摘要：随着广州南沙区自由贸易区成立，广州地铁四号线的重要作用逐步显现，为保证广州市区与南沙自贸区的紧密联系，缩短南沙与广州市区的往来旅行时间，广州地铁四号线提升旅行速度势在必行。
关键词：四号线；旅行速度；提升
随着广州南沙区自由贸易区成立，广州地铁四号线的重要作用逐步显现，为保证广州市区与南沙自贸区的紧密联系，缩短南沙与广州市区的往来旅行时间，广州地铁四号线提升旅行速度势在必行。
以下基于现有车辆、信号和线路条件对广州地铁四号线南延段开通后旅行速度提升方案进行研究。
一、四号线概况
（一）既有段概况
四号线已开通运营46.06km、16座车站（包括3座换乘站），设计最大速度90km/h，目前运营最大速度85 km/h。四号线金洲～黄村的旅行时间为54分13秒，旅行速度为50.97km/h。2017年9月四号线日均客运量36.7万人次，其中黄村-新造段客运量占比达75.7%。
关键词：四号线；旅行速度；提升
随着广州南沙区自由贸易区成立，广州地铁四号线的重要作用逐步显现，为保证广州市区与南沙自贸区的紧密联系，缩短南沙与广州市区的往来旅行时间，广州地铁四号线提升旅行速度势在必行。
以下基于现有车辆、信号和线路条件对广州地铁四号线南延段开通后旅行速度提升方案进行研究。
一、四号线概况
（一）既有段概况
四号线已开通运营46.06km、16座车站（包括3座换乘站），设计最大速度90km/h，目前运营最大速度85 km/h。四号线金洲～黄村的旅行时间为54分13秒，旅行速度为50.97km/h。2017年9月四号线日均客运量36.7万人次，其中黄村-新造段客运量占比达75.7%。
（二）南延段概况
南延段开通后，四号线运营长度将达到58.66km，共22座车站，全线的平均站间距约2.78公里（其中南延段平均站间距2.06公里），将较目前平均站间距（3.01公里）低0.23公里。预计四南开通后，四号线日均客运量达41.8万人次，其中黄村-新造段客运量占比约为82.8%。
二、旅行速度提升方案
在目前四号线车辆、信号及线路条件下，结合南延段开通后的整体情况，对通过设备改造、运输组织方式调整等四种提速方案进行研究：
（一）方案一：提高列车最大速度
1.最大速度设置情况
根据四号线信号系统设计合同文件，四号线车辆最大速度为100km/h，线路最大速度为90km/h，即理想情况下，运营最大速度为90km/h；因此，信号系统设计时将90 km/h设定为紧急制动曲线（即目前四号线列车紧制速度）。
信号ATP为避免列车因速度超过紧制速度发生紧急制动，在紧急制动曲线范围内另设置了一条紧急制动触发曲线，紧急制动触发曲线的速度一般比紧制速度小5-8 km/h，也即四号
南延段开通后，四号线运营长度将达到58.66km，共22座车站，全线的平均站间距约2.78公里（其中南延段平均站间距2.06公里），将较目前平均站间距（3.01公里）低0.23公里。预计四南开通后，四号线日均客运量达41.8万人次，其中黄村-新造段客运量占比约为82.8%。
二、旅行速度提升方案
在目前四号线车辆、信号及线路条件下，结合南延段开通后的整体情况，对通过设备改造、运输组织方式调整等四种提速方案进行研究：
（一）方案一：提高列车最大速度
1.最大速度设置情况
根据四号线信号系统设计合同文件，四号线车辆最大速度为100km/h，线路最大速度为90km/h，即理想情况下，运营最大速度为90km/h；因此，信号系统设计时将90 km/h设定为紧急制动曲线（即目前四号线列车紧制速度）。
信号ATP为避免列车因速度超过紧制速度发生紧急制动，在紧急制动曲线范围内另设置了一条紧急制动触发曲线，紧急制动触发曲线的速度一般比紧制速度小5-8 km/h，也即四号
线列车实际运营中ATO可以达到的最大速度为85 km/h。
2.设备改造方案
若要进一步提升四号线在运营中ATO可达到的最大速度，则必须调整四号线紧急制动触发曲线的设定值，将紧急制动触发曲线的值调整为接近或者等于紧急制动曲线值，则运营中ATO可达到的最大速度从85 km/h提升到90km/h。
3.存在的问题
在目前线路最大速度（90km/h）不变的前提下，提升信号ATO最大速度至90km/h即列车紧制速度，将带来较大行车安全风险，不建议进行调整，且在实际运营中，提升ATO最大速度至90km/h，将导致载客列车在区间发生紧急制动的风险增大。
（二）方案二：开行“大站快车”
1.开行“大站快车”条件
四号线是按站站停的运营模式设计，未设置越行线，不具备后车越过前车缩短旅行时间的条件，仅能通过后车不停部分站点尽可能追赶前车来实现缩短旅行时间。
2.“大站快车”停靠站点选择原则
（1）基于目前四号线的线路条件和各峰期行车间隔（3～9分钟），开行大站快车，按
2.设备改造方案
若要进一步提升四号线在运营中ATO可达到的最大速度，则必须调整四号线紧急制动触发曲线的设定值，将紧急制动触发曲线的值调整为接近或者等于紧急制动曲线值，则运营中ATO可达到的最大速度从85 km/h提升到90km/h。
3.存在的问题
在目前线路最大速度（90km/h）不变的前提下，提升信号ATO最大速度至90km/h即列车紧制速度，将带来较大行车安全风险，不建议进行调整，且在实际运营中，提升ATO最大速度至90km/h，将导致载客列车在区间发生紧急制动的风险增大。
（二）方案二：开行“大站快车”
1.开行“大站快车”条件
四号线是按站站停的运营模式设计，未设置越行线，不具备后车越过前车缩短旅行时间的条件，仅能通过后车不停部分站点尽可能追赶前车来实现缩短旅行时间。
2.“大站快车”停靠站点选择原则
（1）基于目前四号线的线路条件和各峰期行车间隔（3～9分钟），开行大站快车，按
照每不停靠一个站约减少70秒（停站30秒，加、减速各20秒）旅行时间测算，同时考虑与前行列车安全追踪间隔（90秒），大站快车方案可行的越站数约2～7站。
（2）“大站快车”不停靠站点优先选取四号线（含南延段）日均客运量较小的7个车站，依次为广隆、大涌、南横、塘坑、低涌、黄阁汽车城、黄阁
3.“大站快车”开行方案
按目前四号线大小交路运行时的运力配置，考虑尽量缩短“大站快车”单程旅行时间，原则上小交路后第1趟大交路列车按“大站快车”开行，第2趟列车正常运行，快车追赶前车时的最小行车间隔须大于安全追踪间隔，高峰期快车不停靠3个站，可节省时间3分30秒。
4.实施“大站快车”存在的问题
（1）降低快车不停靠站的服务水平
基于在无越行线情况下开行大站快车，快车不停靠车站的乘客的候车时间将较目前增加1倍，达到11～18分钟。
（2）行车安全风险大广州地铁3号线时间
随着四号线客流的持续增长及各峰期行车间隔的不断压缩，在既有线路条件下持续实施大站快车的行车安全风险也将进一步加大。
（2）“大站快车”不停靠站点优先选取四号线（含南延段）日均客运量较小的7个车站，依次为广隆、大涌、南横、塘坑、低涌、黄阁汽车城、黄阁
3.“大站快车”开行方案
按目前四号线大小交路运行时的运力配置，考虑尽量缩短“大站快车”单程旅行时间，原则上小交路后第1趟大交路列车按“大站快车”开行，第2趟列车正常运行，快车追赶前车时的最小行车间隔须大于安全追踪间隔，高峰期快车不停靠3个站，可节省时间3分30秒。
4.实施“大站快车”存在的问题
（1）降低快车不停靠站的服务水平
基于在无越行线情况下开行大站快车，快车不停靠车站的乘客的候车时间将较目前增加1倍，达到11～18分钟。
（2）行车安全风险大广州地铁3号线时间
随着四号线客流的持续增长及各峰期行车间隔的不断压缩，在既有线路条件下持续实施大站快车的行车安全风险也将进一步加大。
（三）方案三：压缩旅行时间
1.四号线旅行时间概况
（1）四号线既有段金洲～黄村全长46.06km，旅行时间54分13秒，旅行速度50.97km/h，其中区间运行时间参数较实际可达到的最小区间运行时间多5.6%。
（2）区间运行时间设置情况：按照旅行速度50.97km/h不降低的原则反推，四号线南延段开通后全线旅行时间为1小时9分3秒，其中区间运行时间参数较实际可达到的最小区间运行时间多5.7%，与目前水平相当；通过压缩区间运行时间来提升旅行速度的空间很小。
（3）停站时间设置情况：①车陂～万胜围由于客流较大，且受站台设计影响乘客上下车速度较慢，停站时间不建议进行调整；②官洲、低涌～南横上下行停站时间均为30秒，不建议进一步压缩；③大学城北、大学城南、新造、石碁、海傍上行，经现场调研，对比时刻表参数设置与现场运输组织需要分析，以上各站停站时间不具备压缩空间。因此不建议对四号线停站时间再进行压缩。
2.压缩旅行时间方案
综合以上分析，以下选择区间运行参数较区间实际最小运行时间多5%、4%和3%进行分析，旅行速度分别可较目前提速0.29km/h、0.70km/h和1.12 km/h，具体详见表1。
表1 四号线区间旅行时间与旅行速度关系表
1.四号线旅行时间概况
（1）四号线既有段金洲～黄村全长46.06km，旅行时间54分13秒，旅行速度50.97km/h，其中区间运行时间参数较实际可达到的最小区间运行时间多5.6%。
（2）区间运行时间设置情况：按照旅行速度50.97km/h不降低的原则反推，四号线南延段开通后全线旅行时间为1小时9分3秒，其中区间运行时间参数较实际可达到的最小区间运行时间多5.7%，与目前水平相当；通过压缩区间运行时间来提升旅行速度的空间很小。
（3）停站时间设置情况：①车陂～万胜围由于客流较大，且受站台设计影响乘客上下车速度较慢，停站时间不建议进行调整；②官洲、低涌～南横上下行停站时间均为30秒，不建议进一步压缩；③大学城北、大学城南、新造、石碁、海傍上行，经现场调研，对比时刻表参数设置与现场运输组织需要分析，以上各站停站时间不具备压缩空间。因此不建议对四号线停站时间再进行压缩。
2.压缩旅行时间方案
综合以上分析，以下选择区间运行参数较区间实际最小运行时间多5%、4%和3%进行分析，旅行速度分别可较目前提速0.29km/h、0.70km/h和1.12 km/h，具体详见表1。
表1 四号线区间旅行时间与旅行速度关系表
3.存在的问题
鉴于目前四号线区间运行时间参数冗余已很少，旅行速度提升效果不明显，且石碁～金洲段为高架站，受天气情况影响列车延误时行车调整难度大，因此，旅行时间基本不具备可压缩空间。
（四）方案四：压缩旅行时间+开行“大站快车”
1.具体方案设置
综合方案二、三，在压缩旅行时间的基础上同时开行“大站快车”，按照高峰期大小交路开行“大站快车”，最大可节省3分30秒来计算，在区间运行时间参数较最小运行时间多5%、4%和3%时，旅行速度分别提升3.04km/h、3.49 km/h和3.96km/h。
2.存在的问题
该方案在目前基础上进一步压缩区间运行时间冗余，将增加故障情况下和雨天列车运行秩序紊乱时的调整难度；同时，快车不停靠车站乘客候车时间将较目前增加1倍，达到11～18分钟，容易导致乘客投诉。
（五）方案五：压缩行车间隔+延长服务时间
为提升南延段开通后四号线服务水平，四号线可通过压缩行车间隔、延长服务时间等措
鉴于目前四号线区间运行时间参数冗余已很少，旅行速度提升效果不明显，且石碁～金洲段为高架站，受天气情况影响列车延误时行车调整难度大，因此，旅行时间基本不具备可压缩空间。
（四）方案四：压缩旅行时间+开行“大站快车”
1.具体方案设置
综合方案二、三，在压缩旅行时间的基础上同时开行“大站快车”，按照高峰期大小交路开行“大站快车”，最大可节省3分30秒来计算，在区间运行时间参数较最小运行时间多5%、4%和3%时，旅行速度分别提升3.04km/h、3.49 km/h和3.96km/h。
2.存在的问题
该方案在目前基础上进一步压缩区间运行时间冗余，将增加故障情况下和雨天列车运行秩序紊乱时的调整难度；同时，快车不停靠车站乘客候车时间将较目前增加1倍，达到11～18分钟，容易导致乘客投诉。
（五）方案五：压缩行车间隔+延长服务时间
为提升南延段开通后四号线服务水平，四号线可通过压缩行车间隔、延长服务时间等措
施，缩短乘客候车时间，提高乘客出行速度。
四号线目前高峰期上线25列车，间隔3分11秒/6分23秒，南延段开通后，计划高峰期上线35列车，间隔2分53秒/5分45秒。
南延段开通后，首班车东涌～金洲各站下行往南沙客运港方向及金洲～石碁各站上行往黄村方向提早9～18分钟；尾班车金洲～黄村各站上行往黄村方向延后约30分钟。
三、结论及建议
（一）方案五：四号线在南延段开通后，通过增加上线列车，压缩行车间隔，乘客候车时间缩短18-38秒，同时优化首尾班车的安排，部分站点首班车服务时间提早9-18分钟，各站往黄村方向尾班车服务时间延后约30分钟，服务水平有所提升，建议实施。
（二）方案一：在线路最大速度不变前提下，将列车ATO最大速度提升至90km/h，将带来较大行车风险，不建议实施。
（三）方案二、四：有一定的可行性，但将导致快车不停靠车站最大等候时间约11～18分钟，且快车与后续列车拥挤程度及运能利用不均衡，服务水平低，不建议实施。
（四）方案三：考虑目前四号线区间运行时间参数基本不具备可压缩空间，且石碁～金洲段为高架站，异常天气情况下将会出现大面积延误，行车调整难度较大，因此不建议通过
四号线目前高峰期上线25列车，间隔3分11秒/6分23秒，南延段开通后，计划高峰期上线35列车，间隔2分53秒/5分45秒。
南延段开通后，首班车东涌～金洲各站下行往南沙客运港方向及金洲～石碁各站上行往黄村方向提早9～18分钟；尾班车金洲～黄村各站上行往黄村方向延后约30分钟。
三、结论及建议
（一）方案五：四号线在南延段开通后，通过增加上线列车，压缩行车间隔，乘客候车时间缩短18-38秒，同时优化首尾班车的安排，部分站点首班车服务时间提早9-18分钟，各站往黄村方向尾班车服务时间延后约30分钟，服务水平有所提升，建议实施。
（二）方案一：在线路最大速度不变前提下，将列车ATO最大速度提升至90km/h，将带来较大行车风险，不建议实施。
（三）方案二、四：有一定的可行性，但将导致快车不停靠车站最大等候时间约11～18分钟，且快车与后续列车拥挤程度及运能利用不均衡，服务水平低，不建议实施。
（四）方案三：考虑目前四号线区间运行时间参数基本不具备可压缩空间，且石碁～金洲段为高架站，异常天气情况下将会出现大面积延误，行车调整难度较大，因此不建议通过
压缩运行时间来提升旅速。
综上分析，四号线南延段开通运营后建议压缩行车间隔，缩短乘客候车时间，提高乘客出行速度；同时提早首班车服务时间、延后尾班车服务时间，提高地铁服务水平。
综上分析，四号线南延段开通运营后建议压缩行车间隔，缩短乘客候车时间，提高乘客出行速度；同时提早首班车服务时间、延后尾班车服务时间，提高地铁服务水平。
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