地鐵重聯編組運營對站臺門布置的影響及其解決方案

李團社

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

0 引言

靈活編組運營模式可以較為有效地提高客流需求和地鐵運力配置的匹配度，也是城市軌道交通、高速鐵路運營組織的發展趨勢。重聯編組是靈活編組運營模式之一，為了實現靈活編組在地鐵中的應用，站臺門布置方案是亟需解決的關鍵技術之一。

地鐵站臺門的設計及其安全性直接影響著運營組織的安全性與運營效率[1]，考慮到地鐵列車客室側門與站臺門的對位問題，有關學者分析了地鐵列車車門間距與站臺門間距的關系[2]，并依據兩者之間的間距關系，計算分析了地鐵站臺門的參數設置[3]；考慮到我國部分B型地鐵車輛門采取非等間距設置的實際，聶文斌[4]提出了B型地鐵車輛門非等間距布置方案及其參數設置；左玉東[5]、王麗紅等[6]分析了各車型車輛門間距對車輛選型及站臺門布置的影響。然而，上述研究成果僅考慮了固定編組條件下地鐵車輛門間距與站臺門間距之間的關系。

近年來，隨著地鐵靈活編組運營組織模式的發展，唐玉川等[7]及雷曉瑜等[8]研究了靈活編組條件下城市軌道交通運營組織方案相關問題；戴源廷等[9]研究了地鐵4輛B型車編組擴編為6輛編組的關鍵技術；霍亮[10]提出了城際鐵路8輛編組兼顧4輛編組的相關關鍵技術，相關學者也針對靈活編組運營組織條件下的車輛門與站臺門對位問題[11-12]、適應靈活編組的列車通信控制[13]等系列關鍵技術問題進行了分析，對靈活編組運營模式具有一定的參考價值，但大部分既有研究成果僅宏觀地研究了靈活編組運營組織優化、分析了制約靈活編組運營模式的關鍵技術要素等，未能系統地提出靈活編組運營模式下如何解決站臺門與車輛門不對位的問題。基于此，在分析現有A，B型地鐵車輛門布置現狀的基礎上，分別以平峰期3輛A型車或3輛B型車小編組運營、高峰期6輛A型車或6輛B型車重聯大編組運營組織方案為例（以下簡稱“3/6A”或“3/6B”），分析現有地鐵站臺門布置對重聯編組運營組織的制約，提出重聯編組運營組織條件下地鐵站臺門與車輛門對位的解決方案，并對各方案進行對比分析。

1 現有地鐵車輛門布置分析

目前，我國地鐵車輛以A，B型為主，而其車輛門的布置形式主要有2種，分別為等間距布置與不等間距布置。

1.1 A型地鐵車輛門布置分析

我國A型地鐵車輛門主要趨向于等間距布局，且大多數A型地鐵車輛每輛設置5對車門（上海軌道交通16號線的列車每輛設置了3對車門）。

固定編組運營模式下，不帶司機室的1節A型地鐵車輛的基本長度為22 000 mm，帶司機室的1節A型地鐵車輛的基本長度為23 600 mm，2節車輛之間的貫通道長度一般設計為800 mm。以每節車輛設置5對車門為例進行測算，6輛A型車（以下簡稱“6A”）編組列車的任意兩相鄰客室車門之間的間距為4 560 mm，而司機室的長度為1 600 mm。 A型地鐵車輛門等間距布置形式如圖1所示。

由圖1可見，在地鐵固定編組運營模式下，適應6A編組列車的站臺長度，至少應該滿足2輛帶司機室的車輛長度、4輛不帶司機室的車輛長度及每2節車輛之間貫通道長度的總長，即 139 200 mm，同時還應考慮列車有300 mm的停車誤差（停車誤差當無站臺門時應取1 ～ 2 m；有站臺門時應取0.3 m之內），適應6A編組列車的最小站臺長度應設置為140 m。

圖1 A型地鐵車輛門等間距布置形式Fig.1 Equidistant layout of A-type metro vehicle doors

1.2 B型地鐵車輛門布置分析

我國B型地鐵車輛的車門間距布局形式存在等間距布置、非等間距布置2種情況，且每輛車大多設置4對車門。

1.2.1 B型地鐵車輛門等間距布置分析

在固定編組運營模式下，不帶司機室的B型地鐵車輛的基本長度為19 000 mm，帶司機室的B型地鐵車輛的基本長度為19 600 mm，2節車輛之間的貫通道長度一般設計為520 mm。以每輛B型車輛設置4對車門進行測算，6輛B型車（以下簡稱“6B”）編組列車的任意兩相鄰客室車門之間的間距為4 880 mm。B型地鐵車輛門等間距布置形式如圖2所示。

1.2.2 B型地鐵車輛門不等間距布置分析

在車門不等間距布置條件下，同一車輛兩相鄰車門中心線之間的間距為4 500 mm，而兩相鄰車輛之間的車門中心線之間的最小間距為6 020 mm，則帶司機室的車輛端部距離端部第1個車門中心線的距離為3 350 mm。B型地鐵車輛車門不等間距布置形式如圖3所示。

由圖2、圖3可知，在地鐵固定編組運營模式條件下，適應B型6輛編組列車的站臺長度，至少應該滿足2輛帶司機室的車輛長度、4輛不帶司機室的車輛長度及每2節車輛之間貫通道長度的總長，即117 800 mm，同時還應考慮列車有300 mm的停車誤差（停車誤差當無站臺門時應取1 ～ 2 m，有站臺門時應取0.3 m之內）。適應6B編組列車的最小站臺長度應設置為119 m。

圖2 B型地鐵車輛門等間距布置形式Fig.2 Equidistant layout of B-type metro vehicle doors

圖3 B型地鐵車輛門不等間距布置形式Fig.3 Layout of B-type metro vehicle doors at an unequal distance

地鐵B型車輛門等間距與不等間距的布置方案各有利弊，且必須根據地形、技術設備等條件具體分析。各類車門布置方案的優缺點如表1所示。

表1 各類車門布置方案的優缺點Tab.1 Advantages and disadvantages of door layout schemes

2 重聯編組條件下車門間距及列車長度的變化分析

采取平峰期3輛小編組、高峰期3+3重聯大編組運營組織模式時，由于頭車（尾車）與其他車輛的長度不等，不僅6輛固定編組與3+3重聯大編組的列車長度具有一定的差異性，而且3+3重聯大編組的車輛門與站臺門無法對位。

2.1 重聯編組條件下A型車車門間距及列車長度

重聯編組條件下小編組（3輛）通過頭車（尾車）兩端的多芯電纜插頭連接。與6A固定編組運營模式相比較，6輛（3+3） A型重聯大編組多出了2個司機室的長度3 200 mm。6A型重聯大編組列車長度如圖4所示。

由圖4可見，在重聯編組運營模式下，適應3/6A型重聯編組列車的站臺長度，至少應該滿足2列3A小編組列車的長度，而每列3A小編組的長度為70 800 mm （包括2車輛間的貫通道長度），同時還應考慮列車有300 mm的停車誤差。在未來規劃建設或者改造擴建時，適應3/6A型重聯編組列車的站臺長度最小應設置為142 m。

圖4 6A型重聯大編組列車長度Fig.4 Vehicle length of 6A-type reconnection marshalling

2.2 重聯編組條件下B型車車門間距及列車長度

（1）車門等間距布置的B型車門間距及列車長度。與6B固定編組運營模式相比較，如采用車門等間距布置的B型車，6輛（3+3） B型重聯大編組多出了2個司機室的長度1 200 mm。車門等間距布置下6B型重聯大編組列車長度如圖5所示。

（2）車門不等間距布置的B型車門間距及列車長度。與6B固定編組運營模式相比較，如采用車門不等間距布置的B型車，6輛（3+3） B型重聯大編組也多出了2個司機室的長度1 200 mm。車門不等間距布置下6B型重聯大編組列車長度如圖6所示。

由圖5、圖6可見，重聯編組運營模式下，適應3/6B型重聯編組列車的站臺長度，至少應該滿足2列3B小編組列車的長度，而每列3B小編組的長度為59 240 mm （包括2車輛間的貫通道長度），同時還應考慮列車有300 mm的停車誤差。在未來規劃建設或者改造擴建時，適應3/6B型重聯編組列車的站臺長度最小應設置為119 m。

圖5 車門等間距布置下6B型重聯大編組列車長度Fig.5 Vehicle length of 6B-type reconnection marshalling with an equal distance between vehicle doors

圖6 車門不等間距布置下6B型重聯大編組列車長度Fig.6 Vehicle length of 6B-type reconnection marshalling with an unequal distance between vehicle doors

綜合上述分析可以看出，不論是3/6A重聯編組運營模式，還是3/6B型重聯編組運營模式，由于頭車（尾車）與其他車輛的長度不等，不僅在列車長度上6輛固定編組與3+3重聯大編組存在一定的差異性，而且3+3重聯大編組的車輛門與站臺門無法對位，給重聯編組運營帶來了一定的影響。

3 重聯編組運營條件下站臺門的解決方案

基于上述分析，為了解決重聯編組運營條件下車門與站臺門不能一一對位的制約問題，分別提出改造車輛（方案Ⅰ）、改造站臺門（方案Ⅱ）、設置柔性站臺門（方案Ⅲ） 3個方案。

3.1 改造車輛（方案Ⅰ）

在已經按固定編組情況規劃建設的地鐵車站，或者由于地形、技術等要求的限制必須鋪設成固定編組情況下的地鐵車站時，可通過改造地鐵車輛門的布置形式，使車門與站臺門一一對應，以適應重聯編組運營組織方案。地鐵列車車門控制系統由車門導軌、傳動機構、門機械鎖閉機構、緊急解鎖機構、氣動控制系統、電氣控制系統等組成。為了使重聯列車改造后的車門不會對整個系統產生影響，在改變列車車門位置時要將車門中的氣動控制系統整體性地挪動位置。列車車門控制圖如圖7所示。

圖7 列車車門控制圖Fig.7 Vehicle door control diagram

（1）從經濟層面分析，若通過改造地鐵車輛的車門布置形式，適應靈活編組運營組織方案，則需要將一半以上的小編組列車車門進行改造，需要改造的地鐵車輛數量相對比較龐大且改造投入較高。

（2）從技術層面上分析，改造地鐵車輛的車門可能需要對車輛控制、輔助設備等結合部進行綜合改造，其匹配、銜接有一定的難度，影響列車的外觀。同時，部分地鐵車輛配件停產，只能用新配件替換，而新舊配件的匹配不可避免地出現兼容性問題，可能帶來故障隱患。地鐵車輛配件的不一致，也會給備品備件的管理帶來混亂[8]。

如采用部分未改造的小編組和新投產改造的車輛混合運營，由于不同的地鐵車輛投產運營時間不同，其維修周期也不同，則會給車輛維修計劃管理帶來一定的混亂。

（3）從運營層面分析，平峰期3輛小編組列車運營時，其停車位置相對較難控制，且每列車頭部都要配置接近傳感器和感應板。

（4）從乘客組織層面分析，改造地鐵車輛時會將部分列車回送至車輛段，導致全線列車數量減少，旅客滿載率增大，舒適度降低。對于改造完成的列車，為了乘客安全、準確地在相應的區域上下車，需要設立乘客導向系統，避免車輛門的改造對乘客造成誤導。由此可見，通過改造車門的布置適應重聯編組運營組織模式，不僅需要改造車門，還要進行相關結合部的技術改造，且改造成本高，實施過程復雜，故不建議采用方案I的改造形式。如果站臺門無法改造，建議將方案I路線中的列車轉移到其他線路，重新購置適用的車輛。

3.2 改造站臺門（方案Ⅱ）

不論是3/6A還是 3/6B重聯編組運營模式，由于6輛重聯大編組列車為2個對稱的3輛小編組組合而成，且列車的停靠方式均為“一端停靠”。根據固定編組運營模式下的地鐵站臺門組成，現有的地鐵站臺門有A型、B型和C型單元等幾種模塊，其中，A型單元包含2個固定門FIX和2個滑動門ASD；B型單元包含1個緊急門EED、2個滑動門ASD和1個固定門FIX；C型單元包含1個緊急門EED、2個滑動門ASD和1個非標準固定門FIX。站臺門A型、B型和C型單元組成圖如圖8所示。

圖8 站臺門A型、B型和C型單元組成圖Fig.8 Composition diagram of A-type, B-type, and C-type units

現有的地鐵站臺門布置形式難以適應3/6A，3/6B重聯編組的沖突點，關鍵在于2個小編組連接處的制約而形成，因此，行車方向前面3輛小編組（前3輛單元）對應的站臺門可以不作任何改造，后面3輛小編組對應的站臺門解決方案可根據A，B型車及其車輛門間距布置形式，采取以下2種站臺門改造方案。

（1）站臺門改造方案Ⅰ：僅改造2個小編組連接處對應的站臺門布置形式。在A型、B型和C型3種單元模塊的基礎上，通過改變EED門、FIX門的寬度形成D型單元模塊，并將其應用到2個小編組連接處，使得站臺門符合重聯編組運營條件。站臺門改造方案Ⅰ如圖9所示。

圖9 站臺門改造方案ⅠFig.9 Scheme I for platform door renovation

（2）站臺門改造方案Ⅱ：改變改造區域所對應的站臺門布置形式。如果集中改造2個小編組連接處有困難，可通過改變EED門、FIX門的寬度形成E型單元模塊，并將其應用到后面小編組對應的站臺門，使得站臺門符合重聯編組運營條件。站臺門改造方案Ⅱ如圖10所示。

圖10 站臺門改造方案ⅡFig.10 Scheme II for platform door renovation

對2種站臺門改造方案進行技術經濟分析如下。①從經濟層面分析，對于既有按照固定編組運營的線路，站臺門改造方案I較為經濟，而站臺門改造方案費用相對較高；對于擬采用重聯編組運營的新建線路，可引入D型單元模塊或E型單元模塊的站臺門即可。②從技術層面分析，對于擬采用重聯編組運營的新建線路，采取上述的任一改造方案，站臺門的預埋件均相對容易安裝；但對于既有按照固定編組運營的線路，則采取站臺門改造方案I簡單可行。③從乘客運輸層面分析，在既有線路上改造站臺門，導致改造區域的站臺門都無法使用，只能在非改造區域安排乘客上下車，在高峰期需增加列車開行對數，否則會導致乘客的服務水平降低。

3.3 設置柔性站臺門（方案Ⅲ）

重聯編組運營模式下，可以采取半封閉型站臺門如圖11所示，或借鑒日本的柔性站臺門設置形式，采取上下伸縮式站臺門如圖12所示。柔性站臺門可以不用考慮列車車輛門與站臺門的寬度是否匹配，因為其伸縮距離較長，可以適應各類靈活編組運營模式，但目前我國還尚未研制出地鐵柔性站臺門。

圖11 半封閉型站臺門Fig.11 Semi-enclosed platform door

圖12 上下伸縮式站臺門Fig.12 Up-and-down telescopic platform doors

柔性站臺門在設置時需要考慮乘客的安全與不同編組列車的車門對位情況，并根據線路的地形與資金預算確定其安裝形式。

（1）從技術層面分析，柔性站臺門技術目前還不夠成熟，又要適應重聯編組運營的相關要求，設計時站臺門與車門、信號系統聯動等都要整體考慮。

（2）從經濟方面分析，由于柔性站臺門是不封閉的，會大大節省土建工程與建筑材料開支，在改建過程中只需要考慮車門與站臺門的聯動系統。

（3）從乘客組織層面分析，柔性站臺門靈活性強，在站臺長度范圍內，無論何種編組的列車都可以實現車輛門與站臺門的對位，不會造成列車上乘客的分布不均勻，導致某節車廂擁擠度過高而降低舒適度。

綜上所述，3種改造方案的優缺點及其可行性比較分析如表2所示。

表2 3種改造方案的優缺點及其可行性比較分析Tab.2 Apvantages, disadvantages and feasibility comparison of three optimized schemes

4 結論

重聯編組運營模式可有效提高客流需求和地鐵運力配置的匹配，也是城市軌道交通、高速鐵路運營組織的發展趨勢。考慮到站臺門與車輛門對位對重聯編組運營模式的制約，結合固定編組條件下A，B型地鐵車輛門的布置現狀，提出了重聯編組運營組織條件下地鐵站臺門與車輛門對位的3種解決方案，對比分析改造車輛（方案I）、改造站臺門（方案Ⅱ）及設置柔性站臺門（方案Ⅲ）這3種改造方案，得出以下結論。

（1）方案I改造車輛數較多，改造成本高及改造難度大。在只能選用方案I的情況下，建議生產長度統一、車輛門間隔相同的車輛，以適應更多類型的靈活編組運營模式。

（2）方案Ⅱ無需改造車輛，但需要引入D型或E型站臺門單元模塊，改造既有的站臺門布置及站臺門控制系統，改造成本及其難度較小，是較為理想的改造方案。

（3）方案Ⅲ雖為最佳解決方案，但改造技術難度大，目前我國尚未研發出方案Ⅲ的成熟技術，需要今后進一步的設計與研發。