上海軌道交通16號線快慢車運行方案研究

陳曉峰

（上海地鐵第一運營有限公司，201100，上海∥工程師）

上海軌道交通16號線快慢車運行方案研究

陳曉峰

（上海地鐵第一運營有限公司，201100，上海∥工程師）

目前，上海軌道交通采用站站停方式，但是用于遠郊線路時，這種方式的運行效率和服務水平無法滿足需求，而快慢車結合運行方式是一種有效的解決方案。即將開通的上海軌道交通16號線就采用了車站越行側線設計，快慢車結合的運行方式，快車在部分站點或全部中間站不停站，利用越行車道對慢車超越方式，縮短旅行時間。但在使用快慢車運行方式的同時，也造成了線路通過能力下降、行車組織難度加大等問題。通過對快慢車運行方案進行分析，對通過能力、行車組織方案等的比對，對16號線近期快慢車運行方案提出了建議。

城市軌道交通；快慢車運行方案；行車組織

Author'saddressShanghai No.1 Metro Opertion Co.，Ltd.，201100，Shanghai，China

隨著上海軌道交通網絡化運營的發展，軌道交通線路正逐漸向遠郊延伸。所以，連接遠郊到中心城區的交通客運服務日顯重要。通過分析，遠郊線路的客流動態特征主要是：遠距離出行、目的地明確、通勤客流為主。目前，上海軌道交通采用站站停方式，但是用于遠郊線路時，這種方式的運行經濟性、服務質量水平不太適應，而快慢車結合運行方式相比能滿足遠郊線路運行組織。即將開通的上海軌道交通16號線就采用了車站越行側線設計、快慢車結合的運行方式，快車在部分站點或中間站全部不停站，利用越行車道超越慢車，縮短快車旅行時間。但在使用快慢車運行方式的同時，也造成了線路通過能力下降、行車組織難度加大等問題。本文結合上海軌道交通16號線近期設計數據及快慢車運行方式特點，研究快慢車運行組織中快慢車運行比例，旨在提高上海軌道交通行車安全和線路效能。

1 上海軌道交通16號線基本情況簡介

1.1 線路簡況

16號線從浦東龍陽路——浦東南匯臨港新城，通過在龍陽路站與軌道交通2號線、7號線、磁浮列車換乘，滿足連接遠郊臨港新城到中心市區的要求，線路長度達到58.962 km。根據采用快慢車組合運行的需要，在羅山路站設置單島四線的越行線形式；在航頭站、野生動物園站、浦東火車站站設置雙島四線的越行線形式；在臨港新城北站設停車線，為一島一側配線形式，并兼臨時故障線使用。同時考慮采用快慢車組合運行后，列車的出發間隔和到達間隔不均衡，起點站龍陽路站和終點站臨港新城站采用站前折返雙島四線的配線形式（見圖1）。

1.2 運行條件

（1）終端站龍陽路站和臨港新城站設站前折返雙島四線，接發車能力能滿足60 s要求；

（2）列車采用A型車，定員216人/輛（站立標準4人/m2），最高行車速度為120 km/h，車輛構造速度135 km/h；

（3）近期快車和普快采用3節編組，慢車6節編組，可用列車數未知；

（4）快車、普快車和慢車的全程旅行時間和平均旅行速度見表1。

圖1 上海軌道交通16號線線路示意圖

表1 3種列車旅行時間和旅行速度

1.3 客流數據

16號線近期客流數據分別見圖2、圖3及圖4。

圖2 16號線近期上行全日客流

圖3 16號線近期上行早高峰客流量

2 快慢車運行組織概念

2.1 快慢車運行組織概念

快慢車運行組織，是從運輸組織適應客流特征的角度出發，根據線路的長、短途客流特點和通過能力情況，將在慢車停于越行站側線的基礎上，同時安排普快列車在越行站停站上下客、直達快車通過越行站的列車運行組織方案。3種列車以不同旅行速度運行是種長期性、固定性的方式。

圖4 16號線近期上下行早高峰斷面客流量

2.2 快慢車運行分類

根據車站建造種類分，一般的越行站分布有島式和側式兩種（見圖5）。

圖5 島式、側式越行站示意圖

根據列車停站方式可分為站站停運行、區段停站式運行、點到點直達運行（見圖6）。

圖6 列車停站方式圖示

3 快慢車運能計算

3.1 線路運輸能力

線路運輸能力由線路追蹤能力和線路折返能力共同制約，線路追蹤能力和折返能力中較小的一個就是線路運輸能力；線路追蹤間隔和折返出發間隔中較大的一個就是線路的運行間隔。

16號線的終點站設置站前雙島四線配置，列車折返能滿足60 s行車間隔，行車組織采用自動信號，區間最小追蹤間隔為90 s，線路最小間隔為90 s。

3.2 單一交路周轉時間

16號線近期全日斷面客流分析見圖7。全日客流總體較平穩，沒有很大的波動，線路采用單一交路運行比較合理。

單一交路周轉時間計算公式為：

式中：

T周——列車周轉時間；

T上——列車上行運行所需時間；

T下——列車下行運行所需時間；

T站——列車停站時間；

T待避——慢車待避所用時間；

T折——列車折返所用時間。

圖7 16號線近期全日斷面客流量

設定16號線列車不越行，每站停站時間30 s，站前折返60 s，慢車待避停站時間180 s，快車越行慢車次數越多，線路通過能力就越低，還影響到短途乘客的出行時間。越行要綜合考慮，尋找到平衡點。16號線采用3種不同速度列車，考慮到近期列車發車間隔等原因，每列慢車固定二次被越行，越行等待時間等同停站時間，下列計算每站越行等待為180 s。快慢車在單一交路的周轉時間見表2。

表2 16號線快慢車單一交路周轉時間s

3.3 線路運能計算

快慢車的運行方式不同于現在軌道交通站站停運行方式。以快慢車運行時，列車的發車間隔會因快慢車不同的運行速度而采用不同的發車間隔。目前比較普遍的是將快慢車按比例組合固定作為一個周期來計算，具體如下：

式中：

N——快慢車組合下最大通過能力；

T——一組快慢車組合所需要的時間，s；

K周——快慢車組合時間內所包含的列車數；

PK周——快慢車組合運輸能力；

P——列車運輸能力；

n——列車數；

m——列車編組數；

p——車輛定員數。

由此可知，列車發車間隔決定線路通過能力。為滿足長途出行乘客出行時間，同時兼顧短途乘客候車時間，滿足早高峰最大斷面客流運載能力及考慮列車運用數，通過對3種列車運行比例研究，以達到最合理運行經濟性。

4 16號線快慢車運行方案研究

4.1 快慢車運行組合

按線路客流分布特征和列車配置狀況，快慢車運行組合可分為3種組合：①慢車+普快；②慢車+快車；③慢車+普快+快車。

上海軌道交通16號線客流特點從全日各站上下客流和客流組團表分析：早高峰占全日客流17%，晚高峰客流占全日客流14%，最大小時斷面客流1.7萬人次；平均乘距25.9 km，遠距離出行需求較大；從龍陽路到臨港新城北站及終點站臨港新城站的組團客流占29%～41.7%左右，從中心城區到南匯城區組團客流占24.4%，平谷時段客流相對平穩。根據這些客流特征，可采用快車+普快+慢車的組合方式，這種方式可以有效縮短乘客的出行時間。慢車采用站站停，普快列車中間停華夏西路、羅山路、惠南站、臨港新城北站；快車中間只停臨港新城北站。

4.2 組合方案

（1）方案一。快車（3輛編組）、普快（3輛編組）、慢車（6輛編組）的比例為1∶1∶1，定員均為216人/輛）計算如下：

為滿足高峰小時最大斷面客流1.7萬人需求，在高峰小時內需開行的快慢車組合數為：17 000/ 2592≈6.6個。由此可得高峰小時內每個快慢車組合所用的時間

因此，快慢車組合中，3種列車的平均發車間隔

平均發車間隔182 s，由于采用1∶1∶1運行方式，因此每個快慢車組合的發車間隔相等，都是546 s，運用車數見表3。

表3 方案一車輛運用數

（2）不同快、普、慢車組合比例的比選方案見表4和圖8。

表4 比選方案

圖8 不同方案的列車運行數及其平均發車間隔

4.3 方案分析

4.3.1 運能分析

16號線客流的平均乘距長，組團間客流交換量占總客流的70%，直達比例在29%～41.7%左右（見圖9）。

圖9 16號線客流組團比例

根據早高峰斷面客流計算出乘坐快慢車數量：快車（龍陽—臨港）=8 000人次×32.4%=2 592

人次；普快（中間停四站）=15 000人次×24.4%= 3 660人次。

在實際運行中A型車以定員310人/輛計算，從長途運行舒適性考慮，本文以理論數據216人/輛計算。表5是根據兩種不同定員數分別計算出的線路斷面滿載率。

表5 不同方案斷面滿載率

由表5可以分析，按實際310人/輛計算，方案三和方案五斷面滿載率低，運能比較浪費，但乘客乘坐舒適性比較好；方案四中快車運能適中，滿足運行組織需求，但普快滿載率較高，乘客乘車擁擠。但考慮到快慢車運行組織中快慢車發車平均間隔，乘客的主觀選擇比較多，可以分流一部分客流。綜合考慮運行經濟性，方案四比較適合。

4.3.2 行車組織分析

（1）平均發車間隔分析。快慢車運行方式因受越行站設計固定不可改變性，以及快慢車組合中對快車越行慢車采用相對固定車站的影響。快車對慢車的越行需通過快慢車一個組合中調整快慢車不同發車間隔來實施，平均發車間隔大對運行調整的空間就大，3種方案中方案四的平均發車間隔231 s，比其他二種方案具有優勢。

（2）終端站作業分析。16號線終點站設置雙島四線配置，車站采用交替接發車，能滿足60 s間隔。但在快慢車運行中，由于快慢車旅行速度不同，因而快慢車到達終端站的時間也會不同，往往后行的快車比慢車先到達終端站，只能占用股道等待慢車。由此可以分析出快慢車組合中快車和普快占有比例越高，終端站接發車能力越低，行車組織難度越大。方案五中快車和普快占組合中用車的50%，對終端站的行車組織壓力比較大，相對而言，方案四在幾個方案中比較占優勢。

4.4 方案比選

在同等斷面客流情況下，以下對幾個比選方案的運能和行車組織進行分析。

（1）方案三：在長距離運輸運能方面還有空余量，從運行經濟性考慮不合理，在行車間隔方面不如方案四。

（2）方案四：在長距離運能上比較緊張，乘客乘坐舒適性比其他二方案稍差些，但由于快慢車運行中，存在著多種乘車方式選擇，考慮到乘客主觀意愿，還是能滿足近期客流需求。在行車組織中平均發車間隔的增大，有利于快慢車組合中的發車間隔調整，對慢車越行和終端站的行車壓力較小。

（3）方案五：快車和普快在組合中占的比例大，造成終端站的接發車壓力大，同時對車站的行車組織要求比較高。運能上，普快的運能空余量大，造成能耗浪費，運行經濟性差。

通過比對，本文認為方案四在運行組織中綜合優勢比較明顯，推薦采用方案四。

5 結語

上海軌道交通不斷發展，網絡運行也在不斷成熟與完善。運行組織中的各種狀況都具有隨機性、動態性等不確定因數，多種運行方式結合是運行組織而必然趨勢。各種運行方式如何有效結合，以比選出高效、節能、達到乘客與公司雙贏的運行組織方案，還有待分析探索。

［1］ 張國寶.城市軌道交通運行組織［M］.上海：上海科學技術出版社，2006.

［2］ 毛保華，劉明君，黃榮，等.軌道交通網絡化運行組織理論與關鍵技術［M］.北京：科學出版社，2011.

［3］ 上海市城市建設設計院，上海申通軌道交通研究咨詢有限公司.上海軌道交通11號線南段工程可行性研究報告［R］.上海：上海市城市建設設計院，上海申通軌道交通研究咨詢有限公司，2007.

［4］ 宋鍵，徐瑞華，繆和平.市域快速軌道交通線開行快慢問題的研究［J］.城市軌道交通研究，2006（12）：23.

On Express/Slow Train Operation Program on Shanghai Rail Transit Line16

Chen Xiaofeng

Shanghai rail transit adopts the slow train model which could not adapted to the economic and service requirements for suburban lines，while the express/slow train operationcould satisfy the traffic organization.Line 16 is about to put into operation，it adopts the uses the express/ slow operation model with station overtaking line design，this model will shorten the passenger's travel time and enhance the level of service.But this model also causes new problems in traffic organization and reduces the rail transport capability.Through analysis and comparison of the operation programs，some suggestions are put forward for the operation of Line 16 in the near future.

urban rail transit；express/slow train operation；traffic organization of train

U 292.4

2012-09-26）