广州市轨道交通三号线列车编组方式研究

【摘 要】 本文以高峰小时单向最大断面客流预测为主要已知条件，研究了广州轨道交通三号线列车编组节数，实现形式及车辆结构型式的选择，得出了满足客流预测需求的列车编组方式、座位布置与载客能力，并对车辆载客能力的标准提出了讨论。
【关键词】 列车编组 车辆结构型式 客流预测 载客能力 行车间隔
1线路概况
1.1线路走向
广州市轨道交通三号线(以下简称：三号线)是贯通广州市南北的快速交通主干线，为国内第一条设计最高运营速度为120km／h的决线线路，线路全长35．86KM，呈“Y”型线路，分为广州东站主线和天河客运站支线(如图1)。正线沿线经过天河中心区、珠江新城、海珠中心区城市繁华区域，沥窖新客港、番禺大石、番禺区桥待发展的市郊区域。支线沿线经过五山高校区、岗顶、天河金融区人口密集的区域。在列车编组方式上，要求从整体线路规划出发，满足初近远期规划客流预测的需求。

图1 线路走向图
1.2客流预测
三号线早高峰小时单向最大断面客流在线路的中部，为了适应初近远期客流量逐步增长的需求，降低初期建造与运营成本，列车编组应满足不同规划年份的客流预测需求，具有灵活编组与解编的功能。三号线高峰小时单向最大断面客流预测如表1历示。

2列车编组方式
2.1载客量与列车编组节数的关系
高峰小时单向最大断面客流量是决定车辆载客量大小的决定因素。根据三号线客流预测数据，按不同的发车间隔90s、105 s、120s、150s计算，每列车定员载客量按照站立人数为6 人／平方米计算。高峰小时单向最大断面客流情况下的每列车需要满足的最小载客量要求如表2所示。
表2 每列车满足的晕小载客量需求

2．2 编组节数的选择
远期客流量预测是列车编组长度计算的依据。表3根据“A”、“B”两种结构型式车辆，计算分析了经过比选后的三种座位布置初步方案下，满足表2列车最小载客量需求的列车编组节数的要求。
表3 列车编组节数选择方案

由于远期4节编组要求车站长度较短，不利于客流组织，且90s的行车间隔将会对信号系统提出较高的要求；7—8节编组要求较长的车站长度，增大土建施工造价，且150s的行车间隔将会降低运营服务水平。因此，远期5—6节编组为可选的方案。又由于5节编组存在车辆动力配置与初近远期编组不灵活的缺点，故远期6节编组为最适合的编组方式。从表3可以优选出两种方案。
(1)采用“A”型车，行车间隔为120s，初期3节编组载客量为774人，近期5节编组载客量为1 290人，远期6节编组载客量为1 548人。
(2)采用“B”型车，行车间隔为105s，初期3节编组载客量为690人，近期5节编组载客量为1 150人，远期6节编组载客量为1 380人。
这两种方案在初近远期的列车编组节数均分SrJ为3节、5节和6节。为了满足将来运营编组解编操作方便及与站台屏蔽门系统的对应关系，不考虑近期5节编组的情况，采用初期列车编组为3节，近远期为6节的方案，且带司机室与不带司机室的车辆车钩连接面之间的距离相等。
2．3 列车编组实现形式的选择
三号线列车编组以初期3节，近远期6节为与客流预测数据及便于运营组织的最佳组合方式；在实现形式上以下两种方案是不可取的：
(1)初期3节编组，近远期插人新车扩编成6节编组。这种方案在技术上虽然可行，但由于车辆
设备技术进步的因素，以及新旧车混合编组对运营和维修不利的原因，在实际操作上是不可能实现的。

(2)初期3节编组，近远期重新组合逐渐增加为4、5、6节编组。这种方案虽然最能适应客流量
逐渐增加的需求，但由于地铁车辆的设备是分布在—组车辆内而形成一组动车组。重新组合车辆必须满足形成动车组的前提，逐渐增加是较难实现的。
因此，可得出结论：三号钱在初近远期列车编组实现形式上，采用初期3节，近远期对接成6节，即初期为＝A+B+A＝，近远期为＝A+B+A＝A+B+A=的对称形式。同时，在近远期对接的6节编组列车在低峰期可拆编为3节编组，重新购置的6节编组列车则为非对接固定编组形式，即＝A+B+A-A+B+A＝的编组形式。(＝为全自动车钩、-为半自动车钩、+为半永久牵引杆)
2.4车辆结构型式的选择
目前国内地铁车辆有两种结构形式，即长为22m，宽为3m的“A”型车，及长为19m，宽为2．8m的“B”型车。在车休结构大小仅与载客量有密切的关系，不会影响到功能的发挥。因此，在满足客流需求的基础上，“A”型车与“B”型车均可考虑采用。但针对三号线而言，有以下几方面的差异。
(1)轴重的取值。与广州地铁一、二号线不同的是，三号线初期采用3节编组方式，采用“A”型车则带司机室的A车将为配有牵引电机的动车(或半动车)，车辆轴重将会超过规定的16t，而有必要提高车辆整体动力学性能，提高轨道运行条件要求，较大地增大车辆的造价。若采用“B”型车，车辆轴重将在14-15t之间。
(2)车站建筑规模。“A”型车6节编组长为1 400m，“B”型车6节编组长为1 200m。采用“B”型车，车站站台建筑长度将大大减少，将有效地降低地下车站的建筑难度与土建投资。
(3)隧道限界。广州地铁—、二号线盾构隧道直径为5．4m，采用“A”型车隧道内布置十分紧凑，几乎没有可再利用的剩余空隙。三号线最高运行速度提高到120km/h，车辆动态包络线会有所增加，将对隧道直径提出增大的要求。采用“B”型车，随着车体宽度的减小，车辆动态包络线与“A”型车相比不会增大。
(4)行车阻力。在隧道断面与一、二号线相同的情况下，车辆最高运行速度增大到120km／h，采用“A”型车运行是的阻塞比增大，隧道内活塞风将会对行车造成较大的阻力，列车能耗增大，采用“B”型车则可以通过车辆横截面的减少加以抵消。
(5)隧道内温度。采用“A”型车，在采用屏蔽门的模式下，列车最高运行速度提高到120km/h，隧道内的温度将有所提高，要达到车厢内一定的适应温度，对列车空调的制冷能力将提出较高的要求。采用“B”型车，隧道内通风条件将有所改善，隧道温度可在标准要求的范围内。
(6)与一、二号线兼容。采用“B”型车，将会增加了广州地铁的车型品种数量，特别是机械结构差异将会较大，一些部件不可通用，以后将增大总体维修成本。由于车站站台边缘与轨道中心线距离的减小，一、二号线车辆将不能驶入三号线线路。
因此，可得出结论：三号钱选择采用“B”型结构的车辆。
2．5 座位布置方案
按照以上分析结果，三号钱初期采用三节编组列车，近远期采用六节编组列车，行车间隔为105s，采用“B”结构的车辆，以车厢内站立人数为6/平方米计算，可以设计出在满足客流量的需求下的座位布置。
设带司机室的A车车厢内的客室有效长度为17m，B车为19m，A、B车厢内有效宽度为2．52m。设车厢内电子电气柜所占的面积与贯通通道处的相等，按一个座位所占面积为0．32m2，设3节编组车辆座位总数为Jo因此，3节编组车辆可站立乘客的面积为：(17+17+19)x2．52-0．32x
3节编组列车的最小载客量为：(133．56-0．3~)x 6+x=672
计算得出3节编组列车座位数量约为140座。由此设计出三种座位的布置方案，如图2所示

2．6 载客量计算与分析
按照图2中三种方案的座位布置，每节车辆及一列列车在不同情况下的载客量女D表4比选后，选择方案二为采用方案。
表4 不同座位布置的载客量

表4所示为站立人数按照67k／m2计算而得出的列车载客能力，而车辆在结构设计上，站立人数是按照9人/平方米计算的，列车实际的载客能力应为按照此计算的结果。表5给出了站立人数按6、7、8、9人/平方米，行车间隔按105秒进行计算，在高峰小时时单向载客量最大通过能力的计算结果。
表5 高峰小时单向最大断面载客量通过能力计算

从表5中不难看出，按照站立人数为9人/平方米计算出的载客量超过按6人／平方米的客流预测的约40％。在国外，快线列车设计载客量一般比客流量预测富裕10％左占。富裕量过大将会造成车辆设计
载客量过大的长期浪费，解决这一问题的办法，一是增大行车密度，一是增加座位数量，而控制突发客流下极度超员情况的发生。
3 结论与讨论
(1)三号线是一条从繁华城区通往城市郊区的‘陕速线路，既要满足城区大客流量的需求，又要满足郊区快捷方便的需要，运营初期采用3节列车编组，近远期可对接成6节列车编组，实现高密度，小编组的运营方式满足了三号线线路设置与客流特性的需求。但在一般情况下，除非为专用线路，不宜采用城区与郊区混合贯通的线路设置，在国外一股庄大客流与次要客流交汇处，均采用分线路转乘的方式。
(2)三号线采用“B”型结构车辆综合考虑了列车编组、隧道建筑及应用范围等因素，“B”型
结构车辆是城市郊区线路与中大客运量线路首先考虑的选择方案。从降低建造投资与节省运营维
修成奉的角度出发，同一座城市不宜采用多种型式的城市轨道交通车辆，大型城市最多不能超过3
种，中型城市最多不能超过2种，但在基本车型基础上进行适应性改型，而大部分部件通用的方
式是可以的。
(3)以车厢内站立人数按照6儿m2计算，考核客运量的需求(定员)；以站立人数为9人/平方米计
算，设计车辆载客量的要求(超员)。这一标准适用于大型城市大客运量的地铁系统，而对于城市郊区线路与中大客运量线路来讲，应降低车辆设计载客量的标准要求。