不同编组列车混合运行解决方案

王亚丽 中铁上海设计院集团有限公司城建设计院

不同编组列车混合运行解决方案

王亚丽 中铁上海设计院集团有限公司城建设计院

城市轨道交通设计中，当近远期运营规模相差较大时，通常采用近期小编组、远期大编组的形式。介绍车辆扩编改造的三种途径及不同编组混跑时对信号、屏蔽门、乘客信息系统等的设计要求，提出混合运行模式是解决客流量差异较大的有效措施。

轨道交通；列车编组；混跑；车辆扩编；信号；屏蔽门

在城市轨道交通设计中，列车编组数应分别根据预测的初期、近期和远期的客流量，综合车辆选型、行车组织方案、技术经济比较确定。初期、近期宜采用相同的列车编组，当远期运营规模与初近期差别较大时，可以考虑远期车辆编组与初近期不同。

我国城市轨道交通很多项目均采用了近期小编组，远期大编组的形式，对车站等土建工程按照大编组设计预留，远期进行扩编。如广州地铁3号线2006年底开通，2010年4月28日起，全线由3编组变为6编组运营；北京地铁八通线2003年12月28日4辆编组开通试运营，2008年5月25日首列6辆编组列车投入运营；天津地铁1号线从2010年元月起开始“4改6”，目前全部为6节编组；上海地铁1、2号线从2007年起实施“6改8”，目前1号线全部为8节编组，2号线为6、8混跑运行模式。

不同的编组形式可以较好的解决近远期客流量差异较大的问题，使得近期运营更加经济，但在过渡期存在车辆扩编改造或不同编组混跑的问题，如改扩编引起的改造周期和费用，新旧车混合运营造成的检修不便，列车寿命周期内更新淘汰的不便，信号系统、安全门/屏蔽门系统的兼容、改造等等。本文以4、6节编组为例说明不同编组混合运行时需要解决的问题。

1 车辆扩编改造

车辆扩编改造方式目前有三种：

方案l：旧车混编

旧车混编方案是考虑到车辆寿命周期的一致性，把原4辆编组的列车拆分为2个单元车组，分别插到2列4辆编组的列车中间，形成2列6辆编组的列车。采用这一改造方法，需要对插在中间带司机室的车辆进行改造，改造的内容如下：

（1）将司机室前端的半自动车钩改为半永久牵引杆，并增加列车风管的连接，拆除头车前端的排障器、裙板、车载ATC等设备。

（2）需要在带司机室的车前端增加各种电气连接器和接线箱，如108芯接线箱，交流电源电气连接器与接线箱等，因此需在车下增加上述设备，并进行车下配线配管的改造工作。

（3）拆除司机室、增加贯通道；或者不对司机室进行改造，改造后的列车走道不能贯通。

旧车混编改造量较大，所需时间较长，改造费用也较高。

方案2：新车插编

新车插编就是保持4辆编组的列车不变，在中间增加一个新造的动力单元组（无司机室）。此方案在4辆编组车辆设计、制造时要考虑预留将来扩编的条件，进行设备、控制系统的预留。6辆编组的B型车，一般设置两台空压机机组和两台SIV辅助电源。初期4辆编组采购时，其空压机机组和SIV辅助电源的容量即按6辆编组设计，否则，远期扩编时设备容量需要扩大，扩编的难度较大，所需费用较多。

新车插编存在的问题是新旧车混编，列车走行里程不一致，检修修程指标不同步，以及车辆报废年限不一致的问题，整车使用性能受到一定影响。

方案3：逐步置换

先期购买4辆编组列车，根据实际客流增长情况，增购6辆编组列车，既有的4辆编组列车维持运行，不做改扩编。一段时期内将采用4辆、6辆编组列车混合运行方式。在线网中其他线路建成初期，可把该线的4辆编组列车陆续调到其他线路运行，直到全线采用6辆编组列车运行。

上述三种方案各有各的特点，到底采用哪种方案需要具体情况具体分析，对比各种方案的优缺点，最后确定符合实际情况的扩编方案。

2 不同编组混跑

为避免列车扩编带来的新旧车匹配、改造费用、维修周期等问题，在过渡期甚至长时期内采用不同编组混合运行状态，需要解决以下几个问题：

（1）信号系统

信号系统的设计应满足不同编组的运营要求，并和列车车门、站台屏蔽门等实现可靠接口。

精确的车站停车是通过接近传感器和接近感应板来实现的。在停车越过目标点或未达目标点的情况下，车载控制器将向列车人机界面发出警报，要求人工控制列车对位。在列车没有达到停车点就停车的情况下，列车自动运行系统将执行向前缓行至接近感应金属板的位置。CBTC模式下和点式模式下均能实现站台精确停车。

信号系统区域控制器的安全完整性水平为SIL4级，为最高安全等级，满足故障导向安全原则。而信号系统与屏蔽门系统的接口采用安全型继电器，设计电路故障导向安全，也满足安全原则。基于以上分析，不同编组模式下信号系统和屏蔽门系统的联动是可行的，并且是安全的。

（2）安全门/屏蔽门

不同编组混跑时，安全门/屏蔽门的滑动门既要与4辆编组列车车门一一对应，又要与6辆编组列车车门一一对应，也就是滑动门既要对应带司机室的车辆车门，也要对应不带司机室的车辆车门。如果无法调整滑动门的尺寸，则必须对车辆车门位置进行调整，使客室车门间距相等。

不论是4辆编组还是6辆编组列车，建议其停车位均靠出站端停靠，即只在出站端的屏蔽门端门外设置1套端头控制盒（PSL）（能针对4辆、6辆编组列车分别开关门）即可满足不同编组列车到站的就地控制要求。此种停靠方式，虽然增加了4/6辆列车混跑运行模式下乘客跑动上车的情况，但是可以通过车站乘客导向系统（PIS屏）提前通知乘客即将到站的列车编组信息和停靠位置，从而使影响减小到最少。通常有不同编组列车混跑的线路都采用此种停靠方式，比如上海地铁1号线、广州地铁3号线。为适应4、6辆编组混合运行需求，近期屏蔽门可有如下两种配置方案：

方案一：分期配置

即近期屏蔽门门体按照6辆编组配置，门机、电源、控制系统设备则按照4辆编组列车进行配备，即对应第5、6辆列车停靠位置的滑动门的门机系统及门控器、门单元电源均暂不安装，屏蔽门设备室的主控机（PSC）和电源设备按照4辆编组列车配置，预留6辆编组的扩容条件，待6辆编组列车计划投入运营时再增加设置和进行扩容。

方案二：一次配置

即门体、门机、电源、控制系统设备在初期均按照6辆编组列车一次建设完成，不进行分期。建设后对应不投入运营的门单元进行机械锁闭，但其门状态要接入屏蔽门系统安全回路，即相应门单元的“门关闭且锁紧”信息受监视，当门打开时列车不可离站和进站，日常维护中也对这些门进行维护检查。

方案一适应列车不同时期的不同编组方案，从理论上说是合理的，其最大好处是可节省初期建设投资，但受不同时期供货厂家、产品性能不一的限制，方案二虽然初期投资成本有所增加，且在一定时间段内部分设备将闲置不用，同时还需投入相应的运营维护成本。具体采用何种方案需要进行多角度对比分析后确定。

（3）乘客信息系统

若采用4、6编组混跑方案，乘客信息系统要考虑两套信息容量，即通过接口连接从相应系统中获取当前列车编组情况，分别预告4编组到站时间和6编组到站时间，并通过PA系统、PIS系统实现信息的播报或显示，方便乘客区分列车信息以确定候车位置。

（4）救援

在无法避免车辆故障的条件下，4、6编组列车混跑时存在的最大问题是：正常空载的4编组列车（2M2T）无法救援因故障失去动力的6编组满载（AW2）列车（4M2T）。如要实施救援，需要在被救援列车清客后方可进行。

（5）车辆备品备件、修程

由于4编组与6编组列车在列车牵引力、制动力、控制系统等方面对系统设备需求不同，因此对备品备件提出更多要求，如电机、IGBT模块单元、空压机、制动单元等需配备两种规格，将导致车辆段同种设备的备品备件种类繁多，采购、管理更加复杂。同时4辆编组和6辆编组列车数量配备不均衡时，也会造成走行里程数不一致，修程不统一。

（6）土建工程

设计年度列车编组不同时，土建工程必须按远期列车编组考虑，如车站站台长度、车站公共区的设备和管理用房、车辆段或停车场内运用库、检修库长度等均需按远期编组设计。此外，车辆段内与列车编组相配套的检修工艺设备可按近期编组配置，但检修工艺设备的土建需按远期列车编组预留（如地下整体式架车机）。

3 结束语

虽然不同编组混合运行模式对信号、屏蔽门、乘客信息系统和车站运营管理提出了更高要求，同时也带来车辆扩编费用、车辆检修周期、系统升级改造等问题，但车辆扩编或混跑模式是解决近远期客流量差异大的有效措施，国内外轨道交通也均有长短编组混合运行的实例，其安全性和可靠性是有保障的。

[1]GB50157-2013，地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社.2013.

[2]戚婷婷，奚笑冬，余强.上海轨道交通"6改8"项目的分析[J].城市轨道交通研究，2008：40-43.

[3]陈屹，高莉萍.不同编组列车混跑屏蔽门应对措施研究[J].现代城市轨道交通，2010（1）：22-25.

责任编辑：万宝安

来稿日期：2014-11-13