茍明中

（成都軌道交通集團(tuán)有限公司，四川成都 610041）

成都市軌道交通18號(hào)線沿城市最核心的功能軸帶（人民路—天府大道）南北展開，是貫穿老城核心區(qū)，連接天府新區(qū)和東部新區(qū)，有效拉近新老城區(qū)的時(shí)空距離，帶動(dòng)新區(qū)發(fā)展和促進(jìn)城市空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的市域快線。18號(hào)線與1號(hào)線共走廊敷設(shè)，能夠分擔(dān)其客運(yùn)壓力，形成“普快同廊”格局，共同提高南北軸帶通勤效率，支撐該核心軸帶高強(qiáng)度、高水平、高效率集聚發(fā)展。18號(hào)線按運(yùn)行速度140?km/h設(shè)計(jì)，預(yù)留160?km/h線路條件，綜合了城市軌道交通和大鐵兩方面的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢，大膽探索與實(shí)踐一系列新技術(shù)、新方法，妥善解決了隧道壓力波、長大區(qū)間供電及疏散救援、高速車-地?zé)o線通信等技術(shù)難題；并通過多項(xiàng)科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了在牽引供電、通風(fēng)、通信信號(hào)、綜合監(jiān)控、車輛選型和運(yùn)營管理等系統(tǒng)方面的兼容和統(tǒng)籌，滿足了市域快線安全舒適運(yùn)營的技術(shù)要求。

1 18 號(hào)線概況

18號(hào)線分為一、二、三期工程，起于火車北站終于臨江站，全長82.887?km，設(shè)車站18座，平均站間距為4.822?km。其中，一、二期工程為火車南站—天府機(jī)場北站，全長?69.394?km，設(shè)車站13座，最大站間距為19.181?km，平均站間距為5.233?km，于2020年12月18日開通試運(yùn)營；三期工程已開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2024年開通試運(yùn)營。

18號(hào)線工程是按“中心穿越、串城連接、快慢運(yùn)行、互聯(lián)融合”理念實(shí)施的全國首條最高運(yùn)行速度140～160 km/h的市域快線，采用A型車8輛編組，也是國內(nèi)首條采用AC25kV牽引供電制式進(jìn)城，集“快慢組合、共線運(yùn)營?”等多種運(yùn)營組織模式和功能于一體的復(fù)合線路，兼顧中心城區(qū)、市域及機(jī)場客流；開通運(yùn)營后，可與19?號(hào)線共線運(yùn)營，與資陽線（S3）、眉山線（S5）、德陽線（S11）互聯(lián)互通或同臺(tái)換乘，滿足成德眉資客流的快速、高效轉(zhuǎn)換和促進(jìn)成德眉資同城化發(fā)展，詳見圖1。18號(hào)線的開通試運(yùn)營，標(biāo)志著成都市軌道交通正式步入快線時(shí)代，可滿足市民高效、便利的出行需求。

2 快線創(chuàng)新技術(shù)與實(shí)踐

為提高建設(shè)經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)營可靠性、乘客舒適性，以及實(shí)現(xiàn)資源共享，18號(hào)線大膽探索與實(shí)踐了一系列新理念、新技術(shù)和新方法，如快慢直達(dá)混跑、普快線同廊敷設(shè)、A型車及其升級(jí)、25?kV交流供電、空氣壓力波研究、高速運(yùn)行下車地?zé)o線通信傳輸、針對(duì)性綜合監(jiān)控、差異化運(yùn)營管理等，滿足了140?km/h速度下安全、舒適運(yùn)營的技術(shù)要求。

圖1 18號(hào)線區(qū)位圖以及與其他市域鐵路銜接圖

2.1 快慢直達(dá)混跑

18號(hào)線按照“快慢組合、一線多功能”的理念和運(yùn)營組織模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過設(shè)置雙島四線和越行線實(shí)現(xiàn)市域功能復(fù)合線的行車組織要求：機(jī)場功能列車采用大站快車和直達(dá)車，城市通勤功能列車使用站站停慢車，分別在海昌站、三岔站設(shè)置越行線。火車南站—機(jī)場T1/T2?站直達(dá)快車、大站快車、站站停3種運(yùn)行模式的旅行時(shí)間分別為 32?min?41?s、36?min?37?s、47?min?31?s，旅行速度分別為 118.26?km/h、107.05?km/h、82.51?km/h，大幅提高了車輛周轉(zhuǎn)效率，節(jié)約了機(jī)場客流出行的時(shí)間，滿足多元化出行需求。

2.2 普快線同廊敷設(shè)

成都市城市空間結(jié)構(gòu)已由以老城為核心的單中心向“老城+天府新區(qū)”的雙中心轉(zhuǎn)變，沿人民路—天府大道形成全市功能最強(qiáng)的南北中軸核心功能帶，也是全市交通出行最密集、強(qiáng)度最大、時(shí)效性要求最高的走廊，使采用6B制式、2010年底通車的1號(hào)線難堪重負(fù)。18?號(hào)線與1號(hào)線同廊道敷設(shè)，長度約32?km，1號(hào)線共設(shè)29座站，18號(hào)線設(shè)10座站（均可與1號(hào)線通過站廳換乘），有效滿足了該廊道上大規(guī)模客流的不同出行需求，可有力緩解1號(hào)線高峰期擁擠的問題，實(shí)現(xiàn)沿線重要樞紐和商業(yè)中心的快速串聯(lián)，顯著提升南北軸帶客運(yùn)效率，特別是早晚高峰通勤效率。這為城市核心區(qū)大客流走廊普快同廊敷設(shè)提供了實(shí)踐參考。

2.3 A 型車及其升級(jí)

目前國內(nèi)已投入運(yùn)營的160 km/h 市域快線基本采用CRH系列車型，將城際鐵路制式的車輛降級(jí)應(yīng)用于市域快線，而成都是國內(nèi)第一個(gè)將地鐵A型車進(jìn)行升級(jí)應(yīng)用于最高運(yùn)行速度達(dá)140～160?km/h市域快線的城市。18號(hào)線對(duì)A型車主要做了如下升級(jí)改造。

（1）通過采用高隔音、隔熱和具有氣密性能的塞拉門系統(tǒng)，加厚的雙層棚布貫通道，貼有防曬膜的雙層有色玻璃車窗，轉(zhuǎn)向架區(qū)域高隔音性能復(fù)合材料地板等，提高了車輛的密封性能、隔音效果和調(diào)整了客室內(nèi)的壓力波。

（2）通過采用基于等聲功率設(shè)計(jì)和分頻段控制策略，解決了減振降噪難題。

（3）由于線路存在長大區(qū)間，增加了載客救援要求，即1列超載列車可將另1列故障超載列車推送至臨近車站；而常規(guī)線路無載客救援要求。

（4）通過采用能夠適應(yīng)高速行車的流線外形鋁合金車頭，降低了列車在長大隧道區(qū)間運(yùn)行時(shí)的空氣阻力。

（5）對(duì)車輛弓網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，提高了信息采集精度。通過采用基于4G/5G在線傳輸?shù)拈T控器智能維護(hù)系統(tǒng)，全方面采集車門電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析診斷，實(shí)現(xiàn)140?km/h高速運(yùn)行環(huán)境下的故障預(yù)警。

列車采用6動(dòng)2拖模式，軸重≤17 t；每側(cè)4個(gè)客室門，不設(shè)置端部疏散門；采用基于通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)（CBTC）；起動(dòng)平均加速度為：速度0～50?km/h時(shí)≥ 1?m/s2、速度 0～140?km/h 時(shí)≥ 0.5?m/s2；制動(dòng)平均減速度≥1.0?m/s2，緊急制動(dòng)平均減速度≥1.2?m/s2；實(shí)現(xiàn)了地鐵A型車的升級(jí)改造，提高了乘車舒適度，實(shí)現(xiàn)了資源共享。

相比CRH系列車型，升級(jí)地鐵A型車具有以下優(yōu)勢：

（1）車輛造價(jià)降低20%～30%，可有效降低工程投資；

（2）由于與常規(guī)地鐵的車型一致，可有效實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)資源共享；

（3）信號(hào)系統(tǒng)兼容性更好，最小行車間隔時(shí)間僅為2?min，能夠保證全線運(yùn)輸能力。

2.4 25 kV 交流供電

根據(jù)最高行車速度140?km/h和站間距大的特點(diǎn)，18號(hào)線選擇更適用于運(yùn)量大、負(fù)荷重、速度高、牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、供電能力強(qiáng)、運(yùn)營費(fèi)用低、供電距離長的單相工頻25?kV交流供電模式，柔性架空接觸網(wǎng)。主變電所采用 110 kV?/?35 kV 電力變壓器和 110 kV?/?25 kV牽引變壓器作為動(dòng)力照明和牽引網(wǎng)供電，通過設(shè)置動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置（SVG）和磁控電抗器進(jìn)行電磁防護(hù)。電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）采用獨(dú)立組網(wǎng)的方式設(shè)置獨(dú)立中心服務(wù)器，與維護(hù)系統(tǒng)作為互聯(lián)子系統(tǒng)接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)互通，達(dá)到了系統(tǒng)配置和使用更靈活、對(duì)數(shù)據(jù)庫容量和服務(wù)器要求更低、專用性和實(shí)用性更好的效果，使整個(gè)供電系統(tǒng)具有高可靠性、高時(shí)效性和高性價(jià)比。

通過對(duì)電磁環(huán)境兼容性的研究可知：①25?kV交流牽引電磁環(huán)境下2.4?GHz或5.8?GHz的無線通信系統(tǒng)可以正常工作；②強(qiáng)度較大的弓網(wǎng)離線脈沖騷擾會(huì)造成數(shù)字集群通信系統(tǒng)（TETRA）瞬時(shí)的呵嚦聲，但由于TETRA用于語音通信，并不用于列車控制，因此可在25?kV交流牽引電磁環(huán)境下正常工作；③車載設(shè)備通信總線容易受到電磁干擾，通過合理布線，避免信號(hào)電纜與強(qiáng)電電纜近距離并行或交叉，屏蔽層采用360°環(huán)接，可有效避免電磁干擾。

2.5 空氣壓力波研究

根據(jù)最高運(yùn)行速度140?km/h?安全舒適性要求，研究人員通過理論研究、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)與實(shí)車測試等手段，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)、風(fēng)道設(shè)置、列車運(yùn)行及車體密封性能等方面采用如下技術(shù)措施和技術(shù)參數(shù)。

（1）隧道凈空：綜合考慮舒適性指標(biāo)和交流供電接觸網(wǎng)安裝要求，圓形盾構(gòu)隧道直徑采用7.5?m，凈空面積約 44?m2。

（2）140?km/h?快線壓力舒適度標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)隧道內(nèi)空氣總的壓力變化值超過700?Pa時(shí)，其壓力變化率不得大于415?Pa/s。

（3）車輛氣密性：滿足列車以140?km/h速度運(yùn)行時(shí)的舒適度需求，列車車廂的永久動(dòng)態(tài)密封性指數(shù)不小于3.0?s，司機(jī)室的永久動(dòng)態(tài)密封性指數(shù)不小于6.0?s。

（4）屏蔽門系統(tǒng)：在列車最高運(yùn)行速度140?km/h區(qū)段，最大活塞風(fēng)壓值為±2?400?Pa，屏蔽門正常啟閉過程中承受的最大動(dòng)態(tài)風(fēng)壓為250?Pa；在列車最高運(yùn)行速度160?km/h區(qū)段，地下車站最大活塞風(fēng)壓值為±3 200 Pa，屏蔽門正常啟閉過程中承受的最大動(dòng)態(tài)風(fēng)壓為330 Pa。全高屏蔽門門體最接近列車動(dòng)態(tài)包絡(luò)線構(gòu)件的最大彈性變形量不大于12?mm。非越行直線站臺(tái)屏蔽門限界為1 630 mm，越行直線站臺(tái)屏蔽門限界為1 800 mm。

（5）越行車站隧道凈空面積：列車以100?km/h的速度越行過站時(shí)，車站軌行區(qū)的最小凈空面積不小于29.4?m2。

（6）隧道洞口泄壓井：在隧道進(jìn)出洞口處設(shè)置泄壓豎井，以減輕列車進(jìn)出隧道時(shí)引起的洞口壓力波效應(yīng)，使壓力變化平緩，但對(duì)隧道壓力波峰值的影響不大。

（7）迂回泄壓風(fēng)閥：為改善屏蔽門的受力條件，以及為其可靠啟閉提供冗余保障，地下車站無配線端設(shè)置迂回泄壓風(fēng)閥，凈通風(fēng)面積不小于16?m2。當(dāng)車站左、右線間設(shè)置迂回風(fēng)道后，可降低屏蔽門風(fēng)壓值40%～50%。該迂回泄壓風(fēng)閥按常閉工況考慮，并納入隧道通風(fēng)系統(tǒng)模式控制，當(dāng)遠(yuǎn)期高峰小時(shí)存在列車追蹤運(yùn)行工況時(shí)，開啟屏蔽門泄壓模式。

（8）設(shè)備承壓：區(qū)間隧道設(shè)備承壓 3 500 Pa，車站設(shè)備承壓 2 500 Pa。

通過提高車輛氣密性、減小隧道阻塞比、局部泄壓等措施，18號(hào)線解決了由列車高速運(yùn)行帶來的空氣動(dòng)力學(xué)問題和高風(fēng)壓下屏蔽門的結(jié)構(gòu)安全及安裝難題，滿足了司乘人員的舒適度和區(qū)間設(shè)備設(shè)施的安全性要求。

2.6 高速運(yùn)行下車-地?zé)o線通信傳輸

18號(hào)線車-地?zé)o線通信采用長期演進(jìn)系統(tǒng)（Long?Term?Evolution，LTE）第四代無線通信技術(shù)。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)采用基于授權(quán)專用頻段（Long?Term?Evolution–Metro，LTE–M）的CBTC系統(tǒng)，10?MHz帶寬滿足列車在140?km/h高速移動(dòng)狀態(tài)下車-地信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、安全性、穩(wěn)定性和高可靠性。車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)及車載乘客信息系統(tǒng)（PIS）的無線信息傳輸首次采用非授權(quán)頻段（Long?Term?Evolution?–?Unlicensed，LTE–U），傳輸有效帶寬不低于40?Mb/s，能夠?qū)崿F(xiàn)緊急情況下的全部列車車載視頻監(jiān)控圖像上傳至控制中心，使調(diào)度中心能夠?qū)崟r(shí)了解列車上的情況；同時(shí)實(shí)時(shí)下發(fā)視頻等相關(guān)信息至列車，實(shí)現(xiàn)了列車高速運(yùn)行下相關(guān)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、可靠傳輸，提高運(yùn)營服務(wù)水平。

18號(hào)線為快慢車混合運(yùn)行線路，全線設(shè)置2座越行車站。信號(hào)系統(tǒng)按照快慢車混跑的運(yùn)營模式編制運(yùn)行圖，具備相應(yīng)的運(yùn)營組織調(diào)整方案，如慢車避讓/快車越行優(yōu)先、快慢車統(tǒng)一調(diào)整為站站停等間隔運(yùn)營方案，以實(shí)現(xiàn)非正常運(yùn)營情況下的運(yùn)營組織。在常規(guī)接口信息內(nèi)容的基礎(chǔ)上，信號(hào)系統(tǒng)與PIS、廣播系統(tǒng)的接口信息增加列車性質(zhì)（快慢車）、后續(xù)?？寇囌尽④囌菊九_(tái)號(hào)等相關(guān)內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客的正確引導(dǎo)。

2.7 針對(duì)性綜合監(jiān)控

18號(hào)線地下區(qū)間內(nèi)由于存在大量瓦斯區(qū)段，為有效降低瓦斯隧道的安全風(fēng)險(xiǎn)，保障列車安全運(yùn)行，同時(shí)有效降低巡檢和運(yùn)維工作量，提高隧道瓦斯監(jiān)測監(jiān)控與通風(fēng)工作效率，采用運(yùn)營期隧道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道瓦斯危險(xiǎn)場所的有效監(jiān)控和報(bào)警，并通過預(yù)設(shè)邏輯實(shí)現(xiàn)通風(fēng)的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。結(jié)合目前城市軌道交通軌行區(qū)人防門的特點(diǎn)，18號(hào)線采用區(qū)間人防隔斷門智能監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)，經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和智能分析，為區(qū)間內(nèi)安全行車提供了有效保障。

2.8 差異化運(yùn)營管理

18號(hào)線車站劃分為快車?？空?、慢車?？空尽⒖燔囋叫姓竞涂燔囃？吭叫姓尽Ｅc常規(guī)站站停車站相比，車站管理主要存在以下3個(gè)方面的差異化。

（1）廣播系統(tǒng)差異化。根據(jù)大站快車、快車越行站、快車?？吭叫姓镜牧熊囃Ｕ灸Ｊ讲煌熊嚰败囌緩V播也有所不同。快車進(jìn)站廣播增加列車越行信息，無越行站時(shí)不加越行信息；列車廣播增加列車類型、越行及換乘信息，無越行站時(shí)不加越行信息。

（2）PIS顯示差異化。站臺(tái)PIS較常規(guī)線路增加相關(guān)信息，如顯示列車到站時(shí)間、列車類別、列車終到站、?？亢蜍囌九_(tái)信息；列車PIS增加對(duì)應(yīng)快慢車站信息，可以讓乘客在上錯(cuò)車后能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)。

（3）導(dǎo)向標(biāo)識(shí)差異化。每個(gè)車站均需設(shè)置快車?？空緦?dǎo)向，即有快車站為快車不停靠的車站及后續(xù)?？寇囌镜膶?dǎo)向、無快車站為快車不在本站?？康膶?dǎo)向，以便乘客查看。站臺(tái)屏蔽門上方增加LED屏提示，提示下趟車為快車或慢車，同時(shí)提示快車?？空尽Ｕ九_(tái)立柱貼附式導(dǎo)向，注明各快車?？空菊久?。

3 現(xiàn)場試運(yùn)營測試

3.1 噪聲測試

針對(duì)18號(hào)線，研究人員在合江車輛段試車線隧道內(nèi)進(jìn)行了測試，當(dāng)列車以105?km/h勻速運(yùn)行時(shí)，客室的噪聲為79?dB，司機(jī)室的噪聲為73?dB；另外，在火車南站—西博城站區(qū)間隧道內(nèi)進(jìn)行了噪聲測試，當(dāng)列車以140?km/h速度運(yùn)行時(shí)，客室的噪聲為81.3?dB，司機(jī)室的噪聲為77.8 dB。其與普通地鐵以80?km/h的速度在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)車內(nèi)的噪聲值相當(dāng)，因此滿足國家相關(guān)規(guī)范的要求。

3.2 屏蔽門風(fēng)壓測試

針對(duì)18號(hào)線，研究人員測試了天府新站和興隆站的屏蔽門壓力，測試列車從三岔站發(fā)車，以140 km/h的速度突入龍泉山—天府新區(qū)間敞口段洞口（YDK41+117），并在敞口段洞口—天府新站—興隆站—西博城站區(qū)間上行線內(nèi)運(yùn)行，主要測試了以下3類工況，測試結(jié)果如下。

（1）單車運(yùn)行工況：當(dāng)關(guān)閉興隆站迂回風(fēng)閥、開啟區(qū)間所有風(fēng)閥、列車以100?km/h的速度過站時(shí)，屏蔽門的最大正壓力為460 Pa，最大負(fù)壓力為334?Pa；當(dāng)同時(shí)關(guān)閉興隆站迂回風(fēng)閥及區(qū)間所有風(fēng)閥、列車以100?km/h的速度過站時(shí)，屏蔽門的最大正壓力為517 Pa，最大負(fù)壓力為 536?Pa。

（2）兩車間隔2?min追蹤運(yùn)行工況：當(dāng)關(guān)閉興隆站迂回風(fēng)閥、開啟區(qū)間所有風(fēng)閥、列車以100?km/h的速度過站時(shí)，屏蔽門的最大正壓力為446?Pa，最大負(fù)壓力為386?Pa；當(dāng)同時(shí)關(guān)閉興隆站迂回風(fēng)閥及區(qū)間所有風(fēng)閥、列車以100?km/h的速度過站時(shí)，屏蔽門的最大正壓力為480?Pa，最大負(fù)壓力為 617?Pa。

（3）?一列列車阻塞，另一列列車追蹤運(yùn)行：一列列車停在興隆站，另一列列車追蹤運(yùn)行，當(dāng)關(guān)閉興隆站迂回風(fēng)閥時(shí)，屏蔽門的最大壓力為222?Pa；當(dāng)開啟迂回風(fēng)閥時(shí)，屏蔽門的最大壓力為166?Pa。迂回風(fēng)閥的開啟使得由后車運(yùn)行傳播到軌行區(qū)的壓力降低20%，起到有效的泄壓作用。一列列車停在天府新站，另一列列車追蹤運(yùn)行，屏蔽門的最大壓力為90?Pa。興隆站及天府新站屏蔽門開關(guān)門試驗(yàn)正常，未出現(xiàn)關(guān)閉不暢的情況。

由以上測試可知，屏蔽門的現(xiàn)場測試壓力均小于設(shè)計(jì)最大承壓值，其結(jié)構(gòu)安全，開關(guān)門正常。

3.3 車輛動(dòng)力學(xué)測試

列車速度為154?km/h時(shí)的動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，測試的各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)均滿足?GB/T?5599-2019《機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》規(guī)定的要求。

表1 列車試驗(yàn)測試最大值

4 結(jié)束語

18號(hào)線已于2020年12月開通試運(yùn)營，運(yùn)營效果良好，乘客體驗(yàn)感舒適。其技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐滿足速度為140～160?km/h市域快線安全、舒適運(yùn)營的技術(shù)要求。特別是18號(hào)線將地鐵A型車升級(jí)應(yīng)用于市域快線，融合了城際動(dòng)車組和地鐵車輛的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足市域快線“快速、大運(yùn)量、公交化、乘坐舒適”等運(yùn)營需求，有效實(shí)現(xiàn)了線網(wǎng)資源共享、互聯(lián)互通，提高了快線運(yùn)輸效率，促進(jìn)了成都市東部新區(qū)、天府新區(qū)與老城區(qū)的交流和共融發(fā)展。