上海市轨道交通车辆选择及列车编组若干问题的

摘　要　上海市轨道交通有a 型车和c 型车两种基本车型。车型的选择以及列车编组的确定是轨道交通建设的关键。以发展的观念,从城市规划发展、预测客流、车辆来源及人车价格、工程投资等工程总体角度对车辆选择进行探讨。

关键词　城市轨道交通,车辆选择,预测客流,发展预留

上海市轨道交通线网的快速发展对车辆的需求量越来越大,然而车辆选型及列车编组等关键问题至今尚待解决。在上海市于2020 年将建成的14 条轨道交通线中,除r1 、r2 、m3 、m4 、t 等6 条线外,其余9 条线的车辆选型和制式均未确定(其中l1 线、l4 线采用与莘闵线相同的小型车辆可基本肯定) 。在r4 线、m7 线、m8 线等轨道交通线的前期研究过程中,选用大型车还是选用小型车及采用何种列车编组的问题,每每引起激烈的争论,始终难以达成共识,一定程度上影响了轨道交通建设发展进程。本文旨在以发展的观点,从工程总体角度对此进行探讨。
1 　两种基本车型技术规格和性能
目前,上海市已建和在建的轨道交通线(磁悬浮线除外) 车辆的两种基本车型为:
(1) 大容量铝制宽体a 型车,架空接触网供电。如r1 、r2 、m3 、m4 和即将开工的m8 线均采用这种车型。
(2) 小容量铝制metropol is 系列c 型车,架空接触网供电。如莘闵轻轨交通线采用这一车型。表1 为两种基本车型车辆的主要技术规格和性能对照情况。由表可见:大型车的结构尺寸较大,需要较大的结构限界;大型车的额定负载较大,是小型车的1. 42 倍;小型车轴距小,对平面曲线的适应能力较强,利于线路平面布置;大型车爬坡能力强,利于线路纵断面布置; 大型车平均起动加速度较小型车大;车辆自重相差不大,大型车拖车自重小,小型车动车自重小。在同样的运能条件下,由于小型车编组大,线路年总运量(含自重) 反而较大型车大。其他指标基本相同。
2 　若干问题的探讨
2. 1 　关于预测客流
预测客流是确定车辆选型、车辆编组的重要依据之一。一般中小运量(如高峰高断面客流量≤3 万人/ h) 轨道交通选用小型(c 型) 车辆,较大运量或大运量(高峰高断面客流量> 3 万人/ h) 的轨道交通宜选用大型(a 型) 车辆或b 型车辆。而且,应该肯定客流预测机构对轨道交通的预测结果无可非议。但是,如果将该预测客流作为确定车辆选型和列车编组的唯一依据或者充分条件,则不仅是不科学的,也是不可靠的。其理由如下:
(1) 首先,远期客流预测年限是25 年,而轨道交通工程的设计使用年限是100 年,用第25 年的预测客流来确定使用年限为100 年的轨道交通工程的建设规模和标准,在时域上就存在很大的差异(且不说预测客流本身的波动性或不定性) 。
其次,城市总体规划是客流预测的重要依据。上海市城市总体规划年限是20 年(2020 年),城市发展规划在时域上与轨道交通使用年限也存在很大差异。同时,城市发展是可持续的,也是可变的。预测客流只是在某一时期的城市发展规划基础上取得的,不是恒数,而是变数。另外,单从客流预测来看,除前述的总体规划外,预测客流还受很多因素的影响,包括居民出行方式、出行次数、轨道交通网发展计划、线路的服务水平(发车间隔、旅行速度、舒适程度等) 、票价等。这些因素的变化,对客流预测结果有很大的影响。
(2) 上海交通发展战略是:优先发展公共交通, 大力发展城市轨道交通;加快大容量城市轨道交通2. 2 　关于发展预留系统建设,形成以轨道交通为骨干,地面公共交通轨道交通建设必须考虑适当的发展预留。而为基础的客运网络;在中心城控制私人小汽车和摩这一发展预留应包括运能储备和舒适度两个方面。托车,逐步取消燃油助动车,自行车成为地区内部关于客流量的增长或波动性以及运能储备方的辅助交通工程。这个基本政策为轨道交通的建面的发展预留前已述及,不再赘述。在此主要从舒设和发展开辟了广阔天地。随着社会经济的发展, 适度方面对发展预留进行论证。人们的社会经济活动日益频繁,对出行的条件提出城市的发展是可持续性的,人们对出行条件或了更高要求。轨道交通以其特有的快捷、准点、安乘车环境的要求将越来越高。这一点在现代化城全、舒适的优势必将吸引更多的客流乘坐轨道交市发展中显得异常突出。因此,轨道交通建设既要通。这个事实,已被国内外运营的轨道交通所证考虑到客运量的持续增长或者波动性,更要考虑出实。这种因素,在考虑车辆制式及列车编组时,应行条件的提高和舒适度的改善。该作适当考虑留有余地。因此,预测客流只是轨道交通建设的一个较为厢内站席为6 人/ m2 。这一标准显然太低,不仅不重要的参考因素,而不是决定性的因素。故在确定适合未来人们对出行的要求,即使在今天,与现代轨道交通车辆选型、列车编组和建设规模及标准化的城市发展也是不相适应的。运营中的地铁1 时,以远期预测客流为基础,适当预留一定的运能号线实际已证实了这一点。(根据地铁运营公司的储备量是十分必要的。统计,在高峰时间内车厢内拥挤不堪的情况下,车厢内站席平均密度最高只能达到5 人/ m2 。) 如果仍然按照这一标准来建设轨道交通,将来总有一天人们会感到拥挤不堪,并逐渐失去与其他交通方式的竞争力。拥挤的客运交通将不可避免地引发治安方面的问题(如性骚扰、抢劫、偷窃等) 。这种情况在世界上有些城市,如莫斯科、墨西哥、东京、纽约等都普遍存在。为了给人们(尤其是妇女、儿童) 提供一个较为安全的乘车环境,这些城市的地铁运营管理者不得不采取男女分车厢乘车的措施。显然这是迫不得已的做法。然而,如果适当地提高标准,降低拥挤程度,车厢比较宽松,不仅增加了乘客乘车的舒适度,而且也增加了安全感。
既然轨道交通建设必须考虑发展预留,那么首先可以从线路设计通过能力方面来做文章。
2. 3 　关于车辆来源及价格
(1) 车辆来源
根据国家计委关于轨道交通车辆国产化的要求和我国车辆生产(组装) 能力,两种车型的车辆来源如下:
大型车有四家定点厂,分别是长春客车厂、浦镇车辆厂、株州电力机车厂和四方车辆厂。
小型车有一家组装厂,即上海阿尔斯通闵行组装厂(尽管其他厂家也能生产或组装小型车辆,但与上海目前所采用的小型车不同) 。
显然,大型车的来源较小型车广。如果说小型车的供货不成问题的话,那么大型车的供货则更有保障。目前我国已加入w to , 今后无论是大型车还是小型车,其供货来源将越来越广阔。以完全满足运能储备和舒适度两方面的预留要求。因此,还必须在车辆方面做文章,如选用大容量车型,或者适当增大列车编组。
(2) 车辆价格
表1 为两种车型车辆价格及人车价格对照表。

表1 　车辆价格及人车价格对照表

表1 表明,尽管大型车的单价较小型车高,但由于大型车的额定负载远比小型车大,其人车价格仅为小型车的90 % 。从人车价格上讲,大型车较为经济。对于一条轨道交通线的车辆购置总价来讲,在保证同样的运能条件下,采用大型车要比采用小型车经济。上海市m8 线初期采用两种不同车型车辆配属总数及购置总价对照结果已充分证实这一点(见表3) 。m8 线若采用小型车辆,初期车辆购置费将比大型车增加1 355 万美元(约合人民币1. 125 亿元) 。

表2 　m8 线车辆配属及购置费对照表

2. 4 　关于车辆选型及列车编组对工程投资的影响来讲,其建筑限界仍然不能缩小。因此,对于以地
下线为主的上海市轨道交通工程,无论采用小型车
(1) 车辆选型对区间土建工程投资的影响采用大型车时,结构限界较大,对于高架线和矩形隧道来讲,将增加一定的土建费用;但由于车辆高度和授电方式相同,对于盾构法圆形区间隧道还是大型车,区间土建工程投资基本相同。
(2) 车辆选型对车站土建工程投资的影响
在同样的运能条件下,采用大型车时列车的编组数较小型车的编组数小得多(如4 辆编组的大型车与6 辆编组的小型车运能几乎一样,前者为3. 72 万人/ h , 后者为3. 82 万人/ h) ,车站站台有效长度可很大程度地缩短,从而缩小车站规模,降低车站工程投资。当然,采用小型车时,车站宽度可以缩小,但非常有限,对车站规模和土建投资影响不大。采用大型车使车站规模缩小后,还有利于减少环控等设备系统的投资,并有利于减小运营费用。表3 为两种车型与车站规模的关系对照情况。
表3 　两种车型列车编组与车站规模关系

(3) 列车编组对工程造价的影响
毋容置疑,列车编组增大,工程造价增大。但这主要是车站土建造价方面,而对于整个工程来讲,列车编组对工程造价的影响究竟到什么程度呢,答案可以从以下分析和对比中得到。
正在建设中的轨道交通明珠线二期工程全长22 km ,17 座车站,基本为地下线,采用6 辆列车编组设计;即将开工建设的轨道交通m8 线一期工程,全长23 km ,22 座车站,全部为地下线,采用5 辆列车编组设计。前者工程直接费用平均造价指标为2. 7 亿元/ km , 较后者的2. 58 亿元/ km 仅增加4 % 左右。增加幅度较小。这固然与明珠线二期工程车站较少、有部分高架区间(1. 25 km) 有关。然而,即使如此,对于同一条线路来讲,采用6 节编组与采用5 节编组相比,估计其工程造价充其量也就增加5 %～6 % 。这是因为列车编组增加主要引起车站土建工程造价的增加(约12 %) ,而机电设备系统及轨道增加幅度很小,有些则完全相同。可以说,无论是5 辆编组还是6 辆编组,机电设备系统的造价指标相差不大。
由此可见,适当增大列车编组以预留必要的发展余地,对工程总投资的影响程度并不是很大。而另一方面,采用6 节编组时,其运能或容量却较5 节编组增加了20 % 。显然,以增加5 % 的工程初期投资(直接费) 的代价换取必要的运能储备或发展预留(且这种储备或预留是必需的) 是完全值得的。
3 　几点建议
(1) 对于客流预测机构对轨道交通的预测工作和结果应予以充分尊重和认可,但预测客流并不能作为确定轨道交通建设规模的唯一依据。轨道交通建设必须考虑一定的发展预留,而且这一预留不仅是运能方面,更是乘客舒适度方面,故车辆选型和列车编组应通过综合分析来确定。简言之,要以发展的观点来确定轨道交通的远期规模。
(2) 对于轻轨来讲,采用小型车是可取的。但对于市区地铁线和市域快速线(尤其是以地下线为主的地铁线) 采用大型车较为合适。
(3) 选用大型车和适当地增大列车编组,对工程初期投资的影响程度是有限的,以此来获取必要的发展预留是值得的。
(4) 在上海城市轨道交通中,虽然小型车只用于轻轨交通线,但在全国来讲具有广泛的应用前景。其供电方式采用三轨制式更为适合,同时,还需提高爬坡能力。
(5) 车辆编组及动拖比等技术条件应符合工程总体需要,车辆编组的灵活性有利于运输组织。相信车辆专业的技术人员和生产厂家能够解决车辆本身的技术问题,并完全有能力提供满足工程总体需要的车辆。
(6) 对于某些线路,若近期内客流较小,可按“高密度、小编组”的原则组织运营,也可暂采用小型车组织运营。这样,可以保证必要的行车密度, 若采用小车还可以解决上海市已订购300 辆小型车的使用问题。当然,这需要车辆能够灵活编组, 或者要求线路满足大、小车兼容的技术条件,而这是不难做到的。
以上是作者从工程总体角度对轨道交通车辆选型和列车编组初浅认识,乃一家之言,仅供同行参考,望批评指正。

参　考　文　献
1 　尹峰,宋晓满,王玉馨. 城市轨道交通项目的车辆决策与实证分析. 城市轨道交通研究,2001 , (4) :27