北京地鐵13號線運能提升改造綜合實施方案剖析

徐成永，賀 鵬，邱麗麗

快軌論壇

北京地鐵13號線運能提升改造綜合實施方案剖析

徐成永，賀 鵬，邱麗麗

（北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100037）

從北京西北部軌道交通網和13號線運營現狀存在問題出發，分析制約13號線能力提升的瓶頸。通過對“提升西直門站折返能力方案、基于撥線改造的列車擴編方案、基于車站擴編改造的線路拆分方案”的研究，提出13號線運能提升綜合實施方案。采用線路拆分重組、新建+改造相結合、擴大編組(6B改為8B)等一系列改造，優化線網布局、破除13號線運營困局、提高線網服務水平和可達性。

軌道交通；運能提升；撥線改造；車站擴編；線路拆分；線網優化

隨著人口疏解政策的提出，北京市軌道交通的建設不再盲目追求大規模的新建，而是遵循“改造一批、優化一批、新建一批”的指導方針。同時，市委市政府為解決回龍觀和天通苑地區(簡稱回—天)居民出行難的問題，提出要利用既有軌道交通線網，在回—天地區建設軌道聯絡線來解決交通問題。

13號線擴能提升工程作為既有線改造項目，采用線路拆分重組、新建+改造相結合、車輛擴大編組(6B改為8B)等綜合實施方案，不但可以提升13號線系統運輸能力和服務水平，而且在回—天地區增加站點，可以增加服務人群；另外，通過拆分延伸新建，與多條線路換乘，可以提升軌道交通可達性。

13號線運能提升改造，從2014年設備系統改造研究開始，到2017年10月提出拆分方案，再到2019年底獲得國家發改委的最終批復，經歷了漫長的研究和論證過程，涉及的影響因素復雜，最終確定的綜合實施方案符合城市軌道交通線網優化的要求和沿線城市居民的出行需求，得到了沿線居民的認可和支持。

1 運能提升改造背景

北京地鐵13號線是北京西北方向放射的半環輔助線，屬于中運量的快速軌道交通。1999年修建，2002年9月28日其西段(西直門—霍營)建成試運營，次年1月28日其東段(霍營—東直門)通車運營。線路全長40.9 km，共設車站16座，預留6處站位，全線設車輛段1座，詳見圖1。線路采用B型車6輛編組，最高運行速度80 km/h，信號系統采用固定閉塞+ATP。

圖1 13號線線路示意圖

Figure 1 Diagram of Line 13

1.1 13號線建設背景

20世紀90年代，回龍觀及北苑邊緣集團、西二旗及上地地區已經進行了大量的開發建設，有較高的交通聯系需求。但由于當時政府投資能力有限，為降低投資，前期規劃時進行了“在既有鐵路上運行市郊鐵路和干線鐵路列車混跑”以及“利用鐵路走廊修建獨立運營軌道”兩種方案的研究，后經北京市政府與原鐵道部多次協商，最終確定利用既有鐵路走廊建設13號線的方案，即西段沿京包鐵路西側、北段沿東北鐵路環線北側、東段購買望和支線鐵路資產(拆掉鐵路原地重建)[1]。

13號線在1999年納入建設規劃。在北京城市總體規劃(2004年～2020年)軌道交通線網規劃中，考慮其線網形態及13號線區位的特殊性，提出近期建設13號線，遠期拆分形成“外圍輕軌+昌平放射線+順義線”3條地鐵線路的方案，詳見圖2[2]。

圖2 2004年總規中的軌道交通線網規劃

Figure 2 Rail transit network planning in 2004 master plan

1.2 運能提升改造需求分析

隨著北京邊緣集團的快速發展，越來越多的居住人口在北部聚集，而就業崗位基本在中心城區，這給軌道交通帶來了巨大壓力。北京線網問題最突出的是西北部，線網滿載率均超過120%，詳見圖3，其中昌平線受13號線運能限制，線網滿載率高達150%；北部23座車站中18座限流，在全網進站量排名前10的車站中，7座位于回—天地區；在西北部的換乘站中，西直門站為3線換乘，換乘量高達4.2萬人次/h，為全網第一；西二旗站出站量2.37萬人次/h，為全網第一，換乘量2萬人次/h，為全網第9[3]。

13號線東、西段的客流量級差異大，13號線建設時，西直門站進行了地下、地面及高架方案的比選，最終受工期、造價等因素制約，采用高架站前折返形式，折返能力受限。西段滿載率高達125%，線路能力不足，而東段可滿足客流需要，詳見圖4。同時，13號線建設時，受制于當時經濟條件，為減小車站規模、降低工程投資，全線車站基本采用側式站臺，站臺窄、站廳小、出入口少、樓扶梯通過能力有限，車站能力嚴重不足，存在安全隱患。

圖3 線網滿載率示意

Figure 3 Diagram of full load rate of line network

圖4 13號線現狀高峰小時客流斷面

Figure 4 Diagram of current passenger flow section of Line 13

另外，13號線開通達17年，供電、信號等系統均處于更新改造周期，2014年就開始提出運能提升改造。存在既有設備及元器件不斷老化，故障率不斷提高，開閉所多次發生過載，FAS/BAS等產品停產或設備型號更新產品無法接入既有系統等問題，整體技術水平落后，已不適應運營、維護及管理的需求。此外信號系統采用固定閉塞，由調度集中系統(CTC)+計算機聯鎖系統(CI)+ 列車自動防護系統(ATP)組成，無列車自動駕駛功能(ATO)。設計時最大運能20對/h，后經多次運能挖潛，達到極限23對/h，無再壓縮的可能。

2 運能提升改造綜合方案

2.1 提升西直門站折返能力方案

13號線西直門站現采用站前9號道岔折返方案，詳見圖5，即使信號系統改造為移動閉塞，列車折返能力也僅能由23對/h提高至26對/h[4]，依然是全線折返能力的瓶頸點。但對信號系統進行改造，投資高達17億元，而運能僅提升13%，不能從根本上解決13號線西段運能不足的矛盾，性價比不高，投資效益差。

圖5 西直門站配線圖

Figure 5 Sidings of Xizhimen station

為提高西直門站的折返能力，提出如下兩個改造方案[5]。方案1：將折返道岔(整體道床)由9號調整為12號，需要橋梁加寬、鋪設道岔，長時間中斷運營；方案2：將站前折返改為站后折返，需要加長線路，與西直門外大街高架橋梁結構沖突。在上述兩個改造方案均不可行的情況下，提出撥線改造方案，詳見圖6。

圖6 大鐘寺站以南段撥線改造方案示意

Figure 6 Diagram of railway line-moving for the south of Dazhongsi Station

線路利用既有區間碎石道床，從大鐘寺站后向西南方向撥線，穿過四道口水產批發市場(規劃拆遷騰退)后，沿交大東路、北禮士路向南，至6號線車公莊站，實現站后折返。新建段長度4.3 km，設置學院南路、西直門及車公莊3座車站，實現與2號線、4號線及6號線的多線多點換乘，緩解西直門站單點換乘的壓力。撥線后，13號線能夠滿足30對/h的折返能力，系統運能提升25%，可達4.38萬人次/h。既有大鐘寺至西直門段線路2.8 km，建議改造為實訓基地或結合東京東橫線拆分案例改造為城市綠廊[6]，詳見圖7。

2.2 基于撥線改造的列車擴編方案

13號線建設年代較早，建設時運能按照20對/h設計。撥線至車公莊后，線路能力提升至30對/h，但站臺寬度、車站規模、樓扶梯等通行設施的能力依然無法滿足正常運營和緊急疏散的通行要求，在線路能力提升的同時，必須進行車站的擴編改造。

在13號線既有車站中，除東直門站為地下車站外，其余15座車站均為地面或高架車站，從敷設條件看具備列車擴編改造的條件。車站擴編方案結合車站兩端的配線、線路條件、用地條件，逐站分別進行了分析，詳見圖8。

圖7 東京東橫線軌道廢棄前后對比

Figure 7 Diagram of Tokyo East horizontal line track before and after being abandoned

圖8 13號線擴編改造站臺的加長方案示意

Figure 8 Diagram of station expansion of Line 13

研究后發現，北段車站多為3線或4線車站、配線形式復雜；東段車站周邊用地條件局促，車站加長及拓寬相對困難；而西段線路撥線后需新建3座地下車站，另外配合京張城際鐵路的建設增設清河站，配合15號線的建設增設清華東路西口站，新建車站較多，其余5座既有車站東側京張鐵路入地，車站周邊用地條件較好，較易實施。

對于車站擴編，若考慮擴編為7B，站臺僅加長20 m，站廳相應加長后難以增加廳—臺之間的樓扶梯，無法滿足車站通行能力和乘客緊急疏散的要求。對各站的擴編改造方案研究后發現，車站擴編為7B或8B涉及的因素基本相同，只是改造的工程量稍有差異，實施難度基本相當。故車站擴編改造首選為8B。

2.3 基于車站擴編改造的線路拆分方案

通過以上研究發現，車站改造難度東、西段差異大，且東、西段客流分段特征明顯，13號線擴能改造的重點應該是緩解西段運能不足。結合區域城市功能布局，對區域線網進行優化和調整，提出了對13號線進行拆分，西段和東段采用不同的改造方案，詳見圖9。

圖9 13號線拆分運能提升改造綜合實施方案

Figure 9 Diagram of capacity expanding of Line 13

13號線擴能改造實施方案主要包括：

1) 將13號線西段與東、北段進行拆分，拆分點位于西二旗站和回龍觀站之間。拆分后形成A/B兩條線。兩線在新建的車站(新龍澤站)可實現同臺換乘，并具備跨線運營條件。A線由西二旗站向北深入回龍觀和天通苑中心，增強對兩大居住社區的服務，B線由新龍澤站向西深入軟件園中心，實現兩大居住社區與軟件園的聯系。

2) A線采用8B編組，最大運能達5.1萬人次/h(按5人/m2計算)，與遠期預測4.8萬人次/h的客流需求相適應。B線維持6B編組不變，既有車站中僅西段5座車站由6B擴編8B，且均為地面或高架車站，改造難度大大降低。

3) 為調整和優化北部線網，A線向東延伸至17號線天通苑東站，B線向西延伸至16號線馬連洼站。13號線拆分后，A/B線同時形成城市北部的橫向聯絡線，兩線終點銜接16及17號線兩條大運量8A線路，有利于8A線路運能的發揮，緩解5號線進城客流壓力及10號線北段橫線聯絡的客流壓力，有效地優化了線網客流分布關系，期望能徹底解決城市北部的軌網問題。

4) 西二旗以北A/B線拆分方案復雜，是整個拆分工程的關鍵。拆分工程需要新建新龍澤站及A/B線兩端區間隧道，需躲避13號線既有區間隧道、京張城際鐵路橋梁基礎，下穿京張城際動車所，兩端撥線段要確保拆分時盡量少影響既有線的運營[5]。為此，設計團隊針對逐個節點落實邊界條件、進行精準定線，做了大量細致的協調和配合工作，確保拆分方案合理可行。詳見圖10。

圖10 13號線西二旗站至龍澤站拆分段線路實施方案

Figure 10 Scheme of Line 13 for the section between Xi’erqi Station and Longze Station

3 結論和思考

通過對北京地鐵13號線運能提升改造綜合實施方案剖析，可以看出：

1) 13號線運能提升改造是國內第一條大規?！靶陆?改造”的軌道交通工程，改造方案論證綜合復雜但邏輯清晰。通過一系列改造后，優化了北京北部軌道交通線網布局及客流分布，提升了軌道交通的可達性，破除了13號線現狀運營的困局，增加了軌道交通服務人群，提高了回—天地區服務水平。13號線擴能改造建設效果明顯，意義重大。

2) 北京市軌道交通既有骨干線路建設年代早，建設標準低，但占據主要的客流走廊，分擔的客流量大，新建線路不可能根本解決既有線運能不足的矛盾[7]，既有線的運能提升改造成為必然。因此，建議既有線的運能提升改造應納入軌道交通建設規劃的研究范疇，總體統籌，有效降低軌道交通建設成本，提高軌道交通的服務水平。

[1] 王漢軍, 馮愛軍. 中國地鐵60年: 人和事[M].北京: 中國建筑工業出版社, 2017.

[2] 北京城市總體規劃(2004年～2020年)[R]. 北京: 北京市人民政府, 2005.

[3] 北京軌道交通路網現狀客流特征分析[R]. 北京: 北京軌道交通路網管理有限公司, 2018.

[4] 李瓊. 地鐵站前交叉渡線折返能力探討[J]. 都市快軌交通, 2019, 32(2): 75-78. LI Qiong. Analysis of the turn-back capacity of the double crossover in front of the subway station[J]. Urban rapid rail transit, 2019, 32(2): 75-78.

[5] 北京軌道交通13號線擴能提升工程可行性研究報告[R]. 北京: 北京城建設計發展集團股份有限公司, 2020.

[6] 軌道交通擁擠對策、車站改造技術交流報告[R]. 北京: 日本中央復建工程咨詢株式會社, 2018.

[7] 徐成永, 葉軒, 宣晶.軌道交通運行效果評估、客流特征分析和發展對策研究[J]. 都市快軌交通, 2019, 32(6): 44-50. Xu Chengyong, YE Xuan, XUAN Jing. Operational evalua-tion, characteristic analysis and development strategy of urban rail transit in Beijing[J]. Urban rapid rail transit, 2019, 32(6): 44-50.

Comprehensive Scheme for Capacity Expanding of Beijing Metro Line 13

XU Chengyong, HE Peng, QIU Lili

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

An opportunity has been provided for a capacity expansion of Beijing Line 13 owing to a lack of capacity of the western section and a renewal of equipment. Beginning with conveying existing operating problems of the northwest rail network and Line 13 in Beijing, this study then analyzes the capacity bottleneck of this line. Based on the “improvement scheme for the turn-back of Xizhimen Station, a marshalling expansion scheme based on railway line-moving, and a line splitting scheme based on a station expansion, ” an integrated implementation program for improving the transportation capacity of Line 13 is proposed herein. Through adoption of a series of transformations such as “line splitting and reorganization, a combination of construction and renovation, and marshalling expansion (from 6B to 8B), ” it is possible to optimize the subway network layout, break the operating predicament of Line 13, and improve the service level and accessibility of the network.

rail transit; capacity expanding; railway line-moving; station expansion; line splitting; network optimization

U231.1

A

1672-6073(2021)02-0054-05

10.3969/j.issn.1672-6073.2021.02.009

2020-05-31

2020-07-07

徐成永，男，本科，教授級高級工程師，從事城市軌道交通規劃與設計研究，xuchengyong@bjucd.com

徐成永，賀鵬，邱麗麗. 北京地鐵13號線運能提升改造綜合實施方案剖析[J]. 都市快軌交通，2021，34(2)：54-58.

XU Chengyong, HE Peng, QIU Lili. Comprehensive scheme for capacity expanding of Beijing metro line 13[J]. Urban rapid rail transit, 2021, 34(2): 54-58.

（編輯：郝京紅）