摘要：随着城市现代化建设，轨道交通发展日益迅速，随着线网规模的形成和逐步成熟，大客流的增长与交通运力之间的尖锐矛盾，一直困扰着轨道交通运营商。深圳地铁4号线（以下简称4号线）港资运营商为缓解日益增长的客流压力，尤其应对潮汐式客流，于2012年自主斥资7亿元人民币，提前20年启动“4改6”车厢增编计划。本文以此为研究对象，对4号线 “4/6”编组的列车交替运营方案进行分析，证明其必要性和有效性。
关键词：“4改6”工程；实施困难性；解决方案
引言：
4号线承担龙华区至中心区南北交通要塞的通勤压力，每日每公里客运量达2.8万人次，是平均里程客流承载量最大的线路，也是运作效率最高的线路。如何有效解决4号线的客流疏导问题，成为运营商运营管理的重要研究课题。
1.限制4号线运输能力的主要因素
1.1客流强度大
据4号线统计，由于深圳近年强化以地铁为骨干的交通运输政策，以及龙华区高速发展而急速增加的城市南北交通需求，4号线因贯穿龙华区和市区CBD，其客流以每年近20%的速度增长。目前深圳地铁线网运营里程285公里，4号线约为20.5公里，占比7%。2017年深圳市轨道交通线网日均客流量达450.61万人次，4号线日均客流量为57.48万人次，占比12.76%，成为客流增长最迅猛的轨道交通线路之一。
1.2“潮汐式”客流特点明显
4号线潮汐客流明显，因其线路短，直接贯通深圳市的南北交通，越来越多的市民选择在龙华区居住、市中心上班，早晚高峰的客流占据全天客流的50%以上：早高峰13.6万人次，晚高峰15.5万人次，由此可见，早晚高峰不仅客流强度高，而且上下行客流差异巨大，单方向客流极其拥挤。
1.3信号系统限制
由于4号线信号系统的设计原因，清湖与福田口岸均为站前折返，时间150秒，追踪最小行车间隔120秒，为信号系统设计的最小值。通过两端终点站折返功能改造的可行性研究，在车站后方加折返线及相关渡线以满足站后折返，不具备可操作性。
1.4可运用车辆数量限制
投运的车底数量与列车的运行周期（T周）、高峰小时发车间隔（t间）、备车数量（t备）有关，计算公式为：N辆=[T间/t间]+n备；4号线列车数量为[68分钟/2.5分钟]+1列备车=28列。目前4号线的车底数量为28列，但须预留列车进行定修、架修及大修，无法全部投入到可运用车辆，故实际可运用车辆数为26列。根据客流增长的历史数据、客观条件进行客流预测分析，必须在4号线三期北延开通前购置整列新车以满足4号线北延线路开通后的客流增长。
1.5列车编组数量限制
根据4号线的设计规划，近期和中期，4号线列车全部是4节编组，但线路设计为6节编组。可通过增加列车编组来提高运输能力。
2. “4改6”工程简介
4号线“列车扩编（4改6）改造工程”（以下简称 “4改6”工程）整体项目包括前期规划及合约签订，车辆、供电系统、安全门/屏蔽门、信号系统等基建设备改造及调试验收。“4改6”工程，对硬软件、配套工程有高难度要求，并包括各部门相关流程程序检讨更新，4/6节编组列车混合运行的行车安排及对应的员工演练和培训，有关“4改6”工程改造及运营的风险评估，相关的应急预案及指引的优化更新，媒体宣传及乘客教育等工作。
“4改6”工程从2013年3月正式开始实施，2014年1月26日首两列6节编组列车上线运营，至2015年1月30日，最后1列4节编组列车退出正线服务，4号线运营商的项目和运营团队以每月上线2列6节编组列车的速度推进“4改6'工程。此项目规模庞大，过程复杂，如何达到安全高效、成本节约、不影响运营服务质量等问题成为4号线重中之重的运营目标。
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3. 方案实施困难及解决方案
“4改6”车厢增编工程，不仅是在原来4节列车的基础上增加一节拖车和一节动车，还包含列车设计、生产制造、装配成车、车载和轨旁信号、供电、屏蔽门系统的同步扩容、更改及总体调试。
3.1. 实施困难
3.1.1信号系统
“4改6”工程，在运营线路上进行，信号系统改造面临着巨大的风险，如：六节列车停在四节停车点、四节列车停在六节停车点等，而这些风险可能会导致的后果：运营延误、乘客落轨，人员伤亡。
3.1.2屏蔽门/安全门
当4节编组列车停在6节车位置，如果屏蔽门联动或通过就地控制盘打开全部6节屏蔽门，存在站台5、6节车厢处候车乘客跌落轨行区的风险。全线15个车站在5、6节车的位置安装及改造屏蔽门/安全门超过200个，如何在设计上采取措施减轻或消除此类风险，需要进行大量的联动测试、收集数据，不停升级优化，直至改造后安全运行。
3.1.3早高峰大小交路
为最大限度利用运能，覆盖早高峰客流密集车站，缓解“潮汐”式单方向压力，4号线采用早高峰大小交路1：1的运行模式，并编入时刻表。若实施4、6节编组列车同时上线，则须避免6节编组列车单独运行。
3.1.4“4、6”节编组列车同时上线运营
根据列车设计要求，一列AW3载荷情况下的6节列车在30‰坡道（最大工况）只能由一列AW0的6卡列车救援，因此，须保证有2列或以上的6节编组列车结队运行。
3.1.5列车在扩编改造期间同时进行架修作业
4号线于2011年6月16日全线开通，列车车辆分批投入服务。至“4改6”工程期间，已有部分列车运营公里数达40万公里，为确保行车安全和列车可靠度，必须进行架修作业。一方面是列车进行“4改6”改造和架修作业，另一方面是客流日益增长，对运能的需求也在增加，运营商必须在项目和运营中取得动态平衡。
3.2 解决方案
为了不影响正常运营服务，并兼顾现有系统的日常维护和施工，“4改6”工程只能安排在每天夜间不足4小时的时间进行，工作时限性要求甚高，但项目部承包商与运营部门紧密配合，制定详细的改造计划和应急预案，确保不会影响次日的正线运营。
3.2.1信号系统及接口系统的软件、硬件改造
车载ATP增加长短车标识，可在系统内区分6节长车/4节短车，并通过无线报文发送给PTI，PTI将长短车信息发送给ATS，车次号在ATS上用不同颜色的车次框显示。同时，ATS将长短车标识通过主控系统发送给PIDS、PA，识别本班列车和下班列车的4/6节编组信息。
3.2.2屏蔽门/安全门软件、硬件改造
PTI根据收到的列车长短车标识，分别发送开启长门/短门的命令给屏蔽门/安全门控制单元，联动开启4节/6节屏蔽门/安全门。关门命令则统一使用关安全门命令。
3.3.3“4/6”节列车混跑、救援
“4/6”节列车混跑期间，须2列或以上的6节车都具备上线条件后，才能安排上线服务，避免仅1列6节车在正线服务。根据此原则，早高峰采用大/小交路运行，平峰期和晚高峰采用大交路运行，制定运营时刻表及行车组织方案，供运营人员学习并根据潮汐客流特点，安排6节编组列车在尖峰时段投入服务，缓解客流压力。从2014年1月，首2列6节车投入服务后，每增加一列6节车上线服务，便编制相应新时刻表，匹配早高峰大小交路列车运用、尖峰期6节编组列车投入、平峰期运用列车从单一的4节编组过渡到6节编组等，共编制23份时刻表。
3.3.4列车架修作业分解
进行列车架修作业计划，一般是脱产专项进行，25个工作日完成。因此，项目和运营团队与车辆供货商共同协商，创新式把列车架修作业需要的25个工作日分解在周末进行。周五早高峰回厂后进行架修作业，周一早高峰之前恢复上线条件，安排投入服务，如此循环，在2.5-3个月的时间完成1列架修，既满足运营需要，又不影响“4改6”工程。
4. 结束语
“4改6”改造项目历时21个月，改造完成之后，4号线的运能提升50%，有效缓解高峰时段上车难、等候时间长的现象，而且没有出现一起因改造工程导致的延误事件，为乘客提供更加舒适的出行体验，为行业树立了标准和典范，获得了深圳市政府和广大市民的认可，取得了良好的社会和经济效益。
参考文献：
[1] 耿连松.城市轨道多交路设置方法研究[D].北京交通大学.2015.1-78.
[2] 孙元广，冉昕晨，杨帆航等.城市轨道交通快慢车开行方案设计及评价研究[J].铁道科学与工程学报.2018（1）.233-239.
论文作者:蒋赟
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/10
标签：列车论文; 客流论文; 工程论文; 安全门论文; 作业论文; 系统论文; 信号论文; 《防护工程》2019年第2期论文;