西安市域快速轨道交通草堂线车辆运用方案研究

弓 飞

GONG Fei

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输处，陕西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

西安市域快速轨道交通草堂线车辆运用方案研究

弓 飞

GONG Fei

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输处，陕西 西安 710043）

(Track and Transportation Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi’an 710043， Shaanxi， China)

在客流预测的基础上，根据西安市域快速轨道交通草堂线的特点，综合考虑运量水平、车辆购置成本、资源共享、工程投资等因素，研究并提出车辆选型及列车编组推荐方案，即车辆选用 B 型，初、近、远期均采用 6 辆编组。在此基础上，为初、近、远期草堂线运营设计多种列车运行交路方案，经过对不同方案客流适应性、运用车辆数、运营成本、乘客舒适性等的综合分析比较，推荐初期交路为太平峪—侧坡，近、远期按“Y”型交路运行，分别开行平峪—侧坡—航创路和户县—侧坡—航天基地交路，交路开行比例 1:1，高峰小时开行列车近期均为10 对，远期均为 13 对。

市域快速轨道交通；草堂线；列车运行交路；列车编组

草堂线 (太平峪—航天基地) 位于西安市西南部，为规划引导型的城市外围市域轨道交通线路。草堂线 (本线) 一期工程 (太平峪—侧坡) 南起秦岭北麓太平峪沟口老环山路北侧太平峪站，在终点侧坡站与 6 号线换乘，线路全长 22.94 km，设车站 14座；近期户县支线及二期工程建成，全线贯通共设车站 33 座，分别在侧坡与 6 号线换乘，在大学城与12 号线换乘，在航天城与 2 号线换乘，在航创路与2 号线换乘，在张良寨与户县支线换乘[1]。草堂线车辆的选型及列车运行交路的确定直接影响工程投资，同时对后续运营和维护成本有着重要影响。

1　西安市域快速轨道交通草堂线车辆选型及列车编组方案

1.1车辆选型

在城市轨道交通系统中，车辆是直接为乘客服务的设备，车辆类型的选择在很大程度上影响系统模式的选择，并直接影响建设规模和工程投资。目前，国内城市轨道交通车辆有 A 型、B 型、Lb 型、C 型及跨座式单轨车等多种类型，各种车型的长度、宽度及载客量等参数存在差异，适应的客流标准不同。根据《城市轨道交通工程项目建设标准》，草堂线预测的远期高峰小时最大断面客流量属于大运量等级，从满足运输需求的角度分析，适应的车型有 B 型和 Lb 型车[2-4]。

Lb 型车采用非粘着牵引控制系统，采用直线电机，爬坡性能强，转弯半径小，尤其适用于地形条件复杂、地理条件特殊、地下空间受限的线路；能耗比 B 型车高 30% 左右，运营成本较高，而且直线电机车辆在国内运用较晚，生产能力小，国产化程度低，目前国内只有广州地铁 4 号线、5 号线、6号线一期及北京地铁机场线使用，车辆保有量小，车辆购置费及后续的运营维护费用相对较高。

B 型车采用粘着控制系统，应用广泛。目前国内采用 B 型车的有沈阳、长春、大连、天津、北京、广州、武汉、西安、成都、重庆等城市。正在建设和设计轨道交通的城市中，采用 B 型车的有哈尔滨、青岛、合肥、苏州、无锡、杭州、南昌、长沙、郑州、昆明、贵阳等。已经运营的西安地铁 2 号线和即将开通运营的 1 号线均采用 B 型车，正在建设的地铁 3 号线也采用 B 型车，规划建设的4号线、5 号线、6 号线也拟采用 B 型车。

从运量水平、西安地铁车辆采用情况、车辆购置成本、资源共享及工程投资等方面综合分析，推荐草堂线采用 B 型车辆。

1.2列车编组方案

列车编组辆数与高峰小时最大断面客流量、车辆载客标准等有关，直接关系到系统输送能力和服务水平，并影响车站规模。根据草堂线预测高峰小时单向最大断面客流量，各设计年度可以采用不同的编组方案满足客流需要，草堂线列车编组方案如表1 所示。

表1　草堂线列车编组方案

1.2.1远期

根据客流预测，满足草堂线远期设计能力需求的列车编组只有 5 辆、6 辆 2 种。该线属于市域快速轨道交通，平均运距长，客流舒适性要求高，远期如果采用 5 辆编组，考虑 10% 的储备，已经接近高峰小时 30 对的设计能力，增开列车对数的空间较小，客流舒适性难以得到保证。因此，远期宜采用6 辆编组。

1.2.2近期

设计近期草堂线全线贯通，为满足客流需要，如果采用 3 辆编组，则高峰小时需要开行列车对数超过 30 对的设计能力；如果采用 4 辆编组，则高峰小时列车对数达到 23 对，行车量较大，服务频率高，当客流波动较大时，设计能力余量较小，必须采用加大编组的方式才可以满足客运量增长的需求；如果采用 5 辆、6 辆编组，则列车高峰小时发车间隔分别为 3.3 min、4 min，从乘客候车的心理承受能力来看，发车间隔 3～4 min 基本属于同一服务水平，采用 6 辆编组、高峰小时发车间隔 4 min在乘客候车心理承受范围内，服务水平较高。

另外从车辆检修设施考虑，草堂线初近期车辆厂架修任务拟由 4 号线航天城车辆段承担，当航天城车辆段的厂架修能力饱和后，结合线网情况，草堂线车辆段再择机建设厂架修设施。如果采用 6 辆编组，与 4 号线航天城车辆段承担的地铁 4 号线、5号线、6 号线编组一致，从车辆运用及检修资源共享方面考虑，草堂线宜采用 6 辆编组。综合考虑，近期宜采用 6 辆编组方案。

1.2.3初期

从运营角度分析，在相同运能需求下，小编组列车可以提供更小的行车间隔，服务频率高。草堂线初期高峰小时预测客流量较小，采用 3 辆、4 辆、5 辆、6 辆编组均能满足输送能力的需要，相应的发车间隔分别为 6 min、8.6 min、10 min 和12 min。采用 5 辆、6 辆大编组列车，高峰小时开行列车对数较少，发车间隔较长，服务水平偏低；3辆、4 辆小编组方案相对其他编组方案有乘客等待时间短、服务水平高、线路满载率相对高的优点。初期运营期相对较短，因而车辆编组应主要结合近、远期运营需求进行统筹考虑。如果初期采用 3辆、4 辆编组，则近、远期需要将列车通过重联或扩编的方式增加到 6 辆；如果采用 6 辆编组方案，则在研究年度内列车不需要改编，初期亦与 4 号线航天城车辆段检修设施匹配，无论从运营、管理及检修各方面均非常方便，消除列车扩编带来的不利因素，车辆段及停车场规模容易控制，便于扩建。综合考虑，建议初期亦采用 6 辆编组。

2　西安市域快速轨道交通草堂线列车运行交路

在满足客运需求、方便运营的同时，列车运行交路设计应合理分配运能，节省车辆设备，并综合考虑以下因素：①初、近、远期结合，统筹考虑；②适应客流特征，节省运用车辆；③结合线网规划，方便客流换乘；④避开大客流集散车站，缩短停站时间，提高运输能力；⑤交路折返点尽量避免重叠，提高运输能力[5-8]。

2.1初期交路方案设计

本线一期工程太平峪至侧坡段建成运营，高峰小时开行 6 对列车，发车间隔 10 min，满足本线初期客流需求，初期交路方案如图1 所示。

图1　初期交路方案图

2.2近远期交路方案

针对户县支线与草堂线 (本线) 贯通运营、户县支线独立运营与本线换乘 2 种运营模式，分析设计其列车运行交路方案。

2.2.1本、支线贯通运营

结合列车折返点的选择，共设计 4 个方案。

（1）方案 I-1：户县支线及本线列车的折返点均选择在航天基地，交路1为太平峪—航天基地，交路 2 为户县—航天基地，交路开行比例 1 : 1。高峰小时开行列车近期均为 10 对，远期均为 13 对。近远期交路图(方案 I-1) 如图2 所示。

图2　近远期交路图(方案Ⅰ-1)

（2）方案 I-2：户县支线折返点选择在航创路，交路 1 为太平峪—侧坡—航天基地，交路 2 为户县—侧坡—航创路，交路开行比例 1 : 1。高峰小时近远期开行列车同方案 I-1。近远期交路图(方案I-2) 如图3 所示。

（3）方案 I-3：户县支线折返点选择在航天基地，本线折返点选择在航创路，交路 1 为太平峪—侧坡—航创路，交路 2 为户县—侧坡—航天基地，交路开行比例 1 : 1。高峰小时近远期开行列车同方案 I-1。近远期交路图(方案 I-3) 如图4 所示。

（4）方案 I-4：共设计 3 个交路，户县支线折返点选择在航天基地，本线折返点选择在航创路，小交路折返点选择在禹王庙和航创路，交路 1 为太平峪—侧坡—航创路，交路 2 为户县—侧坡—航天基地，交路 3 为禹王庙—侧坡—航创路，交路开行比例 1 : 1 : 1。高峰小时开行列车近期均为 7 对，远期均为 9 对。近远期交路图(方案 I-4) 如图5 所示。

2.2.2支线独立运营

针对本线大小交路及支线交路折返点的选择，设计 2 个交路方案。

（1）方案 II-1：支线交路 (交路 1) 户县—张良寨；本线设大小 2 个交路，大交路 (交路 2) 为太平峪—侧坡—航天基地，小交路 (交路 3) 为禹王庙—侧坡—航天基地，列车编组本线 6 辆、支线 4 辆。高峰小时本线大小交路近、远期均为 10 对、13对，支线近、远期 10 对、13 对。近远期交路图(方案 II-1) 如图6 所示。

图3　近远期交路图(方案 Ⅰ-2)

图4　近远期交路图(方案 Ⅰ-3)

图5　近远期交路图(方案 Ⅰ-4)

图6　近远期交路图(方案 ⅠⅠ-1)

（2）方案 II-2：支线交路 (交路 1) 户县—张良寨；本线设大小 2 个交路，大交路 (交路 2) 为太平峪—侧坡—航天基地，小交路 (交路 3) 为禹王庙—侧坡—航创路，列车编组本线 6 辆、支线 4 辆，高峰小时本线大小交路近远期开行列车同方案 II-1。近远期交路图(方案 II-2) 如图7 所示。

2.3方案比较分析

交路方案运营指标比较表如表2 所示。

方案 I-1：客流适应性较好，能够减少户县地区与主城区客流的换乘次数，直达性较好。受本线张良寨—航天基地段运输能力限制，最大高峰时段仅为 13 对，运输能力难以满足客流变化。

方案 I-2：客流适应性好，因航创路至航天基地段客流较少，与方案I-1相比较，该方案可以提高航创路—航天基地的列车满载率，减少运用车辆，节省运营成本。

方案 I-3：客流适应性好，与方案I-2基本相同，户县支线与本线张良寨—航天基地的客流交流量较大，适应性更好。

方案 I-4：客流适应性最好，运用车辆数较少，节省运营成本，但交路数量多，乘降不便，运输组织、调度指挥等相对复杂。

方案 II-1：支线独立运营，其优势是线路能力不受控，支线列车编组灵活，可以选用小编组列车以提高服务频率，节省投资，但户县支线至市中心客流需换乘，直达性差。

方案 II-2：支线独立运营是在方案 II-1 的基础上对小交路长度进一步缩短，节省车辆运用数及运营成本，但也存在户县支线—市中心客流需换乘、直达性差的问题。

图7　近远期交路图(方案 ⅠⅠ-2)

表2　交路方案运营指标比较表

综合分析，方案 I-2、方案 I-3 客流适应性好，车辆运用数适中，根据客流预测初步分析，户县支线与市区的交流较大。因此，推荐方案 I-3，即按“Y”型交路运行，交路开行比例 1 : 1，交路 1 为太平峪—侧坡—航创路，交路 2 为户县—侧坡—航天基地，高峰小时开行列车近期均为 10 对，远期均为13 对。

3　结束语

城市轨道交通建设是城市建设的重要组成部分，其工程规模浩大、系统复杂，与城市建设、基础设施及其规划建设密切相关，车辆和编组方案的选择、列车运行交路的确定又直接影响工程投资、运营成本及乘客的体验，必须慎重研究。设计的列车运行交路覆盖草堂线全线，适应户县、草堂地区与西安主城区之间的客流流动特征，也符合西安市城市整体拓展的发展趋势。同时，在全线配线设计时考虑应对不同交路方案的灵活性需求，相关车站均设置具有折返功能的配线，在实际运营中可以根据客流情况及运营需要灵活组织大小交路运行[9]。

[1] 中铁第一勘察设计院集团有限公司. 西安市域快速轨道交通草堂线一期工程 (太平峪—侧坡) 可行性研究报告[R]. 西安：中铁第一勘察设计院集团有限公司，2013.

[2] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家发展和改革委员会. 建标104—2008 城市轨道交通工程项目建设标准[S]. 北京：中国计划出版社，2008.

[3] 尹仁发. 都市圈轨道交通车辆选型研究[J]. 铁道标准设计，2013(4)：135-139. YIN Ren-fa. Research on Type Selection of Rail Transit Vehicle in Metropolitan Area[J]. Railway Standard Design，2013(4)：135-139.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国质量监督检验检疫总局. GB 50157—2013 地铁设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.

[5] 徐瑞华，陈菁菁，杜世敏. 城轨交通多种列车交路模式下的通过能力和车底运用研究[J]. 铁道学报，2005，27(4)：6-10. XU Rui-Hua，CHEN Jing-jing，DU Shi-min. Study on Carrying Capacity and Use of Rolling Stock with Multirouting in Urban Rail Transit[J]. Journal of the China Railway Society，2005，27(4)：6-10.

[6] 徐瑞华，李 侠，陈菁菁. 市域快速轨道交通线路列车运行交路研究[J]. 城市轨道交通研究，2006，9(5)：36-39. XU Rui-hua，LI Xia，CHEN Jing-jing. Optimization of Routing Mode on Regional Express Rail[J]. Urban Mass Transit，2006，9(5)：36-39.

[7] 陈 健，曾 瑜. 深圳地铁 3 号线大小交路运行方式探讨[J]. 都市快轨交通，2014，27(2)：54-56. CHEN Jian，ZENG Yu. Study of the Full-part Route of Shenzhen Metro Line 3[J]. Urban Rapid Rail Transit，2014，27(2)：54-56.

[8] 李俊芳，王柄达. 城市轨道交通典型交路形式分析[J]. 铁道运输与经济，2009，31(10)：54-58. LI Jun-fang，WANG Bing-da. Analysis on Typical Routing Forms of Urban Rail Transit[J]. Railway Transport and Economy，2009，31(10)：54-58.

[9] 王印富，雷志厚. 城市轨道交通行车组织方法的探讨[J]. 铁道工程学报，2001(4)：59-63. WANG Yin-fu，LEI Zhi-hou. Exploration on Organization of Train Operation for Urban Rail Transit[J]. Journal of the Railway Engineering Society，2001(4)：59-63.

责任编辑：刘 新

第六届北京国际城轨展将亮相京城

由中国交通运输协会主办，中国铁道科学研究院、中国国际贸易中心股份有限公司、北京市基础设施投资有限公司、北京市轨道交通建设管理有限公司、北京市地铁运营有限公司承办的 2015 年第六届北京国际城市轨道交通建设运营及装备展览会 (METROCHINA2015) 将于 11月 17—20日在北京中国国际展览中心举办。本届展会共有来自中国、美国、加拿大等 15 个国家的 230 余家展商参展，展览面积达 2 万余 m2。

为突出展会特色，全方位、零距离展示我国轨道交通先进水平，主办方届时将组织国内外媒体、展商及专业观众代表赴中国铁道科学研究院国家铁道试验中心试乘新型城轨实车，并参观国家工程实验室。

（摘自《人民铁道》报）

Study on Vehicle Utilization of Caotang Line of Urban Rail Rapid Transit in Xi’an

Based on forecast of passenger flow, according to the characteristics of Caotang line of urban rail rapid transit in Xi’an, this paper makes comprehensive consideration on the factors of traffic volume level, vehicle purchase cost, resource sharing and engineering investment, studies and puts forward the recommended programs of vehicle model selection and train formation, which means selecting B type for the vehicle model and using six-car formation in early stage, short term and long term. Based on above, the paper designs multiple programs of train operation route for Caotang line in early stage, short term and long term respectively, through comprehensively analyzing and comparing the different programs on aspects of passenger flow applicability, number of required vehicles, operation cost and passenger comfort, it is suggested that Taipingyu-Cepo route is operated in early stage, a Y-shaped route is operated in short and long term which is composed of two sub-routes including Taipingyu-Cepo-Hangchuanglu and Huxian-Cepo-Hangtianjidi, and is operated with a proportion of 1:1, and the number of train pairs in peak hours is 10 pairs in short term and 13 pairs in long term.

Urban Rail Rapid Transit; Caotang Line; Train Operation Route; Train Formation

1003-1421(2015)11-0032-06

U239.5

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2015.11.07

2015-07-13