9月16日西安地鐵2號(hào)線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，古城擁有了自己的地鐵，居民熱情體驗(yàn)，9-10月為開(kāi)通后的體驗(yàn)期，進(jìn)出站量較大，特別是十一黃金周期間，體驗(yàn)和出行客流疊加，日均客流高達(dá)30萬(wàn)人次。體驗(yàn)期過(guò)后，2號(hào)線主要服務(wù)于沿線居民的剛性與彈性出行，約為15萬(wàn)人次/d，總體客流呈現(xiàn)逐月平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，到2012年10月，日均客流增長(zhǎng)至18.9萬(wàn)人次。2012年11月，實(shí)施“長(zhǎng)安通”卡七折優(yōu)惠，突增一部分客流，隨后客流逐月平穩(wěn)增長(zhǎng)，至2013年8月，日均客流增長(zhǎng)至22萬(wàn)人次。2013年9月15日，1號(hào)線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，與2號(hào)線形成換乘，日均換乘客流為10萬(wàn)～12萬(wàn)人次，給2號(hào)線客流帶來(lái)較大增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率為35%～45%，增長(zhǎng)至32萬(wàn)～36萬(wàn)人次/d，2014年5月，客流增長(zhǎng)至45.27萬(wàn)人次/d，超過(guò)了2號(hào)線設(shè)計(jì)初期末(2014年)的客流總量31.4萬(wàn)人次。2號(hào)線日均客流增長(zhǎng)趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1 2號(hào)線日均客流增長(zhǎng)趨勢(shì)

2號(hào)線運(yùn)營(yíng)3年多來(lái)，客流增長(zhǎng)較快，由開(kāi)通時(shí)的日均14萬(wàn)人次增長(zhǎng)至目前(2014年5月)的約45.27萬(wàn)人次，增長(zhǎng)了3.19倍，客流強(qiáng)度增長(zhǎng)至2.18萬(wàn)人次/km，特別是2013年9月1號(hào)線運(yùn)營(yíng)后，與2號(hào)線在北大街形成十字換乘，客流量出現(xiàn)跳躍。2號(hào)線的運(yùn)營(yíng)達(dá)到國(guó)內(nèi)城市地鐵首條線運(yùn)營(yíng)初期客流強(qiáng)度非常好的水平。

3 現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)方案及能力適應(yīng)性分析

3.1 現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)方案

根據(jù)現(xiàn)狀客流特征，地鐵運(yùn)營(yíng)部門制訂了具有針對(duì)性的運(yùn)營(yíng)方案:目前列車按“北客站—會(huì)展中心”1個(gè)交路運(yùn)行，列車運(yùn)行圖進(jìn)行了多次調(diào)整，運(yùn)行間隔從剛開(kāi)通的9min20s縮短到目前的早高峰5min22s，運(yùn)營(yíng)計(jì)劃從剛開(kāi)通的全日就1個(gè)列車運(yùn)行間隔到分高峰、平峰和低峰期不同的運(yùn)行間隔，以及分工作日、非工作日和節(jié)假日的列車運(yùn)行圖等運(yùn)營(yíng)計(jì)劃。

3.2 運(yùn)營(yíng)方案的運(yùn)能適應(yīng)性分析

目前，工作日早高峰時(shí)段開(kāi)行列車10.5對(duì)，上線運(yùn)營(yíng)16列運(yùn)用列車，行車間隔5min22s，列車旅行速度31.05 km/h。2號(hào)線一期工程工作日周一運(yùn)行圖主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

客流在工作日呈雙峰形態(tài)，早高峰略高于晚高峰，最大高峰小時(shí)為7:30—9:30，高峰系數(shù)為12.37%。早高峰時(shí)段上線列車16列，開(kāi)行列車10.5對(duì)，運(yùn)輸能力為15 330人次/h，而目前實(shí)際早高峰客流為16 245人次/h，列車處于擁擠狀態(tài);晚高峰時(shí)段上線列車15列，開(kāi)行列車10對(duì)，運(yùn)輸能力為14 600人次/h，而實(shí)際晚高峰客流為15 315人次/h，高于晚高峰運(yùn)營(yíng)方案的運(yùn)能，其他時(shí)段列車內(nèi)客流狀態(tài)較好，見(jiàn)圖2。

客流在周末呈單峰形態(tài)，從早上運(yùn)營(yíng)開(kāi)始逐漸爬升，17:00—19:00達(dá)到高峰后逐漸回落，高峰小時(shí)為17:30—18:30，高峰系數(shù)為9.98%。高峰時(shí)段上線列車15列，開(kāi)行列車10.5對(duì)，運(yùn)輸能力為15 330人次/h，而目前實(shí)際周末最高峰客流為14 857人次/h，低于高峰運(yùn)營(yíng)方案的運(yùn)能，周末列車開(kāi)行方案的列車能力有富余，見(jiàn)圖3。

4 原設(shè)計(jì)客流指標(biāo)

2號(hào)線現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)客流與預(yù)測(cè)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。

從總體上看，在南延段(6 km)還沒(méi)開(kāi)通的情況下，2號(hào)線2014年實(shí)際客流指標(biāo)均超出預(yù)測(cè)值，故2號(hào)線依據(jù)預(yù)測(cè)客流初期設(shè)計(jì)配置的列車不能滿足現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)的需要，需進(jìn)一步研究2號(hào)線今后的客流增長(zhǎng)趨勢(shì)。

表1 2號(hào)線現(xiàn)狀運(yùn)行主要技術(shù)指標(biāo)

圖2 工作日客運(yùn)能力與客流匹配情況

圖3 周末日客運(yùn)能力與客流匹配情況

表2 2號(hào)線現(xiàn)狀客流與預(yù)測(cè)指標(biāo)對(duì)比

5 客流增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)

西安市目前軌道交通正處于集中發(fā)展建設(shè)時(shí)期，3號(hào)線一期工程、4號(hào)線全線正在建設(shè)，5號(hào)線一期工程、6號(hào)線一期工程、臨潼線均進(jìn)行前期設(shè)計(jì)，至2018年底將開(kāi)通運(yùn)營(yíng)7條線路，通車總里程約204.53 km，將對(duì)地鐵2號(hào)線的客流產(chǎn)生巨大的影響。

通過(guò)分析城市規(guī)劃及相關(guān)條件變化對(duì)地鐵2號(hào)線運(yùn)營(yíng)客流的影響，對(duì)2013年現(xiàn)狀客流分析且結(jié)合1號(hào)線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后產(chǎn)生的客流情況，預(yù)測(cè)2號(hào)線客流增長(zhǎng)趨勢(shì)，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3和圖4。

表3 2號(hào)線預(yù)測(cè)年度客流預(yù)測(cè)指標(biāo)

圖4 預(yù)測(cè)年度客流增長(zhǎng)趨勢(shì)

從圖4的客流增長(zhǎng)趨勢(shì)看，2號(hào)線開(kāi)通后2年多以來(lái)，客流呈現(xiàn)較快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，至2018年，每隔1～2年都會(huì)有新建成線路投入運(yùn)營(yíng)，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)逐步形成，客流呈現(xiàn)階梯狀快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。2013年9月，1號(hào)線建成通車運(yùn)營(yíng)，2號(hào)線的現(xiàn)狀客流猛增50%，高峰高斷面增長(zhǎng)約20%;2014年，2號(hào)線南延段建成，預(yù)測(cè)客流將比2013年增加24.4%，高峰高斷面增加17%;2016年，3號(hào)線建成運(yùn)營(yíng)，2018年6月，6號(hào)線一期工程建成運(yùn)營(yíng)，2018年底5號(hào)線一期工程、臨潼線建成運(yùn)營(yíng)，日均客流增長(zhǎng)至70.58萬(wàn)人次，高峰高斷面增長(zhǎng)至2.79萬(wàn)人次/h。

6 擬增購(gòu)列車方案

6.1 啟動(dòng)增購(gòu)列車的必要性分析

在2013年9月1號(hào)線開(kāi)通后，2條線路初步形成簡(jiǎn)單的十字網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，客流增長(zhǎng)迅猛，特別是現(xiàn)狀(2014年5月)2號(hào)線日均客流量已遠(yuǎn)超過(guò)客流預(yù)測(cè)的指標(biāo)。在工作日列車和部分車站出現(xiàn)擁擠，特別是早晚高峰小時(shí)列車擁擠嚴(yán)重。

目前，2號(hào)線配屬列車22列，只能滿足高峰小時(shí)開(kāi)行10.5對(duì)(行車間隔5min22s)，運(yùn)輸能力為1.533萬(wàn)人次/h的客流需求。根據(jù)本次客流預(yù)測(cè)，到2018年其他4條線路及臨潼線建成投入運(yùn)營(yíng)，2號(hào)線早高峰小時(shí)最大客流斷面將達(dá)到2.79萬(wàn)人次，因此必須增購(gòu)車輛來(lái)提高運(yùn)輸能力。

目前，2號(hào)線一期工程配屬的22列車(包含4列檢修備用車)在高峰小時(shí)已經(jīng)全部上線運(yùn)營(yíng)，只能滿足高峰小時(shí)開(kāi)行列車10.5對(duì)/h，行車間隔5 min 22 s的水平。為了滿足客流需求，縮短行車間隔，必須增加運(yùn)用列車才能夠?qū)崿F(xiàn)。

地鐵車輛不像汽車，隨到隨買，它的專用性強(qiáng)，車輛廠家要根據(jù)招投標(biāo)的訂單設(shè)計(jì)制造，而且地鐵車輛不能隨意采購(gòu)，根據(jù)國(guó)家規(guī)定，無(wú)論是新線購(gòu)置車輛，還是運(yùn)營(yíng)線路的車輛增購(gòu)，都需上報(bào)省市、國(guó)家審批項(xiàng)目采購(gòu)招標(biāo)方案。因此，從項(xiàng)目啟動(dòng)、審批、招投標(biāo)、到列車生產(chǎn)下線、再到列車調(diào)試好上線運(yùn)營(yíng)，周期至少得兩年半，迫切需要啟動(dòng)列車增購(gòu)計(jì)劃。

6.2 研究年度列車配屬需求分析

在滿足高峰小時(shí)客流需求的情況下，各研究年度需求的列車配屬數(shù)量匯總見(jiàn)表4。

表4 各研究年度列車配屬需求數(shù)量匯總

1)2015年列車配屬需求。預(yù)測(cè)2015年2號(hào)線高峰小時(shí)最大斷面客流約1.74萬(wàn)人次/h，需開(kāi)行列車14對(duì)，列車運(yùn)行間隔4.29 min，需要運(yùn)用列車25列，檢修備用5列，共需配屬30列，與現(xiàn)狀相差8列。

2)2016年列車配屬需求。2016年預(yù)測(cè)2號(hào)線高峰小時(shí)最大斷面客流約1.99萬(wàn)人次/h，需開(kāi)行列車16對(duì)，列車運(yùn)行間隔3.8 min，需要運(yùn)用列車28列，檢修備用6列，共需配屬34列，與現(xiàn)狀相差12列。

3)2017年列車配屬需求。2017年預(yù)測(cè)2號(hào)線高峰小時(shí)最大斷面客流將會(huì)達(dá)到2.32萬(wàn)人次/h，需開(kāi)行列車19對(duì)，列車運(yùn)行間隔3.16 min，需要運(yùn)用列車33列，檢修備用7列，共需配屬40列，與現(xiàn)狀相差18列。

4)2018年列車配屬需求。2018年預(yù)測(cè)2號(hào)線高峰小時(shí)最大斷面客流將會(huì)達(dá)到2.79萬(wàn)人次/h，需開(kāi)行列車22對(duì)，列車運(yùn)行間隔2.73 min，需要運(yùn)用列車39列，檢修備用8列，共需配屬47列，與現(xiàn)狀相差25列。

6.3 擬增購(gòu)列車方案

6.3.1 增購(gòu)方案計(jì)劃

增購(gòu)車輛審批時(shí)間長(zhǎng)、手續(xù)復(fù)雜，且廠家的生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、價(jià)格浮動(dòng)較大。如果按每年的車輛缺口逐年進(jìn)行增購(gòu)，不但車輛上線周期較長(zhǎng)，增購(gòu)費(fèi)用也較高，同時(shí)每年進(jìn)行車輛調(diào)試還會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本。

合理安排購(gòu)車計(jì)劃一方面能夠滿足2號(hào)線運(yùn)營(yíng)的需求，簡(jiǎn)化手續(xù);同時(shí)還能夠節(jié)省購(gòu)置成本，提高運(yùn)營(yíng)效率。結(jié)合各年度配屬車輛的缺口，同時(shí)考慮既有場(chǎng)段停放能力和改造周期，制訂合理的列車增購(gòu)方案，擬按照2014年3月招標(biāo)分析時(shí)間節(jié)點(diǎn)，到2015年10月第1批列車到位。增購(gòu)列車計(jì)劃安排見(jiàn)表5。

表5 2號(hào)線列車增購(gòu)方案計(jì)劃

6.3.2 既有配屬列車能力適應(yīng)性分析

2014年至2015年10月，由于擬增購(gòu)的車輛不能到位，且現(xiàn)狀已開(kāi)行了高峰小時(shí)10.5對(duì)，5 min 22 s行車間隔的開(kāi)行方案，故2號(hào)線南段運(yùn)營(yíng)后，至少全線需要保持10.5對(duì)/h，5 min 22 s的行車間隔。2014年高峰小時(shí)維持10.5對(duì)/h開(kāi)行方案，需要運(yùn)用列車22列，檢修備用4列，共需配屬列車26列。

目前，2號(hào)線實(shí)際共配屬列車22列，與需求相差4列。維持高峰小時(shí)10.5對(duì)列車開(kāi)行方案，最大可滿足1.53萬(wàn)人次/h斷面客流，經(jīng)分析，目前(2號(hào)線南延段沒(méi)開(kāi)通前)2號(hào)線高峰最大斷面客流已經(jīng)超過(guò)現(xiàn)狀的最大運(yùn)輸能力，列車處于持續(xù)超載運(yùn)營(yíng)狀況。

2014年底至2015年10月前，2號(hào)線的客流會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，但由于3號(hào)線計(jì)劃在2016年投入運(yùn)營(yíng)，故客流不會(huì)出現(xiàn)跳躍式增長(zhǎng)，但仍然需持續(xù)超載運(yùn)營(yíng)，這會(huì)給運(yùn)營(yíng)管理造成很大的困難和壓力。

7 結(jié)論及建議

1)車輛性能參數(shù)。為保證2號(hào)線車輛整體運(yùn)營(yíng)調(diào)配、檢查、維護(hù)、維修等工作的延續(xù)性，且保證盡快實(shí)現(xiàn)增購(gòu)列車的生產(chǎn)，建議本次增購(gòu)列車的各項(xiàng)性能參數(shù)保持與原設(shè)計(jì)采購(gòu)的車輛性能保持一致，且動(dòng)拖比不變。

2)相關(guān)配套工程。增購(gòu)列車方案主要受制于原設(shè)計(jì)和實(shí)施的車輛段、停車場(chǎng)的停放和檢修能力，車站、區(qū)間及段場(chǎng)內(nèi)的通信、信號(hào)、供電系統(tǒng)等相關(guān)工程的承載能力。故需同步研究既有的段、場(chǎng)、設(shè)備、設(shè)施等能否滿足增購(gòu)列車上線運(yùn)營(yíng)的需求，若不能滿足則需進(jìn)行同步改造，以免列車增購(gòu)成功后，受制于這些因素而不能及時(shí)投入使用。

3)增購(gòu)列車的匹配性。增購(gòu)列車工程配套的無(wú)線通信系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)等設(shè)備與2號(hào)線既有的系統(tǒng)存在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，故這部分設(shè)備采購(gòu)時(shí)不宜進(jìn)行招標(biāo)，只能采購(gòu)原設(shè)備廠商，建議與原集成商進(jìn)行談判后直接采購(gòu)。

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