地铁重联编组运营对站台门布置的影响及其解决方案

李团社

（1.中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043；2.中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西省铁道及地下交通工程重点实验室，陕西 西安 710043）

0 引言

灵活编组运营模式可以较为有效地提高客流需求和地铁运力配置的匹配度，也是城市轨道交通、高速铁路运营组织的发展趋势。重联编组是灵活编组运营模式之一，为了实现灵活编组在地铁中的应用，站台门布置方案是亟需解决的关键技术之一。

地铁站台门的设计及其安全性直接影响着运营组织的安全性与运营效率[1]，考虑到地铁列车客室侧门与站台门的对位问题，有关学者分析了地铁列车车门间距与站台门间距的关系[2]，并依据两者之间的间距关系，计算分析了地铁站台门的参数设置[3]；考虑到我国部分B型地铁车辆门采取非等间距设置的实际，聂文斌[4]提出了B型地铁车辆门非等间距布置方案及其参数设置；左玉东[5]、王丽红等[6]分析了各车型车辆门间距对车辆选型及站台门布置的影响。然而，上述研究成果仅考虑了固定编组条件下地铁车辆门间距与站台门间距之间的关系。

近年来，随着地铁灵活编组运营组织模式的发展，唐玉川等[7]及雷晓瑜等[8]研究了灵活编组条件下城市轨道交通运营组织方案相关问题；戴源廷等[9]研究了地铁4辆B型车编组扩编为6辆编组的关键技术；霍亮[10]提出了城际铁路8辆编组兼顾4辆编组的相关关键技术，相关学者也针对灵活编组运营组织条件下的车辆门与站台门对位问题[11-12]、适应灵活编组的列车通信控制[13]等系列关键技术问题进行了分析，对灵活编组运营模式具有一定的参考价值，但大部分既有研究成果仅宏观地研究了灵活编组运营组织优化、分析了制约灵活编组运营模式的关键技术要素等，未能系统地提出灵活编组运营模式下如何解决站台门与车辆门不对位的问题。基于此，在分析现有A，B型地铁车辆门布置现状的基础上，分别以平峰期3辆A型车或3辆B型车小编组运营、高峰期6辆A型车或6辆B型车重联大编组运营组织方案为例（以下简称“3/6A”或“3/6B”），分析现有地铁站台门布置对重联编组运营组织的制约，提出重联编组运营组织条件下地铁站台门与车辆门对位的解决方案，并对各方案进行对比分析。

1 现有地铁车辆门布置分析

目前，我国地铁车辆以A，B型为主，而其车辆门的布置形式主要有2种，分别为等间距布置与不等间距布置。

1.1 A型地铁车辆门布置分析

我国A型地铁车辆门主要趋向于等间距布局，且大多数A型地铁车辆每辆设置5对车门（上海轨道交通16号线的列车每辆设置了3对车门）。

固定编组运营模式下，不带司机室的1节A型地铁车辆的基本长度为22 000 mm，带司机室的1节A型地铁车辆的基本长度为23 600 mm，2节车辆之间的贯通道长度一般设计为800 mm。以每节车辆设置5对车门为例进行测算，6辆A型车（以下简称“6A”）编组列车的任意两相邻客室车门之间的间距为4 560 mm，而司机室的长度为1 600 mm。 A型地铁车辆门等间距布置形式如图1所示。

由图1可见，在地铁固定编组运营模式下，适应6A编组列车的站台长度，至少应该满足2辆带司机室的车辆长度、4辆不带司机室的车辆长度及每2节车辆之间贯通道长度的总长，即 139 200 mm，同时还应考虑列车有300 mm的停车误差（停车误差当无站台门时应取1 ～ 2 m；有站台门时应取0.3 m之内），适应6A编组列车的最小站台长度应设置为140 m。

图1 A型地铁车辆门等间距布置形式Fig.1 Equidistant layout of A-type metro vehicle doors

1.2 B型地铁车辆门布置分析

我国B型地铁车辆的车门间距布局形式存在等间距布置、非等间距布置2种情况，且每辆车大多设置4对车门。

1.2.1 B型地铁车辆门等间距布置分析

在固定编组运营模式下，不带司机室的B型地铁车辆的基本长度为19 000 mm，带司机室的B型地铁车辆的基本长度为19 600 mm，2节车辆之间的贯通道长度一般设计为520 mm。以每辆B型车辆设置4对车门进行测算，6辆B型车（以下简称“6B”）编组列车的任意两相邻客室车门之间的间距为4 880 mm。B型地铁车辆门等间距布置形式如图2所示。

1.2.2 B型地铁车辆门不等间距布置分析

在车门不等间距布置条件下，同一车辆两相邻车门中心线之间的间距为4 500 mm，而两相邻车辆之间的车门中心线之间的最小间距为6 020 mm，则带司机室的车辆端部距离端部第1个车门中心线的距离为3 350 mm。B型地铁车辆车门不等间距布置形式如图3所示。

由图2、图3可知，在地铁固定编组运营模式条件下，适应B型6辆编组列车的站台长度，至少应该满足2辆带司机室的车辆长度、4辆不带司机室的车辆长度及每2节车辆之间贯通道长度的总长，即117 800 mm，同时还应考虑列车有300 mm的停车误差（停车误差当无站台门时应取1 ～ 2 m，有站台门时应取0.3 m之内）。适应6B编组列车的最小站台长度应设置为119 m。

图2 B型地铁车辆门等间距布置形式Fig.2 Equidistant layout of B-type metro vehicle doors

图3 B型地铁车辆门不等间距布置形式Fig.3 Layout of B-type metro vehicle doors at an unequal distance

地铁B型车辆门等间距与不等间距的布置方案各有利弊，且必须根据地形、技术设备等条件具体分析。各类车门布置方案的优缺点如表1所示。

表1 各类车门布置方案的优缺点Tab.1 Advantages and disadvantages of door layout schemes

2 重联编组条件下车门间距及列车长度的变化分析

采取平峰期3辆小编组、高峰期3+3重联大编组运营组织模式时，由于头车（尾车）与其他车辆的长度不等，不仅6辆固定编组与3+3重联大编组的列车长度具有一定的差异性，而且3+3重联大编组的车辆门与站台门无法对位。

2.1 重联编组条件下A型车车门间距及列车长度

重联编组条件下小编组（3辆）通过头车（尾车）两端的多芯电缆插头连接。与6A固定编组运营模式相比较，6辆（3+3） A型重联大编组多出了2个司机室的长度3 200 mm。6A型重联大编组列车长度如图4所示。

由图4可见，在重联编组运营模式下，适应3/6A型重联编组列车的站台长度，至少应该满足2列3A小编组列车的长度，而每列3A小编组的长度为70 800 mm （包括2车辆间的贯通道长度），同时还应考虑列车有300 mm的停车误差。在未来规划建设或者改造扩建时，适应3/6A型重联编组列车的站台长度最小应设置为142 m。

图4 6A型重联大编组列车长度Fig.4 Vehicle length of 6A-type reconnection marshalling

2.2 重联编组条件下B型车车门间距及列车长度

（1）车门等间距布置的B型车门间距及列车长度。与6B固定编组运营模式相比较，如采用车门等间距布置的B型车，6辆（3+3） B型重联大编组多出了2个司机室的长度1 200 mm。车门等间距布置下6B型重联大编组列车长度如图5所示。

（2）车门不等间距布置的B型车门间距及列车长度。与6B固定编组运营模式相比较，如采用车门不等间距布置的B型车，6辆（3+3） B型重联大编组也多出了2个司机室的长度1 200 mm。车门不等间距布置下6B型重联大编组列车长度如图6所示。

由图5、图6可见，重联编组运营模式下，适应3/6B型重联编组列车的站台长度，至少应该满足2列3B小编组列车的长度，而每列3B小编组的长度为59 240 mm （包括2车辆间的贯通道长度），同时还应考虑列车有300 mm的停车误差。在未来规划建设或者改造扩建时，适应3/6B型重联编组列车的站台长度最小应设置为119 m。

图5 车门等间距布置下6B型重联大编组列车长度Fig.5 Vehicle length of 6B-type reconnection marshalling with an equal distance between vehicle doors

图6 车门不等间距布置下6B型重联大编组列车长度Fig.6 Vehicle length of 6B-type reconnection marshalling with an unequal distance between vehicle doors

综合上述分析可以看出，不论是3/6A重联编组运营模式，还是3/6B型重联编组运营模式，由于头车（尾车）与其他车辆的长度不等，不仅在列车长度上6辆固定编组与3+3重联大编组存在一定的差异性，而且3+3重联大编组的车辆门与站台门无法对位，给重联编组运营带来了一定的影响。

3 重联编组运营条件下站台门的解决方案

基于上述分析，为了解决重联编组运营条件下车门与站台门不能一一对位的制约问题，分别提出改造车辆（方案Ⅰ）、改造站台门（方案Ⅱ）、设置柔性站台门（方案Ⅲ） 3个方案。

3.1 改造车辆（方案Ⅰ）

在已经按固定编组情况规划建设的地铁车站，或者由于地形、技术等要求的限制必须铺设成固定编组情况下的地铁车站时，可通过改造地铁车辆门的布置形式，使车门与站台门一一对应，以适应重联编组运营组织方案。地铁列车车门控制系统由车门导轨、传动机构、门机械锁闭机构、紧急解锁机构、气动控制系统、电气控制系统等组成。为了使重联列车改造后的车门不会对整个系统产生影响，在改变列车车门位置时要将车门中的气动控制系统整体性地挪动位置。列车车门控制图如图7所示。

图7 列车车门控制图Fig.7 Vehicle door control diagram

（1）从经济层面分析，若通过改造地铁车辆的车门布置形式，适应灵活编组运营组织方案，则需要将一半以上的小编组列车车门进行改造，需要改造的地铁车辆数量相对比较庞大且改造投入较高。

（2）从技术层面上分析，改造地铁车辆的车门可能需要对车辆控制、辅助设备等结合部进行综合改造，其匹配、衔接有一定的难度，影响列车的外观。同时，部分地铁车辆配件停产，只能用新配件替换，而新旧配件的匹配不可避免地出现兼容性问题，可能带来故障隐患。地铁车辆配件的不一致，也会给备品备件的管理带来混乱[8]。

如采用部分未改造的小编组和新投产改造的车辆混合运营，由于不同的地铁车辆投产运营时间不同，其维修周期也不同，则会给车辆维修计划管理带来一定的混乱。

（3）从运营层面分析，平峰期3辆小编组列车运营时，其停车位置相对较难控制，且每列车头部都要配置接近传感器和感应板。

（4）从乘客组织层面分析，改造地铁车辆时会将部分列车回送至车辆段，导致全线列车数量减少，旅客满载率增大，舒适度降低。对于改造完成的列车，为了乘客安全、准确地在相应的区域上下车，需要设立乘客导向系统，避免车辆门的改造对乘客造成误导。由此可见，通过改造车门的布置适应重联编组运营组织模式，不仅需要改造车门，还要进行相关结合部的技术改造，且改造成本高，实施过程复杂，故不建议采用方案I的改造形式。如果站台门无法改造，建议将方案I路线中的列车转移到其他线路，重新购置适用的车辆。

3.2 改造站台门（方案Ⅱ）

不论是3/6A还是 3/6B重联编组运营模式，由于6辆重联大编组列车为2个对称的3辆小编组组合而成，且列车的停靠方式均为“一端停靠”。根据固定编组运营模式下的地铁站台门组成，现有的地铁站台门有A型、B型和C型单元等几种模块，其中，A型单元包含2个固定门FIX和2个滑动门ASD；B型单元包含1个紧急门EED、2个滑动门ASD和1个固定门FIX；C型单元包含1个紧急门EED、2个滑动门ASD和1个非标准固定门FIX。站台门A型、B型和C型单元组成图如图8所示。

图8 站台门A型、B型和C型单元组成图Fig.8 Composition diagram of A-type, B-type, and C-type units

现有的地铁站台门布置形式难以适应3/6A，3/6B重联编组的冲突点，关键在于2个小编组连接处的制约而形成，因此，行车方向前面3辆小编组（前3辆单元）对应的站台门可以不作任何改造，后面3辆小编组对应的站台门解决方案可根据A，B型车及其车辆门间距布置形式，采取以下2种站台门改造方案。

（1）站台门改造方案Ⅰ：仅改造2个小编组连接处对应的站台门布置形式。在A型、B型和C型3种单元模块的基础上，通过改变EED门、FIX门的宽度形成D型单元模块，并将其应用到2个小编组连接处，使得站台门符合重联编组运营条件。站台门改造方案Ⅰ如图9所示。

图9 站台门改造方案ⅠFig.9 Scheme I for platform door renovation

（2）站台门改造方案Ⅱ：改变改造区域所对应的站台门布置形式。如果集中改造2个小编组连接处有困难，可通过改变EED门、FIX门的宽度形成E型单元模块，并将其应用到后面小编组对应的站台门，使得站台门符合重联编组运营条件。站台门改造方案Ⅱ如图10所示。

图10 站台门改造方案ⅡFig.10 Scheme II for platform door renovation

对2种站台门改造方案进行技术经济分析如下。①从经济层面分析，对于既有按照固定编组运营的线路，站台门改造方案I较为经济，而站台门改造方案费用相对较高；对于拟采用重联编组运营的新建线路，可引入D型单元模块或E型单元模块的站台门即可。②从技术层面分析，对于拟采用重联编组运营的新建线路，采取上述的任一改造方案，站台门的预埋件均相对容易安装；但对于既有按照固定编组运营的线路，则采取站台门改造方案I简单可行。③从乘客运输层面分析，在既有线路上改造站台门，导致改造区域的站台门都无法使用，只能在非改造区域安排乘客上下车，在高峰期需增加列车开行对数，否则会导致乘客的服务水平降低。

3.3 设置柔性站台门（方案Ⅲ）

重联编组运营模式下，可以采取半封闭型站台门如图11所示，或借鉴日本的柔性站台门设置形式，采取上下伸缩式站台门如图12所示。柔性站台门可以不用考虑列车车辆门与站台门的宽度是否匹配，因为其伸缩距离较长，可以适应各类灵活编组运营模式，但目前我国还尚未研制出地铁柔性站台门。

图11 半封闭型站台门Fig.11 Semi-enclosed platform door

图12 上下伸缩式站台门Fig.12 Up-and-down telescopic platform doors

柔性站台门在设置时需要考虑乘客的安全与不同编组列车的车门对位情况，并根据线路的地形与资金预算确定其安装形式。

（1）从技术层面分析，柔性站台门技术目前还不够成熟，又要适应重联编组运营的相关要求，设计时站台门与车门、信号系统联动等都要整体考虑。

（2）从经济方面分析，由于柔性站台门是不封闭的，会大大节省土建工程与建筑材料开支，在改建过程中只需要考虑车门与站台门的联动系统。

（3）从乘客组织层面分析，柔性站台门灵活性强，在站台长度范围内，无论何种编组的列车都可以实现车辆门与站台门的对位，不会造成列车上乘客的分布不均匀，导致某节车厢拥挤度过高而降低舒适度。

综上所述，3种改造方案的优缺点及其可行性比较分析如表2所示。

表2 3种改造方案的优缺点及其可行性比较分析Tab.2 Apvantages, disadvantages and feasibility comparison of three optimized schemes

4 结论

重联编组运营模式可有效提高客流需求和地铁运力配置的匹配，也是城市轨道交通、高速铁路运营组织的发展趋势。考虑到站台门与车辆门对位对重联编组运营模式的制约，结合固定编组条件下A，B型地铁车辆门的布置现状，提出了重联编组运营组织条件下地铁站台门与车辆门对位的3种解决方案，对比分析改造车辆（方案I）、改造站台门（方案Ⅱ）及设置柔性站台门（方案Ⅲ）这3种改造方案，得出以下结论。

（1）方案I改造车辆数较多，改造成本高及改造难度大。在只能选用方案I的情况下，建议生产长度统一、车辆门间隔相同的车辆，以适应更多类型的灵活编组运营模式。

（2）方案Ⅱ无需改造车辆，但需要引入D型或E型站台门单元模块，改造既有的站台门布置及站台门控制系统，改造成本及其难度较小，是较为理想的改造方案。

（3）方案Ⅲ虽为最佳解决方案，但改造技术难度大，目前我国尚未研发出方案Ⅲ的成熟技术，需要今后进一步的设计与研发。