城市軌道交通Y型交路應用分析與建議

艾文偉

城市軌道交通Y型交路應用分析與建議

艾文偉

（上海軌道交通運營管理中心，上海 200070）

分析城市軌道交通Y型交路的形式，列舉Y型交路方案、交路特點、適用條件及交路方案制定的影響因素。對Y型交路交匯站進行重點分析，通過對交匯站設計要求、行車組織、客運組織、應急處置等方面的特點分析及交匯站常用站型的梳理，提出Y型交路存在相互制約、靈活性差、存在運營風險等問題。結合上海地鐵11號線的運營案例，總結上海地鐵運營經驗提出Y型交路的應用建議，更好地提升Y型交路在今后城市軌道交通的應用性。

城市軌道交通；Y型交路；運營；分析與建議

隨著城市軌道交通規模的不斷擴大，同時配合城市的規劃和發展，軌道交通已不僅僅服務于中心人流密集區，而是逐漸形成線網，服務于整個城市各個區域的出行客流。為合理有效地分配運能運力，軌道交通通過開行不同交路的運營方式，以滿足不同時段、不同區域的客流出行特征，Y型交路就是其中的一種。然而，Y型交路與傳統的大小交路相比，在交路形式、行車組織、客運組織、應急處置等多方面均有所不同。

1 Y型交路形式及適用條件

與傳統的運行交路不同，軌道交通線路條件本身決定了是否具備Y型交路運行的可能性。因此在線路設計之初，必須充分考慮線路的運能與乘客出行需求的匹配性。客流特征應呈現為主支線的客流相對勻稱或成一定比例且相對穩定，可通過調整開行比例滿足主支線客流需求。

同時，若線路設計為Y型線路，必須按照Y型交路的運營方式配套相關軌道、信號、供電、客運組織等設備條件，同時結合長期的城市規劃，考慮Y型線路的延續性。

根據不同的主支線客流特點、客流量、線路及設施設備條件，Y型交路可選擇不同的交路方案，以滿足不同時段、不同客流特征的出行需求。如表1所示。

表1 Y型交路形式及適用條件[1-2]

制訂交路方案需要考慮多種因素的影響，包括線路各區段客流情況的預測及分析、線路配線及設備條件對行車組織的限制、線路能力（追蹤、折返、交匯）對行車組織的影響等。具體來說Y型交路的設計需要考慮以下7點：一是充分考慮線路的客流量及分布規律；二是以方便大多數出行為目標，提高乘客出行的直達性；三是考慮城市軌道交通行車組織的操作性和靈活性；四是考慮列車運行交路設置的可延續性和匹配性；五是考慮線路能力及相匹配的設備條件；六是考慮行車組織的可行性和安全可靠性；七是考慮客運服務的優質性和難易程度[3]。

2 Y型交路交匯站特點及常用站型

交匯站是指連接主線與支線的軌道交通車站，其基本特征是將主線與支線進行連通，從而形成連通型軌道交通網絡。交匯站在Y型線路中占有重要的地位，交匯站的站型直接決定著全線的列車開行交路模式[4]，其配線設計的方案直接影響行車組織以及運營調整方案的制訂。

2.1 交匯站的特點

1）設計要求更高。交匯站作為Y型線路的分岔點，其站型設計相對要求較高，車站設計也相對較復雜。從客運組織而言，交匯站的設計方案基于Y型線路的客流需求特征[5]；從行車組織而言，交匯站很可能成為線路通過能力的瓶頸。

2）行車組織方式更復雜。針對不同客流特點，需設計不同的合理運營方案。由于共線運行時，軌道交通網絡系統的能力將主要取決于共線區段線路的通過能力，因此，會造成線路列車運行的不均衡。在交匯站存在交叉干擾，相關線路的列車運行相互影響較大。

3）客運組織更復雜。非共線區段列車運行間隔較長，將影響非共線段客流的出行。共線運行區段的客運組織工作相對復雜，為保證乘客能夠有方便的乘車、換乘條件，采用Y型交路運營的線路車站應設置清晰的乘客導向標志和信息公告系統。同時，采用Y型交路運營的線路，其售檢票系統應互相兼容，方便乘客一票出行。

4）應急處置更復雜。當一條線路的列車由于車輛、設備故障或其他原因不能正常運行，造成列車發生延誤時，需同步考慮主、支線的相互影響，采取合理的運營調整措施，盡可能減少事故的影響范圍。

2.2 交匯站的常用站型

根據線路分布及運營組織方案，交匯站可分為無列車折返交匯站和有列車折返交匯站[6]。

2.2.1 無列車折返交匯站

無列車折返交匯站的站型主要有3種。其中圖1(a)為兩線站型，是最簡單的接軌布置形式；圖1(c)為四線站型，這種站型作為交匯站的基本圖型較為合理。其主要理由為：

1）每一方向配置2條近站臺的到發線，滿足2個方向列車同時到達或出發，增加了作業組織的機動靈活性；

2）采用立交方式，疏解了干支線2個主要行車交叉點，安全得到保障；

3）島式站臺布置，使得上行或下行方向的干支線列車可同站臺停靠，提供了最佳的換乘條件；

4）車站設備簡單，管理方便。

圖1 Y型線路無折返交匯站常用站站型[6]

2.2.2 有列車折返交匯站

對于主支線銜接的交匯站，考慮到主支線客運需求的差異，支線列車也可安排在交匯站折返，駁接主線客流。因此，按列車運行交路種類，有列車折返交匯站線路的Y型交路可分為2種情況。

1）支線完全獨立運行，在交匯站折返，各交路無共線區段。這種組織模式下，列車運行組織簡單，主支線列車無相互干擾，但所有乘客需要在該站換乘。

2）支線可獨立運行，且支線可與正線列車聯通運行。這種運輸組織模式較為復雜，但運輸組織靈活，可以根據客流情況方便調整支線列車數量與比例。杭州地鐵1號線為該類交匯站的一種站型，既能滿足支線獨立運行，又可選擇與主線聯通運行，如圖2所示。

2.2.3 復雜的Y型交匯站

在一些開行方案復雜的線路上，交匯站配線設置要求更高，車站配線及站臺設置較多。圖3和圖4分別為巴黎的RER-A線Nanterre-Prefecture站和柏林地鐵1、2、3號線的Wittenbergplatz站。

圖2 杭州地鐵1號線Y型交匯站線路

圖3 RER-A 線Nanterre-Prefecture站

圖4 柏林地鐵1，2，3號線的Wittenbergplatz站

3 Y型交路存在的問題

3.1 相互的制約關系

Y型交路在共線段存在著相互制約與影響，各交路的列車運行存在一定的約束關系[7]，主要體現在運能、行車間隔和運營調整的相互制約。

1）運能上的相互制約。為實現Y型線路主支線運行的運營方式，交匯站需辦理主支線的接發列車作業。然而當Y型線路運能達到一定程度時，道岔轉換、主支線列車匯入等行車作業，將成為整條線路提升運能運力的瓶頸，瓶頸值則主要取決于配線設計及信號設計。

配線設計必須以接發車方式靈活，盡量提高運營效率、減少相互影響和干擾為原則，設置合理的配線方案。另外，支線的接入位置（站臺/區間）、接入方式都會對交匯處的運輸能力產生較大影響。

信號設計必須以確保安全條件下盡可能縮小防護區段、提高運營效率、降低故障情況下的運營影響為原則，對交匯處的列車運行防護、軌旁聯鎖等設計方案重點考慮，從而提高整體運能運力。

2）行車間隔上的相互制約。Y型線路主支線運營條件下，主、支線行車間隔必須按一定比例開行，從而形成了主、支線行車間隔相互制約的問題。一旦主線或支線客流發生變化且客流特征不成比例，需對其中某段進行行車間隔的調整，那么另一段線路行車間隔也需進行相應的調整，導致可能出現主線（支線）運力不足，支線（主線）運力過剩的問題。

3）運營調整的相互制約。當主（支線）發生運營延誤，需通過運營調整手段恢復正常運營時，必須同時兼顧兩端線路的運營延誤影響，對運營調整手段、調整能力提出了不小的要求。另外，由于受到相互制約的關系，較單一線路其運營恢復可能需要更長時間。

3.2 靈活性差

為保障主支線的客運需求，在編制運行圖時即按照一定比例分配。在實際運營過程中，若需臨時調整列車改變目的地，將同時影響主、支線雙方的行車間隔。與大小交路相比，小交路列車同時服務于大交路的區段，而Y型交路在主支線部分各自服務于自身的客運需求，因此調整的靈活性相對較差。

當Y型線路沿線客流需求達到一定程度，或客流特征發生變化，造成調整Y型線路開行比例仍無法滿足客運需求時，建議考慮拆分主、支線，形成獨立的2條線路，分別對應各自的客流特征。因此，建議在Y型線路建設初期即考慮遠期獨立成線的可能性，做好設施設備的預留條件，盡可能降低改造成本。

3.3 存在的運營風險

除設施設備故障給運營帶來的風險外，Y型交路運營線路相較其他線路，存在列車開錯方向的運營風險，即計劃主（支）線列車駛入支（主）線，造成一定的運營秩序紊亂。開錯方向主要由以下原因造成：

1）分配錯誤的目的地號[8]。信號系統或人工分配的目的地號與計劃不一致，造成信號觸發錯誤的進路，列車駛入錯誤的方向。

2）前方進路未正常解鎖。由于列車間隔較短或設備原因，造成前方列車通過后進路沒有正常解鎖，后續另一方向列車到達后仍按照原有路徑駛入錯誤的方向。

3）人工手動排列錯誤進路。當出現應急情況，需要行車調整時，運營調度員或車站行車值班員通過手動排列進路的方式為列車準備進路，造成錯誤進路辦理，列車駛入錯誤的方向。

4）道岔故障手搖道岔辦理錯誤進路。當出現道岔故障需進行手搖道岔作業時，由車站人員根據運營計劃控制列車運行方向，若道岔位置與計劃不符，可能造成發出列車駛入錯誤的方向，甚至造成接入列車擠岔掉道的嚴重后果。

為避免運營風險，各行車崗位需重點關注交匯站的進路準備情況，共同確認列車運行進路與計劃實施的一致性。同時，可以通過增加輔助設備，如方向指示器等，以提醒行車人員確認正確的運行路徑。

3.4 上海地鐵11號線Y型交路的問題分析

上海地鐵11號線是一條典型的Y型線路，含主線（嘉定北站至迪士尼站）和支線（花橋站至嘉定新城站）兩個部分，主支線段交匯于嘉定新城站。自2010年3月29日支線段接入11號線后，11號線實現了Y型交路運營。支線的接入，解決了安亭、花橋地區人們的出行需求，然而11號線線路的多次延伸、不斷增長的客流需求及不斷提升的運能運量，都給Y型交路的計劃編制造成了一定的困擾。

1）Y型交路的運能分配難以適應客流特征的變化。自11號線實現Y型交路運營后，先后完成了3段延伸線的開通運營，造成11號線的客流量大幅增長，客流特征也隨著每一次延伸線的開通而發生變化。當客流的量變達到一定程度，最終對運能提出更加精準的要求，此時主支線的客流比例就變得尤為重要。不穩定的客流特征或不平衡的客流需求就會給Y型交路的運能匹配造成困難。

2）運能增長受到交匯瓶頸限制。線路的運能在一定程度上取決于線路配線能力。根據客流增長的需求，11號線共線段高峰列車運行間隔需達到2 min，而嘉定新城站（交匯站）受到進路相互干擾的影響，交匯能力成為線路運能提升的制約點。為盡力滿足共線區段的高峰運能需求，不得已增開南翔至三林的嵌套小交路，這加大了調度運營指揮的難度，支線的運能卻仍受到限制。交路如圖5所示。

圖5 上海地鐵11號線交路

3）重大活動及節假日打破客流的平衡性。如每年一屆的F1賽事，據統計，F1正賽當天該站客流量約6.73萬人次，且集中在開場前及散場后的時間段內。上海賽車場站作為支線上的一個車站，運力投放上受到主線段運營的制約，在保證主線段基本服務水平的前提下，盡可能多地投入運力。

4 Y型交路的應用建議

1）充分考慮Y型交路的適用性。鑒于Y型交路對于運營組織管理存在諸多的相互制約因素，因此決定建設Y型線路之前，應充分考慮該線路的適用性，提高客流預測的準確性，不能僅著眼當前的客流量及客流分布，對于城市建設、人口增長要有充分的預估，并對以此為基礎的客流出行特征進行分析。合理、可行的列車交路能充分利用資源、降低運輸成本，在不降低服務水平的前提下提高通過能力和車輛運用效率[9]。若符合Y型交路特征，則Y型線路將發揮其特有的優勢。

2）提高Y型交路交匯站的配線標準。交匯站是Y型交路中最為關鍵的車站，交匯站的配置優劣將直接反映整條線路的運營能力。因此，為整體提高線路能力，建議從行車組織、客運組織及應急處置的可變性和靈活性出發，通過優化交匯站的配線設計、站臺/站廳布置等方面來提高Y型交路交匯站的配置標準。

3）預留改造及獨立成線的可能性。由于城市的發展，城市中心不斷的擴大以及各規劃與政策的頒布實施，無法保證客流的長期穩定。而Y型線路又受限于交匯點，存在運量的瓶頸，且無法滿足客流的大幅增長及人口增長造成的主支線客流比例失衡。同時，還應考慮城市區域擴大可能帶來的線路延長問題，而當支線長度大于15 km時，就需要按既能貫通又能獨立折返運行的線路要求設計[10]。因此，建議預留支線獨立成線的可能性，在設計階段做好各專業條件的預留，為今后的改造創造可能和空間。

5 結語

在城市軌道交通飛速發展的今天，為應對不同的客流需求，各種線路設計、開行交路、運營方案應運而生，Y型交路以其獨有的特點，定會在其中占有一席之地。目前，上海軌道交通3/4號線、10號線、11號線均為Y型交路，通過總結運營經驗，從線路設計、客運組織、運營處置等方面繼續探尋Y型線路的運營模式，仍將是軌道交通運營管理的重要課題。

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[2] 盧錦生, 楊普杰, 梁強升. 廣州地鐵三號線Y字型線路運營交路實施研究[J]. 科技創新導報, 2008(29): 14.

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[4] 張振宇. 城市軌道交通Y行運行交路研究[J]. 交通與運輸, 2016, 32(6): 19-21. ZHANG Zhenyu. Study on Y-shaped line operating orga-nizations of urban rail transit[J]. Traffic & transportation, 2016, 32(6): 19-21.

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[6] 同濟大學交通運輸工程學院. 上海軌道交通“復雜交路”線路行車組織方案研究[R]. 上海, 2014.

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[8] 鄭偉, 程興. 地鐵Y型交路組織研究[J]. 公路交通科技(應用技術版), 2012(11): 372-373.

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[10] 地鐵設計規范: GB 50157—2013[S]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2014.Code for design of metro: GB 50157—2013[S]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2014.

（編輯：郝京紅）

Analysis and Suggestions on the Application of Y-type Loops in Urban Rail Transit

AI Wenwei

(Shanghai Metro Operation Management Center, Shanghai 200070)

This paper analyzes the patterns of Y-type loops and lists relevant routing schemes, routing features, applicable conditions, and the influencing factors of routing schemes. Considering aspects of design requirement, traffic organization, passenger organization, and emergency disposal, the paper analyzes junction stations in detail and card types of common junction stations. The problems of mutual restriction, poor flexibility, and operation risk of Y-type loops are put forward. This paper summarizes the operation experience of Line 11 of the Shanghai Metro and proposes suggestions that could enhance the applicability of Y-type loops in future.

urban rail transit; Y-type loops; operation; analysis

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.05.022

U231

A

1672-6073(2018)05-0117-06

2018-01-09

2018-01-25

艾文偉，男，碩士，高級工程師，從事城軌交通運營管理、調度指揮與應急處置工作，2540381441@qq.com