CBTC“列车偏离”功能对上海轨道交通8号线增能的探讨

陆志坚 胡 威

（上海地铁第四运营有限公司，200071，上海∥第一作者，助理经济师）

CBTC“列车偏离”功能对上海轨道交通8号线增能的探讨

陆志坚 胡 威

（上海地铁第四运营有限公司，200071，上海∥第一作者，助理经济师）

介绍了上海轨道交通8号线日常客流形态和运营组织情况。根据8号线高峰小时的客流特征及现有的生产条件，提出了利用CBTC（基于通信的列车控制）系统的列车偏离功能形成新的运行线，使部分列车越行前方列车，再配合混合交路运营实现增能的设想，以缓解早高峰时段上海轨道交通8号线延吉路站至东方体育中心站的客运压力。详细描述了列车偏离的设置过程，阐述了列车偏离的判定条件及数据确定方法，分析了增能后对车站客运的影响，介绍了列车偏离在实施中的瓶颈及解决措施，为提高列车使用率、缓解客流压力提供了新的发展思路。

城市轨道交通；基于通信的列车控制；列车偏离；混合交路；增加运输能力

First-author’s addressShanghai No.4 Metro Operation Co.，Ltd.，200071，Shanghai，China

上海轨道交通8号线自开通以来，由于车型小、乘客出行集中等诸多因素，一直都是上海最为拥挤的轨道交通线路之一。为了缓解运量和运力日益尖锐的矛盾，运营方尝试了多种方式来缓解目前的大客流压力，虽然起到了一定的效果，但离目标还有距离。笔者提出在高峰时段加开区间列车的基础上，运用CBTC（基于通信的列车控制）系统的列车偏离功能实现部分列车快速套跑运营的概念，以提高部分列车的使用率和周转能力，进一步缓解客流压力，提升乘客乘车舒适度，提高列车的准点率。

1 上海轨道交通8号线基本情况

8号线是上海轨道交通3条小车型线路之一。平时客流以通勤流为主，呈现“双峰形”。极端日均客流量为90万人次，极端时列车客流密度达10人/m2。高峰小时最小行车间隔为195 s，折返时间为300 s。客流以延吉路站至杨思路站最为密集。

大客流的压力对线路的日常运营造成了直接或间接的影响。虽然在高峰小时期间，运营方采取了多种措施来缓解客运压力，确保运营正常，但仍在多方面对企业造成了一定的损失，如准点率的下降、乘客满意度的下降、列车运行图兑现率的降低、列车寿命的缩短、车站客运组织压力的增大、企业形象和绩效的降低等。

2 缓解客流压力方案

2.1 供选方案

运营方现有缓解客流压力的供选方案及比较见表1。

2.2 方案的选定

根据8号线现有的运营压力，关闭部分车站进行线路改造的方案实施可能性相对较低，资金和时间都不允许；增加列车及改造现有列车在短时间内也难以实现。唯有在信号制式及列车开行方式上寻求突破。8号线CBTC系统的新功能——列车偏移带来了提高运能的契机。

表1 缓解客流压力供选方案

在CBTC系统中，理论列车最小间隔为90 s，但由于线路的折返能力及列车投用数的限制，很难实现这一时间间隔。为充分运用这项新技术带来的运营优势，笔者大胆地提出利用CBTC系统的列车偏离新功能，并将其运用在高峰小时增设的延吉中路站至东方体育中心站小交路上，以缩短高峰小时相应区段的列车间隔，从而缓解延吉中路站至东方体育中心站区段早高峰客流拥堵的问题。具体开行方案如图1所示。

图1 高峰小时列车开行方案

3 列车偏离功能在实际操作中的应用

3.1 列车偏离功能简述

当前，CBTC系统中的日常列车运行是由调度员事先设置好每列列车当日对应的车次号，系统根据所收到的车次号自动分配列车运行的目的地，即生成运行线。在每日设定的运行图中，系统会根据班次与运行线的组合，自动为列车生成运行方向与进路，并分配对应的停站时间。

列车偏离是指调度员使用“列车偏离”命令使当前班次或运行线上某一列列车偏离到1个新的班次和运行线。具体操作为：中央调度员选择1列列车，并按图2、图3所显示方式设定利用前方道岔改变该列车前进进路，越过前面同方向的障碍物进行偏离。当列车到达对话框中规定的“起点站台”时，列车就会退出原来的运行线和班次而遵循新的服务方式（偏离）。当列车到达“恢复站台”时，就会恢复到原来的运行线和班次。

这一功能在国外类似的轨道交通中被广泛使用，如法国巴黎RER-B线的Orsay-ville站，东京京成线的成田站和宗吾参道站等，如图4所示。

图2 列车偏离设置界面

图3 列车偏离示意图

图4 越行线设置方式

3.2 增能计算

3.2.1 列车偏离（越行）的判定条件

图5中，A、B两站间的车站数为n-2，前行列车为A、B两站间开行的站站停列车，后行列车为A、B两站间开行的部分站跳停列车；前、后行列车在A、B两站间的运行时分分别为T前行和T后行，前、后行列车在A站的发车间隔为T间隔。

图5 列车越行间隔

式中：

t运，i——第i区间的列车运行时间；

t站，j——第j站的列车停站时间；t停，j——第j站的停车附加时间；

t起，j——第j站的起动附加时间。

当T间隔+T后行-T前行＜h（追踪列车间隔）时，后行列车可在A、B两站间越行前行列车。

假设延吉中路站至东方体育中心站小交路列车折返后，在此两站不上客作业。原因为：①该两站的上（下）乘客相对较少；②列车如果在此停站，可能会引起部分前方站上车没坐到座位的乘客在此下车换乘或后方站乘客倒乘现象的发生，并增加了停站时间，不能将增能效果最大化；③为列车越行创造必要条件。

同时，根据客流分析，建议从延吉中路站至东方体育中心站的小交路列车跳停曲阜路站下行和中华艺术宫站上行，缩小前后列车的运行间隔，为列车偏离功能（越行）提供更为有力的条件支持。

在上述条件下，对于高峰小时上行线：3 min 15 s+38 min 10 s-40 min 30 s＜3 min 15 s；对于高峰小时下行线：3 min 30 s+38 min 40 s-41 min＜3 min 30 s。由此可以断定，当列车在跳停延吉中路站上行、中华艺术宫上行、东方体育中心站下行、曲阜路站下行后，基本满足了列车偏离的先期条件。

3.2.2 列车偏离各数据的确定

正常情况下，一次完整的列车进站上下客时间为1 min 5 s。以曲阳路站为例，列车通过岔区越行前方车站只需30 s（见表2）。

表2 列车作业时间s

列车越行时间计算式为：

式中：

t——列车越行时间；

s——列车越行距离；

v——列车越行速度。

本文以曲阳路岔区距离为200 m，耀华路岔区距离为220 m计算。其它数据均借鉴《813-2号工作日列车运行图有关规定》。越行示意图如图6所示。

图6 列车越行耀华路上行站台

3.3 增能后对车站客运的影响

通过在延吉中路站至东方体育中心站采用混合交路套跑的形式，增加了高峰小时在此高客流区段的列车周转数。仅通过列车偏离功能，就可实现延吉中路站至东方体育中心站每列车T周（列车周转时间）缩短4 min 37 s左右。以《813-2号工作日列车运行图》为依据，每天早高峰时加开3列延吉中路站到东方体育中心站小交路列车。这3列车分别为：停于延吉中路站折3线的备车803次、停于东方体育中心站的备车804次、07：11由殷行车库库发的833次列车。原因为：①803次和804次列车均为正线备车，将此两列列车投入运营，对现有运行图的列车使用不会带来任何影响；②据观察，在2011年10月31日至11月04日工作日早高峰线路运行时段，总有1至2列图定载客列车空车运行至黄兴公园站或延吉中路站开始载客运营（见表3）。可见行车调度在日常运营中，将早高峰空驶列车运行至延吉中路站已成常态化，只不过具体列车班次还未最终确定。调用833次列车，因其能体现出以下3方面优势：①提升了延吉中路站至东方体育中心站区段的运能；②基本固定了每日早高峰时跳停市光路站至延吉中路站的列车，便于乘客控制出行时间，以及相关车站的客运组织和司机客室广播的及时性、准确性；③833次列车的前后车分别为814次和816次，这两列车均为市光路站折2线折返列车，调度完全可以利用调整列车的折返时间，来弥补因833次列车跳停而对市光路区域车站造成的客运压力。

表3 一周早高峰小时8号线市光路区域上行列车跳停情况

调用833次列车增能后对车站客运的影响为：

（1）市光路站至延吉中路站客运压力略有增加，但由于只抽调了1列车，市光路站至延吉中路站客运组织仍在可承受范围内（现在工作日调度每天也会抽部分列车跳停市光路区域），所以不会对运营造成太大影响，而延吉中路站至东方体育中心站区段的运能却提高了3.5%左右。

运能提高比率为：

式中：

P——小时内单向运能；

m——列车编组辆数；

n最终——最终通过能力；

P增——增能前后的车辆定员差额；

P车——车辆定员数。

（2）由于列车跳停延吉中路站上行、东方体育中心站下行，可极大缓解黄兴路站上行、成山路站下行（后续车站）高峰小时车站的客流压力。

（3）增加了市光路站至延吉中路站上行、东方体育中心站下行、曲阳路站下行、耀华路站上行的客运组织压力。尤其是耀华路站，它是与7号线相交的换乘站，该方案刚开始实行时必会给换乘7号线的乘客造成一定影响，但如成常态化运行方案后影响将逐步消除。建议每日固定在7：20、7：40、8：00开行此交路列车，既能增加该区段内的运能，又能有效提高乘客的认同度和乘车舒适度。

3.4 列车偏离在实施过程中的瓶颈及解决措施

3.4.1 操作瓶颈

列车偏离作为CBTC新增的一个功能项，其在运营中担当的角色及对运营能力的提高尚处在探索阶段。以对8号线增能为例，如果将其运用到运营生产中，就目前条件而言可能会碰到以下技术难点：

（1）列车运行线有缺陷。目前8号线预设有40条运行线，其中包括延吉中路站至东方体育中心站的运行线，但列车偏离曲阳路站和耀华路站并不在预设运行线中，所以仍需人工排列进路。

（2）有岔站岔区结构布置不合适。8号线有岔站岔区和车站分布多为纵式分布，横式分布的车站只有2个，分别是曲阳路站和耀华路站，直接限制了列车偏离功能的运用。

（3）关键岗位职工技能熟练度需加强。列车偏离无论对行车调度还是行车值班员都是一个新增功能项，先前从未触及，所以需进一步加强对其熟练度、掌握程度及安全规程的培训。

（4）列车速度有影响。8号线两站间的站距相对较短，市光路站至东方体育中心站更为突出，导致列车起动不久就将减速慢行，对列车的越行偏离带来了一定的阻力。本文在方案提出时将跳停延吉中路站上行、中华艺术宫站上行、曲阜路站下行、东方体育中心站下行考虑在内，目的就是为越行前行列车创造条件。

3.4.2 解决措施

（1）重新铺画列车运行线。完善列车各类运营线的铺画工作。运行线设计时要从多个角度考虑，满足各种列车开行方式的要求。

（2）优化布置有岔站岔区结构。尽量完善线路的规划和道岔的布局，特别是在新线及延伸线路建设时，应将列车越行的功能考虑进去。中间站岔区尽量以横式布局，终端折返站提倡配有站前和站后双折返功能。

（3）强化关键岗位员工的操作技能和责任意识。要从“9·27”事件中充分吸取教训，认识到重点岗位员工技能熟练度和责任心的重要性，尤其是对于某些较为冷门的系统功能，操作时特别要加强注意。要加强重点岗位职工的各类培训，提升员工的业务功底和处置能力。特别是在车站控制状态下，当曲阳路站下行、耀华路站上行列车越行时重点做好双岗把控工作，明确值班站长现场把控的重要性。在列车越行时，还可以根据系统提供的指定列车实时监控界面，对偏离的列车进行跟踪保护。列车实时监控界面见图7。

On Capacity Increase of Shanghai Metro Line 8 by CBTC“Train Deviation”Function

Lu Zhijian，Hu Wei

The situation of daily passenger flow and basic passenger transport organization mode of Shanghai metro Line 8 is introduced.Through an analysis of the passenger flow characteristics on peak-hours and the present working conditions，the use of CBTC train deviation function is proposed，which will realize the overtaking of some trains combined with hybrid routing operation idea，and effectively relieve the passenger pressure of morning peak-hours from Yanji Road Station to Oriental Sports Center.

urban rail transit；communication-based train control；train deviation；hybrid routing；increasing traffic capacity

U 292.5+5