第6期
百家论坛
上海城市轨道交通网络建设与资源共享
顾伟华
(上海申通地铁集团有限公司, 200031, 上海M 教授级高级工程师, 副总裁)
摘 要 介绍了上海城市轨道交通建设的现状和近、远期的发展规划、鉴于国外城市轨道交通发展的经验和上海城市轨道交通即将成网的现实, 就人力、土地、运营设备与设施、检修设备与设施、施工机具与设施等5个方面, 提出了上海城市轨道交通网络资源共享的基本构想和初步方案。关键词 城市轨道交通, 网络建设, 资源共享中图分类号 T U 984. 121
C onstruction and Resource Sharing of Shanghai URT Network G u Weihua
Abstract W ith an introduction of the present situation and the future grow th, both shor t -term and long -ter m, of Shanghai U RT dev elopment strateg y, this paper analyses, by referr ing to t he exper iences of UR T development in foreig n countries and t he future image o f Shang hai U RT network, the manpow er , land, o perational apparatus &facilities, overhaul apparatus &facilities, const ruction tolls &facilities of this netw ork, discusses futher the basic concept and the primary planning for resource sharing in Shanghai U RT netw ork.
Key words urban rail transit, netw ork construction, resource sharing
Author . s address Shanghai Shentong Holdings Co. , L td. , 200031, Shang hai, China
则同意了上海市城市快速轨道交通近期建设规划确定的建设目标, 即在2005~2012年间新建10个快
速轨道交通项目(含既有线延长) , 线路全长389km 。这样至/十一五0期末, 上海轨道交通网络总规模将超过400km , 形成/中心区十字加环、中心城三横六纵、外围区八向辐射0的网络型态。具体来讲:/十字加环0由1号线、2号线、3号线、4号线构成; /三横六纵0的/三横0由7号线浦东段, 9号线、10号线西段构成; /六纵0由3号线北段, 6号线、7号线浦西段, 8号线、10号线东段及11号线构成; /八向辐射0由1号线至郊环、3号线至宝山、5号线至闵行、7号线至罗店、8号线至浦江、9号线至松江、11号线北至嘉定南至临港构成。到时轨道交通客流将占城市公交总客流的30%以上。
1. 3 上海城市轨道交通的远景规划
上海市根据城市性质、规模、布局, 以及城市交通现状和交通发展战略, 借鉴国际大城市的经验, 已完成了上海市轨道交通网络总体规划。规划的上海轨道交通网络由17条线路组成, 其中市域快速轨道线4条, 市区地铁线8条, 市区轻轨线5条, 总长约810km, 其中中心城内(外环线内) 长度约480km 。上述轨道交通远景网络建成后, 上海将形成以公共交通为主体、轨道交通为骨干的城市综合交通体系, 轨道交通客流将占城市公交总客流的50%。
1 上海城市轨道交通建设现状和发展趋势
1. 1 上海城市轨道交通的建设现状
目前, 上海已建成轨道交通1号线、2号线、3号线和5号线共4条线路, 合计运营里程94km 。轨道交通在上海城市交通中发挥了巨大作用。截至2005年上半年, 上海4条轨道交通线日均客运量已超过170万人次, 高峰日客运量已超过200万人次, 其中1号线高峰日客运量达109. 5万人次, 2号线高峰日客运量达66. 1万人次。目前轨道交通客流占城市公交总客流的12%以上。1. 2 上海城市轨道交通近期建设规划
2005年7月, 国家发展和改革委员会批复并原
2 轨道交通网络建设与资源共享
当前, 上海轨道交通已进入了网络化投资建设、运营管理的新阶段。纵观国外城市轨道交通发展的经验, 一些城市经历了初期单条线路建设, 在形成网络后再进行资源整合, 这是一种对前期投入造成浪费的进程; 也有一些城市在网络规划阶段就进行资源整合而达到良好的效果。比如, 香港地铁目前开通的6条线路, 按市区地铁和郊区快线系统仅设置了两个大架修车辆段, 在设备配置上达到了最佳利用; 日本帝都高速度交通营团管辖的8条线路, 共
城市轨道交通研究
4) 换乘车站机电设备的资源共享
2005年
183. 2km, 168个车站, 仅设置一座综合控制中心, 且不同线路之间可以互为后备, 达到了线网系统最优化和资源共享的良好效果。鉴于上海城市轨道交通网络即将达到一定的规模, 为了能够更好地发挥上海城市轨道交通网络的整体效益, 迫切需要研究上海城市轨道交通网络的资源共享问题。
城市轨道交通资源共享的主要内容包括:人力、土地、运营设备与设施、检修设备与设施、施工机具与设施等5个方面。
2. 1 人力资源共享
1) 管理人力资源的共享。城市轨道交通运营管理实现人力资源共享, 有利于精简运营管理机构和提高运营管理效率, 并可减少人工成本开支。2) 培训人力资源的共享。如果一个城市只设置一个城市轨道交通技术培训中心, 则不仅培训人力资源可以共享, 而且培训设施(包括建筑、办公、后勤等) 也可以得到综合利用。如果每条轨道交通线路的车辆及机电设备制式统一, 这种人力资源共享和综合利用程度会更高。
3) 维修人力资源的共享。城市轨道交通维修(含工务) 人员在运营主体中占有很大的比例。因此, 应尽可能将两条或多条线线路的车辆基地(含综合维修基地、材料总库) 集中设置, 以实现维修人力资源的共享, 从而节约人工成本。
2. 2 土地资源共享
城市轨道交通设施中的占地/大户0如车辆基地、控制中心、主变电站等均应尽可能地考虑多线共建。这不但可以实现土地资源共享, 同时也有利于降低造价和运营成本。2. 3 运营设备与设施资源共享
1) 车辆设备的资源共享。城市轨道交通车辆及其备品、备件的资源共享, 不但可大大减少备用车数量, 有利于车辆备品、备件的统一调配, 而且还有利于车辆检修设施资源的综合利用和管理及检修人力资源的共享。
2) 主变电站的资源共享。城市轨道交通主变电站的资源共享, 不仅可以节约设备投资和电源引入费用, 而且可以减少用地和用房面积。
3) 控制中心的资源共享。控制中心作为轨道交通运营的指挥中心, 应该集中设置。这样不仅有利于轨道交通运营的调度指挥, 而且还有利于实现资源共享和综合利用, 其内容包括土地、建筑设施、各系统设备和管理人员等。该项资源共享的内容包括:不同轨道交通线路之间在一个换乘站内通风空调设备、供电设备、售检票设备、通信设备等的共享, 以及消防报警系统、设备监控系统的联动。
5) 其他运营设备和设施的资源共享。如果城市轨道交通的FAS(防灾报警系统) 、BAS(环境监控系统) 和SCADA(监控和数据采集) 系统采用综合监控系统, 不仅可实现运营管理的高效, 而且可实现计算机等资源的共享, 有利于节省投资, 降低工程造价。车站配线(存车线和折返线) 在运营时间之外, 夜间可以用作存放列车, 也可实现设施综合利用, 并可减少车辆基地的用地、停车库规模和投资。2. 4 检修设备与设施资源的共享及检修社会化
1) 车辆基地的资源共享。车辆基地既是轨道交通车辆的检修基地, 也是轨道交通各类设施、设备和工务的综合维修中心。车辆基地资源共享包括以下几个方面:
¹土地资源共享; º车辆厂修、架修、试车线和运用整备等设施的资源共享; »机电设备维修设施和工务维修设施的资源共享; ¼辅助生产、办公、生活等设施的资源共享; ½管理人员及维修人员等的人力资源共享。
2) 检修社会化。当城市拥有轨道交通车辆厂或相关的大型设备厂时, 这些企业的设施和人力资源同样可以为轨道交通运营服务, 达到更高一层的设施共享和综合利用。一方面可以降低轨道交通的建设和运营成本, 另一方面还可提高这些企业的经济效益。因此, 具备上述条件的城市, 在轨道交通建设中应充分利用这些资源, 车辆的组装、厂修、架修以及大型设备的维修应尽可能向社会化方向发展。2. 5 施工机具与设施的资源共享
施工机具与设施的资源共享也是轨道交通资源共享的重要内容之一。对于一些价格昂贵的特殊施工机具或设备(如盾构机械) 应尽可能考虑资源共享和综合利用。
3 上海城市轨道交通网络资源共享的初步
研究成果
上海在2000年初就开始着手研究网络系统和设备的资源共享问题, 目前已经取得初步成果。3. 1 供电资源共享3. 1. 1 供电方式、受电点的供电电压等级和主接线
第6期
方式
1) 上海轨道交通线基本采用集中供电方式, 从
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在城市轨道交通网络形成过程中, 统筹考虑车辆基地、控制中心、主变电所等的资源共享, 可以集约化利用土地资源, 减少动拆迁量, 共享设施、设备和人力资源, 降低轨道交通投资和运营成本, 实现轨道交通的可持续发展。由此可见, 资源共享也是影响城市轨道交通网络效益发挥的重要因素。3. 2 上海城市轨道交通网络控制中心资源共享3. 2. 1 上海城市轨道交通网络控制中心布局规划
上海轨道交通网络规划中共设置有新闸路、虹梅路、宝兴路、新村路、民生路、颛桥、中山北路、上海西站等8个控制中心和1个轨道交通运营协调及应急中心, 其中已建和在建的控制中心有6个。3. 2. 2 控制中心资源共享的实现
上海市轨道交通网控制中心布局基本上是按照相交或相近线路合设的思路进行规划, 并按照物理地址上的资源共享方式进行建设和落实的。控制中心资源共享主要从物理空间的资源共享、人员与物力资源配置共享、管理体制与信息管理的资源共享等三方面来实现。物理空间的资源共享包括管理组织与运营操作(含应急处理) 的机构设置在土地资源上的共享; 多线合设时基础设施及设备和管理用房的共享; 多线合设时集中控制模式与操作功能区域空间的共享。人员与物力资源配置共享包括用多线综合管理思路实现资源共享, 避免资源重复配置; 用人员与物力资源的统一调配实现资源共享。其中, 多线综合管理可采取垂直管理或横向管理模式。管理体制与信息管理的资源共享包括管理体制与信息管理、通信与计算机网络的资源共享。
3. 3 上海城市轨道交通网络车辆资源共享3. 3. 1 上海轨道交通的车辆制式
上海轨道交通车辆已有A 型车(适用于大客流线路) 和小型车(适用于小客流线路) 两种制式。3. 3. 2 车辆资源共享的基本条件
1) 车型:车辆资源共享的首要条件是选用同样的车型。
2) 列车编组:鉴于上海目前现有车辆的状态, 为实现车辆资源共享, 宜采用2B 1或3B 1的动拖比。
3) 列车基本性能参数:最高运行速度、牵引加速度、制动减速度等基本性能参数应基本一致。4) 车辆空调:空调的功率和制冷量应标准化。
5) 车钩:对于共线运行的列车, 为了方便救援, 缩短列车故障停运时间, 列车两端的车钩在机械、气路和电气方面的接口应通用, 以便联挂。
实际出发也可采用混合供电方式, 即在郊区可采用分散供电作为补充。
2) 上海轨道交通线的供电方式以110kV 集中供电为主, 但根据上海电网及轨道交通线路的具体情况, 也可结合35kV 电压等级采用混合供电方式。
3) 上海轨道交通主变电站采用二路独立的110kV 进线。主变电站110kV 主接线方式有:线路-变压器组形式、开关环进环出形式、环网形式。3. 1. 2 供电系统网络资源共享的优化方案
1) 主变电站站点的配置:资源共享网络优化前, 全线网18条线路需要51座主变电站, 100回进线电源(其中110kV 主变电站47座、35kV 主变电站4座, 110kV 进线电源94回、35kV 进线电源6回) ; 资源共享网络优化后, 减少主变电站12座(其中11座110kV 主变电站及1座35kV 主变电站) 。2) 按网络化模式设置主变电站的建设周期:截至2004年底, 已建成10座110kV 主变电站, 2座35kV 变电站; 2005~2012年计划建设18座110kV 主变电站; 2012年以后规划建设8座110kV 主变电站, 1座35kV 主变电站。全线网共累计建设36座110kV 主变电站, 3座35kV 主变电站, 向51个受电点供电。
3) 供电网络方案优化后的可靠性分析:主变电站资源共享网络优化前后, 牵引供电系统和车站变配电系统的供电可靠性不变; 主变电站资源共享网络优化后, 既能保证轨道交通系统在正常情况下的用电需求, 又能保证在一座主变电站解列情况下相互间的供电支援, 供电可靠性较高, 完全能保证整个供电网络的可靠安全运行。
4) 供电网络方案优化后的经济、社会效益分析:供电网络方案优化后, 可减少投资14. 7亿元左右; 节约土地资源, 减轻征地难度, 节约公共电网资源, 减少大量的高压电缆和相应的通道, 减少对城市环境的负面影响, 减少运行管理人员, 有益于轨道交通电网集中管理和采用自动化设备。
5) 远期主变电站资源共享管理的关键点:按网络模式优化后的主变电站设置方案经批准后, 任何总体设计单位应按批准后的110kV 主变电站布点的要求统一考虑。对具体线路情况发生变化, 需调整110kV 主变电站站点时, 应征得有关管理部门同意后, 方可实施调整。
城市轨道交通研究
6) 线路与轨道:线路条件不应超出列车车辆结
2005年
(4) 4号线与1号、2号线车辆:4号线车辆与1、2号线车辆, 只能在技术、维修工艺、车辆段维修设备和人才资源方面实现部分共享。(5) 5号线、6号线和8号线车辆:这3条线路的车辆均为小型车, 且由同一供货商供应, 但由于车辆编组、信号制式和无线制式的不兼容, 使得这些线路的车辆难以实现运营共享。但可以实现技术、备品备件、人才资源、国产化成果、维修工艺和车辆段维修设备的共享。
对于已建线路, 在条件成熟的情况下, 应逐步对影响共享的因素进行改进或改造, 为车辆在网络中运营创造条件, 以实现真正网络意义上的共享。
2) 远期网络车辆资源共享方案
根据网络车辆共享的基本条件, 上海城市轨道交通远期网络车辆资源共享的方案主要如下:
(1) 全网络共享方案:理论上最合理的方案是整个网络达到车辆运营共享, 在车辆选型时兼顾技术共享、检修设备共享、备品备件共享、国产化成果共享、维修工艺共享和人力资源共享。对于各条线路客流量的不同, 可通过相同的车辆体系、不同的列车编组和发车间隔来与之相适应, 但这将对运营组织提出了更高的要求。
(2) 车辆体系内共享方案:上海既有轨道交通车辆分为大型车(A 型车) 和小型车两类。两类车应尽可能自成体系实现各自网络意义上的资源共享。
(3) 车辆段内共享方案:由于受资金筹措、不同供货商、生产时间等各方面条件的限制, 上述共享方案(1) 和方案(2) 有时难以实现。因此, 可以考虑同一车辆段内的车辆资源共享, 该方案较适合上海轨道交通的现状。
(4) 直接联络线之间共享方案:如果上述方案(3) 实施还有困难, 必须保证具有直接联络线的两条线路车辆选型的一致性, 以利两条线路车辆的互相调配, 但建议应尽最大可能往上一级车辆段共享方案努力。
3. 3. 4 上海城市轨道交通网络车辆基地资源共享
1) 网络车辆基地的布局规划方案
(1) 近期网络车辆基地规划布局:近期全线网13条线路共规划车辆基地20处(含车辆段6处、定修段8处、停车场9处, 其中段场合建的有3处) 。
(2) 远期网络车辆基地规划布局:远期全线网18条线路共规划车辆基地32处(含车辆段7处、定修段15处、停车场17处, 其中段场合建的有7处) 。
构和动力技术条件所要求的范围, 例如:对于6节编组的A 型车, 正线的坡度一般不能超过38j , 正线
的曲线半径不能小于300m 。
7) 车辆限界:车辆必须适应同一标准限界。8) 车辆与信号:车辆与信号之间的接口是所有接口中最关键也是最复杂的, 车辆供货商与信号供货商应通过协商、沟通解决。
9) 车辆与通信:车辆供货商必须在安装位置和设备工作环境等方面与无线供货商协商并最终达成一致。
10) 车辆与供电:在电气方面, 车辆与供电的保护门槛值需匹配; 在限界方面, 车辆受电弓不同工作高度的动态包络线必须考虑触网的高度、触网的0之0字型走向等, 触网的辅助设备均不能侵入车辆的动态包络线之内。
11) 车辆与环控:列车在车站的停车时间、列车各系统在车站产生的热量、列车的排气口位置等都应与车站环控系统相协调。
12) 列车车门与屏蔽门:在设置屏蔽门的线路上实现车辆共享运营的必要条件之一是统一车门位置。
13) 联络线:联络线是多条线路共享车辆资源的重要条件。
3. 3. 3 远期网络车辆资源共享方案
1) 已运营线路及已订购车辆线路的车辆资源共享方案
(1) 1号线和2号线车辆:对于1号线的直流车和2号线的交流车, 虽然列车牵引传动制式不同, 但线路条件、限界、列车牵引和制动性能等与共享运营有关的参数基本不影响共享运营。然而, 由于信号和无线的不兼容, 不能实现共享运营。但可以实现技术和备品、备件的部分共享以及人力资源和检修测试设备的共享。
(2) 3号线与1号线、2号线车辆:3号线列车与1号、2号线列车的机械尺寸不尽相同, 基本上难以实现共享。
(3) 3号线与4号线车辆:3号线与4号线车辆在不设屏蔽门的线路上完全能共享运营, 但由于供货商不同, 在技术、备品备件、国产化及人才资源方面共享性较差, 然而由于在车辆生产制造阶段已充分考虑了维修设备的边界条件, 所以车辆段的大型维修设备如不落轮镟床等可实现共享。
第6期
2) 网络车辆基地资源共享方案
(1) 车辆架大修资源共享。上海城市轨道交通
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变电站、中山北路主变电站、成山路主变电站是2005) 2012年内主变电站资源共享的关键点, 一定要控制好, 以保证整个供电网络的稳定。
2) 发挥各合设控制中心协同运转能力的措施:为了处理好各合设控制中心的协同运转能力和不同轨道交通运营公司之间的关系等问题, 以实现运营方面的资源共享, 在上海的轨道交通路网中, 建立一个服务于整个城市的轨道交通运营协调与应急中心(简称/指挥中心0) 是非常必要的, 但该/指挥中心0不参与各线路的日常运营管理。
3) 车辆资源共享措施:在上海轨道交通新建线路车辆选型或既有线路增购车辆时, 应立足于上述轨道交通网络车辆资源的共享方案, 以批量生产的方式降低投资; 并在考虑技术先进性的同时, 确保车辆具有较高的可靠性、可使用性、可维修性和安全性, 以降低运营维修成本, 并通过其它各专业的协调配合, 最终实现网络车辆资源的共享。
4) 车辆基地资源共享措施:网络中的联络线是上海轨道交通网络车辆基地系列资源共享的前提条件, 应力求付之实施, 不宜轻易取消。如果遇到特殊情况某联络线需要取消时, 应按满足该联络线功能要求的前提下加以调整。在近期建设线路的车站设有远期的联络线时, 必须在车站结构、线路出岔等条件上予以保证, 为远期联络线的实施提供条件。
网络18条线路按照车型进行分类, 车辆段资源共享
只承担同类车型的架大修。大型车11条线路规划在5个车辆段进行车辆架大修, 小型车7条线路规划在2个车辆段进行架大修。
(2) 车辆定修的资源共享。车辆段定修资源共享就是研究将每条线路的车辆定修设施集中设置在一个车辆段, 以及两条以上线路的车辆定修设施集中设置在一起的可能性。采用车辆定修设施集中设置, 就有可能将原来需要设计的定修段降级为停车场, 以减少定修段的设置数量。这样, 车辆定修需要配备的试车线、静调库、清扫库等设施将被取消而节省了用地和投资, 并进而提高了集中设置定修段的相关设施利用率。
(3) 专用设备的资源共享。专用设备资源共享, 是指在网络中统一配备和统筹安排使用轨道检测车、磨轨车、隧道清洗车等专用设备。另外, 整个网络各条线路配备的救援设施, 在事故救援中也应统一调度使用。
(4) 段场合建的资源共享。段场合建资源共享是指将网络中规划的7处不同线路的车辆基地合建在一起时, 通过段场之间的地面联络线, 实现几条线路之间的连通, 从而实现两车辆基地运用、检修设施的资源共享, 最终节省网络整体的用地和投资。
(5) 突发客流车辆资源共享。突发客流车辆资源共享是针对F1赛车比赛、大型集会、世博会等突发客流时, 将网络中具有以上车辆资源共享条件的相关线路的配属列车, 提前调度到突发客流的线路上, 以应对突发客流的运输需要。
(6) 综合维修基地资源共享。其原则是:一条线路设置一个综合维修中心(段级配置) , 其余基地按照工区等级设置; 在有条件时, 可以合并设置几条线路的综合维修中心(例如:15号线、16号线、17号线) , 综合维修中心设置在本线以外的线路, 按照工区等级设置; 综合维修的部分业务可以实行社会化, 专业性强的业务由综合维修中心自行承担。3. 4 需进一步解决的几个关键问题
在实施上海城市轨道交通网络供电系统、控制中心、车辆、以及车辆基地的资源共享方案时, 必须注意以下几个关键问题。
1) 主变电站资源共享关键点的控制:民生路主
4 结语
随着上海轨道交通网络化投资建设的迅速推进, 上海轨道交通资源共享已经成为全网络实施中
急待深入研究的课题, 现已着手开始对上海轨道交通网络建设、运营管理等方面在人力资源、土地、运营设备与设施、检修设备与设施、施工机具及设施等几个方面的资源共享进行了探索实践。显然, 有效地规划利用好轨道交通网络资源并实现全网络的资源共享, 将会大大提高轨道交通投资建设、运营管理的效率, 更好地提升上海轨道交通的整体能级。
参考文献
1 朱沪生. 高质量、高效率建设上海网络型枢纽型城市轨道交通. 城
市轨道交通研究, 2004(4) :1
2 朱军, 宋键. 城市轨道交通资源共享探讨. 城市轨道交通研究,
2003(2) :9
(收稿日期:2005-11-10)
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(上海申通地铁集团有限公司, 200031, 上海M 教授级高级工程师, 副总裁)
摘 要 介绍了上海城市轨道交通建设的现状和近、远期的发展规划、鉴于国外城市轨道交通发展的经验和上海城市轨道交通即将成网的现实, 就人力、土地、运营设备与设施、检修设备与设施、施工机具与设施等5个方面, 提出了上海城市轨道交通网络资源共享的基本构想和初步方案。关键词 城市轨道交通, 网络建设, 资源共享中图分类号 T U 984. 121
C onstruction and Resource Sharing of Shanghai URT Network G u Weihua
Abstract W ith an introduction of the present situation and the future grow th, both shor t -term and long -ter m, of Shanghai U RT dev elopment strateg y, this paper analyses, by referr ing to t he exper iences of UR T development in foreig n countries and t he future image o f Shang hai U RT network, the manpow er , land, o perational apparatus &facilities, overhaul apparatus &facilities, const ruction tolls &facilities of this netw ork, discusses futher the basic concept and the primary planning for resource sharing in Shanghai U RT netw ork.
Key words urban rail transit, netw ork construction, resource sharing
Author . s address Shanghai Shentong Holdings Co. , L td. , 200031, Shang hai, China
则同意了上海市城市快速轨道交通近期建设规划确定的建设目标, 即在2005~2012年间新建10个快
速轨道交通项目(含既有线延长) , 线路全长389km 。这样至/十一五0期末, 上海轨道交通网络总规模将超过400km , 形成/中心区十字加环、中心城三横六纵、外围区八向辐射0的网络型态。具体来讲:/十字加环0由1号线、2号线、3号线、4号线构成; /三横六纵0的/三横0由7号线浦东段, 9号线、10号线西段构成; /六纵0由3号线北段, 6号线、7号线浦西段, 8号线、10号线东段及11号线构成; /八向辐射0由1号线至郊环、3号线至宝山、5号线至闵行、7号线至罗店、8号线至浦江、9号线至松江、11号线北至嘉定南至临港构成。到时轨道交通客流将占城市公交总客流的30%以上。
1. 3 上海城市轨道交通的远景规划
上海市根据城市性质、规模、布局, 以及城市交通现状和交通发展战略, 借鉴国际大城市的经验, 已完成了上海市轨道交通网络总体规划。规划的上海轨道交通网络由17条线路组成, 其中市域快速轨道线4条, 市区地铁线8条, 市区轻轨线5条, 总长约810km, 其中中心城内(外环线内) 长度约480km 。上述轨道交通远景网络建成后, 上海将形成以公共交通为主体、轨道交通为骨干的城市综合交通体系, 轨道交通客流将占城市公交总客流的50%。
1 上海城市轨道交通建设现状和发展趋势
1. 1 上海城市轨道交通的建设现状
目前, 上海已建成轨道交通1号线、2号线、3号线和5号线共4条线路, 合计运营里程94km 。轨道交通在上海城市交通中发挥了巨大作用。截至2005年上半年, 上海4条轨道交通线日均客运量已超过170万人次, 高峰日客运量已超过200万人次, 其中1号线高峰日客运量达109. 5万人次, 2号线高峰日客运量达66. 1万人次。目前轨道交通客流占城市公交总客流的12%以上。1. 2 上海城市轨道交通近期建设规划
2005年7月, 国家发展和改革委员会批复并原
2 轨道交通网络建设与资源共享
当前, 上海轨道交通已进入了网络化投资建设、运营管理的新阶段。纵观国外城市轨道交通发展的经验, 一些城市经历了初期单条线路建设, 在形成网络后再进行资源整合, 这是一种对前期投入造成浪费的进程; 也有一些城市在网络规划阶段就进行资源整合而达到良好的效果。比如, 香港地铁目前开通的6条线路, 按市区地铁和郊区快线系统仅设置了两个大架修车辆段, 在设备配置上达到了最佳利用; 日本帝都高速度交通营团管辖的8条线路, 共
城市轨道交通研究
4) 换乘车站机电设备的资源共享
2005年
183. 2km, 168个车站, 仅设置一座综合控制中心, 且不同线路之间可以互为后备, 达到了线网系统最优化和资源共享的良好效果。鉴于上海城市轨道交通网络即将达到一定的规模, 为了能够更好地发挥上海城市轨道交通网络的整体效益, 迫切需要研究上海城市轨道交通网络的资源共享问题。
城市轨道交通资源共享的主要内容包括:人力、土地、运营设备与设施、检修设备与设施、施工机具与设施等5个方面。
2. 1 人力资源共享
1) 管理人力资源的共享。城市轨道交通运营管理实现人力资源共享, 有利于精简运营管理机构和提高运营管理效率, 并可减少人工成本开支。2) 培训人力资源的共享。如果一个城市只设置一个城市轨道交通技术培训中心, 则不仅培训人力资源可以共享, 而且培训设施(包括建筑、办公、后勤等) 也可以得到综合利用。如果每条轨道交通线路的车辆及机电设备制式统一, 这种人力资源共享和综合利用程度会更高。
3) 维修人力资源的共享。城市轨道交通维修(含工务) 人员在运营主体中占有很大的比例。因此, 应尽可能将两条或多条线线路的车辆基地(含综合维修基地、材料总库) 集中设置, 以实现维修人力资源的共享, 从而节约人工成本。
2. 2 土地资源共享
城市轨道交通设施中的占地/大户0如车辆基地、控制中心、主变电站等均应尽可能地考虑多线共建。这不但可以实现土地资源共享, 同时也有利于降低造价和运营成本。2. 3 运营设备与设施资源共享
1) 车辆设备的资源共享。城市轨道交通车辆及其备品、备件的资源共享, 不但可大大减少备用车数量, 有利于车辆备品、备件的统一调配, 而且还有利于车辆检修设施资源的综合利用和管理及检修人力资源的共享。
2) 主变电站的资源共享。城市轨道交通主变电站的资源共享, 不仅可以节约设备投资和电源引入费用, 而且可以减少用地和用房面积。
3) 控制中心的资源共享。控制中心作为轨道交通运营的指挥中心, 应该集中设置。这样不仅有利于轨道交通运营的调度指挥, 而且还有利于实现资源共享和综合利用, 其内容包括土地、建筑设施、各系统设备和管理人员等。该项资源共享的内容包括:不同轨道交通线路之间在一个换乘站内通风空调设备、供电设备、售检票设备、通信设备等的共享, 以及消防报警系统、设备监控系统的联动。
5) 其他运营设备和设施的资源共享。如果城市轨道交通的FAS(防灾报警系统) 、BAS(环境监控系统) 和SCADA(监控和数据采集) 系统采用综合监控系统, 不仅可实现运营管理的高效, 而且可实现计算机等资源的共享, 有利于节省投资, 降低工程造价。车站配线(存车线和折返线) 在运营时间之外, 夜间可以用作存放列车, 也可实现设施综合利用, 并可减少车辆基地的用地、停车库规模和投资。2. 4 检修设备与设施资源的共享及检修社会化
1) 车辆基地的资源共享。车辆基地既是轨道交通车辆的检修基地, 也是轨道交通各类设施、设备和工务的综合维修中心。车辆基地资源共享包括以下几个方面:
¹土地资源共享; º车辆厂修、架修、试车线和运用整备等设施的资源共享; »机电设备维修设施和工务维修设施的资源共享; ¼辅助生产、办公、生活等设施的资源共享; ½管理人员及维修人员等的人力资源共享。
2) 检修社会化。当城市拥有轨道交通车辆厂或相关的大型设备厂时, 这些企业的设施和人力资源同样可以为轨道交通运营服务, 达到更高一层的设施共享和综合利用。一方面可以降低轨道交通的建设和运营成本, 另一方面还可提高这些企业的经济效益。因此, 具备上述条件的城市, 在轨道交通建设中应充分利用这些资源, 车辆的组装、厂修、架修以及大型设备的维修应尽可能向社会化方向发展。2. 5 施工机具与设施的资源共享
施工机具与设施的资源共享也是轨道交通资源共享的重要内容之一。对于一些价格昂贵的特殊施工机具或设备(如盾构机械) 应尽可能考虑资源共享和综合利用。
3 上海城市轨道交通网络资源共享的初步
研究成果
上海在2000年初就开始着手研究网络系统和设备的资源共享问题, 目前已经取得初步成果。3. 1 供电资源共享3. 1. 1 供电方式、受电点的供电电压等级和主接线
第6期
方式
1) 上海轨道交通线基本采用集中供电方式, 从
百家论坛
在城市轨道交通网络形成过程中, 统筹考虑车辆基地、控制中心、主变电所等的资源共享, 可以集约化利用土地资源, 减少动拆迁量, 共享设施、设备和人力资源, 降低轨道交通投资和运营成本, 实现轨道交通的可持续发展。由此可见, 资源共享也是影响城市轨道交通网络效益发挥的重要因素。3. 2 上海城市轨道交通网络控制中心资源共享3. 2. 1 上海城市轨道交通网络控制中心布局规划
上海轨道交通网络规划中共设置有新闸路、虹梅路、宝兴路、新村路、民生路、颛桥、中山北路、上海西站等8个控制中心和1个轨道交通运营协调及应急中心, 其中已建和在建的控制中心有6个。3. 2. 2 控制中心资源共享的实现
上海市轨道交通网控制中心布局基本上是按照相交或相近线路合设的思路进行规划, 并按照物理地址上的资源共享方式进行建设和落实的。控制中心资源共享主要从物理空间的资源共享、人员与物力资源配置共享、管理体制与信息管理的资源共享等三方面来实现。物理空间的资源共享包括管理组织与运营操作(含应急处理) 的机构设置在土地资源上的共享; 多线合设时基础设施及设备和管理用房的共享; 多线合设时集中控制模式与操作功能区域空间的共享。人员与物力资源配置共享包括用多线综合管理思路实现资源共享, 避免资源重复配置; 用人员与物力资源的统一调配实现资源共享。其中, 多线综合管理可采取垂直管理或横向管理模式。管理体制与信息管理的资源共享包括管理体制与信息管理、通信与计算机网络的资源共享。
3. 3 上海城市轨道交通网络车辆资源共享3. 3. 1 上海轨道交通的车辆制式
上海轨道交通车辆已有A 型车(适用于大客流线路) 和小型车(适用于小客流线路) 两种制式。3. 3. 2 车辆资源共享的基本条件
1) 车型:车辆资源共享的首要条件是选用同样的车型。
2) 列车编组:鉴于上海目前现有车辆的状态, 为实现车辆资源共享, 宜采用2B 1或3B 1的动拖比。
3) 列车基本性能参数:最高运行速度、牵引加速度、制动减速度等基本性能参数应基本一致。4) 车辆空调:空调的功率和制冷量应标准化。
5) 车钩:对于共线运行的列车, 为了方便救援, 缩短列车故障停运时间, 列车两端的车钩在机械、气路和电气方面的接口应通用, 以便联挂。
实际出发也可采用混合供电方式, 即在郊区可采用分散供电作为补充。
2) 上海轨道交通线的供电方式以110kV 集中供电为主, 但根据上海电网及轨道交通线路的具体情况, 也可结合35kV 电压等级采用混合供电方式。
3) 上海轨道交通主变电站采用二路独立的110kV 进线。主变电站110kV 主接线方式有:线路-变压器组形式、开关环进环出形式、环网形式。3. 1. 2 供电系统网络资源共享的优化方案
1) 主变电站站点的配置:资源共享网络优化前, 全线网18条线路需要51座主变电站, 100回进线电源(其中110kV 主变电站47座、35kV 主变电站4座, 110kV 进线电源94回、35kV 进线电源6回) ; 资源共享网络优化后, 减少主变电站12座(其中11座110kV 主变电站及1座35kV 主变电站) 。2) 按网络化模式设置主变电站的建设周期:截至2004年底, 已建成10座110kV 主变电站, 2座35kV 变电站; 2005~2012年计划建设18座110kV 主变电站; 2012年以后规划建设8座110kV 主变电站, 1座35kV 主变电站。全线网共累计建设36座110kV 主变电站, 3座35kV 主变电站, 向51个受电点供电。
3) 供电网络方案优化后的可靠性分析:主变电站资源共享网络优化前后, 牵引供电系统和车站变配电系统的供电可靠性不变; 主变电站资源共享网络优化后, 既能保证轨道交通系统在正常情况下的用电需求, 又能保证在一座主变电站解列情况下相互间的供电支援, 供电可靠性较高, 完全能保证整个供电网络的可靠安全运行。
4) 供电网络方案优化后的经济、社会效益分析:供电网络方案优化后, 可减少投资14. 7亿元左右; 节约土地资源, 减轻征地难度, 节约公共电网资源, 减少大量的高压电缆和相应的通道, 减少对城市环境的负面影响, 减少运行管理人员, 有益于轨道交通电网集中管理和采用自动化设备。
5) 远期主变电站资源共享管理的关键点:按网络模式优化后的主变电站设置方案经批准后, 任何总体设计单位应按批准后的110kV 主变电站布点的要求统一考虑。对具体线路情况发生变化, 需调整110kV 主变电站站点时, 应征得有关管理部门同意后, 方可实施调整。
城市轨道交通研究
6) 线路与轨道:线路条件不应超出列车车辆结
2005年
(4) 4号线与1号、2号线车辆:4号线车辆与1、2号线车辆, 只能在技术、维修工艺、车辆段维修设备和人才资源方面实现部分共享。(5) 5号线、6号线和8号线车辆:这3条线路的车辆均为小型车, 且由同一供货商供应, 但由于车辆编组、信号制式和无线制式的不兼容, 使得这些线路的车辆难以实现运营共享。但可以实现技术、备品备件、人才资源、国产化成果、维修工艺和车辆段维修设备的共享。
对于已建线路, 在条件成熟的情况下, 应逐步对影响共享的因素进行改进或改造, 为车辆在网络中运营创造条件, 以实现真正网络意义上的共享。
2) 远期网络车辆资源共享方案
根据网络车辆共享的基本条件, 上海城市轨道交通远期网络车辆资源共享的方案主要如下:
(1) 全网络共享方案:理论上最合理的方案是整个网络达到车辆运营共享, 在车辆选型时兼顾技术共享、检修设备共享、备品备件共享、国产化成果共享、维修工艺共享和人力资源共享。对于各条线路客流量的不同, 可通过相同的车辆体系、不同的列车编组和发车间隔来与之相适应, 但这将对运营组织提出了更高的要求。
(2) 车辆体系内共享方案:上海既有轨道交通车辆分为大型车(A 型车) 和小型车两类。两类车应尽可能自成体系实现各自网络意义上的资源共享。
(3) 车辆段内共享方案:由于受资金筹措、不同供货商、生产时间等各方面条件的限制, 上述共享方案(1) 和方案(2) 有时难以实现。因此, 可以考虑同一车辆段内的车辆资源共享, 该方案较适合上海轨道交通的现状。
(4) 直接联络线之间共享方案:如果上述方案(3) 实施还有困难, 必须保证具有直接联络线的两条线路车辆选型的一致性, 以利两条线路车辆的互相调配, 但建议应尽最大可能往上一级车辆段共享方案努力。
3. 3. 4 上海城市轨道交通网络车辆基地资源共享
1) 网络车辆基地的布局规划方案
(1) 近期网络车辆基地规划布局:近期全线网13条线路共规划车辆基地20处(含车辆段6处、定修段8处、停车场9处, 其中段场合建的有3处) 。
(2) 远期网络车辆基地规划布局:远期全线网18条线路共规划车辆基地32处(含车辆段7处、定修段15处、停车场17处, 其中段场合建的有7处) 。
构和动力技术条件所要求的范围, 例如:对于6节编组的A 型车, 正线的坡度一般不能超过38j , 正线
的曲线半径不能小于300m 。
7) 车辆限界:车辆必须适应同一标准限界。8) 车辆与信号:车辆与信号之间的接口是所有接口中最关键也是最复杂的, 车辆供货商与信号供货商应通过协商、沟通解决。
9) 车辆与通信:车辆供货商必须在安装位置和设备工作环境等方面与无线供货商协商并最终达成一致。
10) 车辆与供电:在电气方面, 车辆与供电的保护门槛值需匹配; 在限界方面, 车辆受电弓不同工作高度的动态包络线必须考虑触网的高度、触网的0之0字型走向等, 触网的辅助设备均不能侵入车辆的动态包络线之内。
11) 车辆与环控:列车在车站的停车时间、列车各系统在车站产生的热量、列车的排气口位置等都应与车站环控系统相协调。
12) 列车车门与屏蔽门:在设置屏蔽门的线路上实现车辆共享运营的必要条件之一是统一车门位置。
13) 联络线:联络线是多条线路共享车辆资源的重要条件。
3. 3. 3 远期网络车辆资源共享方案
1) 已运营线路及已订购车辆线路的车辆资源共享方案
(1) 1号线和2号线车辆:对于1号线的直流车和2号线的交流车, 虽然列车牵引传动制式不同, 但线路条件、限界、列车牵引和制动性能等与共享运营有关的参数基本不影响共享运营。然而, 由于信号和无线的不兼容, 不能实现共享运营。但可以实现技术和备品、备件的部分共享以及人力资源和检修测试设备的共享。
(2) 3号线与1号线、2号线车辆:3号线列车与1号、2号线列车的机械尺寸不尽相同, 基本上难以实现共享。
(3) 3号线与4号线车辆:3号线与4号线车辆在不设屏蔽门的线路上完全能共享运营, 但由于供货商不同, 在技术、备品备件、国产化及人才资源方面共享性较差, 然而由于在车辆生产制造阶段已充分考虑了维修设备的边界条件, 所以车辆段的大型维修设备如不落轮镟床等可实现共享。
第6期
2) 网络车辆基地资源共享方案
(1) 车辆架大修资源共享。上海城市轨道交通
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变电站、中山北路主变电站、成山路主变电站是2005) 2012年内主变电站资源共享的关键点, 一定要控制好, 以保证整个供电网络的稳定。
2) 发挥各合设控制中心协同运转能力的措施:为了处理好各合设控制中心的协同运转能力和不同轨道交通运营公司之间的关系等问题, 以实现运营方面的资源共享, 在上海的轨道交通路网中, 建立一个服务于整个城市的轨道交通运营协调与应急中心(简称/指挥中心0) 是非常必要的, 但该/指挥中心0不参与各线路的日常运营管理。
3) 车辆资源共享措施:在上海轨道交通新建线路车辆选型或既有线路增购车辆时, 应立足于上述轨道交通网络车辆资源的共享方案, 以批量生产的方式降低投资; 并在考虑技术先进性的同时, 确保车辆具有较高的可靠性、可使用性、可维修性和安全性, 以降低运营维修成本, 并通过其它各专业的协调配合, 最终实现网络车辆资源的共享。
4) 车辆基地资源共享措施:网络中的联络线是上海轨道交通网络车辆基地系列资源共享的前提条件, 应力求付之实施, 不宜轻易取消。如果遇到特殊情况某联络线需要取消时, 应按满足该联络线功能要求的前提下加以调整。在近期建设线路的车站设有远期的联络线时, 必须在车站结构、线路出岔等条件上予以保证, 为远期联络线的实施提供条件。
网络18条线路按照车型进行分类, 车辆段资源共享
只承担同类车型的架大修。大型车11条线路规划在5个车辆段进行车辆架大修, 小型车7条线路规划在2个车辆段进行架大修。
(2) 车辆定修的资源共享。车辆段定修资源共享就是研究将每条线路的车辆定修设施集中设置在一个车辆段, 以及两条以上线路的车辆定修设施集中设置在一起的可能性。采用车辆定修设施集中设置, 就有可能将原来需要设计的定修段降级为停车场, 以减少定修段的设置数量。这样, 车辆定修需要配备的试车线、静调库、清扫库等设施将被取消而节省了用地和投资, 并进而提高了集中设置定修段的相关设施利用率。
(3) 专用设备的资源共享。专用设备资源共享, 是指在网络中统一配备和统筹安排使用轨道检测车、磨轨车、隧道清洗车等专用设备。另外, 整个网络各条线路配备的救援设施, 在事故救援中也应统一调度使用。
(4) 段场合建的资源共享。段场合建资源共享是指将网络中规划的7处不同线路的车辆基地合建在一起时, 通过段场之间的地面联络线, 实现几条线路之间的连通, 从而实现两车辆基地运用、检修设施的资源共享, 最终节省网络整体的用地和投资。
(5) 突发客流车辆资源共享。突发客流车辆资源共享是针对F1赛车比赛、大型集会、世博会等突发客流时, 将网络中具有以上车辆资源共享条件的相关线路的配属列车, 提前调度到突发客流的线路上, 以应对突发客流的运输需要。
(6) 综合维修基地资源共享。其原则是:一条线路设置一个综合维修中心(段级配置) , 其余基地按照工区等级设置; 在有条件时, 可以合并设置几条线路的综合维修中心(例如:15号线、16号线、17号线) , 综合维修中心设置在本线以外的线路, 按照工区等级设置; 综合维修的部分业务可以实行社会化, 专业性强的业务由综合维修中心自行承担。3. 4 需进一步解决的几个关键问题
在实施上海城市轨道交通网络供电系统、控制中心、车辆、以及车辆基地的资源共享方案时, 必须注意以下几个关键问题。
1) 主变电站资源共享关键点的控制:民生路主
4 结语
随着上海轨道交通网络化投资建设的迅速推进, 上海轨道交通资源共享已经成为全网络实施中
急待深入研究的课题, 现已着手开始对上海轨道交通网络建设、运营管理等方面在人力资源、土地、运营设备与设施、检修设备与设施、施工机具及设施等几个方面的资源共享进行了探索实践。显然, 有效地规划利用好轨道交通网络资源并实现全网络的资源共享, 将会大大提高轨道交通投资建设、运营管理的效率, 更好地提升上海轨道交通的整体能级。
参考文献
1 朱沪生. 高质量、高效率建设上海网络型枢纽型城市轨道交通. 城
市轨道交通研究, 2004(4) :1
2 朱军, 宋键. 城市轨道交通资源共享探讨. 城市轨道交通研究,
2003(2) :9
(收稿日期:2005-11-10)