弓 飛

GONG Fei

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司 線路運輸處，陜西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

西安市域快速軌道交通草堂線車輛運用方案研究

弓 飛

GONG Fei

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司 線路運輸處，陜西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

在客流預測的基礎上，根據(jù)西安市域快速軌道交通草堂線的特點，綜合考慮運量水平、車輛購置成本、資源共享、工程投資等因素，研究并提出車輛選型及列車編組推薦方案，即車輛選用 B 型，初、近、遠期均采用 6 輛編組。在此基礎上，為初、近、遠期草堂線運營設計多種列車運行交路方案，經(jīng)過對不同方案客流適應性、運用車輛數(shù)、運營成本、乘客舒適性等的綜合分析比較，推薦初期交路為太平峪—側坡，近、遠期按“Y”型交路運行，分別開行平峪—側坡—航創(chuàng)路和戶縣—側坡—航天基地交路，交路開行比例 1:1，高峰小時開行列車近期均為10 對，遠期均為 13 對。

市域快速軌道交通；草堂線；列車運行交路；列車編組

草堂線 (太平峪—航天基地) 位于西安市西南部，為規(guī)劃引導型的城市外圍市域軌道交通線路。草堂線 (本線) 一期工程 (太平峪—側坡) 南起秦嶺北麓太平峪溝口老環(huán)山路北側太平峪站，在終點側坡站與 6 號線換乘，線路全長 22.94 km，設車站 14座；近期戶縣支線及二期工程建成，全線貫通共設車站 33 座，分別在側坡與 6 號線換乘，在大學城與12 號線換乘，在航天城與 2 號線換乘，在航創(chuàng)路與2 號線換乘，在張良寨與戶縣支線換乘[1]。草堂線車輛的選型及列車運行交路的確定直接影響工程投資，同時對后續(xù)運營和維護成本有著重要影響。

1　西安市域快速軌道交通草堂線車輛選型及列車編組方案

1.1車輛選型

在城市軌道交通系統(tǒng)中，車輛是直接為乘客服務的設備，車輛類型的選擇在很大程度上影響系統(tǒng)模式的選擇，并直接影響建設規(guī)模和工程投資。目前，國內(nèi)城市軌道交通車輛有 A 型、B 型、Lb 型、C 型及跨座式單軌車等多種類型，各種車型的長度、寬度及載客量等參數(shù)存在差異，適應的客流標準不同。根據(jù)《城市軌道交通工程項目建設標準》，草堂線預測的遠期高峰小時最大斷面客流量屬于大運量等級，從滿足運輸需求的角度分析，適應的車型有 B 型和 Lb 型車[2-4]。

Lb 型車采用非粘著牽引控制系統(tǒng)，采用直線電機，爬坡性能強，轉彎半徑小，尤其適用于地形條件復雜、地理條件特殊、地下空間受限的線路；能耗比 B 型車高 30% 左右，運營成本較高，而且直線電機車輛在國內(nèi)運用較晚，生產(chǎn)能力小，國產(chǎn)化程度低，目前國內(nèi)只有廣州地鐵 4 號線、5 號線、6號線一期及北京地鐵機場線使用，車輛保有量小，車輛購置費及后續(xù)的運營維護費用相對較高。

B 型車采用粘著控制系統(tǒng)，應用廣泛。目前國內(nèi)采用 B 型車的有沈陽、長春、大連、天津、北京、廣州、武漢、西安、成都、重慶等城市。正在建設和設計軌道交通的城市中，采用 B 型車的有哈爾濱、青島、合肥、蘇州、無錫、杭州、南昌、長沙、鄭州、昆明、貴陽等。已經(jīng)運營的西安地鐵 2 號線和即將開通運營的 1 號線均采用 B 型車，正在建設的地鐵 3 號線也采用 B 型車，規(guī)劃建設的4號線、5 號線、6 號線也擬采用 B 型車。

從運量水平、西安地鐵車輛采用情況、車輛購置成本、資源共享及工程投資等方面綜合分析，推薦草堂線采用 B 型車輛。

1.2列車編組方案

列車編組輛數(shù)與高峰小時最大斷面客流量、車輛載客標準等有關，直接關系到系統(tǒng)輸送能力和服務水平，并影響車站規(guī)模。根據(jù)草堂線預測高峰小時單向最大斷面客流量，各設計年度可以采用不同的編組方案滿足客流需要，草堂線列車編組方案如表1 所示。

表1　草堂線列車編組方案

1.2.1遠期

根據(jù)客流預測，滿足草堂線遠期設計能力需求的列車編組只有 5 輛、6 輛 2 種。該線屬于市域快速軌道交通，平均運距長，客流舒適性要求高，遠期如果采用 5 輛編組，考慮 10% 的儲備，已經(jīng)接近高峰小時 30 對的設計能力，增開列車對數(shù)的空間較小，客流舒適性難以得到保證。因此，遠期宜采用6 輛編組。

1.2.2近期

設計近期草堂線全線貫通，為滿足客流需要，如果采用 3 輛編組，則高峰小時需要開行列車對數(shù)超過 30 對的設計能力；如果采用 4 輛編組，則高峰小時列車對數(shù)達到 23 對，行車量較大，服務頻率高，當客流波動較大時，設計能力余量較小，必須采用加大編組的方式才可以滿足客運量增長的需求；如果采用 5 輛、6 輛編組，則列車高峰小時發(fā)車間隔分別為 3.3 min、4 min，從乘客候車的心理承受能力來看，發(fā)車間隔 3～4 min 基本屬于同一服務水平，采用 6 輛編組、高峰小時發(fā)車間隔 4 min在乘客候車心理承受范圍內(nèi)，服務水平較高。

另外從車輛檢修設施考慮，草堂線初近期車輛廠架修任務擬由 4 號線航天城車輛段承擔，當航天城車輛段的廠架修能力飽和后，結合線網(wǎng)情況，草堂線車輛段再擇機建設廠架修設施。如果采用 6 輛編組，與 4 號線航天城車輛段承擔的地鐵 4 號線、5號線、6 號線編組一致，從車輛運用及檢修資源共享方面考慮，草堂線宜采用 6 輛編組。綜合考慮，近期宜采用 6 輛編組方案。

1.2.3初期

從運營角度分析，在相同運能需求下，小編組列車可以提供更小的行車間隔，服務頻率高。草堂線初期高峰小時預測客流量較小，采用 3 輛、4 輛、5 輛、6 輛編組均能滿足輸送能力的需要，相應的發(fā)車間隔分別為 6 min、8.6 min、10 min 和12 min。采用 5 輛、6 輛大編組列車，高峰小時開行列車對數(shù)較少，發(fā)車間隔較長，服務水平偏低；3輛、4 輛小編組方案相對其他編組方案有乘客等待時間短、服務水平高、線路滿載率相對高的優(yōu)點。初期運營期相對較短，因而車輛編組應主要結合近、遠期運營需求進行統(tǒng)籌考慮。如果初期采用 3輛、4 輛編組，則近、遠期需要將列車通過重聯(lián)或擴編的方式增加到 6 輛；如果采用 6 輛編組方案，則在研究年度內(nèi)列車不需要改編，初期亦與 4 號線航天城車輛段檢修設施匹配，無論從運營、管理及檢修各方面均非常方便，消除列車擴編帶來的不利因素，車輛段及停車場規(guī)模容易控制，便于擴建。綜合考慮，建議初期亦采用 6 輛編組。

2　西安市域快速軌道交通草堂線列車運行交路

在滿足客運需求、方便運營的同時，列車運行交路設計應合理分配運能，節(jié)省車輛設備，并綜合考慮以下因素：①初、近、遠期結合，統(tǒng)籌考慮；②適應客流特征，節(jié)省運用車輛；③結合線網(wǎng)規(guī)劃，方便客流換乘；④避開大客流集散車站，縮短停站時間，提高運輸能力；⑤交路折返點盡量避免重疊，提高運輸能力[5-8]。

2.1初期交路方案設計

本線一期工程太平峪至側坡段建成運營，高峰小時開行 6 對列車，發(fā)車間隔 10 min，滿足本線初期客流需求，初期交路方案如圖1 所示。

圖1　初期交路方案圖

2.2近遠期交路方案

針對戶縣支線與草堂線 (本線) 貫通運營、戶縣支線獨立運營與本線換乘 2 種運營模式，分析設計其列車運行交路方案。

2.2.1本、支線貫通運營

結合列車折返點的選擇，共設計 4 個方案。

（1）方案 I-1：戶縣支線及本線列車的折返點均選擇在航天基地，交路1為太平峪—航天基地，交路 2 為戶縣—航天基地，交路開行比例 1 : 1。高峰小時開行列車近期均為 10 對，遠期均為 13 對。近遠期交路圖(方案 I-1) 如圖2 所示。

圖2　近遠期交路圖(方案Ⅰ-1)

（2）方案 I-2：戶縣支線折返點選擇在航創(chuàng)路，交路 1 為太平峪—側坡—航天基地，交路 2 為戶縣—側坡—航創(chuàng)路，交路開行比例 1 : 1。高峰小時近遠期開行列車同方案 I-1。近遠期交路圖(方案I-2) 如圖3 所示。

（3）方案 I-3：戶縣支線折返點選擇在航天基地，本線折返點選擇在航創(chuàng)路，交路 1 為太平峪—側坡—航創(chuàng)路，交路 2 為戶縣—側坡—航天基地，交路開行比例 1 : 1。高峰小時近遠期開行列車同方案 I-1。近遠期交路圖(方案 I-3) 如圖4 所示。

（4）方案 I-4：共設計 3 個交路，戶縣支線折返點選擇在航天基地，本線折返點選擇在航創(chuàng)路，小交路折返點選擇在禹王廟和航創(chuàng)路，交路 1 為太平峪—側坡—航創(chuàng)路，交路 2 為戶縣—側坡—航天基地，交路 3 為禹王廟—側坡—航創(chuàng)路，交路開行比例 1 : 1 : 1。高峰小時開行列車近期均為 7 對，遠期均為 9 對。近遠期交路圖(方案 I-4) 如圖5 所示。

2.2.2支線獨立運營

針對本線大小交路及支線交路折返點的選擇，設計 2 個交路方案。

（1）方案 II-1：支線交路 (交路 1) 戶縣—張良寨；本線設大小 2 個交路，大交路 (交路 2) 為太平峪—側坡—航天基地，小交路 (交路 3) 為禹王廟—側坡—航天基地，列車編組本線 6 輛、支線 4 輛。高峰小時本線大小交路近、遠期均為 10 對、13對，支線近、遠期 10 對、13 對。近遠期交路圖(方案 II-1) 如圖6 所示。

圖3　近遠期交路圖(方案 Ⅰ-2)

圖4　近遠期交路圖(方案 Ⅰ-3)

圖5　近遠期交路圖(方案 Ⅰ-4)

圖6　近遠期交路圖(方案 ⅠⅠ-1)

（2）方案 II-2：支線交路 (交路 1) 戶縣—張良寨；本線設大小 2 個交路，大交路 (交路 2) 為太平峪—側坡—航天基地，小交路 (交路 3) 為禹王廟—側坡—航創(chuàng)路，列車編組本線 6 輛、支線 4 輛，高峰小時本線大小交路近遠期開行列車同方案 II-1。近遠期交路圖(方案 II-2) 如圖7 所示。

2.3方案比較分析

交路方案運營指標比較表如表2 所示。

方案 I-1：客流適應性較好，能夠減少戶縣地區(qū)與主城區(qū)客流的換乘次數(shù)，直達性較好。受本線張良寨—航天基地段運輸能力限制，最大高峰時段僅為 13 對，運輸能力難以滿足客流變化。

方案 I-2：客流適應性好，因航創(chuàng)路至航天基地段客流較少，與方案I-1相比較，該方案可以提高航創(chuàng)路—航天基地的列車滿載率，減少運用車輛，節(jié)省運營成本。

方案 I-3：客流適應性好，與方案I-2基本相同，戶縣支線與本線張良寨—航天基地的客流交流量較大，適應性更好。

方案 I-4：客流適應性最好，運用車輛數(shù)較少，節(jié)省運營成本，但交路數(shù)量多，乘降不便，運輸組織、調(diào)度指揮等相對復雜。

方案 II-1：支線獨立運營，其優(yōu)勢是線路能力不受控，支線列車編組靈活，可以選用小編組列車以提高服務頻率，節(jié)省投資，但戶縣支線至市中心客流需換乘，直達性差。

方案 II-2：支線獨立運營是在方案 II-1 的基礎上對小交路長度進一步縮短，節(jié)省車輛運用數(shù)及運營成本，但也存在戶縣支線—市中心客流需換乘、直達性差的問題。

圖7　近遠期交路圖(方案 ⅠⅠ-2)

表2　交路方案運營指標比較表

綜合分析，方案 I-2、方案 I-3 客流適應性好，車輛運用數(shù)適中，根據(jù)客流預測初步分析，戶縣支線與市區(qū)的交流較大。因此，推薦方案 I-3，即按“Y”型交路運行，交路開行比例 1 : 1，交路 1 為太平峪—側坡—航創(chuàng)路，交路 2 為戶縣—側坡—航天基地，高峰小時開行列車近期均為 10 對，遠期均為13 對。

3　結束語

城市軌道交通建設是城市建設的重要組成部分，其工程規(guī)模浩大、系統(tǒng)復雜，與城市建設、基礎設施及其規(guī)劃建設密切相關，車輛和編組方案的選擇、列車運行交路的確定又直接影響工程投資、運營成本及乘客的體驗，必須慎重研究。設計的列車運行交路覆蓋草堂線全線，適應戶縣、草堂地區(qū)與西安主城區(qū)之間的客流流動特征，也符合西安市城市整體拓展的發(fā)展趨勢。同時，在全線配線設計時考慮應對不同交路方案的靈活性需求，相關車站均設置具有折返功能的配線，在實際運營中可以根據(jù)客流情況及運營需要靈活組織大小交路運行[9]。

[1] 中鐵第一勘察設計院集團有限公司. 西安市域快速軌道交通草堂線一期工程 (太平峪—側坡) 可行性研究報告[R]. 西安：中鐵第一勘察設計院集團有限公司，2013.

[2] 中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會. 建標104—2008 城市軌道交通工程項目建設標準[S]. 北京：中國計劃出版社，2008.

[3] 尹仁發(fā). 都市圈軌道交通車輛選型研究[J]. 鐵道標準設計，2013(4)：135-139. YIN Ren-fa. Research on Type Selection of Rail Transit Vehicle in Metropolitan Area[J]. Railway Standard Design，2013(4)：135-139.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB 50157—2013 地鐵設計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[5] 徐瑞華，陳菁菁，杜世敏. 城軌交通多種列車交路模式下的通過能力和車底運用研究[J]. 鐵道學報，2005，27(4)：6-10. XU Rui-Hua，CHEN Jing-jing，DU Shi-min. Study on Carrying Capacity and Use of Rolling Stock with Multirouting in Urban Rail Transit[J]. Journal of the China Railway Society，2005，27(4)：6-10.

[6] 徐瑞華，李 俠，陳菁菁. 市域快速軌道交通線路列車運行交路研究[J]. 城市軌道交通研究，2006，9(5)：36-39. XU Rui-hua，LI Xia，CHEN Jing-jing. Optimization of Routing Mode on Regional Express Rail[J]. Urban Mass Transit，2006，9(5)：36-39.

[7] 陳 健，曾 瑜. 深圳地鐵 3 號線大小交路運行方式探討[J]. 都市快軌交通，2014，27(2)：54-56. CHEN Jian，ZENG Yu. Study of the Full-part Route of Shenzhen Metro Line 3[J]. Urban Rapid Rail Transit，2014，27(2)：54-56.

[8] 李俊芳，王柄達. 城市軌道交通典型交路形式分析[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟，2009，31(10)：54-58. LI Jun-fang，WANG Bing-da. Analysis on Typical Routing Forms of Urban Rail Transit[J]. Railway Transport and Economy，2009，31(10)：54-58.

[9] 王印富，雷志厚. 城市軌道交通行車組織方法的探討[J]. 鐵道工程學報，2001(4)：59-63. WANG Yin-fu，LEI Zhi-hou. Exploration on Organization of Train Operation for Urban Rail Transit[J]. Journal of the Railway Engineering Society，2001(4)：59-63.

責任編輯：劉 新

第六屆北京國際城軌展將亮相京城

由中國交通運輸協(xié)會主辦，中國鐵道科學研究院、中國國際貿(mào)易中心股份有限公司、北京市基礎設施投資有限公司、北京市軌道交通建設管理有限公司、北京市地鐵運營有限公司承辦的 2015 年第六屆北京國際城市軌道交通建設運營及裝備展覽會 (METROCHINA2015) 將于 11月 17—20日在北京中國國際展覽中心舉辦。本屆展會共有來自中國、美國、加拿大等 15 個國家的 230 余家展商參展，展覽面積達 2 萬余 m2。

為突出展會特色，全方位、零距離展示我國軌道交通先進水平，主辦方屆時將組織國內(nèi)外媒體、展商及專業(yè)觀眾代表赴中國鐵道科學研究院國家鐵道試驗中心試乘新型城軌實車，并參觀國家工程實驗室。

（摘自《人民鐵道》報）

Study on Vehicle Utilization of Caotang Line of Urban Rail Rapid Transit in Xi’an

Based on forecast of passenger flow, according to the characteristics of Caotang line of urban rail rapid transit in Xi’an, this paper makes comprehensive consideration on the factors of traffic volume level, vehicle purchase cost, resource sharing and engineering investment, studies and puts forward the recommended programs of vehicle model selection and train formation, which means selecting B type for the vehicle model and using six-car formation in early stage, short term and long term. Based on above, the paper designs multiple programs of train operation route for Caotang line in early stage, short term and long term respectively, through comprehensively analyzing and comparing the different programs on aspects of passenger flow applicability, number of required vehicles, operation cost and passenger comfort, it is suggested that Taipingyu-Cepo route is operated in early stage, a Y-shaped route is operated in short and long term which is composed of two sub-routes including Taipingyu-Cepo-Hangchuanglu and Huxian-Cepo-Hangtianjidi, and is operated with a proportion of 1:1, and the number of train pairs in peak hours is 10 pairs in short term and 13 pairs in long term.

Urban Rail Rapid Transit; Caotang Line; Train Operation Route; Train Formation

1003-1421(2015)11-0032-06

U239.5

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2015.11.07

2015-07-13