成都地鐵5號(hào)線一、二期工程列車編組6A改8A合理性分析

楊沛敏

(1.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043； 2.陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院),西安 710043)

引言

截止2018年底，中國(guó)大陸地區(qū)已有35個(gè)城市開(kāi)通城市軌道交通，已運(yùn)營(yíng)線路達(dá)185條[1]。由于列車編組形式直接控制著站臺(tái)長(zhǎng)度、車站規(guī)模、場(chǎng)段規(guī)模等，一旦建成，改擴(kuò)編難度極大。東京丸之內(nèi)線列車編組4改6歷時(shí)15年才完成[2]。因此列車編組的確定已成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。預(yù)測(cè)的高峰小時(shí)單向最大斷面客流量是列車編組確定的重要依據(jù)[3-4]。而城市總體規(guī)劃、線網(wǎng)規(guī)模的調(diào)整必然導(dǎo)致客流預(yù)測(cè)結(jié)果的變化。

工可階段，成都地鐵5號(hào)線推薦采用最高運(yùn)行速度80 km/h、DC1500V架空接觸網(wǎng)授流的A型車；初、近、遠(yuǎn)期均采用4動(dòng)2拖6輛編組的A型車。初期全線配屬車輛70列/420輛。初、近、遠(yuǎn)期均開(kāi)行大、小兩個(gè)交路，高峰小時(shí)交通開(kāi)行比例2：1，初、近、遠(yuǎn)期高峰小時(shí)開(kāi)行對(duì)數(shù)分別為21對(duì)、24對(duì)、30對(duì)。

隨著成都市新一輪城市總體規(guī)劃的開(kāi)展，城市空間、城市規(guī)模都發(fā)生了較大的變化，線網(wǎng)規(guī)劃也發(fā)生調(diào)整。為了更好地適應(yīng)城市總體規(guī)劃的變化、滿足區(qū)域交通要求、緩解交通壓力、疏解交通擁堵，匹配線網(wǎng)客流量級(jí)，為城市后期客流增長(zhǎng)適當(dāng)預(yù)留余量，有必要研究5號(hào)線6A改8A的合理性。

1 工程概況

地鐵5號(hào)線北起新都區(qū)香城大道，南至天府新區(qū)回龍路。沿線途徑新都區(qū)、金牛區(qū)、青羊區(qū)、武侯區(qū)、高新區(qū)、天府新區(qū)、雙流縣等轄區(qū)。線路全長(zhǎng)49.012 km，其中地下線42.313 km，高架線6.383 km，過(guò)渡段0.316 km；共設(shè)車站41座，其中地下站36座，高架站5座，換乘站14座；最大站間距2 034 m，為南湖立交站—高峰站區(qū)間；最小站間距662 m，為石羊立交站—市一醫(yī)院站區(qū)間；平均站間距1 205 m。全線共設(shè)車輛段1座(元華車輛段)、停車場(chǎng)2座(大豐停車場(chǎng)和回龍停車場(chǎng))，其中元華車輛段承擔(dān)5、6、7、8號(hào)線大架修；設(shè)主變電站4座；控制中心位于7號(hào)線崔家店停車場(chǎng)內(nèi)，負(fù)責(zé)5、6、7、8號(hào)線的運(yùn)營(yíng)指揮調(diào)度；在城北客運(yùn)中心站設(shè)與7號(hào)線聯(lián)絡(luò)線。

2 城市總體規(guī)劃及線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整分析

2.1 總體規(guī)劃變化分析

2014年10月2日，四川天府新區(qū)獲批成為國(guó)家級(jí)新區(qū)。天府新區(qū)的定位及范圍也發(fā)生了變化，四川省隨即對(duì)《四川天府新區(qū)總體規(guī)劃(2010—2030)》的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了修編和調(diào)整。

天府新區(qū)將成為未來(lái)成都發(fā)展的新動(dòng)力、新區(qū)域、新方向，天府新區(qū)將與成都中心城共同構(gòu)筑成都特大中心城市的“雙核”。調(diào)整后，天府新區(qū)規(guī)劃面積增至1578 km2，規(guī)劃遠(yuǎn)期人口達(dá)175萬(wàn)人。目前天府新區(qū)線網(wǎng)規(guī)模明顯不足，線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和規(guī)模需進(jìn)行調(diào)整，以支撐天府新區(qū)地位的提升、引導(dǎo)用地快速健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“雙核共興”的城市發(fā)展策略。

2016年5月，簡(jiǎn)陽(yáng)正式劃入成都市域范圍。在新的規(guī)劃背景下，遠(yuǎn)期市域城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施配置人口規(guī)模由上版線網(wǎng)的1 400萬(wàn)人增加至2 440萬(wàn)人，遠(yuǎn)景人口規(guī)模由1 700萬(wàn)人增長(zhǎng)至2 886萬(wàn)人。規(guī)劃范圍及人口規(guī)模的增加必然要求提高線網(wǎng)規(guī)模。

2.2 線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整分析

2011版線網(wǎng)由23條線組成，總長(zhǎng)約937 km，2016版在2011版的基礎(chǔ)上進(jìn)行修編，由46條線路組成，總長(zhǎng)約2 450 km。線網(wǎng)調(diào)整后，5號(hào)線的換乘站由14個(gè)增加至23個(gè)，增幅達(dá)64.29%。5號(hào)線的功能定位也由單純的線網(wǎng)輔助線轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸行某菂^(qū)線網(wǎng)+快線系統(tǒng)”的組成線。

2.3 線網(wǎng)及5號(hào)線客流變化分析

可研階段所依據(jù)的線網(wǎng)是2011版線網(wǎng)。初步設(shè)計(jì)階段所依據(jù)的線網(wǎng)是2016版線網(wǎng)。

線網(wǎng)調(diào)整后，客流有了較大的變化：線網(wǎng)客流總量由1 533.32萬(wàn)人次/d增大至3 717.45萬(wàn)人次/d，增幅143%；客流周轉(zhuǎn)量由18 932.14萬(wàn)人·km/d增大至36 288.01萬(wàn)人·km/d，增幅91.67%；平均運(yùn)距由12.35 km增大至15.78 km，增幅為27.77%。

5號(hào)線的全日客流由121.11萬(wàn)人次/d增大至216.67萬(wàn)人次/d，增幅78.90%；客流周轉(zhuǎn)量由1 139.65萬(wàn)人·km/d增大至1 789.26萬(wàn)人·km/d，增幅57%；遠(yuǎn)期高峰小時(shí)斷面由3.73萬(wàn)人次/h增大至5.3萬(wàn)人次/h，增幅為42.09%。

3 運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀分析

至2019年4月，成都地鐵共開(kāi)通1、2、3、4、7、10號(hào)線，共6條線路，線路總長(zhǎng)226 km，共計(jì)156座車站。表1為成都市近年(2015-2018年)來(lái)城市軌道交通線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)客流統(tǒng)計(jì)。

成都地鐵1號(hào)線為南北向主要干線，為B型車6輛編組。B型車6輛編組的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)能為3.78萬(wàn)人/h，2018年1號(hào)線最大高峰斷面已達(dá)到5.5萬(wàn)人/h，遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)最大運(yùn)能。高峰時(shí)段成都地鐵通過(guò)采取限流以及組織地面公交的方法，以滿足運(yùn)營(yíng)需求及安全。

好的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)具有開(kāi)放性，留給學(xué)生思考的空間，學(xué)生才能有所思考．問(wèn)題過(guò)于直白，會(huì)代替了學(xué)生的思考，將最有價(jià)值的部分忽略掉．本節(jié)課中，反復(fù)的一個(gè)問(wèn)題是：“你對(duì)該圖形有哪些認(rèn)識(shí)？”這個(gè)問(wèn)題看似比較模糊，實(shí)際經(jīng)過(guò)反復(fù)的打磨，就是希望把“想”和“說(shuō)”的權(quán)利還給學(xué)生，讓學(xué)生有時(shí)間去思考如何認(rèn)識(shí)圖形，應(yīng)當(dāng)從圖形的形狀、大小和位置關(guān)系去觀察．教學(xué)中的提問(wèn)不一定要多，但給學(xué)生 “想” 和“說(shuō)”的時(shí)間一定要多，這樣建立師生良好的溝通平臺(tái)，這就是好問(wèn)題的作用．

無(wú)論是全線網(wǎng)還是聯(lián)系中心城區(qū)與天府新區(qū)的主干線1號(hào)線，客流增長(zhǎng)速度均較快[5]。目前成都地鐵1號(hào)線能力已經(jīng)飽和，高峰期運(yùn)行間隔時(shí)間已壓縮至2 min，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力上限。

5號(hào)線是繼1號(hào)線之后又一條聯(lián)系中心城區(qū)與天府新區(qū)的主干線，從客流預(yù)測(cè)以及實(shí)際客流的分析來(lái)看，需采用大運(yùn)量、大編組的列車才能滿足中心城區(qū)與天府新區(qū)之間的客流需求。

表1 成都市近年(2015年-2018年)城市軌道交通線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)客流統(tǒng)計(jì)

4 運(yùn)能適應(yīng)性分析

4.1 站立密度標(biāo)準(zhǔn)

GB50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定設(shè)計(jì)可采用5～6人/m2的標(biāo)準(zhǔn)，較上一版6人/m2的要求有所放寬[6]。目前大部分城市的城區(qū)線路采用的是6人/m2標(biāo)準(zhǔn)，也有部分城市采用5人/m2的標(biāo)準(zhǔn)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，人們對(duì)舒適度的要求也越來(lái)越高。北京、上海、廣州、深圳、成都等地的地方標(biāo)準(zhǔn)也提出了采用5人/m2甚至更低的站立標(biāo)準(zhǔn)。

站立密度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合城市經(jīng)濟(jì)水平、線網(wǎng)規(guī)模、現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)客流情況、乘客舒適度要求等因素綜合權(quán)衡后確定。北京、上海、廣州、深圳、成都均是一線或新一線城市，且已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)多年，客流強(qiáng)度高，因此考慮適當(dāng)降低站立標(biāo)準(zhǔn)是合理可行的。綜合考慮成都市城市總體規(guī)劃、目前運(yùn)營(yíng)地鐵線路情況以及本線功能定位，推薦成都地鐵5號(hào)線采用5人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)。

但是對(duì)于經(jīng)濟(jì)水平不強(qiáng)、新開(kāi)通地鐵或尚未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)、現(xiàn)狀客流強(qiáng)度較低的城市，考慮客流預(yù)測(cè)的不確定性，不應(yīng)盲目的降低站立標(biāo)準(zhǔn)，以免出現(xiàn)運(yùn)能虛糜、列車滿載率過(guò)低的現(xiàn)象[7]。

4.2 列車編組方案

原可研階段，初、近、遠(yuǎn)期采用A型車6輛編組。線網(wǎng)調(diào)整后，5號(hào)線客流有較大變化，原編組方案近期運(yùn)能富余量?jī)H4.5%，遠(yuǎn)期運(yùn)能不滿足運(yùn)營(yíng)需求，因此需對(duì)編組方案進(jìn)行重新研究。初、近、遠(yuǎn)期6輛編組方案系統(tǒng)輸送能力見(jiàn)表2。

表2 初、近、遠(yuǎn)期6輛編組方案系統(tǒng)輸送能力

(1)方案1

該方案采用5人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)，初、近期采用6輛編組，遠(yuǎn)期采用8輛編組方案。初、近、遠(yuǎn)期運(yùn)能余量分別達(dá)到9.0%，4.5%，17.6%，近期運(yùn)能余量較小，且近期高峰小時(shí)開(kāi)行對(duì)數(shù)已達(dá)到30對(duì)。理論上差異化列車編組是運(yùn)用車數(shù)最少的方案，但目前列車擴(kuò)編技術(shù)難度大、投資高且干擾正常運(yùn)營(yíng)，只適宜遠(yuǎn)期客流與初近期客流相差較大的線路采用[8-17]。由于客流預(yù)測(cè)具有一定的不確定性，該方案存在剛過(guò)運(yùn)營(yíng)初期就需著手考慮擴(kuò)編的風(fēng)險(xiǎn)，如廣州地鐵3號(hào)線、深圳地鐵4號(hào)線等均是在剛過(guò)運(yùn)營(yíng)初期就著手?jǐn)U編。因此不推薦該編組方案。方案1系統(tǒng)輸送能力比較見(jiàn)表3。

表3 方案1系統(tǒng)輸送能力

(2)方案2

該方案采用5人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)，初、近、遠(yuǎn)期采用8輛編組方案。該方案初、近、遠(yuǎn)期運(yùn)能余量分別達(dá)到18.1%,10.6%,17.6%，設(shè)計(jì)在運(yùn)能上具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

由于軌道交通是百年工程，而列車編組的計(jì)算所依據(jù)的客流預(yù)測(cè)期限僅為25年，且客流預(yù)測(cè)具有一定的不可控性，因此規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，適當(dāng)預(yù)留，具備一定的運(yùn)能儲(chǔ)備及舒適性提升空間，為城市未來(lái)發(fā)展預(yù)留條件[18]。因此,推薦5號(hào)線采用該編組方案。方案2系統(tǒng)輸送能力比較見(jiàn)表4。

表4 方案2系統(tǒng)輸送能力

(3)方案3

該方案采用6人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)，初、近、遠(yuǎn)期采用6輛編組，土建預(yù)留8輛編組方案。從表5可以看出，初、近、遠(yuǎn)期運(yùn)能余量分別達(dá)到16.6%，13.2%，5.2%。雖然遠(yuǎn)期運(yùn)能余量較小，但土建預(yù)留了8輛編組，為后續(xù)提高運(yùn)能、提升舒適性提供了良好條件。如日本大阪、美國(guó)華盛頓地鐵等多條線都對(duì)土建進(jìn)行預(yù)留，為將來(lái)運(yùn)能提升預(yù)留條件[19-20]。該方案運(yùn)營(yíng)成本較低，且將來(lái)具備6A改8A的條件，運(yùn)能抗風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)。對(duì)于經(jīng)濟(jì)水平不強(qiáng)、新開(kāi)通地鐵或尚未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)、現(xiàn)狀客流強(qiáng)度較低的城市，建議采用該方案。但經(jīng)過(guò)上文分析，推薦成都地鐵5號(hào)線采用5人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)，因此不推薦該方案。方案3系統(tǒng)輸送能力比較見(jiàn)表5。

表5 系統(tǒng)輸送能力

5 投資影響性分析

成都地鐵5號(hào)線一、二期工程列車編組由6A調(diào)整為8A后投資變化如表6所示。

表6 成都地鐵5號(hào)線一、二期工程列車編組由6A調(diào)整為8A后投資變化

8A較6A工程投資估算費(fèi)用總額增加約20.74億元，僅占原可研批復(fù)的5.96%；6A編組的最大輸能4.81萬(wàn)人/h，調(diào)整至8A后輸能可提高至6.41萬(wàn)人/h，運(yùn)輸能力提高了33.3%；8A編組在投資增加不大的情況下，對(duì)運(yùn)能的提升十分顯著。

6 結(jié)論與建議

通過(guò)分析城市規(guī)劃、線網(wǎng)規(guī)劃、線網(wǎng)客流、運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀、運(yùn)能適應(yīng)性、投資影響等方面，成都地鐵5號(hào)線列車編組由6A調(diào)整為8A，是適應(yīng)城市總體規(guī)劃和線網(wǎng)規(guī)劃的變化，適應(yīng)天府新區(qū)的區(qū)域定位，滿足區(qū)域交通需求，可以緩解交通壓力，疏解交通擁堵，匹配線網(wǎng)客流量級(jí)，也為了城市后期客流增長(zhǎng)適當(dāng)預(yù)留余量。成都地鐵5號(hào)線6A改8A后，工程投資僅增加原可研批復(fù)的5.96%，而運(yùn)輸能力提高了33.3%。因此，成都地鐵5號(hào)線列車編組的調(diào)整是十分必要的、也是合理的、非常及時(shí)。研究方法及研究成果對(duì)其他類似項(xiàng)目具有一定的參考價(jià)值，主要建議如下。

(1)在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，當(dāng)城市總體規(guī)劃、線網(wǎng)規(guī)劃、預(yù)測(cè)客流發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)重新對(duì)列車編組方案進(jìn)行計(jì)算研究。

(2)站立密度標(biāo)準(zhǔn)及列車編組方案應(yīng)結(jié)合城市經(jīng)濟(jì)水平、線網(wǎng)規(guī)模、現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)客流情況、乘客舒適度要求等因素綜合權(quán)衡后確定。對(duì)于經(jīng)濟(jì)水平不強(qiáng)、新開(kāi)通地鐵或尚未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)、現(xiàn)狀客流強(qiáng)度較低的城市，考慮客流預(yù)測(cè)的不確定性，不應(yīng)盲目降低站立標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)行大編組列車，以免出現(xiàn)運(yùn)能虛糜、列車滿載率過(guò)低的現(xiàn)象。

(3)軌道交通規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)立足當(dāng)下，考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)，適當(dāng)預(yù)留，應(yīng)具備一定的運(yùn)能儲(chǔ)備及舒適性儲(chǔ)備，為城市未來(lái)發(fā)展預(yù)留條件。