宁波市轨道交通2号线一期工程车辆编组方案研究

时间：2024-07-28

陈斌李英

(1.宁波市轨道交通集团有限公司浙江宁波 315012;2.上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海 200070)

根据《宁波市城市快速轨道交通线网规划》，宁波市将形成“三主三辅”6条线、放射状的轨道交通线网，全长247.5 km(城区范围)，共设换乘站19座。

宁波市轨道交通2号线是《宁波市城市快速轨道交通建设规划》(2006—2015)中计划建设的第2条线路，是城市西南—东北方向的基本骨干线，规划线路起自鄞州区古林，止于北仑，规划线路长度约50 km。2号线工程分为2期实施，一期工程起点为机场站，终点为东外环路站，线路全长28.41 km，共设22座车站，平均站间距 1.334 km，与轨道交通网络中的 1、3、4、5、6号线衔接换乘。

由于城市轨道交通的列车编组方案不仅涉及投资大小，还涉及土建工程规模、机电设备系统选型及安装等一系列专业设计标准的制定;不仅直接影响运输组织方案、土建工程、车辆段规模的确定，而且还影响供电系统、空调通风系统、屏蔽门系统、信号系统状况，以及投入运营后的运营费用、乘客乘坐舒适程度、环境影响等，是控制工程投资、提高服务水平和减小对环境影响的重要因素，在城市轨道交通工程方案设计中起着十分重要的作用。因此，有必要对2号线一期工程初、近期列车编组方案进行相关研究和梳理，以便于科学决策。

1 客流预测与车辆选型

1.1 客流预测

轨道交通列车编组的选择，首先要满足运量的需要，在经过客流特征分析、确定线路运输能力的基础上，选定车辆形式、列车编组和运行密度。如果线路初、近期客流与远期客流相比差别很大，也可考虑针对各设计年度采用长短不同的编组方式，目的在于保证运营初期具有合适的运行密度，从而保证较为理想的初期服务水平。客流预测总量成果见表1。

表1 客流预测总量成果

根据预测，综合考虑票价政策、人口规模、小汽车出行比例等对2号线未来客流的敏感影响，预计轨道交通2号线的远期客流规模有可能在15%～－5%的范围内波动，远期高峰断面客流量可能在3.0万～3.6万人次/h的范围内波动。

1.2 车辆选型

2号线远期全日客流总量约为73.13万人次，早高峰单向最大断面流量为3.13万人次，属于大运量系统。对照建设标准，适用的系统制式有地铁B型车辆或直线电机车辆(Lb)。车型比较见表2。

表2 车型比较

经比较，宁波市轨道交通2号线车型推荐采用国标B2型车，这符合宁波城市规模与2号线的客流需求，与网络规划一致，是合理的。

2 列车编组方案比选

按照远期高峰断面3.0万～3.6万人次/h的敏感变化范围，2号线远期采用B2型车6辆编组列车，开行30对/h时站立拥挤度为3.7～4.7人/m2，因此可以保持在良好的拥挤评价范围内。按照拥挤度不高于5人/m2计算，单向最大运能为3.78万人次/h，运能余量20%。但是，2号线初、近期高峰断面客流分别为1.18万、1.89万人次/h，与远期客流相比较小。因此，需要对初、近期采用的4辆编组与6辆编组方案，从配属车辆、行车间隔、牵引能耗、满载率与拥挤度、资源共享等多个方面进行研究比选。

2.1 同等运营服务水平下运输效率的比较

根据2号线客流预测和运营组织方案，初、近期全日行车计划见表3。初期全日客运周转量179万人km，开行单一交路，运营线路长27.98 km;采用4辆编组与6辆编组列车，在同等运行间隔条件下的全日满载率分别为17.91%和11.78%。近期全日客运周转量329万人km，开行大小交路，大交路27.98 km，小交路21.4 km;采用4辆编组与6辆编组列车，在同等运行间隔条件下的全日满载率分别为26.05%和17.13%。显然，在同等运营服务水平下，4辆编组的运输效率要优于6辆编组。

表3 初、近期全日行车计划

2.2 同等费用的运营服务比较

在初步设计方案中，2号线初期共采购地铁车辆132辆，按4辆编组与6辆编组的车辆数相同考虑，则4辆编组共33列/132辆，6辆编组共22列/132辆。如果按照4辆和6辆编组在运营的各个时间段均相同的运能设计，则两个编组方案的运用列车辆数、配属列车辆数、全日走行车辆公里、牵引能耗等均基本相同。此时，在初期配车辆数与牵引能耗相同的前提下，采用4辆编组行车间隔为4～10 min，高峰期最小行车间隔4 min，平峰一般间隔6.6 min，最大间隔10 min;采用6辆编组行车间隔为6～15 min，高峰期最小行车间隔6 min，平峰一般间隔10 min，最大间隔15 min。两者相比较，采用4辆编组列车行车间隔较6辆编组列车行车间隔可缩短2～5 min，4辆间隔缩短33%。

2.3 同等运营服务的费用比较

2号线初期共采购地铁车辆4辆编组共33列/132辆，高峰期可开行15对/h，按照采购费用650万元/辆计算，采购费用8.58亿元。如果6辆编组达到相同间隔，则需要33列/198辆，采购费用12.87亿元。两者相比，4辆购置费用节省33%，即4.29亿元。

按照4辆和6辆编组采购列数相同、运营的各个时间段均相同的行车间隔相同时，4辆编组列车年牵引能耗费用约1 620万元，6辆编组列车年牵引能耗费用约2 430万元。两者相比较，采用4辆编组列车年牵引费用较6辆编组列车可节省810万元，节省33%。

综合上述研究和分析，2号线初期采用4辆编组列车，可以提供较短的行车间隔和较为节省的列车购置与运营费用，可以满足预测高峰断面客流需求。但是，由于远景方案为采用6辆编组列车，高峰期大小交路合计最大开行对数不小于30对/h，因此2号线列车编组的混合运营开始时机与过渡方案有较大的变化空间。

3 混合运营方案

列车4辆/6辆过渡与混合运营方案研究的主要思路，是将列车编组过渡与运营方案和实际客流的发展变化结合起来，针对2号线建成运营后实际客流可能出现较预测客流增长迅速流量偏大、一致及增长缓慢流量偏小等情况，相应提出以下3个过渡方案。

方案1:实际客流增长较预测快，初期以后购置6辆列车。

如果线路建成运营之后客流增长较快，超过预测增长趋势，则可考虑在初期配置33列4辆编组列车后不再购置4辆编组列车。初期以后随着客流的增长采购6辆编组列车，维持高峰期大交路开行15对/h不变，用6辆编组列车逐步增加小交路开行列车对数，至近期总密度增加至24对/h左右。

在线路两端分别延伸至古林和北仑时，原33列4辆编组列车用来开行大交路10对/h，此时大交路需另外开行6辆编组列车5对/h，大交路总行车密度仍为15对/h。远期小交路增加至15对/h，全线行车密度30对/h。此时，累计共采购4辆编组列车33列/132辆，6辆编组列车43列/258辆。线路中段运能达到3.35万人次/h。

至2045年以后，初期采购的33列/132辆4辆编组列车运营30年左右退出运营，相应采购33列/198辆6辆编组列车进行替换，至此，全线采用6辆编组运营，线路中段运能达到3.78万人次/h。

该方案主要特点是:全线完成4辆到6辆替换的时间较早，在2045年左右即为全6辆编组运营;主要缺点是:初期以后即开始4辆+6辆混合运营，混合运营开始时间较早。

方案2:实际客流与预测一致，近期以后购置6辆列车。

如果线路建成运营之后客流增长与预测趋势较为一致，则可考虑在初期配置33列/132辆4辆编组列车，以后随着客流的增长继续采购4辆编组列车，至近期总密度增加至24对/h左右，共计采购4辆编组列车47列/188辆。线路中段运能达到1.98万人次/h。

近期以后不再采购4辆编组列车，随着客流的增长，采购6辆编组列车，并继续增加小交路开行对数。在线路两端分别延伸至古林和北仑时，原47列/188辆4辆编组列车可开行大交路15对/h，6辆编组列车全部用于小交路运营。远期小交路增加至15对/h，全线行车密度30对/h。此时，累计共采购4辆编组列车47列/188辆，6辆编组列车29列/174辆。线路中段运能达到3.13万人次/h。

至2045年以后，初期采购的33列/132辆4辆编组列车运营30年左右退出运营，相应采购33列/198辆6辆编组列车进行替换，此时剩余14列/56辆4辆编组列车可开行大交路约5对/h。线路中段运能3.56万人次/h。

至2048年以后，初期以后采购的4辆编组列车运营30年左右逐步退出运营，相应采购6辆编组列车补充，至2055年以后，近期以前采购的4辆编组列车全部退出运营，至此，全线采用6辆编组运营，线路中段运能达到3.78万人次/h。

本方案考虑在近期以后采购6辆编组列车，较适用于实际客流增长与预测较为一致的情况。本方案最终全部完成6辆对4辆的替换时间较方案1晚10年左右，本方案主要优点是:维持4辆编组运营至近期，混合运营开始时间较晚。

方案3:实际客流增长较预测慢，远期以后购置6辆列车。

如果线路建成运营之后客流增长缓慢，与预测趋势相比偏低，则可考虑在初期配置33列/132辆4辆编组列车以后随着客流的增长继续采购4辆编组列车，维持高峰期一期工程大交路开行15对/h不变，逐步增加小交路开行列车对数，直至全线行车密度达到30对/h。此时，累计共采购4辆编组列车76列/304辆。线路中段运能达到2.48万人/h。

至2045年以后，初期以后采购的4辆编组列车运营30年左右逐步退出运营，相应采购6辆编组列车。至远景某年远期以前采购的4辆编组列车全部退出运营后，全线采用6辆编组运营，线路中段运能达到3.78万人次/h。

本方案考虑在远期以后采购6辆编组列车，较适用于实际客流增长低于预测趋势的情况。本方案最终全部完成6辆对4辆的替换时间很晚，方案主要优点是:可维持4辆编组运营至远期。

4 编组过渡与混合运营中的相关问题

通过前面的研究可以看出:3个方案的主要不同之处在于开始4辆+6辆混合运营的年限和最终完成编组转换的时间不同，相同之处是这3个方案进行混合运营的持续年限差别不大。根据初步研究，3个方案均可完成从初期4辆编组至远景6辆编组的转换，均可以在一定的实际客流发展变化情况下选用。下面就编组过渡与混合运营中的相关问题进行说明。

4.1 资源共享问题

宁波市轨道交通线网由6条线路组成，目前已先期开工建设的宁波市轨道交通1号线预测初期高峰客流为 1.31 万人次/h，近期高峰客流2.20万人次/h，远期高峰客流 3.17万人次/h，采用 6-6-6的列车编组方案。

表3 建设规划阶段各线远期高峰断面客流量

根据建设规划，1、2号线是宁波市本轮建设规划中唯一的两条线路。按照线网规划，1～3号线的大、架修共用天童庄车辆基地，且3条线路通过联络线互相沟通，因此如果2号线也采用6－6－6的列车编组方案，则两线的资源共享是最便利的。

但是，从表3的客流预测结果来看，宁波线网各线远期的客流规模差异较大，宁波线网中的后继建设线路都将面临多种列车编组方案的选择问题，包括与2号线同属于基本骨干线网的3号线等，而且随着各线客流的依次减少，在初、近期采用3辆或4辆等较小编组方案是难以避免的。

因此，单从1、2号线的资源共享考虑，2号线采用的4-4-6编组方案与1号线目前的推荐方案不同，两线基本不会有车辆的互换使用;而从全网的角度来看，2号线初期采用4辆编组方案有利于其与后续建设线路的共享。

4.2 混合运营问题

通过做好针对性工作，可以解决混合运营带来的相关问题，对车辆段设施基本没有影响，投资也基本不增加。信号系统可在系统软件编制中，充分考虑混合运营的要求，屏蔽(安全)门可按6辆编组一次性实施，且保证4辆编组和6辆编组的头车均停在同一位置(站台前进方向的端部)。在客流组织方面，可以通过广播、标识等措施解决混合运营给乘客带来的一些麻烦，通过一段时间运行，问题是可以解决的。