成都地鐵5號線一、二期工程列車編組6A改8A合理性分析

楊沛敏

(1.中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043； 2.陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室(中鐵一院),西安 710043)

引言

截止2018年底，中國大陸地區已有35個城市開通城市軌道交通，已運營線路達185條[1]。由于列車編組形式直接控制著站臺長度、車站規模、場段規模等，一旦建成，改擴編難度極大。東京丸之內線列車編組4改6歷時15年才完成[2]。因此列車編組的確定已成為業內普遍關注的焦點問題。預測的高峰小時單向最大斷面客流量是列車編組確定的重要依據[3-4]。而城市總體規劃、線網規模的調整必然導致客流預測結果的變化。

工可階段，成都地鐵5號線推薦采用最高運行速度80 km/h、DC1500V架空接觸網授流的A型車；初、近、遠期均采用4動2拖6輛編組的A型車。初期全線配屬車輛70列/420輛。初、近、遠期均開行大、小兩個交路，高峰小時交通開行比例2：1，初、近、遠期高峰小時開行對數分別為21對、24對、30對。

隨著成都市新一輪城市總體規劃的開展，城市空間、城市規模都發生了較大的變化，線網規劃也發生調整。為了更好地適應城市總體規劃的變化、滿足區域交通要求、緩解交通壓力、疏解交通擁堵，匹配線網客流量級，為城市后期客流增長適當預留余量，有必要研究5號線6A改8A的合理性。

1 工程概況

地鐵5號線北起新都區香城大道，南至天府新區回龍路。沿線途徑新都區、金牛區、青羊區、武侯區、高新區、天府新區、雙流縣等轄區。線路全長49.012 km，其中地下線42.313 km，高架線6.383 km，過渡段0.316 km；共設車站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—高峰站區間；最小站間距662 m，為石羊立交站—市一醫院站區間；平均站間距1 205 m。全線共設車輛段1座(元華車輛段)、停車場2座(大豐停車場和回龍停車場)，其中元華車輛段承擔5、6、7、8號線大架修；設主變電站4座；控制中心位于7號線崔家店停車場內，負責5、6、7、8號線的運營指揮調度；在城北客運中心站設與7號線聯絡線。

2 城市總體規劃及線網規劃調整分析

2.1 總體規劃變化分析

2014年10月2日，四川天府新區獲批成為國家級新區。天府新區的定位及范圍也發生了變化，四川省隨即對《四川天府新區總體規劃(2010—2030)》的相關內容進行了修編和調整。

天府新區將成為未來成都發展的新動力、新區域、新方向，天府新區將與成都中心城共同構筑成都特大中心城市的“雙核”。調整后，天府新區規劃面積增至1578 km2，規劃遠期人口達175萬人。目前天府新區線網規模明顯不足，線網結構和規模需進行調整，以支撐天府新區地位的提升、引導用地快速健康發展，實現“雙核共興”的城市發展策略。

2016年5月，簡陽正式劃入成都市域范圍。在新的規劃背景下，遠期市域城鎮基礎設施配置人口規模由上版線網的1 400萬人增加至2 440萬人，遠景人口規模由1 700萬人增長至2 886萬人。規劃范圍及人口規模的增加必然要求提高線網規模。

2.2 線網規劃調整分析

2011版線網由23條線組成，總長約937 km，2016版在2011版的基礎上進行修編，由46條線路組成，總長約2 450 km。線網調整后，5號線的換乘站由14個增加至23個，增幅達64.29%。5號線的功能定位也由單純的線網輔助線轉變為“中心城區線網+快線系統”的組成線。

2.3 線網及5號線客流變化分析

可研階段所依據的線網是2011版線網。初步設計階段所依據的線網是2016版線網。

線網調整后，客流有了較大的變化：線網客流總量由1 533.32萬人次/d增大至3 717.45萬人次/d，增幅143%；客流周轉量由18 932.14萬人·km/d增大至36 288.01萬人·km/d，增幅91.67%；平均運距由12.35 km增大至15.78 km，增幅為27.77%。

5號線的全日客流由121.11萬人次/d增大至216.67萬人次/d，增幅78.90%；客流周轉量由1 139.65萬人·km/d增大至1 789.26萬人·km/d，增幅57%；遠期高峰小時斷面由3.73萬人次/h增大至5.3萬人次/h，增幅為42.09%。

3 運營現狀分析

至2019年4月，成都地鐵共開通1、2、3、4、7、10號線，共6條線路，線路總長226 km，共計156座車站。表1為成都市近年(2015-2018年)來城市軌道交通線網運營客流統計。

成都地鐵1號線為南北向主要干線，為B型車6輛編組。B型車6輛編組的設計標準運能為3.78萬人/h，2018年1號線最大高峰斷面已達到5.5萬人/h，遠超過設計最大運能。高峰時段成都地鐵通過采取限流以及組織地面公交的方法，以滿足運營需求及安全。

好的問題應當具有開放性，留給學生思考的空間，學生才能有所思考．問題過于直白，會代替了學生的思考，將最有價值的部分忽略掉．本節課中，反復的一個問題是：“你對該圖形有哪些認識？”這個問題看似比較模糊，實際經過反復的打磨，就是希望把“想”和“說”的權利還給學生，讓學生有時間去思考如何認識圖形，應當從圖形的形狀、大小和位置關系去觀察．教學中的提問不一定要多，但給學生 “想” 和“說”的時間一定要多，這樣建立師生良好的溝通平臺，這就是好問題的作用．

無論是全線網還是聯系中心城區與天府新區的主干線1號線，客流增長速度均較快[5]。目前成都地鐵1號線能力已經飽和，高峰期運行間隔時間已壓縮至2 min，達到了系統設計能力上限。

5號線是繼1號線之后又一條聯系中心城區與天府新區的主干線，從客流預測以及實際客流的分析來看，需采用大運量、大編組的列車才能滿足中心城區與天府新區之間的客流需求。

表1 成都市近年(2015年-2018年)城市軌道交通線網運營客流統計

4 運能適應性分析

4.1 站立密度標準

GB50157—2013《地鐵設計規范》規定設計可采用5～6人/m2的標準，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線路采用的是6人/m2標準，也有部分城市采用5人/m2的標準。

隨著社會經濟的發展、人民生活水平的提高，人們對舒適度的要求也越來越高。北京、上海、廣州、深圳、成都等地的地方標準也提出了采用5人/m2甚至更低的站立標準。

站立密度標準應結合城市經濟水平、線網規模、現狀及預測客流情況、乘客舒適度要求等因素綜合權衡后確定。北京、上海、廣州、深圳、成都均是一線或新一線城市，且已實現網絡化運營多年，客流強度高，因此考慮適當降低站立標準是合理可行的。綜合考慮成都市城市總體規劃、目前運營地鐵線路情況以及本線功能定位，推薦成都地鐵5號線采用5人/m2的站立標準。

但是對于經濟水平不強、新開通地鐵或尚未實現網絡化運營、現狀客流強度較低的城市，考慮客流預測的不確定性，不應盲目的降低站立標準，以免出現運能虛糜、列車滿載率過低的現象[7]。

4.2 列車編組方案

原可研階段，初、近、遠期采用A型車6輛編組。線網調整后，5號線客流有較大變化，原編組方案近期運能富余量僅4.5%，遠期運能不滿足運營需求，因此需對編組方案進行重新研究。初、近、遠期6輛編組方案系統輸送能力見表2。

表2 初、近、遠期6輛編組方案系統輸送能力

(1)方案1

該方案采用5人/m2的站立標準，初、近期采用6輛編組，遠期采用8輛編組方案。初、近、遠期運能余量分別達到9.0%，4.5%，17.6%，近期運能余量較小，且近期高峰小時開行對數已達到30對。理論上差異化列車編組是運用車數最少的方案，但目前列車擴編技術難度大、投資高且干擾正常運營，只適宜遠期客流與初近期客流相差較大的線路采用[8-17]。由于客流預測具有一定的不確定性，該方案存在剛過運營初期就需著手考慮擴編的風險，如廣州地鐵3號線、深圳地鐵4號線等均是在剛過運營初期就著手擴編。因此不推薦該編組方案。方案1系統輸送能力比較見表3。

表3 方案1系統輸送能力

(2)方案2

該方案采用5人/m2的站立標準，初、近、遠期采用8輛編組方案。該方案初、近、遠期運能余量分別達到18.1%,10.6%,17.6%，設計在運能上具有較強的抗風險能力。

由于軌道交通是百年工程，而列車編組的計算所依據的客流預測期限僅為25年，且客流預測具有一定的不可控性，因此規劃設計階段應從長遠考慮，適當預留，具備一定的運能儲備及舒適性提升空間，為城市未來發展預留條件[18]。因此,推薦5號線采用該編組方案。方案2系統輸送能力比較見表4。

表4 方案2系統輸送能力

(3)方案3

該方案采用6人/m2的站立標準，初、近、遠期采用6輛編組，土建預留8輛編組方案。從表5可以看出，初、近、遠期運能余量分別達到16.6%，13.2%，5.2%。雖然遠期運能余量較小，但土建預留了8輛編組，為后續提高運能、提升舒適性提供了良好條件。如日本大阪、美國華盛頓地鐵等多條線都對土建進行預留，為將來運能提升預留條件[19-20]。該方案運營成本較低，且將來具備6A改8A的條件，運能抗風險能力強。對于經濟水平不強、新開通地鐵或尚未實現網絡化運營、現狀客流強度較低的城市，建議采用該方案。但經過上文分析，推薦成都地鐵5號線采用5人/m2的站立標準，因此不推薦該方案。方案3系統輸送能力比較見表5。

表5 系統輸送能力

5 投資影響性分析

成都地鐵5號線一、二期工程列車編組由6A調整為8A后投資變化如表6所示。

表6 成都地鐵5號線一、二期工程列車編組由6A調整為8A后投資變化

8A較6A工程投資估算費用總額增加約20.74億元，僅占原可研批復的5.96%；6A編組的最大輸能4.81萬人/h，調整至8A后輸能可提高至6.41萬人/h，運輸能力提高了33.3%；8A編組在投資增加不大的情況下，對運能的提升十分顯著。

6 結論與建議

通過分析城市規劃、線網規劃、線網客流、運營現狀、運能適應性、投資影響等方面，成都地鐵5號線列車編組由6A調整為8A，是適應城市總體規劃和線網規劃的變化，適應天府新區的區域定位，滿足區域交通需求，可以緩解交通壓力，疏解交通擁堵，匹配線網客流量級，也為了城市后期客流增長適當預留余量。成都地鐵5號線6A改8A后，工程投資僅增加原可研批復的5.96%，而運輸能力提高了33.3%。因此，成都地鐵5號線列車編組的調整是十分必要的、也是合理的、非常及時。研究方法及研究成果對其他類似項目具有一定的參考價值，主要建議如下。

(1)在規劃設計階段，當城市總體規劃、線網規劃、預測客流發生變化時，應重新對列車編組方案進行計算研究。

(2)站立密度標準及列車編組方案應結合城市經濟水平、線網規模、現狀及預測客流情況、乘客舒適度要求等因素綜合權衡后確定。對于經濟水平不強、新開通地鐵或尚未實現網絡化運營、現狀客流強度較低的城市，考慮客流預測的不確定性，不應盲目降低站立標準、開行大編組列車，以免出現運能虛糜、列車滿載率過低的現象。

(3)軌道交通規劃設計應立足當下，考慮長遠，適當預留，應具備一定的運能儲備及舒適性儲備，為城市未來發展預留條件。