李馳宇,張莉
(1. 中鐵二院華東勘察設(shè)計有限責(zé)任公司,浙江 杭州 310004;2. 杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司,浙江 杭州 310020)
地鐵線路在形態(tài)上多呈現(xiàn)為一字形、環(huán)形和Y形,不同形態(tài)線路在線網(wǎng)中承擔(dān)著不同的功能。地鐵Y形線路可將2個不同方向的客流匯入主線,是不同線路間列車共線運營的基礎(chǔ)。目前我國地鐵Y形線路相對較少,通過對杭州地鐵1號線Y形線路運營的相關(guān)問題進(jìn)行探討,為我國同類項目提供參考,為Y形線路規(guī)劃提供工程借鑒。站分岔,一條向東到下沙副城,一條向北到臨平副城,下沙段為九堡東站—16號路站,臨平段為九堡東站—城北工業(yè)區(qū)站[1]。
杭州地鐵1號線貫穿城市中心區(qū),南起錢塘江南的湘湖站,經(jīng)位于濱江區(qū)的濱江站,下穿錢塘江后經(jīng)主城區(qū),北至臨平副城北工業(yè)園區(qū)站,東通下沙副城的16號路站,是根據(jù)城市形態(tài)特征形成的“南—北—東—東/北”的Y狀半環(huán)形骨干線。
規(guī)劃杭州地鐵1號線全長61.39 km,其中南端湘湖站—下沙16號路站長約41.00 km,湘湖站—臨平城北工業(yè)區(qū)站長約48.30 km。從構(gòu)筑大都市的戰(zhàn)略角度,1號線將主城與規(guī)劃的三大副城(下沙副城、臨平副城、江南副城)進(jìn)行連通(見圖1),線路在九堡東
圖1 杭州地鐵1號線走向示意圖
2.1.1 客流規(guī)模[1]
杭州地鐵1號線初期客流規(guī)模較大,2013年早高峰客流達(dá)到9.97萬人次/h,預(yù)計2035年將達(dá)28.45萬人次/h,其中臨平段、下沙段單向最高斷面客流量均在1.00萬人次/h以上(見表1),并將保持同步增長,說明杭州地鐵1號線充分發(fā)揮了加強主城與副城之間聯(lián)系的戰(zhàn)略作用。
2.1.2 岔線客流
早高峰小時臨平段與主城客流交換量初、近、遠(yuǎn)期分別為8 926、14 301和17 294人,略低于下沙段,遠(yuǎn)大于臨平段與下沙段之間的客流交換量(見表2)。遠(yuǎn)期,臨平段內(nèi)部發(fā)生量為40 900人,與主城的直通量為17 294人,高峰小時最大斷面客流為23 359人,至主城直通斷面客流為11 006人,通過斷面客流占高峰最大斷面客流的47%,臨平段有開行小交路列車的需求(見表3)。
下沙段遠(yuǎn)期高峰小時內(nèi)部發(fā)生客流量為10 901人,與主城的直通量為19 357人,接近內(nèi)部客流量的2倍,說明下沙段與主城的聯(lián)系十分緊密(見表3)。
從遠(yuǎn)期高峰小時客流預(yù)測量來看,杭州地鐵1號線臨平段與下沙段相比,內(nèi)部客流量較大,直通客流量相當(dāng),說明主城區(qū)與下沙段聯(lián)系較為緊密,與臨平段次之。
2.2.1 比選原則
列車交路的設(shè)置首先應(yīng)滿足客流的需要,在此前提下,還應(yīng)考慮地鐵運營服務(wù)水平和列車運行管理的合理性和靈活性等多種因素[2],如:
表1 地鐵1號線客流總體情況
(1)滿足各年限客流規(guī)模的需求;
(2)方便大多數(shù)人的出行需求,增加直達(dá)性;
(3)列車運行管理的合理性和靈活性;
(4)交路設(shè)置的延續(xù)性和匹配性;
(5)列車配屬數(shù)量;
(6)系統(tǒng)運輸效率;
(7)系統(tǒng)服務(wù)水平;
(8)折返線設(shè)置的工程條件。
2.2.2 交路類型
杭州地鐵1號線遠(yuǎn)期列車交路需研究確定的主要內(nèi)容有:岔線獨立運營與岔線貫通運營比選,岔線開行小交路的選擇[3]。根據(jù)比選的內(nèi)容,重點對以下4個交路方案進(jìn)行比較。
(1)方案A:岔線獨立運營(見圖2)。1號線臨平段采用獨立交路運營(城北工業(yè)區(qū)—九堡東開行單獨交路),車輛采用6輛編組形式,高峰小時開行列車20對。城區(qū)段濱江—九堡東開行小交路,高峰小時開行列車10對;湘湖—16號路開行大交路,高峰小時開行列車20對。
表2 各區(qū)域間早高峰小時客流交換量 人
表3 遠(yuǎn)期客流特征 人
(2)方案B:岔線貫通運營(見圖3)。1號線臨平段與主城區(qū)段貫通運營,車輛采用6輛編組形式。遠(yuǎn)期高峰小時,下沙段開行直通交路湘湖—16號路,開行列車20對;臨平段開行直通交路濱江—城北工業(yè)區(qū),開行列車10對;臨平段增開小交路九堡東—城北工業(yè)區(qū),開行列車10對。
(3)方案C:不開行小交路(見圖4)。全線開行2個大交路:遠(yuǎn)期高峰小時,下沙段開行直通交路湘湖—16號路,開行列車17對;臨平段開行直通交路濱江—城北工業(yè)區(qū),開行列車16對。遠(yuǎn)期高峰小時主城區(qū)段開行列車33對。
(4)方案D:下沙段開行小交路(見圖5)。下沙段高峰小時增開九堡東—16號路小交路,交路長度13.0 km,開行列車10對;臨平段高峰小時開行直通交路濱江—城北工業(yè)區(qū),交路長度42.4 km,開行列車20對。
2.2.3 綜合比選
方案A和方案B的高峰小時運力完全相同,主要區(qū)別在于其直通性。方案A增加了折返列車的數(shù)量,運用車數(shù)量較方案B增加1列(6輛車)。方案B在平峰時期岔線直通主城,僅在高峰小時臨平段增開折返小交路,其對主城—臨平的直通客流的服務(wù)水平遠(yuǎn)高于方案A。九堡東站處于區(qū)域中心,客流集散量較大,直通客流量也較大,若采用換乘方式,不僅給乘客帶來不便,還給運營帶來一定的管理難度。同時方案A九堡東站需實現(xiàn)雙向折返,工程實施難度較大,并在一定程度上增大了工程投資。方案C遠(yuǎn)期需開行列車33對,運營難度較大。
在岔線客流特征分析中,詳細(xì)論述了臨平段、下沙段的客流特征,方案D的交路設(shè)置與客流特征是相悖的。
圖2 方案A交路示意圖
圖3 方案B交路示意圖
圖4 方案C交路示意圖
圖5 方案D交路示意圖
經(jīng)過比選,推薦采用方案B。岔線運營交路可同時兼顧臨平段、下沙段的向心客流,為乘客提供較高的服務(wù)水平,能夠從實際意義上實現(xiàn)1號線連通臨平副城、下沙副城和江南副城的戰(zhàn)略作用,并把“連通主城”提升為“直通主城”。
交路選取后,重點是確定Y形線路岔線車站的設(shè)置形式。設(shè)置形式仍需對客流特征和客流需求進(jìn)行分析,以進(jìn)行合理的安排。根據(jù)高峰斷面客流,Y形線路有2種類型:
(1)“1+1≤2”型。即Y形線路的2條支線高峰斷面客流之和小于或接近于主線峰值,全線可采用2個貫通的長交路滿足客流直通的要求。
(2)“1+1>2”型。即Y形線路的2條支線高峰斷面客流之和遠(yuǎn)大于主線峰值,此時交路設(shè)置上不但要采用2個直通交路,同時應(yīng)選擇1條支線開行折返交路,其節(jié)點不但要滿足直通,同時還要滿足折返功能。Y形線路岔線車站配線設(shè)置方案見圖6,4種配線設(shè)置方案都能滿足此類運營要求[4]。
目前我國城市發(fā)展較快,城市規(guī)劃也在不斷調(diào)整,客流遠(yuǎn)期變化較大,Y形線路節(jié)點的設(shè)置要有一定的長遠(yuǎn)性和靈活性。圖6中的方案A不但具備了支線貫通運營和設(shè)置小交路折返運營的條件,而且通過線路設(shè)計,可預(yù)留支線遠(yuǎn)期拆分、單獨運營的條件。
杭州地鐵1號線Y形線路運營的節(jié)點設(shè)置于九堡東站,根據(jù)前面的客流分析,1號線遠(yuǎn)期高峰斷面客流,主城區(qū)段為32 497人,臨平段為23 359人,下沙段為23 029人,客流特征為“1+1>2”型。因此,九堡東站在滿足直通需求的同時,還要具備折返功能。
另一方面,對于“1+1>2”型,如支線設(shè)置長度較長,或2條支線直通主線的客流很大,有超出主線運輸能力的情況,從規(guī)劃的角度,這種類型客流特征需求大于供給,在如此大的客流需求下,Y形線路2條支線后期應(yīng)進(jìn)行拆分,形成2條單獨的線路[5-6]。
圖6 Y形線路岔線車站配線設(shè)置方案
1號線連接了江南城—主城—下沙城—臨平城,線路位于城市的主要客流走廊之上,線路的骨干作用很強??紤]隨著城市的發(fā)展,下沙城、臨平城與主城聯(lián)系的不斷加強,主線斷面客流有達(dá)到運能飽和或超過運能的風(fēng)險,因此需考慮臨平支線遠(yuǎn)期拆分、獨立運營的條件。另外,臨平支線本身線路長度較長(約20 km),遠(yuǎn)期獨立成線,可增強運營的效率。
綜合考慮,杭州地鐵1號線在九堡東站設(shè)置圖6中方案A的配線形式。九堡東站設(shè)站前單渡線和站后雙折返線滿足臨平支線小交路折返的條件,臨平支線和主線間設(shè)雙聯(lián)絡(luò)線滿足貫通運營的條件。九堡東站西側(cè),臨平支線在平面上通過設(shè)置喇叭口左右線分開,明挖段已施工至盾構(gòu)井處;在線路平、縱斷面上,對臨平支線遠(yuǎn)期延伸線與1號線正線的立交進(jìn)行了合理安排,保證了臨平支線遠(yuǎn)期拆分、向南延伸獨立運營。
2013年杭州市對城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行了修編,考慮將原杭州地鐵1號線臨平支線進(jìn)行拆分,北端延伸至塘棲組團(tuán),南端延伸至錢江新城,獨立構(gòu)成9號線(見圖7)。這充分說明九堡東站節(jié)點的設(shè)置考慮了城市發(fā)展、客流增長等因素。
由于在設(shè)計階段就考慮了臨平段多種運營的可能性,既可與主線貫通運營,又可獨立運營并具備延伸條件,九堡東站在車站配線、土建工程、設(shè)備系統(tǒng)等方面進(jìn)行了預(yù)留,避免了后續(xù)的工程改造,減少了對運營線路的影響,設(shè)計具有前瞻性和靈活性。在我國城市化進(jìn)程高速推進(jìn)的背景下,這種設(shè)計理念在相關(guān)項目中具有較強的借鑒意義。
圖7 遠(yuǎn)期杭州市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃圖
目前,國外如日本等國家,地鐵運營非常靈活,不同線路之間經(jīng)常采用共線運營的方式。杭州地鐵1號線采用九堡東站的節(jié)點設(shè)置方案,在遠(yuǎn)期線網(wǎng)基本實現(xiàn)后,通過合理的行車組織,也可實現(xiàn)2條線路間的共線運營,增強不同方向客流的直達(dá)性[7]。
杭州地鐵1號線Y形線路運營方案可實現(xiàn)初、近期線路高效運營、遠(yuǎn)期拆分,這種運營方式對“1+1>2”型的客流形式有較好的適應(yīng)性,并具有一定的靈活性。另外九堡東站的設(shè)置方案可為不同線路間的共線運營創(chuàng)造條件。