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北京地鐵復八線開通方案研究

   2006-04-28 中國路橋網 佚名 7890
北京地鐵復八線開通方案研究

摘 要:本文根據復八線于1999年9月28日實現開通運營的目標要求及其工程進展狀況,分析研究各種可能的開通運營方案及其運營組織,進而對復八線的開通運營做出總體籌劃安排,以上報市政府審批并指導各部門和各單位據此有針對性地做好開通運營的各項準備工作。

1. 復八線概況
1.1線路
北京地鐵復八線位于北京市長安街,西起復興門,東至八王墳(四惠東),線路全長13.7公里,車站11座,在線路東端設車輛段一座,即四惠車輛段。
復八線是規劃地鐵一線的中段。一線西段蘋果園至復興門于1969年建成,線路長度為16.9公里,共12座車站,在該線西端設有古城車輛段。復八線建成后,整個一線的線路全長將達31公里,車站23座,形成一條貫通北京市東西的交通大動脈,并與地鐵環線在復興門和建國門分別交叉換乘,如圖1所示。

圖1 復八線及已運營的一、環線示意圖

復八線西單站已于1992年建成通車,形成了蘋果園至西單的運營區段。復八線本期工程為西單折返線以東的11.937公里線路和10座車站以及四惠車輛段。
復八線的站場配線設置如圖2所示。

圖2 復八線的站場配線示意圖

1.2復八線工程進度
由于工期緊,復八線工程無法于1999年9月28日開通運營時全部完成,這是對開通運營的嚴峻考驗。一方面,各專業的工程進展情況直接影響開通運營組織方案的制定和實施;另一方面我們必須分輕重緩急優先安排和完成滿足開通運營基本需要的工程項目。經綜合研究與協調,預計1999年9月28日復八線工程狀況如表1。

復八線工程狀況(預計) 表1

* 老線可為復八線支援約5組老車。
1.3客流預測
根據客流預測專題報告,一線(蘋果園至四惠東)高峰小時斷面流量如圖3所示。若復八線(天西至四惠東)不與一號線西段相連而單獨運營,則天西至四惠東區段的高峰小時斷面流量如圖4所示。

2.開通運營的總體籌劃
復八線是整個一線的一部分,是已運營多年的一線西段的延伸線。一線西段(蘋果園至西單)的列車運行間隔為3分鐘,運輸任務十分繁重,是北京市的一條交通大動脈。因此,如何組織新建的復八線的開通運營是一個復雜而須慎重考慮的問題。
2.1基本原則
(1)復八線位于長安街,其開通運營備受關注,必須確保安全運營。
(2)確保一線西段正常運營,不得因復八線開通而受影響。
(3)復八線新建各車站必須全部開通運營。
2.2貫通運營
貫通運營即將新建成的復八線與一線西段相連 ,作為一條完整的線路組織運營。根據全線客流和配線設置,可形成如圖5所示的三種行車組織方案。

然而,由于復八線工程無法于1999年9月28日全面完成,上述三個方案的實施均因復八線未完工程受到不同程度的影響,如表2。
貫通運營方案可行性分析(復八線) 表2

綜上所述,1999年9月28日復八線開通時,方案1和方案3均因未完工程而不具備實施條件,但方案2有望基本具備條件。
2.3分段運營
分段運營即將新建復八線與一線西段分隔成二個區段分別獨立運營,經綜合研究,可形成如圖6所示的二種方案供選擇。

圖6 分段運營行車組織方案
盡管復八線開通時尚有部分工程不能完工,但未完工程對上述分段運營二個方案均不構成影響,如表3。二個方案均具備實施條件。
復八線開通方案可行性 表3

2.4復八線開通的計劃安排
復八線作為一線的有機組成部分,其開通運營的理想方式應是將其與已運營多年的一線西段相連并貫通運營。然而,一條新線竣工后一般需經試運營考核后才能投入正式運營,再加上復八線未完工程的影響,使得復八線的開通運營工作變得更為復雜。
在上述貫通運營的三個方案中,僅方案2在開通時具備基本工程條件,該方案與上述分段運營方案(二個方案均具備條件)的比較分析如下:
(1) 實施風險。貫通運營所要求的比合同交貨計劃提前到貨的3組車以及其它工程條件如有變數,該方案沒有調整對策的余地,且無論是對硬件還是對軟件的要求都比較高,實施風險較大。分段運營的實施條件穩妥可靠,風險小。
(2) 交路合理性。貫通運營方案2的小交路終點為復興門站,該站為一、環線之間的換乘站,且位于全線客流高斷面處,其本身的正常乘降量較大,再加之因小交路上行列車清人而滯留的乘客以及因等待下行空車座位而滯留的乘客,站臺上將人滿為患。而且該站的清人作業將十分困難,甚至引發糾紛。其結果是造成列車站停時間過長而打亂整個一線甚至環線的行車秩序。分段運營的行車交路不存在上述問題。
(3) 服務可靠性。復八線各系統設備剛剛投入運營而不可能穩定可靠,故障率較高,甚至可能中斷運營。如貫通運營,一號線西段的安全運營的服務可靠性也會因復八線而降低,甚至引發地鐵環線和西部地區地面公交一系列的聯鎖反應。而分斷運營時,復八線故障的影響只限于其本身,且處理比較容易,對一線西段、地鐵環線以及地面公交不會產生任何影響。
(4) 交叉干擾問題。復八線開通運營后尚有大量尾工需要完成,形成邊施工邊運營的局面。若貫通運營,復八線的運輸任務比較繁重,運營和施工交叉干擾的矛盾比較突出。而分段運營時,復八線的運輸壓力較小,能緩解運營與施工矛盾,為安全運營和施工均創造較好條件。
(5) 社會反響。復八線的開通運營備受社會各界的關注。若貫通運營,社會反響較好,但隨之而來的是若運營出現問題,其影響較大,不良反響也會更強烈。而分段運營的社會反響恰恰相反。
綜上所述,為確保復八線于1999年9月28日實現開通運營目標并確保其安全運營和地鐵網絡的服務可靠性,本著積極穩妥的原則,應先分段運營,以考核和穩定已投入運營的各類設備,并盡快完成剩余工程。待條件成熟時,再貫通運營。
3.分段運營組織
3.1分段運營方案比選
分段運營時,可形成如圖6所示的二個方案供選擇,上述兩個方案的比較如表4。由于西單站長年漏水而得不到根治,使得車站環境差,各種設施受損嚴重,本次研究認為西單站有必要停運進行改造,其改造的最好時機恰是復八線開通且分段運營階段。為了給西單站停運改造留下條件,故將其作為方案比選的一個影響因素加以考慮。
分段運營方案比較 表4

綜上所述,二個方案沒有明顯的優劣。鑒于方案1只需西段終點變更一次,即西單站改造期間將終點改為復興門,而方案2需首先將西段終點從西單調整到復興門,然后在西單站改造期間又需將東段終點從西單站移至天西站。故選擇方案1為宜。
由于一線西段已運營多年,分段運營組織只需研究東段,即復八線的運營組織。
3.2復八線行車組織
(1) 行車交路
由于天西站沒有折返線,復八線的行車組織不得不采用如圖7所示的非常規列車運行方式。

(2)行車組織辦法
按設計,一線(含復八線)的基本閉塞法為超速防護自動閉塞法;當超速防護自動閉塞法不能使用時,則采用站間自動閉塞法;當站間自動閉塞法也因故不能使用時,則采用電話閉塞法。
由于復八線開通時,ATP系統不能投入使用,工程建設的努力目標是實現站間自動閉塞。因此,復八線無法實現超速防護自動閉塞,只能采用站間自動閉塞法作為其基本閉塞法。當站間自動閉塞設備故障(包括因工程延期而無法按期投入使用)時,則采用電話閉塞法行車。
然而,由于王府井至天西站區段的上行線和下行線均出現了雙向運行的非常規列車運行方式(如圖7),站間自動閉塞法和電話閉塞法在該區段的運用均遇到了麻煩,主要問題有:
一是站間自動閉塞以相鄰兩站間的出站信號機和進站信號機之間的區間作為一個閉塞區間,電話閉塞法則以相鄰兩站的出站信號機之間的區間作為一個閉塞區間,只允許一個列車占用。顯然,這無法滿足王府井至天西站的安全行車要求。為此,可將王府井至天西站區段作為一個閉塞區間,只允許一個列車占用,以滿足該區段單線雙向運行的安全行車要求。
二是站間自動閉塞設備一般只滿足列車單線單向運行、單向閉塞的要求。為此,對于王府井至天西站區段的上行線和下行線,均在原設計基礎上加裝反向進出站信號機及相應的聯鎖設備、信號控制設備。兩個方向的信號機顯示可隨方向電路的改變而改變,當一個方向的顯示為進行信號時,另一個方向則為紅燈顯示,從而滿足該區段列車單線雙向運行、雙向閉塞的安全行車要求。
三是電話閉塞法均由相鄰二站值班員共同確認該二站間區間空閑,以電話電報密碼來承認閉塞,這不能滿足王府井至天西站的安全行車要求。對此,可以規定,由東單站開往天西站的列車,東單站向王府井站請求閉塞后,王府井站在承認東單站閉塞請求前,不僅要確認王府井站至東單站區間空閑,而且要確認王府井至天西站整個區段空閑后,方可承認東單站的閉塞請求。
(3)最小列車運行間隔
最小行車間隔是地鐵系統的一項重要的綜合性指標,受到各方面的因素影響,但復八線的最小行車間隔主要取決于東單至天西站區段的特殊列車運行方式。根據牽引計算及運營經驗,列車在東單至天西站區段的區間運行和站停時間如圖8所示。

列車在東單和天西站的往返時間為13分,再加上辦理進路和確認閉塞所需時間2分鐘,總計15分鐘。由于該區段上行線和下行線交替接發列車,故其最小行車間隔為7.5分鐘。
(4)運力配置
復八線的運力配置如表5,能夠滿足開通之初的客流需要。
運力配置 表5

3.3復八線客運組織及其它
復八線的客運組織也因王府井至天西站的特殊列車運行方式而出現麻煩,主要是乘客確認列車??空九_和開行方向比較困難。為此,在王府井站、天東站和天西站安裝可變向導標志,預告每次列車的??空九_和開行方向,并輔之以廣播和現場疏導,以保證良好的乘降秩序。
由于復八線的運力有限,再加上各設備系統尚不穩定以及未完工程施工與運營的交叉干擾,應對復八線的客流增長加以適當限制。為此,采用復八線單獨運營、單獨收費政策,并實行票價為2元的單一票制。原一環線的單程票、月票和復八線的單程票均互不通用。
復八線的乘務制度實行“司機—副司機—車長制”,每個乘務組仍保留一名副司機,以增強其對開通之初出現的各種突發事件的應變處理能力。
4.貫通運營組織
4.1行車組織方案比選
復八線融入整個一線貫通運營之時,就是其工程條件基本具備之時,故圖5所示的三個方案均為可行方案,其比較分析如表6。
綜上所述,方案1除貫通之初東段的運力沒有充分利用外,其它各方面均優于方案2和方案3,故選方案1,即全線采用一個列車運行交路貫通運營。
行車組織方案比較 表6

4.2運營組織
根據貫通運營全線客流斷面,其運力配置如表7
貫通運力配置 表7

從上表可知,方案1的定員運力不能滿足最大斷面流量需要,且一線老車中還有部分窄體車(定員1080人),使得運力更顯不足。但鑒于全線僅公主墳至復興門的運力緊張,且超員未超過允許界限,再考慮到貫通運營尚存在諸多困難,故采用3分鐘行車間隔,暫不縮小。
貫通運營后,整個一線按超速防護自動閉塞法組織行車,由指揮中心ATS系統控制,若ATS故障,則控制權下放車站。當ATP故障,超速防護自動閉塞法不能采用時,則按站間自動閉塞法或電話閉塞法組織行車,確保不中斷運營和行車安全。
客運組織僅因公主墳至復興門區段的運力緊張而出現困難,對此,需加強高峰時段的客運組織力量,組織乘客安全有序地乘降列車。
貫通運營后,由于復八線納入了原一、環線地鐵網絡,故取消復八線單獨收費,票制票價按現行一、環線的票制票價不變。
乘務方面,由于貫通運營后線路長達31KM,3分鐘行車間隔,現行包乘制的弊端表現得越來越充分。再加之若仍采用包乘制,現有乘務員數量將不能滿足貫通運營需要。為此,貫通運營后,整個一線均采用輪乘制。同時,改變列車車門開閉狀態確認方式,即改由副司機、站務員和車長三人按分工共同現場確認方式為車長一人通過電視監視器確認方式,從而撤下副司機,實現“司機—車長”制,并撤消站務員舉牌。
4.3空載試運行
為了滿足上述貫通運營行車組織的要求,確保實現安全順利貫通運營,除各專業設備系統調試、規章修訂、人員培訓以及輪乘制試驗、適應因利用電視監視器確認車門狀態而對標停車(精度要求+0.25M)等大量準備工作外,我們還需進行空載試運行綜合試驗,以全面檢驗整個硬件和軟件系統的運轉情況,發現問題及時解決。
一是分段運行時,復八線的行車間隔為10分鐘,而貫通運營的行車間隔為3分鐘,也即客觀條件要求復八線的行車間隔須一夜之間從10分鐘變為3分鐘。為了適應這種突變,我們必須安排逐步縮小行車間隔試驗。經綜合研究,宜在四惠東站至王府井站區段利用夜間停運時間先后進行5分鐘和3分鐘間隔空載運行試驗。
二是分段運營時,各專業系統均分二段獨立控制,而貫通運營須整合各系統實現全線統一控制,且由于長大運行交路的運營組織難度較大,我們還需利用夜間停運時間進行整個一號線3分鐘行車間隔的貫通運行空載試驗,以確保貫通運營萬無一失。
5.主要結論與建議
盡管1999年9月28日復八線工程無法全面完成,給復八線開通運營帶來嚴峻挑戰,但采取先分段運營,待條件成熟再貫通運營的方案,既能滿足復八線于1999年9月28日開通運營的目標要求,且切實可行,能確保復八線和既有地鐵一、環線的安全運營。
5.1由于工期緊,應根據分段運營時復八線運營的基本要求,分輕重緩急調整工程籌劃的進度安排,集中力量先完成與復八線運營所需基本條件有關的工程項目,確保表1中預計能具備使用條件的項目如期完成。
5.2 利用復八線開通并分段運營的時機,將西單站停運進行改造,以治理漏水、修復包括建筑裝修在內的各種破損設施,為貫通運營以后的安全運營創造良好條件。
5.3提前安排老線車輛維修計劃,減少在復八線開通初期的修程車數量,為復八線開通運營支援盡可能多的車輛,并為復八線提供寬體車。
5.4貫通運營后,公主墳至復興門區段運力緊張,車輛運用計劃要保證高峰時段盡量多地投放寬體車,并研究和準備進一步縮小行車間隔所需的條件,以適應客流增長的需要。
5.5隨著地鐵網絡的不斷擴展,單一票制的弊端越來越充分體現。很難制定一個對企業和乘客均較公平的票價,結果是企業的經濟利益受到損害。為此,應盡快建設自動售檢票系統,實現計程票制票價。



 
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