业主指导、自主仿真，有力支撑辅助决策
2 号线运能提升综合研究
一、研究背景
轨道交通2号线是上海市轨道交通网络中构成线网主要骨架的4条市域线之一，是一条东西向的直径线，连接虹桥国际机场、市中心及浦东国际机场。线路全长60.56km，共设30座车站。
随着2号线东延伸段（龙阳路~浦东国际机场）的开通，对线路沿线的发展起了极大的推进作用，尤其是张江及唐镇板块发展迅猛，地铁客流聚集效果明显。目前东延伸段客流增长速度大大高于预测，提前超过原设计时预测的近期客流，最高断面客流量从5833人/h增长至14237人/h，增幅高达144％，特别是2012年和2013年，每年高峰小时断面都要增加3000-4000人左右，对东延伸段的运营管理带来很大的客运压力。
2号线东、西段在广兰路交接，西段（徐泾东站~广兰路）开行8节编组列车，西段（广兰路~浦东国际机场）开行4节编组列车，如图1所示。
图1 运营交路
在既有运行交路条件下，由于受广兰路站折返能力的制约，东、西段目前均无法进一步提升运能。同时，分段运营的导致广兰路站换乘客流对冲严重。因此，如何进一步挖潜2号线运能，满足客流增长需求，同时能够有效解决广兰路车站乘客对冲等问题的研究势在必行。
二、研究难点
1）因素复杂、方案可能性多
与新建线路相比，2号线存在多种列车编组、分段运营、交路复杂、客流不均衡等特点，运能提升需综合考虑线路运营成本、既有列车利旧、线路改造范围、改造周期影响等因素，存在几十种改造设计方案。
2）单站能力和交路能力并重
随着城市轨道交通综合设计经验的逐步积累，单一折返站折返能力、追踪间隔等关键指标已无法体现系统性和综合性，也无法支撑最终选择方案的实际运营能力，因此，研究过程中，既要考虑单站能力的提升，还需要研究各种可能运行方案交路能力的提升，为最终方案的选择提供充分的决策依据。
3）外商掌控核心技术、能力仿真难度大
2号线部分关键的车辆、信号参数，以及ATO/ATP等核心技术仍掌握在国外供货商手中，由于线路开通运营时间较长且采用分段开通方式，相关技术资料搜集、数据准确度甄别、核心技术参数获取等方面难度很大。
三、运能提升方案研究
1、单站能力提升方案
1）广兰路站折返能力提升
启用上行站台，对中间的折返线及渡线进行改造。
图2 优化方案一（恢复广兰路上行站台功能）
图3 优化方案二（恢复广兰路站上行站台功能+断开中间存车线）
2、交路能力提升方案
1）4、8节编组创新中路折返
徐泾东~创新中路（8节）、淞虹路~广兰路（8节）、广兰路~浦东国际机场 （4节）。
图4 4/8创新中路折返方案
2）8节编组全线贯通运营
采用大小交路或搭接交路，交路形式分别如图5~图7。
图5 全8节编组运营方案1
图6 全8节编组运营方案2
图7 全8节编组运营方案3
3）6、8节编组大小交路运营
采用大小交路，大交路为徐泾东~浦东国际机场（6节），小交路为徐泾东~广兰路（8节）。
图8 6/8大小交路运营方案
4）龙阳路站折返方案
东、西段仍为分段运营，东段为4节编组单一交路，为广兰路站~浦东国际机场。西段为8节编组大小交路，大交路为徐泾东~广兰路，小交路为徐泾东~龙阳路。
图9 龙阳路折返方案
5）龙阳路折返+创新中路折返方案
东、西段仍为分段运营，西段大交路为徐泾东~创新中路，小交路为淞虹路~龙阳路。
图10 龙阳路折返+创新中路折返方案
6）龙阳路折返+广兰路折返+创新中路折返方案
东、西段仍为分段运营，西段为三个交路，即西段1徐泾东~创新中路，西段2 淞虹路~广兰路，西段2 淞虹路~龙阳路。
图11 龙阳路折返+广兰路折返+创新中路折返方案
7）龙阳路插车方案
利用龙阳路存车线备车，往正线方向插车，提升局部运行能力。
8）东段6编或4/6编混跑方案
东段6编方案：即东段采有6节编组，西段仍采有8节编组，东西段分段运营。
图12 东段6编方案
4/6编混跑方案：即东段采有4、6节编组混跑，西段仍采有8节编组，东西段分段运营。
图13 4/6编混跑方案
四、研究结论
在上海轨道交通2号线运能提升综合研究过程中，针对不同编组列车、固定编组列车、多种开行比例、多种运行交路等多种条件，利用申通自主研发，具有自主化知识产权的列控能力仿真平台完成了共计56种运能提升方案的仿真分析与计算，并对各种方案进行了对比论证。
同时，针对各方案研究分析了相关改造要求，为集团最终方案决策提供了详实的辅助判断依据。主要研究结论包括：
1）广兰路站8节编组已达最大设计能力，4节编组能力有空间，但难提升
根据仿真分析，广兰路站现有8节编组折返能力20对/h已达到设计能力（21对/h）。由于8节编组折返列车接车的防护进路与4节编组折返列车的发车进路间相互制约，即便优化广兰路站站线（即方案一和方案二）形式，也无法提升8节编组折返能力，需要考虑调整部分4编或8编列车的折返站，即需要改变运行交路。
对于4节编组折返列车，理论上可以通过缩短停站时间（根据运行图目前最长3分钟停站时间）来提高折返能力，但受制于两方面因素，也无法进一步提升运能。一方面受4节编组列车数限制，如要增能，需要增购4节编组列车。另一方面，在现有开行对数情况下，4、8节编组换乘客流在广兰路站对冲压力已经较大，若再增加4节编组开行对数，则对冲压力更大。
2）全8运营方案能力提升明显，可满足远期运能要求
相对目前开行的徐泾东~广兰路10对/h、淞虹路~广兰路10对/h、广兰路~浦东国际机场9对/h的运行能力而言，全8运营方案能力有明显提升。
同时，全8运营方案可满足2号线远期设计要求，即徐泾东~浦东机场12对/h、徐泾东~广兰路15对/h的运能要求。
3）灵活使用长防护、短防护，提高交路能力
通过各方案分析比较发现，在相同开行比例下，广兰路站存车线采用长防护接车，下行站台采用短防护接车时，交路能力相对更强。
4）灵活调整运行时间和开行比例，提升交路能力
在不考虑列车数量条件下，可以通过调整停站时间、折返换头时间等方式延长上行或下行线路的列车运行时间，或是调整各交路间的开行比例，提升各交路能力。
5）龙阳路存车线改造宜综合考虑
根据现场对龙阳路存车线向后延伸条件的勘测，龙阳路站存车线如延长至满足ATO低速接车要求（仿真计算需要延长10m）时，土建改造量相对较小。如要延长至满足ATO全速接车要求（仿真计算需要延长21m）时，则土建改造量较大，对正线运营产生影响。最终改造方案的选取需要结合运营需求、使用频率、改造费用、改造影响等方面综合考虑。
6）建议按8节编组全线贯通运营一次性改造
考虑改造成本、运营影响以及客流增长趋势，建议按8节编组全线贯通运营一次性改造（含系统、土建等），建立8节编组贯通运营基础条件。而在实际应用时，可以根据实际需要，灵活地设计和改变运行交路和开行比例，有效提高运能满足客流组织需要，同时避免运能浪费。
五、建议
1、加强业主单位对轨道交通核心技术的掌握和攻关，形成自主化技术力量
2号线部分关键的车辆、信号参数，以及ATO/ATP等轨道交通核心技术仍掌握在国外供货商手中。这对于业主来讲，在前期方案研究、可行性论证过程中将处于被动地位，特别是面对2号线贯穿上海中心城区的关键线路改造，前期方案研究和比选均应更加全面、客观、准确。另一方面，国外供货商在进行方案分析之前，通常需要签订合同，并收费高额费用，而研究周期又相当漫长，这都对实际管理和运营产生负面影响。
因此，业主单位需要建立一批了解、学习、掌握、转化国外核心技术的团队，形成具有自主化分析能力的产品或平台，摆脱国外厂商限制与束缚，在建设、运营、改造前期阶段实现快速响应，并进行充分论证，为最终决策提供详实的辅助判断依据。
2、加大核心技术自主化平台的研发投入、加快技术创新，形成拳头产品和特色平台
2号线方案研究和论证过程中使用了技术中心自主研发的列控运行能力仿真平台，研究周期短、费用低、响应快，充分体现了自主化仿真平台的技术特点和优势。
上海地铁一直处于并保持在全国轨道交通行业的技术引领地位，特别是目前国内轨道交通发展态势如此迅猛，更加需要提前开展具有前瞻性、综合性科研项目研究，形成丰富的技术储备。建议在实现技术创新的同时，适当考虑制度创新，对涉及核心技术突破、自主化平台建设相关项目给予一定的人员、设备、经费、激励等方面的资源倾斜，激发技术研发动力，打造更加开放的科创平台。
专题作者：上海申通地铁集团有限公司技术中心
黄关强 刘循
特别声明：转载者须注明作者、单位及文章来源
否则将视为侵权！