CBTC“列車偏離”功能對上海軌道交通8號線增能的探討

陸志堅 胡 威

（上海地鐵第四運(yùn)營有限公司，200071，上海∥第一作者，助理經(jīng)濟(jì)師）

CBTC“列車偏離”功能對上海軌道交通8號線增能的探討

陸志堅 胡 威

（上海地鐵第四運(yùn)營有限公司，200071，上?！蔚谝蛔髡?，助理經(jīng)濟(jì)師）

介紹了上海軌道交通8號線日?？土餍螒B(tài)和運(yùn)營組織情況。根據(jù)8號線高峰小時的客流特征及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，提出了利用CBTC（基于通信的列車控制）系統(tǒng)的列車偏離功能形成新的運(yùn)行線，使部分列車越行前方列車，再配合混合交路運(yùn)營實(shí)現(xiàn)增能的設(shè)想，以緩解早高峰時段上海軌道交通8號線延吉路站至東方體育中心站的客運(yùn)壓力。詳細(xì)描述了列車偏離的設(shè)置過程，闡述了列車偏離的判定條件及數(shù)據(jù)確定方法，分析了增能后對車站客運(yùn)的影響，介紹了列車偏離在實(shí)施中的瓶頸及解決措施，為提高列車使用率、緩解客流壓力提供了新的發(fā)展思路。

城市軌道交通；基于通信的列車控制；列車偏離；混合交路；增加運(yùn)輸能力

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

上海軌道交通8號線自開通以來，由于車型小、乘客出行集中等諸多因素，一直都是上海最為擁擠的軌道交通線路之一。為了緩解運(yùn)量和運(yùn)力日益尖銳的矛盾，運(yùn)營方嘗試了多種方式來緩解目前的大客流壓力，雖然起到了一定的效果，但離目標(biāo)還有距離。筆者提出在高峰時段加開區(qū)間列車的基礎(chǔ)上，運(yùn)用CBTC（基于通信的列車控制）系統(tǒng)的列車偏離功能實(shí)現(xiàn)部分列車快速套跑運(yùn)營的概念，以提高部分列車的使用率和周轉(zhuǎn)能力，進(jìn)一步緩解客流壓力，提升乘客乘車舒適度，提高列車的準(zhǔn)點(diǎn)率。

1 上海軌道交通8號線基本情況

8號線是上海軌道交通3條小車型線路之一。平時客流以通勤流為主，呈現(xiàn)“雙峰形”。極端日均客流量為90萬人次，極端時列車客流密度達(dá)10人/m2。高峰小時最小行車間隔為195 s，折返時間為300 s?？土饕匝蛹氛局翖钏悸氛咀顬槊芗?。

大客流的壓力對線路的日常運(yùn)營造成了直接或間接的影響。雖然在高峰小時期間，運(yùn)營方采取了多種措施來緩解客運(yùn)壓力，確保運(yùn)營正常，但仍在多方面對企業(yè)造成了一定的損失，如準(zhǔn)點(diǎn)率的下降、乘客滿意度的下降、列車運(yùn)行圖兌現(xiàn)率的降低、列車壽命的縮短、車站客運(yùn)組織壓力的增大、企業(yè)形象和績效的降低等。

2 緩解客流壓力方案

2.1 供選方案

運(yùn)營方現(xiàn)有緩解客流壓力的供選方案及比較見表1。

2.2 方案的選定

根據(jù)8號線現(xiàn)有的運(yùn)營壓力，關(guān)閉部分車站進(jìn)行線路改造的方案實(shí)施可能性相對較低，資金和時間都不允許；增加列車及改造現(xiàn)有列車在短時間內(nèi)也難以實(shí)現(xiàn)。唯有在信號制式及列車開行方式上尋求突破。8號線CBTC系統(tǒng)的新功能——列車偏移帶來了提高運(yùn)能的契機(jī)。

表1 緩解客流壓力供選方案

在CBTC系統(tǒng)中，理論列車最小間隔為90 s，但由于線路的折返能力及列車投用數(shù)的限制，很難實(shí)現(xiàn)這一時間間隔。為充分運(yùn)用這項(xiàng)新技術(shù)帶來的運(yùn)營優(yōu)勢，筆者大膽地提出利用CBTC系統(tǒng)的列車偏離新功能，并將其運(yùn)用在高峰小時增設(shè)的延吉中路站至東方體育中心站小交路上，以縮短高峰小時相應(yīng)區(qū)段的列車間隔，從而緩解延吉中路站至東方體育中心站區(qū)段早高峰客流擁堵的問題。具體開行方案如圖1所示。

圖1 高峰小時列車開行方案

3 列車偏離功能在實(shí)際操作中的應(yīng)用

3.1 列車偏離功能簡述

當(dāng)前，CBTC系統(tǒng)中的日常列車運(yùn)行是由調(diào)度員事先設(shè)置好每列列車當(dāng)日對應(yīng)的車次號，系統(tǒng)根據(jù)所收到的車次號自動分配列車運(yùn)行的目的地，即生成運(yùn)行線。在每日設(shè)定的運(yùn)行圖中，系統(tǒng)會根據(jù)班次與運(yùn)行線的組合，自動為列車生成運(yùn)行方向與進(jìn)路，并分配對應(yīng)的停站時間。

列車偏離是指調(diào)度員使用“列車偏離”命令使當(dāng)前班次或運(yùn)行線上某一列列車偏離到1個新的班次和運(yùn)行線。具體操作為：中央調(diào)度員選擇1列列車，并按圖2、圖3所顯示方式設(shè)定利用前方道岔改變該列車前進(jìn)進(jìn)路，越過前面同方向的障礙物進(jìn)行偏離。當(dāng)列車到達(dá)對話框中規(guī)定的“起點(diǎn)站臺”時，列車就會退出原來的運(yùn)行線和班次而遵循新的服務(wù)方式（偏離）。當(dāng)列車到達(dá)“恢復(fù)站臺”時，就會恢復(fù)到原來的運(yùn)行線和班次。

這一功能在國外類似的軌道交通中被廣泛使用，如法國巴黎RER-B線的Orsay-ville站，東京京成線的成田站和宗吾參道站等，如圖4所示。

圖2 列車偏離設(shè)置界面

圖3 列車偏離示意圖

圖4 越行線設(shè)置方式

3.2 增能計算

3.2.1 列車偏離（越行）的判定條件

圖5中，A、B兩站間的車站數(shù)為n-2，前行列車為A、B兩站間開行的站站停列車，后行列車為A、B兩站間開行的部分站跳停列車；前、后行列車在A、B兩站間的運(yùn)行時分分別為T前行和T后行，前、后行列車在A站的發(fā)車間隔為T間隔。

圖5 列車越行間隔

式中：

t運(yùn)，i——第i區(qū)間的列車運(yùn)行時間；

t站，j——第j站的列車停站時間；t停，j——第j站的停車附加時間；

t起，j——第j站的起動附加時間。

當(dāng)T間隔+T后行-T前行＜h（追蹤列車間隔）時，后行列車可在A、B兩站間越行前行列車。

假設(shè)延吉中路站至東方體育中心站小交路列車折返后，在此兩站不上客作業(yè)。原因?yàn)椋孩僭搩烧镜纳希ㄏ拢┏丝拖鄬^少；②列車如果在此停站，可能會引起部分前方站上車沒坐到座位的乘客在此下車換乘或后方站乘客倒乘現(xiàn)象的發(fā)生，并增加了停站時間，不能將增能效果最大化；③為列車越行創(chuàng)造必要條件。

同時，根據(jù)客流分析，建議從延吉中路站至東方體育中心站的小交路列車跳停曲阜路站下行和中華藝術(shù)宮站上行，縮小前后列車的運(yùn)行間隔，為列車偏離功能（越行）提供更為有力的條件支持。

在上述條件下，對于高峰小時上行線：3 min 15 s+38 min 10 s-40 min 30 s＜3 min 15 s；對于高峰小時下行線：3 min 30 s+38 min 40 s-41 min＜3 min 30 s。由此可以斷定，當(dāng)列車在跳停延吉中路站上行、中華藝術(shù)宮上行、東方體育中心站下行、曲阜路站下行后，基本滿足了列車偏離的先期條件。

3.2.2 列車偏離各數(shù)據(jù)的確定

正常情況下，一次完整的列車進(jìn)站上下客時間為1 min 5 s。以曲陽路站為例，列車通過岔區(qū)越行前方車站只需30 s（見表2）。

表2 列車作業(yè)時間s

列車越行時間計算式為：

式中：

t——列車越行時間；

s——列車越行距離；

v——列車越行速度。

本文以曲陽路岔區(qū)距離為200 m，耀華路岔區(qū)距離為220 m計算。其它數(shù)據(jù)均借鑒《813-2號工作日列車運(yùn)行圖有關(guān)規(guī)定》。越行示意圖如圖6所示。

圖6 列車越行耀華路上行站臺

3.3 增能后對車站客運(yùn)的影響

通過在延吉中路站至東方體育中心站采用混合交路套跑的形式，增加了高峰小時在此高客流區(qū)段的列車周轉(zhuǎn)數(shù)。僅通過列車偏離功能，就可實(shí)現(xiàn)延吉中路站至東方體育中心站每列車T周（列車周轉(zhuǎn)時間）縮短4 min 37 s左右。以《813-2號工作日列車運(yùn)行圖》為依據(jù)，每天早高峰時加開3列延吉中路站到東方體育中心站小交路列車。這3列車分別為：停于延吉中路站折3線的備車803次、停于東方體育中心站的備車804次、07：11由殷行車庫庫發(fā)的833次列車。原因?yàn)椋孩?03次和804次列車均為正線備車，將此兩列列車投入運(yùn)營，對現(xiàn)有運(yùn)行圖的列車使用不會帶來任何影響；②據(jù)觀察，在2011年10月31日至11月04日工作日早高峰線路運(yùn)行時段，總有1至2列圖定載客列車空車運(yùn)行至黃興公園站或延吉中路站開始載客運(yùn)營（見表3）?？梢娦熊囌{(diào)度在日常運(yùn)營中，將早高峰空駛列車運(yùn)行至延吉中路站已成常態(tài)化，只不過具體列車班次還未最終確定。調(diào)用833次列車，因其能體現(xiàn)出以下3方面優(yōu)勢：①提升了延吉中路站至東方體育中心站區(qū)段的運(yùn)能；②基本固定了每日早高峰時跳停市光路站至延吉中路站的列車，便于乘客控制出行時間，以及相關(guān)車站的客運(yùn)組織和司機(jī)客室廣播的及時性、準(zhǔn)確性；③833次列車的前后車分別為814次和816次，這兩列車均為市光路站折2線折返列車，調(diào)度完全可以利用調(diào)整列車的折返時間，來彌補(bǔ)因833次列車跳停而對市光路區(qū)域車站造成的客運(yùn)壓力。

表3 一周早高峰小時8號線市光路區(qū)域上行列車跳停情況

調(diào)用833次列車增能后對車站客運(yùn)的影響為：

（1）市光路站至延吉中路站客運(yùn)壓力略有增加，但由于只抽調(diào)了1列車，市光路站至延吉中路站客運(yùn)組織仍在可承受范圍內(nèi)（現(xiàn)在工作日調(diào)度每天也會抽部分列車跳停市光路區(qū)域），所以不會對運(yùn)營造成太大影響，而延吉中路站至東方體育中心站區(qū)段的運(yùn)能卻提高了3.5%左右。

運(yùn)能提高比率為：

式中：

P——小時內(nèi)單向運(yùn)能；

m——列車編組輛數(shù)；

n最終——最終通過能力；

P增——增能前后的車輛定員差額；

P車——車輛定員數(shù)。

（2）由于列車跳停延吉中路站上行、東方體育中心站下行，可極大緩解黃興路站上行、成山路站下行（后續(xù)車站）高峰小時車站的客流壓力。

（3）增加了市光路站至延吉中路站上行、東方體育中心站下行、曲陽路站下行、耀華路站上行的客運(yùn)組織壓力。尤其是耀華路站，它是與7號線相交的換乘站，該方案剛開始實(shí)行時必會給換乘7號線的乘客造成一定影響，但如成常態(tài)化運(yùn)行方案后影響將逐步消除。建議每日固定在7：20、7：40、8：00開行此交路列車，既能增加該區(qū)段內(nèi)的運(yùn)能，又能有效提高乘客的認(rèn)同度和乘車舒適度。

3.4 列車偏離在實(shí)施過程中的瓶頸及解決措施

3.4.1 操作瓶頸

列車偏離作為CBTC新增的一個功能項(xiàng)，其在運(yùn)營中擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧皩\(yùn)營能力的提高尚處在探索階段。以對8號線增能為例，如果將其運(yùn)用到運(yùn)營生產(chǎn)中，就目前條件而言可能會碰到以下技術(shù)難點(diǎn)：

（1）列車運(yùn)行線有缺陷。目前8號線預(yù)設(shè)有40條運(yùn)行線，其中包括延吉中路站至東方體育中心站的運(yùn)行線，但列車偏離曲陽路站和耀華路站并不在預(yù)設(shè)運(yùn)行線中，所以仍需人工排列進(jìn)路。

（2）有岔站岔區(qū)結(jié)構(gòu)布置不合適。8號線有岔站岔區(qū)和車站分布多為縱式分布，橫式分布的車站只有2個，分別是曲陽路站和耀華路站，直接限制了列車偏離功能的運(yùn)用。

（3）關(guān)鍵崗位職工技能熟練度需加強(qiáng)。列車偏離無論對行車調(diào)度還是行車值班員都是一個新增功能項(xiàng)，先前從未觸及，所以需進(jìn)一步加強(qiáng)對其熟練度、掌握程度及安全規(guī)程的培訓(xùn)。

（4）列車速度有影響。8號線兩站間的站距相對較短，市光路站至東方體育中心站更為突出，導(dǎo)致列車起動不久就將減速慢行，對列車的越行偏離帶來了一定的阻力。本文在方案提出時將跳停延吉中路站上行、中華藝術(shù)宮站上行、曲阜路站下行、東方體育中心站下行考慮在內(nèi)，目的就是為越行前行列車創(chuàng)造條件。

3.4.2 解決措施

（1）重新鋪畫列車運(yùn)行線。完善列車各類運(yùn)營線的鋪畫工作。運(yùn)行線設(shè)計時要從多個角度考慮，滿足各種列車開行方式的要求。

（2）優(yōu)化布置有岔站岔區(qū)結(jié)構(gòu)。盡量完善線路的規(guī)劃和道岔的布局，特別是在新線及延伸線路建設(shè)時，應(yīng)將列車越行的功能考慮進(jìn)去。中間站岔區(qū)盡量以橫式布局，終端折返站提倡配有站前和站后雙折返功能。

（3）強(qiáng)化關(guān)鍵崗位員工的操作技能和責(zé)任意識。要從“9·27”事件中充分吸取教訓(xùn)，認(rèn)識到重點(diǎn)崗位員工技能熟練度和責(zé)任心的重要性，尤其是對于某些較為冷門的系統(tǒng)功能，操作時特別要加強(qiáng)注意。要加強(qiáng)重點(diǎn)崗位職工的各類培訓(xùn)，提升員工的業(yè)務(wù)功底和處置能力。特別是在車站控制狀態(tài)下，當(dāng)曲陽路站下行、耀華路站上行列車越行時重點(diǎn)做好雙崗把控工作，明確值班站長現(xiàn)場把控的重要性。在列車越行時，還可以根據(jù)系統(tǒng)提供的指定列車實(shí)時監(jiān)控界面，對偏離的列車進(jìn)行跟蹤保護(hù)。列車實(shí)時監(jiān)控界面見圖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