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北京地铁复八线开通方案研究

   2006-04-28 中国路桥网 佚名 0
北京地铁复八线开通方案研究

摘 要:本文根据复八线于1999年9月28日实现开通运营的目标要求及其工程进展状况,分析研究各种可能的开通运营方案及其运营组织,进而对复八线的开通运营做出总体筹划安排,以上报市政府审批并指导各部门和各单位据此有针对性地做好开通运营的各项准备工作。

1. 复八线概况
1.1线路
北京地铁复八线位于北京市长安街,西起复兴门,东至八王坟(四惠东),线路全长13.7公里,车站11座,在线路东端设车辆段一座,即四惠车辆段。
复八线是规划地铁一线的中段。一线西段苹果园至复兴门于1969年建成,线路长度为16.9公里,共12座车站,在该线西端设有古城车辆段。复八线建成后,整个一线的线路全长将达31公里,车站23座,形成一条贯通北京市东西的交通大动脉,并与地铁环线在复兴门和建国门分别交叉换乘,如图1所示。

图1 复八线及已运营的一、环线示意图

复八线西单站已于1992年建成通车,形成了苹果园至西单的运营区段。复八线本期工程为西单折返线以东的11.937公里线路和10座车站以及四惠车辆段。
复八线的站场配线设置如图2所示。

图2 复八线的站场配线示意图

1.2复八线工程进度
由于工期紧,复八线工程无法于1999年9月28日开通运营时全部完成,这是对开通运营的严峻考验。一方面,各专业的工程进展情况直接影响开通运营组织方案的制定和实施;另一方面我们必须分轻重缓急优先安排和完成满足开通运营基本需要的工程项目。经综合研究与协调,预计1999年9月28日复八线工程状况如表1。

复八线工程状况(预计) 表1

* 老线可为复八线支援约5组老车。
1.3客流预测
根据客流预测专题报告,一线(苹果园至四惠东)高峰小时断面流量如图3所示。若复八线(天西至四惠东)不与一号线西段相连而单独运营,则天西至四惠东区段的高峰小时断面流量如图4所示。

2.开通运营的总体筹划
复八线是整个一线的一部分,是已运营多年的一线西段的延伸线。一线西段(苹果园至西单)的列车运行间隔为3分钟,运输任务十分繁重,是北京市的一条交通大动脉。因此,如何组织新建的复八线的开通运营是一个复杂而须慎重考虑的问题。
2.1基本原则
(1)复八线位于长安街,其开通运营备受关注,必须确保安全运营。
(2)确保一线西段正常运营,不得因复八线开通而受影响。
(3)复八线新建各车站必须全部开通运营。
2.2贯通运营
贯通运营即将新建成的复八线与一线西段相连 ,作为一条完整的线路组织运营。根据全线客流和配线设置,可形成如图5所示的三种行车组织方案。

然而,由于复八线工程无法于1999年9月28日全面完成,上述三个方案的实施均因复八线未完工程受到不同程度的影响,如表2。
贯通运营方案可行性分析(复八线) 表2

综上所述,1999年9月28日复八线开通时,方案1和方案3均因未完工程而不具备实施条件,但方案2有望基本具备条件。
2.3分段运营
分段运营即将新建复八线与一线西段分隔成二个区段分别独立运营,经综合研究,可形成如图6所示的二种方案供选择。

图6 分段运营行车组织方案
尽管复八线开通时尚有部分工程不能完工,但未完工程对上述分段运营二个方案均不构成影响,如表3。二个方案均具备实施条件。
复八线开通方案可行性 表3

2.4复八线开通的计划安排
复八线作为一线的有机组成部分,其开通运营的理想方式应是将其与已运营多年的一线西段相连并贯通运营。然而,一条新线竣工后一般需经试运营考核后才能投入正式运营,再加上复八线未完工程的影响,使得复八线的开通运营工作变得更为复杂。
在上述贯通运营的三个方案中,仅方案2在开通时具备基本工程条件,该方案与上述分段运营方案(二个方案均具备条件)的比较分析如下:
(1) 实施风险。贯通运营所要求的比合同交货计划提前到货的3组车以及其它工程条件如有变数,该方案没有调整对策的余地,且无论是对硬件还是对软件的要求都比较高,实施风险较大。分段运营的实施条件稳妥可靠,风险小。
(2) 交路合理性。贯通运营方案2的小交路终点为复兴门站,该站为一、环线之间的换乘站,且位于全线客流高断面处,其本身的正常乘降量较大,再加之因小交路上行列车清人而滞留的乘客以及因等待下行空车座位而滞留的乘客,站台上将人满为患。而且该站的清人作业将十分困难,甚至引发纠纷。其结果是造成列车站停时间过长而打乱整个一线甚至环线的行车秩序。分段运营的行车交路不存在上述问题。
(3) 服务可靠性。复八线各系统设备刚刚投入运营而不可能稳定可靠,故障率较高,甚至可能中断运营。如贯通运营,一号线西段的安全运营的服务可靠性也会因复八线而降低,甚至引发地铁环线和西部地区地面公交一系列的联锁反应。而分断运营时,复八线故障的影响只限于其本身,且处理比较容易,对一线西段、地铁环线以及地面公交不会产生任何影响。
(4) 交叉干扰问题。复八线开通运营后尚有大量尾工需要完成,形成边施工边运营的局面。若贯通运营,复八线的运输任务比较繁重,运营和施工交叉干扰的矛盾比较突出。而分段运营时,复八线的运输压力较小,能缓解运营与施工矛盾,为安全运营和施工均创造较好条件。
(5) 社会反响。复八线的开通运营备受社会各界的关注。若贯通运营,社会反响较好,但随之而来的是若运营出现问题,其影响较大,不良反响也会更强烈。而分段运营的社会反响恰恰相反。
综上所述,为确保复八线于1999年9月28日实现开通运营目标并确保其安全运营和地铁网络的服务可靠性,本着积极稳妥的原则,应先分段运营,以考核和稳定已投入运营的各类设备,并尽快完成剩余工程。待条件成熟时,再贯通运营。
3.分段运营组织
3.1分段运营方案比选
分段运营时,可形成如图6所示的二个方案供选择,上述两个方案的比较如表4。由于西单站长年漏水而得不到根治,使得车站环境差,各种设施受损严重,本次研究认为西单站有必要停运进行改造,其改造的最好时机恰是复八线开通且分段运营阶段。为了给西单站停运改造留下条件,故将其作为方案比选的一个影响因素加以考虑。
分段运营方案比较 表4

综上所述,二个方案没有明显的优劣。鉴于方案1只需西段终点变更一次,即西单站改造期间将终点改为复兴门,而方案2需首先将西段终点从西单调整到复兴门,然后在西单站改造期间又需将东段终点从西单站移至天西站。故选择方案1为宜。
由于一线西段已运营多年,分段运营组织只需研究东段,即复八线的运营组织。
3.2复八线行车组织
(1) 行车交路
由于天西站没有折返线,复八线的行车组织不得不采用如图7所示的非常规列车运行方式。

(2)行车组织办法
按设计,一线(含复八线)的基本闭塞法为超速防护自动闭塞法;当超速防护自动闭塞法不能使用时,则采用站间自动闭塞法;当站间自动闭塞法也因故不能使用时,则采用电话闭塞法。
由于复八线开通时,ATP系统不能投入使用,工程建设的努力目标是实现站间自动闭塞。因此,复八线无法实现超速防护自动闭塞,只能采用站间自动闭塞法作为其基本闭塞法。当站间自动闭塞设备故障(包括因工程延期而无法按期投入使用)时,则采用电话闭塞法行车。
然而,由于王府井至天西站区段的上行线和下行线均出现了双向运行的非常规列车运行方式(如图7),站间自动闭塞法和电话闭塞法在该区段的运用均遇到了麻烦,主要问题有:
一是站间自动闭塞以相邻两站间的出站信号机和进站信号机之间的区间作为一个闭塞区间,电话闭塞法则以相邻两站的出站信号机之间的区间作为一个闭塞区间,只允许一个列车占用。显然,这无法满足王府井至天西站的安全行车要求。为此,可将王府井至天西站区段作为一个闭塞区间,只允许一个列车占用,以满足该区段单线双向运行的安全行车要求。
二是站间自动闭塞设备一般只满足列车单线单向运行、单向闭塞的要求。为此,对于王府井至天西站区段的上行线和下行线,均在原设计基础上加装反向进出站信号机及相应的联锁设备、信号控制设备。两个方向的信号机显示可随方向电路的改变而改变,当一个方向的显示为进行信号时,另一个方向则为红灯显示,从而满足该区段列车单线双向运行、双向闭塞的安全行车要求。
三是电话闭塞法均由相邻二站值班员共同确认该二站间区间空闲,以电话电报密码来承认闭塞,这不能满足王府井至天西站的安全行车要求。对此,可以规定,由东单站开往天西站的列车,东单站向王府井站请求闭塞后,王府井站在承认东单站闭塞请求前,不仅要确认王府井站至东单站区间空闲,而且要确认王府井至天西站整个区段空闲后,方可承认东单站的闭塞请求。
(3)最小列车运行间隔
最小行车间隔是地铁系统的一项重要的综合性指标,受到各方面的因素影响,但复八线的最小行车间隔主要取决于东单至天西站区段的特殊列车运行方式。根据牵引计算及运营经验,列车在东单至天西站区段的区间运行和站停时间如图8所示。

列车在东单和天西站的往返时间为13分,再加上办理进路和确认闭塞所需时间2分钟,总计15分钟。由于该区段上行线和下行线交替接发列车,故其最小行车间隔为7.5分钟。
(4)运力配置
复八线的运力配置如表5,能够满足开通之初的客流需要。
运力配置 表5

3.3复八线客运组织及其它
复八线的客运组织也因王府井至天西站的特殊列车运行方式而出现麻烦,主要是乘客确认列车停靠站台和开行方向比较困难。为此,在王府井站、天东站和天西站安装可变向导标志,预告每次列车的停靠站台和开行方向,并辅之以广播和现场疏导,以保证良好的乘降秩序。
由于复八线的运力有限,再加上各设备系统尚不稳定以及未完工程施工与运营的交叉干扰,应对复八线的客流增长加以适当限制。为此,采用复八线单独运营、单独收费政策,并实行票价为2元的单一票制。原一环线的单程票、月票和复八线的单程票均互不通用。
复八线的乘务制度实行“司机—副司机—车长制”,每个乘务组仍保留一名副司机,以增强其对开通之初出现的各种突发事件的应变处理能力。
4.贯通运营组织
4.1行车组织方案比选
复八线融入整个一线贯通运营之时,就是其工程条件基本具备之时,故图5所示的三个方案均为可行方案,其比较分析如表6。
综上所述,方案1除贯通之初东段的运力没有充分利用外,其它各方面均优于方案2和方案3,故选方案1,即全线采用一个列车运行交路贯通运营。
行车组织方案比较 表6

4.2运营组织
根据贯通运营全线客流断面,其运力配置如表7
贯通运力配置 表7

从上表可知,方案1的定员运力不能满足最大断面流量需要,且一线老车中还有部分窄体车(定员1080人),使得运力更显不足。但鉴于全线仅公主坟至复兴门的运力紧张,且超员未超过允许界限,再考虑到贯通运营尚存在诸多困难,故采用3分钟行车间隔,暂不缩小。
贯通运营后,整个一线按超速防护自动闭塞法组织行车,由指挥中心ATS系统控制,若ATS故障,则控制权下放车站。当ATP故障,超速防护自动闭塞法不能采用时,则按站间自动闭塞法或电话闭塞法组织行车,确保不中断运营和行车安全。
客运组织仅因公主坟至复兴门区段的运力紧张而出现困难,对此,需加强高峰时段的客运组织力量,组织乘客安全有序地乘降列车。
贯通运营后,由于复八线纳入了原一、环线地铁网络,故取消复八线单独收费,票制票价按现行一、环线的票制票价不变。
乘务方面,由于贯通运营后线路长达31KM,3分钟行车间隔,现行包乘制的弊端表现得越来越充分。再加之若仍采用包乘制,现有乘务员数量将不能满足贯通运营需要。为此,贯通运营后,整个一线均采用轮乘制。同时,改变列车车门开闭状态确认方式,即改由副司机、站务员和车长三人按分工共同现场确认方式为车长一人通过电视监视器确认方式,从而撤下副司机,实现“司机—车长”制,并撤消站务员举牌。
4.3空载试运行
为了满足上述贯通运营行车组织的要求,确保实现安全顺利贯通运营,除各专业设备系统调试、规章修订、人员培训以及轮乘制试验、适应因利用电视监视器确认车门状态而对标停车(精度要求+0.25M)等大量准备工作外,我们还需进行空载试运行综合试验,以全面检验整个硬件和软件系统的运转情况,发现问题及时解决。
一是分段运行时,复八线的行车间隔为10分钟,而贯通运营的行车间隔为3分钟,也即客观条件要求复八线的行车间隔须一夜之间从10分钟变为3分钟。为了适应这种突变,我们必须安排逐步缩小行车间隔试验。经综合研究,宜在四惠东站至王府井站区段利用夜间停运时间先后进行5分钟和3分钟间隔空载运行试验。
二是分段运营时,各专业系统均分二段独立控制,而贯通运营须整合各系统实现全线统一控制,且由于长大运行交路的运营组织难度较大,我们还需利用夜间停运时间进行整个一号线3分钟行车间隔的贯通运行空载试验,以确保贯通运营万无一失。
5.主要结论与建议
尽管1999年9月28日复八线工程无法全面完成,给复八线开通运营带来严峻挑战,但采取先分段运营,待条件成熟再贯通运营的方案,既能满足复八线于1999年9月28日开通运营的目标要求,且切实可行,能确保复八线和既有地铁一、环线的安全运营。
5.1由于工期紧,应根据分段运营时复八线运营的基本要求,分轻重缓急调整工程筹划的进度安排,集中力量先完成与复八线运营所需基本条件有关的工程项目,确保表1中预计能具备使用条件的项目如期完成。
5.2 利用复八线开通并分段运营的时机,将西单站停运进行改造,以治理漏水、修复包括建筑装修在内的各种破损设施,为贯通运营以后的安全运营创造良好条件。
5.3提前安排老线车辆维修计划,减少在复八线开通初期的修程车数量,为复八线开通运营支援尽可能多的车辆,并为复八线提供宽体车。
5.4贯通运营后,公主坟至复兴门区段运力紧张,车辆运用计划要保证高峰时段尽量多地投放宽体车,并研究和准备进一步缩小行车间隔所需的条件,以适应客流增长的需要。
5.5随着地铁网络的不断扩展,单一票制的弊端越来越充分体现。很难制定一个对企业和乘客均较公平的票价,结果是企业的经济利益受到损害。为此,应尽快建设自动售检票系统,实现计程票制票价。



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