北京地铁13号线运能提升改造综合实施方案剖析

徐成永，贺 鹏，邱丽丽

快轨论坛

北京地铁13号线运能提升改造综合实施方案剖析

徐成永，贺 鹏，邱丽丽

（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037）

从北京西北部轨道交通网和13号线运营现状存在问题出发，分析制约13号线能力提升的瓶颈。通过对“提升西直门站折返能力方案、基于拨线改造的列车扩编方案、基于车站扩编改造的线路拆分方案”的研究，提出13号线运能提升综合实施方案。采用线路拆分重组、新建+改造相结合、扩大编组(6B改为8B)等一系列改造，优化线网布局、破除13号线运营困局、提高线网服务水平和可达性。

轨道交通；运能提升；拨线改造；车站扩编；线路拆分；线网优化

随着人口疏解政策的提出，北京市轨道交通的建设不再盲目追求大规模的新建，而是遵循“改造一批、优化一批、新建一批”的指导方针。同时，市委市政府为解决回龙观和天通苑地区(简称回—天)居民出行难的问题，提出要利用既有轨道交通线网，在回—天地区建设轨道联络线来解决交通问题。

13号线扩能提升工程作为既有线改造项目，采用线路拆分重组、新建+改造相结合、车辆扩大编组(6B改为8B)等综合实施方案，不但可以提升13号线系统运输能力和服务水平，而且在回—天地区增加站点，可以增加服务人群；另外，通过拆分延伸新建，与多条线路换乘，可以提升轨道交通可达性。

13号线运能提升改造，从2014年设备系统改造研究开始，到2017年10月提出拆分方案，再到2019年底获得国家发改委的最终批复，经历了漫长的研究和论证过程，涉及的影响因素复杂，最终确定的综合实施方案符合城市轨道交通线网优化的要求和沿线城市居民的出行需求，得到了沿线居民的认可和支持。

1 运能提升改造背景

北京地铁13号线是北京西北方向放射的半环辅助线，属于中运量的快速轨道交通。1999年修建，2002年9月28日其西段(西直门—霍营)建成试运营，次年1月28日其东段(霍营—东直门)通车运营。线路全长40.9 km，共设车站16座，预留6处站位，全线设车辆段1座，详见图1。线路采用B型车6辆编组，最高运行速度80 km/h，信号系统采用固定闭塞+ATP。

图1 13号线线路示意图

Figure 1 Diagram of Line 13

1.1 13号线建设背景

20世纪90年代，回龙观及北苑边缘集团、西二旗及上地地区已经进行了大量的开发建设，有较高的交通联系需求。但由于当时政府投资能力有限，为降低投资，前期规划时进行了“在既有铁路上运行市郊铁路和干线铁路列车混跑”以及“利用铁路走廊修建独立运营轨道”两种方案的研究，后经北京市政府与原铁道部多次协商，最终确定利用既有铁路走廊建设13号线的方案，即西段沿京包铁路西侧、北段沿东北铁路环线北侧、东段购买望和支线铁路资产(拆掉铁路原地重建)[1]。

13号线在1999年纳入建设规划。在北京城市总体规划(2004年～2020年)轨道交通线网规划中，考虑其线网形态及13号线区位的特殊性，提出近期建设13号线，远期拆分形成“外围轻轨+昌平放射线+顺义线”3条地铁线路的方案，详见图2[2]。

图2 2004年总规中的轨道交通线网规划

Figure 2 Rail transit network planning in 2004 master plan

1.2 运能提升改造需求分析

随着北京边缘集团的快速发展，越来越多的居住人口在北部聚集，而就业岗位基本在中心城区，这给轨道交通带来了巨大压力。北京线网问题最突出的是西北部，线网满载率均超过120%，详见图3，其中昌平线受13号线运能限制，线网满载率高达150%；北部23座车站中18座限流，在全网进站量排名前10的车站中，7座位于回—天地区；在西北部的换乘站中，西直门站为3线换乘，换乘量高达4.2万人次/h，为全网第一；西二旗站出站量2.37万人次/h，为全网第一，换乘量2万人次/h，为全网第9[3]。

13号线东、西段的客流量级差异大，13号线建设时，西直门站进行了地下、地面及高架方案的比选，最终受工期、造价等因素制约，采用高架站前折返形式，折返能力受限。西段满载率高达125%，线路能力不足，而东段可满足客流需要，详见图4。同时，13号线建设时，受制于当时经济条件，为减小车站规模、降低工程投资，全线车站基本采用侧式站台，站台窄、站厅小、出入口少、楼扶梯通过能力有限，车站能力严重不足，存在安全隐患。

图3 线网满载率示意

Figure 3 Diagram of full load rate of line network

图4 13号线现状高峰小时客流断面

Figure 4 Diagram of current passenger flow section of Line 13

另外，13号线开通达17年，供电、信号等系统均处于更新改造周期，2014年就开始提出运能提升改造。存在既有设备及元器件不断老化，故障率不断提高，开闭所多次发生过载，FAS/BAS等产品停产或设备型号更新产品无法接入既有系统等问题，整体技术水平落后，已不适应运营、维护及管理的需求。此外信号系统采用固定闭塞，由调度集中系统(CTC)+计算机联锁系统(CI)+ 列车自动防护系统(ATP)组成，无列车自动驾驶功能(ATO)。设计时最大运能20对/h，后经多次运能挖潜，达到极限23对/h，无再压缩的可能。

2 运能提升改造综合方案

2.1 提升西直门站折返能力方案

13号线西直门站现采用站前9号道岔折返方案，详见图5，即使信号系统改造为移动闭塞，列车折返能力也仅能由23对/h提高至26对/h[4]，依然是全线折返能力的瓶颈点。但对信号系统进行改造，投资高达17亿元，而运能仅提升13%，不能从根本上解决13号线西段运能不足的矛盾，性价比不高，投资效益差。

图5 西直门站配线图

Figure 5 Sidings of Xizhimen station

为提高西直门站的折返能力，提出如下两个改造方案[5]。方案1：将折返道岔(整体道床)由9号调整为12号，需要桥梁加宽、铺设道岔，长时间中断运营；方案2：将站前折返改为站后折返，需要加长线路，与西直门外大街高架桥梁结构冲突。在上述两个改造方案均不可行的情况下，提出拨线改造方案，详见图6。

图6 大钟寺站以南段拨线改造方案示意

Figure 6 Diagram of railway line-moving for the south of Dazhongsi Station

线路利用既有区间碎石道床，从大钟寺站后向西南方向拨线，穿过四道口水产批发市场(规划拆迁腾退)后，沿交大东路、北礼士路向南，至6号线车公庄站，实现站后折返。新建段长度4.3 km，设置学院南路、西直门及车公庄3座车站，实现与2号线、4号线及6号线的多线多点换乘，缓解西直门站单点换乘的压力。拨线后，13号线能够满足30对/h的折返能力，系统运能提升25%，可达4.38万人次/h。既有大钟寺至西直门段线路2.8 km，建议改造为实训基地或结合东京东横线拆分案例改造为城市绿廊[6]，详见图7。

2.2 基于拨线改造的列车扩编方案

13号线建设年代较早，建设时运能按照20对/h设计。拨线至车公庄后，线路能力提升至30对/h，但站台宽度、车站规模、楼扶梯等通行设施的能力依然无法满足正常运营和紧急疏散的通行要求，在线路能力提升的同时，必须进行车站的扩编改造。

在13号线既有车站中，除东直门站为地下车站外，其余15座车站均为地面或高架车站，从敷设条件看具备列车扩编改造的条件。车站扩编方案结合车站两端的配线、线路条件、用地条件，逐站分别进行了分析，详见图8。

图7 东京东横线轨道废弃前后对比

Figure 7 Diagram of Tokyo East horizontal line track before and after being abandoned

图8 13号线扩编改造站台的加长方案示意

Figure 8 Diagram of station expansion of Line 13

研究后发现，北段车站多为3线或4线车站、配线形式复杂；东段车站周边用地条件局促，车站加长及拓宽相对困难；而西段线路拨线后需新建3座地下车站，另外配合京张城际铁路的建设增设清河站，配合15号线的建设增设清华东路西口站，新建车站较多，其余5座既有车站东侧京张铁路入地，车站周边用地条件较好，较易实施。

对于车站扩编，若考虑扩编为7B，站台仅加长20 m，站厅相应加长后难以增加厅—台之间的楼扶梯，无法满足车站通行能力和乘客紧急疏散的要求。对各站的扩编改造方案研究后发现，车站扩编为7B或8B涉及的因素基本相同，只是改造的工程量稍有差异，实施难度基本相当。故车站扩编改造首选为8B。

2.3 基于车站扩编改造的线路拆分方案

通过以上研究发现，车站改造难度东、西段差异大，且东、西段客流分段特征明显，13号线扩能改造的重点应该是缓解西段运能不足。结合区域城市功能布局，对区域线网进行优化和调整，提出了对13号线进行拆分，西段和东段采用不同的改造方案，详见图9。

图9 13号线拆分运能提升改造综合实施方案

Figure 9 Diagram of capacity expanding of Line 13

13号线扩能改造实施方案主要包括：

1) 将13号线西段与东、北段进行拆分，拆分点位于西二旗站和回龙观站之间。拆分后形成A/B两条线。两线在新建的车站(新龙泽站)可实现同台换乘，并具备跨线运营条件。A线由西二旗站向北深入回龙观和天通苑中心，增强对两大居住社区的服务，B线由新龙泽站向西深入软件园中心，实现两大居住社区与软件园的联系。

2) A线采用8B编组，最大运能达5.1万人次/h(按5人/m2计算)，与远期预测4.8万人次/h的客流需求相适应。B线维持6B编组不变，既有车站中仅西段5座车站由6B扩编8B，且均为地面或高架车站，改造难度大大降低。

3) 为调整和优化北部线网，A线向东延伸至17号线天通苑东站，B线向西延伸至16号线马连洼站。13号线拆分后，A/B线同时形成城市北部的横向联络线，两线终点衔接16及17号线两条大运量8A线路，有利于8A线路运能的发挥，缓解5号线进城客流压力及10号线北段横线联络的客流压力，有效地优化了线网客流分布关系，期望能彻底解决城市北部的轨网问题。

4) 西二旗以北A/B线拆分方案复杂，是整个拆分工程的关键。拆分工程需要新建新龙泽站及A/B线两端区间隧道，需躲避13号线既有区间隧道、京张城际铁路桥梁基础，下穿京张城际动车所，两端拨线段要确保拆分时尽量少影响既有线的运营[5]。为此，设计团队针对逐个节点落实边界条件、进行精准定线，做了大量细致的协调和配合工作，确保拆分方案合理可行。详见图10。

图10 13号线西二旗站至龙泽站拆分段线路实施方案

Figure 10 Scheme of Line 13 for the section between Xi’erqi Station and Longze Station

3 结论和思考

通过对北京地铁13号线运能提升改造综合实施方案剖析，可以看出：

1) 13号线运能提升改造是国内第一条大规模“新建+改造”的轨道交通工程，改造方案论证综合复杂但逻辑清晰。通过一系列改造后，优化了北京北部轨道交通线网布局及客流分布，提升了轨道交通的可达性，破除了13号线现状运营的困局，增加了轨道交通服务人群，提高了回—天地区服务水平。13号线扩能改造建设效果明显，意义重大。

2) 北京市轨道交通既有骨干线路建设年代早，建设标准低，但占据主要的客流走廊，分担的客流量大，新建线路不可能根本解决既有线运能不足的矛盾[7]，既有线的运能提升改造成为必然。因此，建议既有线的运能提升改造应纳入轨道交通建设规划的研究范畴，总体统筹，有效降低轨道交通建设成本，提高轨道交通的服务水平。

[1] 王汉军, 冯爱军. 中国地铁60年: 人和事[M].北京: 中国建筑工业出版社, 2017.

[2] 北京城市总体规划(2004年～2020年)[R]. 北京: 北京市人民政府, 2005.

[3] 北京轨道交通路网现状客流特征分析[R]. 北京: 北京轨道交通路网管理有限公司, 2018.

[4] 李琼. 地铁站前交叉渡线折返能力探讨[J]. 都市快轨交通, 2019, 32(2): 75-78. LI Qiong. Analysis of the turn-back capacity of the double crossover in front of the subway station[J]. Urban rapid rail transit, 2019, 32(2): 75-78.

[5] 北京轨道交通13号线扩能提升工程可行性研究报告[R]. 北京: 北京城建设计发展集团股份有限公司, 2020.

[6] 轨道交通拥挤对策、车站改造技术交流报告[R]. 北京: 日本中央复建工程咨询株式会社, 2018.

[7] 徐成永, 叶轩, 宣晶.轨道交通运行效果评估、客流特征分析和发展对策研究[J]. 都市快轨交通, 2019, 32(6): 44-50. Xu Chengyong, YE Xuan, XUAN Jing. Operational evalua­tion, characteristic analysis and development strategy of urban rail transit in Beijing[J]. Urban rapid rail transit, 2019, 32(6): 44-50.

Comprehensive Scheme for Capacity Expanding of Beijing Metro Line 13

XU Chengyong, HE Peng, QIU Lili

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

An opportunity has been provided for a capacity expansion of Beijing Line 13 owing to a lack of capacity of the western section and a renewal of equipment. Beginning with conveying existing operating problems of the northwest rail network and Line 13 in Beijing, this study then analyzes the capacity bottleneck of this line. Based on the “improvement scheme for the turn-back of Xizhimen Station, a marshalling expansion scheme based on railway line-moving, and a line splitting scheme based on a station expansion, ” an integrated implementation program for improving the transportation capacity of Line 13 is proposed herein. Through adoption of a series of transformations such as “line splitting and reorganization, a combination of construction and renovation, and marshalling expansion (from 6B to 8B), ” it is possible to optimize the subway network layout, break the operating predicament of Line 13, and improve the service level and accessibility of the network.

rail transit; capacity expanding; railway line-moving; station expansion; line splitting; network optimization

U231.1

A

1672-6073(2021)02-0054-05

10.3969/j.issn.1672-6073.2021.02.009

2020-05-31

2020-07-07

徐成永，男，本科，教授级高级工程师，从事城市轨道交通规划与设计研究，xuchengyong@bjucd.com

徐成永，贺鹏，邱丽丽. 北京地铁13号线运能提升改造综合实施方案剖析[J]. 都市快轨交通，2021，34(2)：54-58.

XU Chengyong, HE Peng, QIU Lili. Comprehensive scheme for capacity expanding of Beijing metro line 13[J]. Urban rapid rail transit, 2021, 34(2): 54-58.

（编辑：郝京红）