基于地鐵列車承載能力的套跑交路方案研究

曹啟濱

北京地鐵運(yùn)營有限公司通號(hào)公司，北京 100088

城市軌道交通具有安全可靠、高效環(huán)保的特點(diǎn)，現(xiàn)已成為眾多大型城市公共交通的主要發(fā)展方向。城市軌道因其不堵車、準(zhǔn)時(shí)性的特點(diǎn)吸引了龐大的城市客流群體。以首都北京市為例，現(xiàn)有的14條軌道交通線路，日客流量超過600萬人次。特別是早晚高峰時(shí)段，客流壓力尤其巨大。軌道交通運(yùn)營單位對(duì)路網(wǎng)內(nèi)線路多次采取縮小發(fā)車間隔、增加發(fā)車頻次的手段來滿足乘客需求，但依然難以從根本上緩解運(yùn)能不足的現(xiàn)狀。本文通過對(duì)北京地鐵線路、客流特點(diǎn)的分析，提出了基于列車承載能力的區(qū)間車、空車大小交路方案，為解決現(xiàn)有運(yùn)力矛盾提供了思路。

1 地鐵客流量形成因素分析

首先，地鐵具備不堵車、提供點(diǎn)到點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)到達(dá)的交通服務(wù)的特點(diǎn)，能夠有效縮短長途路段出行時(shí)間且交通資費(fèi)便宜，成為軌道交通系統(tǒng)吸引客流的直接因素。以北京為例，2010年底昌平線、亦莊線、房山線、大興線和15號(hào)線（順義）5條郊區(qū)新線同時(shí)開通，使北京市軌道交通線網(wǎng)里程達(dá)到336km，截止2011年4月，北京軌道交通客流量水平比5條郊區(qū)線開通前平均日增加100萬人次的客流。城軌系統(tǒng)的便捷準(zhǔn)時(shí)性以及北京市實(shí)行的全網(wǎng)2元一票通的低廉票價(jià)政策，極大地促進(jìn)了廣大市民選擇公共交通的熱情。

其次，由于城市市區(qū)寸土寸金，沒有足夠的住宅用地且地價(jià)高昂，使更多的城市居民需要在價(jià)格較低的市區(qū)邊緣或城市郊區(qū)購房置業(yè)或租賃房屋。然而城市的功能區(qū)域過多的集中在城市的中心區(qū)域，就業(yè)和各種社會(huì)活動(dòng)都需要到市區(qū)來，于是必然形成了在市區(qū)工作、在郊區(qū)住家的居民來帶的潮汐式進(jìn)出城客流。

2 高峰時(shí)段地鐵客流特點(diǎn)

正如前文所述，城市地鐵日復(fù)一日地為潮汐式客流群體提供著交通服務(wù)，這種潮汐式客流是軌道交通高峰時(shí)段最顯著的特征。

早高峰時(shí)段由于乘客需要趕赴工作崗位，出行時(shí)間集中在6時(shí)30分～9時(shí)區(qū)段。晚高峰時(shí)段集中在17時(shí)～19時(shí)；

大量客流量會(huì)涌入中心區(qū)域線路，中心線路、車站特別是換乘站客流壓力極大；

邊緣車站進(jìn)站乘客普遍乘車路段長，城近郊區(qū)線路上少有短途旅客；

早高峰由郊區(qū)通往市中心區(qū)域的路段上，列車在沿線各站存在明顯堆棧效應(yīng)。

3 列車承載能力的提出

地鐵列車承載能力涉及了列車編組數(shù)量、車體型號(hào)與結(jié)構(gòu)等車輛數(shù)據(jù)，以北京為例，除機(jī)場(chǎng)快速軌道外，其余線路均采用B型車6輛編組，正在建設(shè)的地鐵6號(hào)線采用8輛編組，14號(hào)線預(yù)計(jì)采用7輛編組。車輛型號(hào)、客艙尺寸確定以后，列車定員承載水平就基本確定了。

在實(shí)際運(yùn)營中，即便在同一線路、同一種車次密度條件下，由于車上滿員程度不同，列車對(duì)站臺(tái)候車乘客的接納程度也不同。例如北京地鐵1號(hào)線蘋果園站是起點(diǎn)站，空車進(jìn)站載客，因此列車在該站臺(tái)對(duì)站臺(tái)候車乘客接納能力較強(qiáng)。以發(fā)車時(shí)每輛車50名乘客計(jì)算，每一車次能夠從站臺(tái)接納300名乘客。由于1號(hào)線西部區(qū)域乘車的大部分乘客需要乘坐至復(fù)興門以東，在蘋果園-復(fù)興門區(qū)段下車乘客稀少，而蘋果園以后的車站上車客流積聚，造成了車內(nèi)人數(shù)持續(xù)上升，通暢在玉泉路站已接近飽和，在軍博、木樨地等車站高峰時(shí)期車廂內(nèi)幾乎無法接納更多候車乘客，認(rèn)為此時(shí)列車在站臺(tái)的承載能力有限，對(duì)站臺(tái)乘客的接納能力低。

4 基于列車承載能力的交路方案

1）大小交路混跑設(shè)計(jì)

圖1 城市郊區(qū)與市區(qū)連接的地鐵線路

以圖1為例，其中方框區(qū)域定義為城市中心區(qū)域，ABCD是連接城近郊區(qū)的地鐵線路車站，由于軌道邊緣區(qū)域A站點(diǎn)的房地產(chǎn)開發(fā)程度逐步提高，且距離城中心區(qū)域較遠(yuǎn)，該位置房地產(chǎn)價(jià)格包括租賃價(jià)格相對(duì)低廉，致使A點(diǎn)衍生的城軌客流量極高。此時(shí)早高峰時(shí)大量A站點(diǎn)乘客占用了始發(fā)列車，而在B、C點(diǎn)同樣是進(jìn)城客流多，下車乘客少，導(dǎo)致列車達(dá)到D點(diǎn)已嚴(yán)重滿員或已超飽和，所以列車途徑D點(diǎn)時(shí)對(duì)站臺(tái)客流接納能力極為有限。

以北京地鐵1號(hào)線西段為例，早高峰段蘋果園車站發(fā)車滿員，在后續(xù)三站通常列車飽和，在公主墳上行方向列車對(duì)站臺(tái)接納能力已明顯不足，在軍事博物館等車站，通常站臺(tái)乘客需要等2～3趟列車擇機(jī)上車，直至復(fù)興門換乘站，此情況才能根本緩解。

根據(jù)上述客流情況，利用現(xiàn)有中間折返及庫線條件，開通中間折返列車，能夠緩解部分車站客流壓力。

圖2 具備中間折返條件的地鐵線路示意圖

假設(shè)圖2中線路A-H為進(jìn)市區(qū)方向，高峰時(shí)段利用A、D、G車站道岔進(jìn)行大小交路混跑，部分列車在A點(diǎn)折返，完成雙向全站運(yùn)營；部分車在D清人入庫折返；部分車在G站折返。鑒于早高峰期間進(jìn)城人多，而出城方向客流相對(duì)稀少（如圖H-A方向），過密集的列車在H-A區(qū)段存在運(yùn)力浪費(fèi)，因此可以考慮中途折返；中途D、G站折返列車在D、G站為空車進(jìn)站，對(duì)當(dāng)時(shí)站臺(tái)候車乘客的接納能力強(qiáng)，便于乘客乘坐，提高了中間段車站乘客出行舒適度，同時(shí)保證了靠近城市中心區(qū)域范圍內(nèi)列車車次密度較高，對(duì)整個(gè)運(yùn)營效率有提高。

2）端頭站跳停方案

圖3 線路中間無折返條件的線路

在沒有設(shè)立足夠庫線或折返岔的線路上，同樣可以為接納中間車站候車乘客而設(shè)計(jì)區(qū)間列車，如圖A-F為進(jìn)城方向，設(shè)置早高峰第1列車從A站載客運(yùn)營，之后BCD逐站乘降作業(yè)；第二列車從A站發(fā)車站臺(tái)通過不載客，在B站空車進(jìn)站載客，之后CDE站乘降；第三列在AB站通過，在C站開始載客，從第四列開始從A站載客，后續(xù)依次循環(huán)，這種發(fā)車方式保障了F-A方向無區(qū)間列車，無中站清人作業(yè)，折返后A-F方向靠近端頭的車站都有空車乘坐，將列車承載能力進(jìn)行了合理預(yù)留，避免了始發(fā)站滿員后列車后續(xù)車站無法繼續(xù)上人的情況，提高了列車在后續(xù)車站對(duì)乘客的接納能力。

5 基于承載能力的交路方案對(duì)行車組織和信號(hào)系統(tǒng)的影響

上述提到的中途折返和空車跳停的方式，都給將列車的承載能力偏向了中間車站，努力避免始發(fā)站滿員，后續(xù)車站無力接納乘客的局面。

中途折返方案要求線路必須有能夠進(jìn)行中間折返的渡線或庫線，中途折返的區(qū)間車要在到達(dá)折返站時(shí)進(jìn)行請(qǐng)人作業(yè)，會(huì)增加因列車折返而被清人的乘客換乘次數(shù)和候車時(shí)間增加，使線路始端發(fā)出列車車次減少，對(duì)始端和因折返而甩掉的車站乘客候車時(shí)間適當(dāng)延長。這種方式對(duì)行車組織要求更為嚴(yán)密，因?yàn)檎鄯盗熊嚭驼€運(yùn)營列車存在抵觸，必須掌控好運(yùn)營時(shí)間。如前圖2，若D站列車出庫時(shí)，C-D區(qū)段的正線不應(yīng)該同時(shí)有車，對(duì)正線運(yùn)營存在一定影響。如大客流或設(shè)備故障時(shí)，發(fā)生列車晚點(diǎn)，折返作業(yè)的影響會(huì)更大，操作更加困難。中途折返方案中有如D站的庫線和F站的渡線，顯然庫線使用更加靈活，能夠?qū)⒘熊嚧嬗趲炀€待客流激增、時(shí)機(jī)成熟時(shí)靈活發(fā)出區(qū)間空車。

端頭車站跳停的方案避免了中途折返、清人、信號(hào)聯(lián)鎖方面的困難，列車運(yùn)營交路無變化，對(duì)中間道岔無觸動(dòng)，能夠結(jié)合中間各站客流情況靈活調(diào)度、靈活掌握，但始發(fā)跳停的車站和區(qū)段列車空駛，降低了高峰時(shí)段電動(dòng)客車的使用效率。

6 結(jié)論

本文分析了地鐵高峰時(shí)段客流特點(diǎn)，提出了基于列車在站承載能力的大小交路套跑和端頭車站跳停兩種行車組織方案，以降低中間車站進(jìn)站列車滿載程度，提高列車在中間車站對(duì)候車乘客的接納能力，并對(duì)兩種方案在行車組織、信號(hào)等方面的利弊進(jìn)行了簡要分析。

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