青岛地铁1号线车辆选型研究

市政工程第5卷第18期2015年6月青岛地铁1号线车辆选型研究张海荣北京城建设计发展集团股份有限公司北京100000摘要：车辆选型不单是技术问题，更重要的是对城市未来发展、客流规模和以人为本理念的贯彻和把握。本文结合青岛市城市规划、客流及工程特点，分析该线的车辆选型并对其综合经济性分析比较，得出科学合理的车辆选型。关键词：车辆选型；客流；研究中图分类号：U231文献标识码：A引言：为使地铁工程既满足客流需求，保证较高的服务水平，又有实施的经济性和可行性，做好车辆选型及列车编组有着重要的意义。车辆选型不单是技术问题，更重要的是对城市未来发展、客流规模和以人为本理念的贯彻和把握。本文结合青岛市城市规划、客流及工程特点，分析该线的车辆选型、既有建成段的适应性，并对其综合经济性分析比较，得出科学合理的车辆选型。1青岛市城市规划概况为充分发挥青岛市在半岛蓝色经济区核心区域的龙头作用，青岛市于2010年—2011年对城市总体发展战略进行调整，提出全域统筹、三城联动、轴带展开、生态间隔、组团发展战略，拉开城市空间发展大框架，加快建设组团式、生态化的海湾型大都市。未来青岛市域将形成以一轴、三带为框架的组团式、多中心、海湾型城市群格局，青岛市的城市空间布局较前发生了较大的变化。在胶州湾大桥、隧道开通和行政区划调整等多重因素影响下，西海岸开始了新一轮的开发热潮，有关部门也提出了打造一个新青岛的口号。滨海大道沿线开发、朝阳山CBD、万达东方影都等一批项目的开发建设拉开了新一轮黄岛区开发建设的大幕。2青岛地铁1号线特点2.1线路概况1号线全长60.1km，总体呈南北走向。线路起于黄岛峨嵋山路站，经青岛主城区，止于城阳东郭庄，形成了贯通青岛市南北的快速轨道交通走廊。1号线共设车站39座，最大站间距7775m，为瓦屋庄站—贵州路站；最小站间距740m，为贵州路站—西镇站，平均站间距1567m，包含车辆段2座，停车场1座。2.2已建成段青岛市是规划修建地铁较早的城市。早在1992年就建成了火车站及站前曲线段、清纺青纺医院向南1200m和向北200m的试验段。工程按750V接触轨、B型车6编组站台长度预留。青岛火车站已经建成20年。原来受车站南侧8层楼的限制，线路采用800m与250m半径的复合曲线。车站主体结构长202m。车站南端主体结构做到广场边，北端做了约47.5m的明挖区间遂道，站台长度按B型车6辆编组预留。青纺医院及两端区间（小里程端约1000m和大里程端约200m）作为试验段已修建。车站为单拱18m跨度，拱顶上部岩石厚度约8.3m。结构断面为直墙拱形，矿山法施工，喷锚永久支护。站台宽度为10m，车站总长216m。先期预留工程按750V接触轨、B型车6编组站台长度预留。与2号线换乘车站台东站已完成初步设计。与3号线换乘车站火车北站现场正在施工。均按B型车6编组规模设计。2.3客流特点各设计年限主要指标汇总表指标初期（2021年）近期（2028年）远期（2043年）线路长度60.143.0343.03全日客运量（万人次/日）49.862.377.3客流强度（万人次/公里）0.831.501.86平均运距（公里）16.814.112.9单向最大断面（万人次）14.3早高峰客运量（万人次/日）7.99.312.6客流强度（万人次/公里）0.130.220.30平均运距（公里）17.214.512.9单向最大断面（万人次）1.842.573.223车辆选型分析3.1线网客流分析根据运能等级的划分标准，对青岛市市域轨道交通线网10条线路分层定位：线网各线客流线路高峰小时断面线路长度（km）功能定位M13.2241.6大运量系统（骨干线路）M23.661.3M33.224.8M43.130.2M62.856.3M74.2449.5M92.735.9M82.260.9中运量M102.257.2R12.158.4R22.3106R32.163.3R52.143.5M51.513由客流规模来看，M1~M4号线、M6、M7、M9均属于大运量系统，适合选用A型车或B型车。目前在建的2、3号线采用的B型车，除了2、3号线，只有与1、4、7号线高峰小时断面客流大于3万人，所以从线网资源共享角度，青岛市轨道交通宜采用B型车。3.2青岛城市形态和布局对车辆选型影响分析对于青岛市而言，城市将形成带状和组团结合式的布局，这种布局城市长距离出行乘客量必然增加，未来城市中心区内市政工程第5卷第18期2015年6月以及城市外围组团与城市中心区之间有着大量客流交换需求，城市外围组团（例如董家口、即墨）与城市核心区内将形成强大的客流走廊。因此，在青岛轨道交通线网中连接上述组团的1号线的系统运能应充分考虑满足大量客流交换需求，结合客流特征及出行特点尽可能的选择高速度、大运量的轨道交通运输系统，以此提高乘客出行的便利性、快捷性和舒适性。3.3规划实现过程存在较大风险从北京、成都、沈阳等城市新开通的轨道交通线路沿线规划实现情况，以及轨道交通线路开通后的客流发展情况来看，轨道交通沿线规划实现过程存在较大风险。各个组团新城，在实现规划过程中，存在各种风险造成规划无法切实实现或新区发展超过既有规划的可能性，这都将造成低客流风险或高客流风险。3.4线网的资源共享目前青岛市在建的地铁线路为M3线、M2线和R1线，在建的车辆基地有安顺车辆基地、辽阳东车辆基地、大田路车辆基地。近期实施的地铁线为M1线、M4线和M6、R3线、R2线。M3线的安顺车辆基地建成后将是青岛城市轨道交通线网中第一座投入运营的车辆基地，功能定位为M1、M3、M7线配属车辆的大/架修基地。1号线与3号线的配属车的定、临修及大/架修作业均由安顺车辆基地承担，且定、临修库及大/架修库均已随3号线同期建设，目前已完成施工设计并已完成地基的桩基施工工程，1号线的运用库、物资总库等功能用房均与3号线车辆段同期统筹布局和预留，规模按照B型车6辆编组考虑。根据《青岛市地铁1号线工程可行性研究报告》，地铁1号线初期为峨眉山路站至东郭庄站全线贯通运营，近、远期兴国路站至东郭庄站段线路分别向南延伸至燕儿岛站、向北延伸至即墨市的青威路站，做为7号线独立运营。1号线初期由两段一场共同承担配属车辆的运用、停放和检修（月检及以下修程）任务，近期线路拆分后，1号线由安顺车辆段和瓦屋庄停车场承担车辆的停放和检修任务，东郭庄车辆段则和7号线浮山停车场共同承担7号线配属车辆的停放和检修（定修及以下修程）任务。根据《青岛市轨道交通线网规划》（2012年）调整，3号线安顺车辆基地由承担线网1、3、8号线配属车辆的大架修任务调整为承担线网1、3、7号线配属车辆的大架修任务。通过对线网规划、建设规划及工可报告研究，1号线安顺车辆段与3号线安顺车辆基地共址，为最大限度实现资源共享，提高修车效率，减少重复投资，3号线安顺车辆基地充分考虑了与1号线车辆段的资源共享条件，1号线配属车辆的大架修、定修以及部分临修作业、调车作业由3号线车辆段承担。1号线全部车辆的停放、周月检等任务初期分别由安顺车辆段、东郭庄车辆段及瓦屋庄停车场共同承担，近远期由安顺车辆段和瓦屋庄停车场承担。东郭庄车辆段初期仅承担1号线部分配属车辆的日常技术检查、维修、清扫洗刷、停放和运用管理工作。近、远期承担7号线配属车辆的定临修及以下修程的任务，大架修任务由3号线安顺车辆基地承担。由于A、B车型的差异，一些检修设备无法共用，例如固定式驾车机、移车台等，若1号线采用A型车，则1号线与3号线难以实现资源共享，且需要对线网车辆基地的布局及资源共享方案进行重新规划。因此，从资源共享及车辆段工程预留的角度出发，由于各条线资源共享度比较高，因此全网宜采用统一车辆选型比较合理。建议1号线车辆选型与3号线保持一致，选用B型车。3.5运营经济性分析3.5.1A、B型车牵引耗电量比较根据牵引模拟计算，分别对A型车6辆编组满载、B型车6辆编组满载、B型车7辆编组单程的牵引耗电量进行计算，单程牵引耗电量比较见下表。A、B型车单程牵引耗电量比较车型区段线路长度（km）耗电量（kw.h）每人公里耗电量（kw.h/人km）A型车（6辆编组）峨眉山站至东郭庄站60.19940.009B型车（6辆编组）峨眉山站至东郭庄站60.19040.010B型车（7辆编组）峨眉山站至东郭庄站60.110540.010由上表可以看出，6A、7B编组均高于6B编组的单程牵引能耗，6A低于7B编组的单程牵引能耗。但A型车定员大，人公里能耗略低于B型车。根据客流预测结果，若初期采用A型车6辆编组，高峰开行12对即可满足需求；若初期采用B型车6辆编组，初期高峰开行16对可以满足客流需求。特征年A型车与B型车牵引耗电情况比较见表：初期A型车与B型车年耗电情况比较表车型项目A型车（6辆编组）B型车（6辆编组）交路长度（km）60.160.1往返耗电量（kw.h/列）19881808全日列车开行对数154170（154+16）年耗电量（万度）1117411055电费（万元）78217738若以每度电0.7元计算，则初期年牵引耗电B型车较A型车将节省支出约83万元/年。远期高峰开行30对的情况下，对6A和7B的牵引能耗进行分析如下：远期A型车与B型车年耗电情况比较表车型项目A型车（6辆编组）B型车（7辆编组）交路长度（km）42.3942.39往返耗电量（kw.h/列）14021486全日列车开行对数（大交路+小交路）255+40255+40年耗电量（万度）1485015740电费（万元）1039511018远期牵引耗电B型车7辆编组较A型车6辆编组增加支出市政工程第5卷第18期2015年6月约623万元/年。3.5.2运营成本比较运营成本由职工薪酬、电费、修理费、营运费、管理费五部分构成。修理费包括车辆修理费、土建工程修理费、设备修理费。营运费包括站务费、车务费、劳动保护费、技术组织措施费、低值易耗品摊销费、职工差旅费等与运营相关的各项费用。管理费包括公司经费、董事会会费、咨询费、税金及其他管理费等。结合运营要求，在同一客流断面条件下：A型车相对B型车而言，运用列车数量及全日列车开行对数由于运能增加而降低，初期6A较6B耗能较大，远期7B较6A能耗有所增加，且6A与7B的运能相当，远期高峰开行30对/h的情况下，其运用车数一致。综合考虑车辆运用数量和列车能耗的减少等因素，经推算，6A与7B运营成本基本持平，6B运营成本最低。3.6初期建设投资经济性分析建筑限界：A型车的限界基本上略大于B型车，相应的投资增加。轨道设计：设计B型车与A型车对轨道影响很小，主要就是A型车轴重大，振动噪声水平通常比B型车大，轨道减振地段及减振措施有所不同，轨道根据环评报告进行设计。通信系统：编组方案对通信系统组网方案不会产生影响，对通信专业的设备用房面积影响不大。供电系统：根据相关工程经验，在动车数量不变的情况下，车辆总功率和总电流增加不大，在同为100公里/小时的速度下，采用6辆编组A型车辆与采用7辆编组B型车辆总能耗基本相当。4M2T、A型车6辆编组车辆负荷要求，设备的房间需求差距不大，设备容量主要为整流机组及直流开关设备等，对造价影响不大。信号专业：系统采用基于通信的移动闭塞列车自动控制系统。后备系统由地面信号机、计轴设备、点式ATP/ATO设备与联锁设备共同构成。列车车辆型号、编组数量是信号系统设计的一个重要参数，车辆型号及编组数量主要影响站台区域设备、车载设备及信号轨旁设备的设置。采用A6或B6,B7编组方案对信号系统方案影响不大，对信号专业的设备用房面积影响不大。PIS系统：PIS系统车载子系统的功能主要由车载播放管理功能、车内视频监视两部分功能组成。列车车辆型号、编组数量是PIS系统设计的一个重要参数，车辆型号及编组数量主要影响站台终端设备、车载设备及轨旁设备的设置。采用A或B型车对PIS系统方案不会产生影响通风与空调系统：车辆选型不同，大系统空调负荷也不同。6A与7B相比，载客量差不多增加了8.8%，可以近似的认为车站和区间断面客流量增加了约8.8%。由此推算，人员负荷约增加