上海城市軌道交通既有線改造工作回顧與展望

王鎮波，陸 靜，施董燕

（上海申通地鐵集團有限公司技術中心，上海 201103）

城市軌道交通作為一個使用壽命長且具有公共交通服務屬性的客運系統，在整個生命周期內不僅需要進行日常維護與執行各類修程以保障系統穩定可靠運行，還會為了更好適應當前社會需求、滿足最新技術標準要求等目標進行相應改造，例如線路運能提升改造[1]、地鐵安檢設備更新改造[2]等。因此，國內外城市軌道交通開通較早的城市基本都要進行既有線改造[3]，改造效果主要體現在對已建成軌道交通系統的改進和完善，為線網提質增效起到了積極推動作用。

在“十四五”規劃和交通強國戰略的指引下，我國城市軌道交通行業的關注重點逐漸從高速建設轉向高質量發展[4]，圍繞各類目標對既有線進行一系列改造勢必會成為我國各地城市軌道交通企業的工作板塊之一。鑒于上海是國內首批開通城市軌道交通的城市之一，接觸既有線改造較早，相關經歷較為豐富，所以本文選擇對上海城市軌道交通既有線改造工作進行系統性回顧，總結其中的改造要點與難點，展望上海城市軌道交通未來的既有線改造重點工作，以期為國內其他城市進行既有線改造工作提供一定參考。城市軌道交通進入高速發展時期，如何加快新線建設是該時期的焦點與難點，既有線改造內容以配合設備大修更新與響應“迎世博600 天”行動為主。前期改造零星且有限，沒有統一的改造重點。后期改造在關注民生、改善民生的號召下，以整治站內環境為改造重點，從安全、人性化兩大方面實施了多項站內設施改造工程，主要涉及多條早期所建線路的站臺加裝安全護欄、廁所改造、站內輔助設施改造等，其中與人性化改造相關項目的費用在申通地鐵集團“迎世博600 天”專項資金中列支。此外，一些既有線針對振動噪聲問題實施了減振降噪改造工程，例如3 號線部分區間加裝聲屏障等?？傮w而言，本階段上海城市軌道交通初步積累了以車站設施改造為主的改造經驗，逐漸在安全、服務品質、減振降噪方面產生既有線改造需求。

2) 第二階段：以“風、水、電節能增效”為重點的改造。借助服務世博的契機，上海城市軌道交通在2010 年形成了總規模超400 km 的線網，工作重心從網絡化建設轉為網絡化運營管理。為了較好地維持整個網絡運轉、減輕市政負擔，節能增效成為本階段既有線改造重點，圍繞“風、水、電”三大要素的一系列既有線改造工程隨之實施。其中，“風”的主要改造內容為站房空調系統改造，例如2 號線部分車站風系統變頻改造等；“水”的主要改造內容為車站給排水系統改造，例如6 號線部分車站排水管道改造等；“電”的主要改造內容涉及車輛、車站、車輛基地的供電系

1 上海既有線改造歷程與發展趨勢

1.1 既有線改造歷程

上海首條城市軌道交通線路開通于1993 年，開始既有線改造的時間可追溯至本世紀初。伴隨著上海城市軌道交通從單線到多線、從多線到成網再到超大規模網絡的發展過程，既有一些圍繞安全、標準提升、社會環保等方面持續實施并深化的改造內容，例如安防消隱改造、廁所改造、減振降噪改造等，也有不少根據當時網絡發展情況及社會需求專門進行的改造內容，例如運能提升改造、車站集散能力提升改造等。經相關資料整理歸納，本文將上海城市軌道交通既有線改造的歷程分為5 個階段，如圖1 所示。

1) 第一階段：以“站內環境整治”為重點的改造。2004 年底，上海城市軌道交通開通運營了4 條線路，運營線路長度為79.5 km，在此規?；A上，市委、市政府提出了“到2010 年世博會前建成總運營線路長度達到400 km、共11 條軌道交通線”的目標[5]，自此上海統與照明系統，例如2 號線列車客室照明節能控制改造、1 號線部分車站箱式變電站改造、梅隴基地檢修庫與停車庫頂棚照明系統節能改造等。通過大力度的節能增效改造，上海城市軌道交通運營能耗得到明顯改善，每車公里能耗在2010 年為4.74 kWh，在2014年降至4.01 kWh[6]。此外，隨著社會發展與新技術出現，上海城市軌道交通持續在安全、服務品質、減振降噪方面挖掘一些新的既有線改造需求，例如自動扶梯加裝視頻監控、出入口增設自動扶梯、特定區段鋼梁降噪改造等?？傮w而言，本階段上海城市軌道交通結合網絡化運營管理發展背景，補充并深化了上一階段的既有線改造需求。

3) 第三階段：以“保安全、增效能”為重點的改造。在上海外灘踩踏事件影響下，申通地鐵集團以“保安全、增效能”為核心目標，從網絡、線路、車站3 個層面梳理了第一階段“補短板”項目，確定實施其中的7 大項目21 子項，項目清單如表1 所示。此外，隨著網絡規模進一步擴大，上海城市軌道交通在網絡運營管理、人性化服務、既有線土建改造方面有了一些新的需求和突破，例如建設新一代網絡運營調度指揮中心、進一步改善廁所條件、5 號線不停運改擴建等?？傮w而言，本階段上海城市軌道交通轉變了原先主要從個體角度籌劃既有線改造的思維模式，正式開始站在網絡全局的高度，圍繞頂層目標，從網絡、線路、車站3 個層面系統性地挖掘既有線改造需求。

表1 上海城市軌道交通第一階段“補短板”項目清單Table 1 “Weakness-improving” measures for the first-phase enhancement of Shanghai Urban Rail Transit

4) 第四階段：以“提高運輸服務能力、強化系統平穩運行能力、提高安全管控能力、提升地鐵服務品質”為重點的改造。鑒于第一階段“補短板”項目的總體效果與良好反饋，申通地鐵集團于2017 年6 月啟動了第二階段“補短板”工作(2018—2020 年)，在吸取第一階段“補短板”項目經驗教訓的基礎上，根據網絡現狀問題和未來需求，圍繞“提高運輸服務能力、強化系統平穩運行能力、提高安全管控能力、提升地鐵服務品質”目標，梳理了第二階段“補短板”項目，調整為四大類20 個項目，于2018 年開始陸續實施，項目清單如表2 所示。此外，隨著建設與運營經驗的不斷積累，上海城市軌道交通對線路與周邊土地利用之間互動關系的認識逐漸深刻，開始思考促進既有線與沿線區域互利發展的新策略，并積極開展試點，例如11 號線不停運增設陳翔公路站等。本階段上海城市軌道交通以上一階段的經驗教訓為基礎，圍繞更為細化的頂層目標，從中觀層面提出了相應的既有線改造對策，之后落實到微觀層面的具體改造內容上，擁有了較為豐富且成體系的既有線改造經驗。

表2 上海城市軌道交通第二階段“補短板”項目清單Table 2 “Weakness-improving” measures for the second-phase enhancement of Shanghai Urban Rail Transit

5) 第五階段：依托到期更新與專項行動的“安全化、智慧化、綠色化、人性化”改造。2021 年進入“十四五”時期，上海城市軌道交通既要思考超大規模網絡未來如何發展的難題，又面臨大量設施設備到期

更新的挑戰。為此，申通地鐵集團貫徹新發展理念，采用“先計劃、后項目”的方式，以《上海城市軌道交通設施設備維護與更新改造規程導則》[7]為立項實施依據，結合設施設備狀態及相關需求，梳理形成了2021—2023 年的基建類三年計劃項目(7 項)、非基建類三年計劃項目(32 項)，并順利獲批，于2021 年開始陸續實施。其中，基建類三年計劃項目主要涉及車輛增購、車輛基地改擴建、信號系統更新改造、智慧化數字平臺搭建等；非基建類三年計劃項目從車輛、供電、通信、線路、土建、車站機電等專業層面統籌全網范圍的大修更新與專項改造需求，一方面結合到期更新提升設施設備的性能、能效、智能化程度，例如車輛架大修、主變電所設備更新改造、廣播導乘系統更新改造等；另一方面設立專項行動以提升服務品質和滿足特定需求，例如無障礙電梯改造、廁所改造等。上述基建類、非基建類三年計劃項目的提出與實施，體現了上海城市軌道交通以“安全化、智慧化、綠色化、人性化”為重點，主要依托到期更新、專項行動的方式推動網絡高質量發展的探索思路。本階段上海城市軌道交通形成了較為成熟的既有線改造工作機制，開始按三年一輪的頻率，以銜接上位發展理念并突出自身特色為原則，有計劃地實施著各類既有線改造項目。

1.2 既有線改造發展趨勢

縱觀上海城市軌道交通既有線改造的歷程可知，隨著城市軌道交通網絡的不斷發展與社會需求的變化，以及一些重大事件的發生，既有線改造主要呈現以下3 個方面的發展趨勢。

1) 關注重點逐漸從單線單點向網絡全局過渡。以第一階段“補短板”項目的提出為標志，在此之前上海城市軌道交通主要從個體角度籌劃既有線改造，以針對性提升單條線路或單個車站的某項能力為重點，在此之后則開始站在網絡全局的高度，以實現頂層目標為重點，從網絡、線路、車站3 個層面系統性地挖掘既有線改造需求。

2) 改造內容逐漸從單一化、零散化向多元化、系統化過渡。早期的改造內容主要與站內設施設備有關，改造內容較為單一且零散，例如樓扶梯改造、廁所改造、空調改造等，之后隨著線路運能、安全管控等方面需求的產生，改造內容逐漸變得多元且系統，例如5 號線改擴建工程涉及線路、建筑、結構、信號等17個專業的近百項改造工作[8]。

3) 契合城市與網絡發展目標的改造需求持續深化和拓展。主要體現在安全、節能、人性化3 個方面。安全方面，逐漸從車站、線路層面的安防消隱深化為網絡層面的安全管控水平的綜合提升，例如建設新一代網絡運營調度指揮中心等；節能方面，在降低設施設備能耗的基礎上拓展出各類新興低碳節能技術的試點應用，例如光伏發電等；人性化方面，在提升設施設備便捷性的基礎上拓展出適老化改造，例如出入口加裝自動扶梯等。

2 既有線改造要點與難點

2.1 既有線改造要點

經過近20 年的探索與實踐，上海城市軌道交通實施了數量較多的既有線改造項目，對于既有線改造的籌劃與實施有了較全面的認識與體會，按改造前、改造中、改造后3 個階段總結相關要點如下。

1) 改造前。立足系統思維，制定體系化的既有線改造計劃。一方面，城市軌道交通是一個多專業多工種相互配合的綜合大系統，每類設施設備既有各自需要完善提升的部分，又可能相互之間存在限制與影響，例如列車擴編改造不僅需要增購車輛，還需要配套實施站臺延長改造、車輛基地改擴建等工程。另一方面，城市軌道交通的發展維度較為多元，每個發展維度都會產生一系列既有線改造需求，如果缺乏體系化的梳理，則改造目標與策略容易變得零散雜亂，難以找到改造重點與瓶頸點，且很可能顧此失彼。因此，有必要從全局的角度，梳理和統籌城市軌道交通各方面、各層次、各要素的既有線改造需求，厘清各改造內容的輕重緩急程度以及彼此之間物理層面、功能層面的聯系，進而制定圍繞頂層目標層層分解、逐步細化的既有線改造計劃，并在實施過程中對其進行動態調整。

2) 改造中。在保障施工安全和質量的前提下，盡可能減少既有線改造對乘客出行的影響。城市軌道交通往往是城市公共交通的骨干，局部區段或站點因故停運很可能對社會產生負面影響，因此既有線改造在保障施工安全和質量的同時盡量不停運、少停運是國際共識。通過調整列車調度增加夜間天窗時間、改進技法工藝提高施工能力等方式，使上海城市軌道交通不斷豐富著不停運改造的適用場景，迄今為止大部分既有線改造項目均為不停運改造。同時，考慮到既有線改造往往受到原有土建設施和機電設備等客觀條件的約束[9]，在改造作業工程量大、施工作業持續時間長、需啟動大型施工機械設備和運送大量施工材料等情況下，采用不停運改造不僅會大幅增加工期，而且會影響施工安全和質量，長遠來看對乘客出行的影響反而會比采用停運改造的影響更大，所以上海城市軌道交通會在一些特定場景下采用停運改造，并通過將停運時間盡量安排在客流低谷期、停運區段開行短駁公交等方式[10]減少乘客所受影響。

3) 改造后。積極開展既有線改造后評估，同步完善技術標準。雖然既有線改造的對象是已建線路，但是不少改造內容對新線建設有一定指導作用，通過開展既有線改造后評估，對改造效果進行全方位分析，可為相關技術標準的完善提供重要實踐依據。以上海為例，早期建設的線路在安全、人性化服務等方面的考慮不夠完善，部分車站存在高峰期乘客摔下站臺的風險較高、未設廁所等問題，為此上海城市軌道交通在世博前夕實施了許多站臺加裝安全護欄和廁所改造項目，并吸納改造成果，完善了后續新線在站臺安全防護、車站廁所方面的建設標準。

2.2 既有線改造難點

國內城市軌道交通發展較晚，在既有線改造領域尚處探索階段，關于既有線改造的政策機制、技術方法等內容均有所欠缺，因此上海城市軌道交通在開展既有線改造工作過程中遇到了不少困難與瓶頸，主要涉及資金籌劃、內外溝通協調、項目管理、技術積累4 個方面。

1) 既有線改造的資金支持有限。目前國內城市軌道交通在盈利模式、經營機制等方面尚未成熟，運營收不抵支的問題始終突出，難以依靠自身產生多余的資金用于既有線改造，因此既有線改造資金主要依賴有限的財政撥款與政府補助，其數額對既有線改造工作的開展有決定性影響。上海城市軌道交通目前也不例外，基建類三年計劃項目的資金由市級財政撥款，非基建類三年計劃項目的資金優先使用票務收入，并納入運營收支準許缺口補償機制進行統一平衡，兩類項目在籌劃階段均需要充分考慮可批準的預算上限。

2) 既有線改造的有序推進需要高效率的溝通協調機制。既有線改造項目在前期涉及申請、報批流程，在實施過程中為了解決各類問題和完成時間節點要求，需要召開大量不同層面和專業的溝通協調會議，同時存在新增用地、借用道路、與市政設施結合等情況，需要與政府職能部門及時對接。上海城市軌道交通在首次實施一些改造難度高、涉及多方參與的既有線改造項目時，就因溝通協調機制不暢而出現了項目推進力度不足的問題，后續通過落實工作責任、優化例會制度、加強對接主動性等方式提高了內外部溝通協調的效率，為項目及時推進提供了重要支持。

3) 綜合性改造需要極強的多專業統籌能力。綜合性改造指涉及多專業、多接口的改造。項目承接單位除了需要安排好眾多供應商、各施工方及設計單位之間的配合銜接工作之外，還應組織各專業技術力量就各專業改造分項做好風險點、難點評估和接口應對方案，系統考慮改造期間的各項影響因素并進行精細籌劃。如果項目承接單位沒有極強的多專業統籌能力，則難以保障綜合性改造施工作業的效率與質量。

4) 地下線路缺乏列車擴編或改車型擴能不停運改造的成熟技術。以上海軌道交通6 號線為例，隨著浦東多中心組團化發展，貫穿浦東南北且串聯多個重要發展區域的6 號線高峰時段運能緊張問題日益突出。因6 號線有一部分采用地下敷設方式且未預留擴能條件，一些涉及土建結構的擴能改造工程代價極大，例如車輛擴編涉及地下車站站臺延長改造、車型改造涉及地下車站及區間限界改造等，而國內目前關于地下線路擴能改造的案例極少，地下結構不停運改擴建技術尚未成熟。

3 結語與展望

在近20 年的既有線改造歷程中，上海城市軌道交通在安全保障、運行可靠、運能提升、節能環保、人性化等方面實施了眾多既有線改造項目，基本涵蓋城市軌道交通各專業的主要設施設備，既積累了一定經驗，也遇到了不少困難。隨著社會發展與科學進步，既有線改造的需求將不斷豐富并深化，為了更好地應對今后的挑戰、抓住未來的機遇，上海城市軌道交通可考慮著手開展以下工作。

1) 探尋更多的既有線改造資金渠道。一方面，研究各種融資模式的可行性，例如使用銀行信貸資金、發行專項債券、聯合有關企業設立專項基金、依托公共空間商業開發吸引社會資本等；另一方面，與國內城市軌道交通企業共同研討，形成行業層面的既有線改造補助建議，為有關政策與機制的出臺提供參考。

2) 開展既有線改造項目施工計劃與管理機制的改進與創新研究。無論是不停運改造還是停運改造，均需要縝密且有彈性的工程施工計劃與職責明確且溝通順暢的管理機制，不停運改造更側重于整個項目穩定可靠，而停運改造則更側重于各項作業集中高效。

3) 深化既有線網評估工作。堅持目標導向，根據高質量發展理念與最新社會需求細化上海城市軌道交通網絡發展目標，以此為基礎從評價維度、評價指標、評價標準3 個方面完善線網評估方法，實現既有線網的科學評估，精準定位其短板和瓶頸，為合理制定既有線改造目標以及做好既有線改造后評估工作提供重要支撐。

4) 攻關未預留條件的地下車站不停運改擴建技術。這方面日本東京地鐵已有實施案例，例如大江戶線勝鬨站改擴建、東西線木廠站改擴建等[11]，可考慮通過技術交流、調研考察等形式學習借鑒其工程做法與經驗，為國內城市軌道交通應對地下線路運能緊張問題探索新的思路和方向。