基于互联互通的轨道交通研究与探索

傅锦 任延会

21世纪以来，随着我国经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通正式步入了快速发展的阶段，轨道交通线网不断拓展与延伸，网络的通达性增强，且城市轨道交通具有安全、准点、快捷等优点，城市轨道交通成为一线城市公共交通的最主要出行方式之一［1-2］。但是，在轨道交通成网的情况下，国内大部分城市地铁线路仍是单线运营模式，乘客的出行需求没有得到很好的满足，一般乘客需要换乘不同线路才能抵达目的地，乘客的体验感稍差［3］。此外，各线路独立建设和运营，资源共享不足。

因此，基于互联互通思维的轨道交通的研究应运而生，并且成为研究的热点和方向［4-5］，也是解决城市交通拥堵、提高轨道交通运营效率的有效途径之一。景国胜等［6］针对粤港澳大湾区在轨道交通方面存在的问题，通过构建多层次、一体化、互联互通的轨道交通体系，共同支撑粤港澳大湾区融合发展；孟臻［7］利用互联互通技术，结合青岛轨道交通，分析了信号系统互联互通存在的问题、实施方案及关键技术；仲建华等［8］利用国外轨道交通的发展经验，提出轨道交通基本线网形成时，应着手构建互联互通的网络化运行；贺鹏［9］针对北京中心城外线路如何与中心城内线网衔接的问题，借鉴东京的经验，提出了相关的互联互通改造方案。

那么，如何利用新技术手段提升乘客在线网内的体验感受，减少换乘和拥堵［10］，有必要对城市轨道交通成网后的运营模式进行探索，研究不同线路之间的互联互通可行性。本文以福州市既有线路作为研究对象，分析城市轨道交通既有线网间改造实施互联互通的可行性，并针对互联互通中的夜间调车作业进行方案设计，提出相应的实施方案。

1 福州轨道交通现状与分析

目前，福州地铁1号线、2号线已分别于2016年和2019年建成投入运营，4号线、5号线、6号线及机场快线正在建设中。由于地铁4号线采用全自动运行系统，机场快线采用市域快线标准，其线路的车辆、信号、通信、供电等系统与常规线路差异较大，因此本文暂不对这2条线进行研究，主要分析和研究1号线、2号线、5号线和6号线的互联互通。根据福州地铁线路现状及运营情况，结合服务水平，互联互通可分为调车作业和共线运营2种［11］。

1.1 机电系统现状

通过调研得出，福州1号线、2号线、5号线和6号线的机电系统现状条件如表1所示，从车辆、供电、限界、通信和信号5个方面进行对比，可以得出以下结论。

1）1号线和2号线车辆及限界、通信、信号及供电等制式方案一致。

2）5号线和6号线车辆及限界、通信、信号及供电等制式方案一致，但5、6号线的通信、信号系统方案与1、2号线存在差异。

3）6号线车辆初期采用4节编组，与其余线路编组不同。

1.2 联络线及配线情况

福州地铁既有线联络线接口示意图见图1。1号线与2号线在南门兜站交汇并有联络线接口，1号线与6号线在下洋站交汇并有联络线接口，5号线与6号线通过樟岚车辆段内单渡线实现联络。但上述联络线并非按正式载客运行设计，其主要任务是承担车辆的临时调度，运送厂、架修车辆等，不满足互联互通运营行车需求。

2 互联互通方案研究

2.1 调车方案

结合联络线方案，通过对既有线及在建线路的机电系统现状条件分析，认为虽然既有线及在建线路配线方案不具备互联互通共线运营的条件，但可通过线路联络线实现调车作业。调车方案为：①1号线和2号线之间调车；②6号线车辆借调到5号线。

根据实际客流需求，灵活性的将低运量线路车辆借调到高运量线路使用，建议在夜间通过联络线进行调车作业。

表1 福州地铁各线路机电系统现状条件

图1 福州地铁既有线联络线接口示意图

2.2 信号方案

目前福州地铁1、2、5、6号线均采用西门子提供的ATP/ATO设备，虽然具备良好的相互借车基础，但要实现1号线和2号线之间的借车，以及6号线车辆借调到5号线，信号系统还需做如下改造。

1）统一电子地图，1、2号线车辆互相加载对方线路的线路数据，6号线车辆加载5号线线路数据。

2）统一车地无线通信技术。1、2号线都是采用2.4GHz WLAN技术，但因为线路ID配置不同，不能实现互通。为了实现1、2号线的互联互通，需要更改其中一条线路的无线服务器配置，主要包括服务器软件、列车车载无线软件等，使其与另外一条线配置原则一致。

5、6号线都是采用LTE-M技术，虽然为不同供应商的产品，但是均遵循中交协LTE-M系列规范，实现互联互通比较容易，可通过对5、6号线核心网进行升级改造，实现核心网之间的通信，以达到互联互通的目的。

3）不同编组混跑。6号线为4节编组列车，若借调到5号线使用，存在不同编组混合运行的情况。由于列车编组、长度、加/减速度等基础数据是ATP/ATO子系统设计的依据和基础，所以列车编组的改变对ATP/ATO子系统的影响很大，需要对5号线的ATP/ATO系统进行软件升级，满足识别4、6节编组列车的要求，并在识别4、6节编组列车后，向站台门发送相应的信息。分别针对4/6节不同编组，对5号线站台、折返轨等有运营停车点作业的地方进行地面应答器的布置，满足4/6节不同编组列车精确停车的需求。

2.3 通信方案

1、2、5 、6号线无线通信系统均采用800 MHz Tetra制式，1、2号线OCC位于道达区域控制中心，5、6号线OCC位于横港区域控制中心。如需实现1、2号线之间相互借车以及5、6号线之间相互借车，需满足以下条件。

1）根据表1，福州地铁1、2号线技术方案一致，具有良好的互相借车的技术基础，只要将其中一条线的无线服务器、车载软件等设备重新规划部署，使其与另一条线路的无线配置一致，即可实现1、2号线地面调度与列车司机间的无线列调系统互相兼容。

2）1、2 号线与5、6号线之间相互借车。1、2号线采用的1.8GHz DVB-T与5、6号线采用的5.8GHz WLAN 802.11ac系统制式和无线频段均不相同，无法直接互联互通。如要实现1、2与5、6号线之间相互借车，则需要在1、2、5、6号线区间隧道或车辆内，同时安装1.8GHz DVB-T和5.8GHz WLAN 802.11ac 2种无线通信设备。而目前1、2号线均已开通运营，如要对1、2号线进行大规模改造，只能在停轮之后进行，施工难度大，周期长，且区间或车辆内的设备安装空间均十分紧张，需现场具体核实设备安装空间及电源容量等条件，是否满足新增无线通信设备的安装要求，同时新增设备也增加了运营部门后期的维护工作量及运营维护成本。

2.4 车辆、限界方案

福州地铁1、2号线采用B2型车，其车辆类型、所支持的速度目标、车辆限界、车辆受电方式、性能参数等均一致，且2条线路的土建限界方案一致，具备互相借车的条件。

而5、6号线除基本满足上述条件外，只是列车编组不同。6号线初期采用4节编组，且站台门初期按4节编组设计，因此，5号线6辆编组列车不能调度到6号线使用，但是6号线列车可借调到5号线使用。

要实现它们之间的相互借车，还需要修改车辆LCD动态地图，调整PIS、广播等系统的接口软件。

2.5 供电方案

1、2、5 、6号线的牵引供电方式、供电电压、受电方式均一致，采用的是1500 V直流架空接触网馈电形式，为不同线路互相借车提供条件。

2.6 站台门方案

1、2号线站台门的纵向组合总长度、滑动门数量、净开度等参数均一致，可满足互相借车的需求。5、6号线站台门的纵向组合总长度不一致，但滑动门净开度一致，若6号线车辆借调到5号线使用，需调整信号系统对站台门的控制软件，以实现5号线只对4节编组车长对应的站台门进行控制。

3 结论

本文基于既有线网及既有线路建设时序等提出互联互通概念，并给出相关的实施方案，一定程度上能够提高车辆利用率，解决因线路车辆配置不均衡而引起不满足客流需求的问题。考虑联络线一般为单线设置，且部分联络线作业需要换端、折返等，耗时较长，因此不推荐在正常运营状态下进行列车转线作业，建议根据线路需求或客流量编制调车作业计划，提前一天在结束运营后，将列车转至拟运行线路上。