考慮運營組織因素的現代有軌電車線網規劃方案優化

黃志遠 朱 煒 徐瑞華

考慮運營組織因素的現代有軌電車線網規劃方案優化

黃志遠 朱 煒 徐瑞華

（同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室，201804，上海//第一作者，博士研究生）

在分析現代有軌電車線網規劃階段考慮后期運營組織，此舉具有提升服務質量、節約成本等實際意義。在此基礎上，從客流預測、站點布置、輔助配線設置、路權形式及交叉口信號控制等方面探討考慮后期的運營組織是現代有軌電車線網規劃階段應遵循的原則。結合與后期運營組織息息相關的線網密度、線路長度、非直線系數和換乘系數等可量化指標，對現代有軌電車線網規劃方案作進一步優化，可更好地實現現代有軌電車規劃、建設和運營的統籌發展。案例分析表明，考慮運營組織因素而優化調整后的線網規劃方案顯得更加合理。

現代有軌電車；線網規劃；方案優化；運營組織

AbstractLate organization of operation is a main concern in analyzing the period of modern tram network planning，it has actual significance in service level enhancement and cost reduction.On this basis，some principles to be followed in the period of modern tram network planning are proposed，they are the concerns of passenger flow prediction，station location,auxiliary line layout，road-right form and intersection signal control in the late organization of operation.Combined with the indexes of line density，line length,non-linear coefficient and transfer coefficient，which are all closely related to the late organization of operation，the modern tram network planning is further improved for the integrated development of planning,construction and operation.Through case analysis，the adjusted network planning with concerns on operation and organization is more reasonable.

Key wordsmodern tram； network planning；plan optimization；operation organization

Author′s addressKey Laboratory of Road and Traffic Engineering of Ministry of Education，Tongji University，201804，Shanghai，China

近年來，美觀環保、性能先進、乘坐舒適、低運營成本的現代有軌電車在世界各地的部分城市中得到較廣泛的應用。我國“十二五”規劃明確提出：“有序推進輕軌、地鐵、有軌電車等城市軌道交通網絡建設”。截至2014年，北京、上海、杭州、蘇州等40多座城市已有運營或規劃現代有軌電車線路［1］。

做好現代有軌電車線網規劃已成為值得關注和討論的問題。文獻［2］采用多屬性決策層次分析法作為適用的有軌電車線網評價方法，從乘客服務、與城市發展的協調、運營效果、費用效益等方面進行方案分析。文獻［3］以蘇州高新區有軌電車線網規劃為案例，闡述了線網規劃的主要內容，重點剖析了在線網規劃中有軌電車在不同區域和不同線路上體現的不同應用模式，以及根據功能定位確定線路總體方案的規劃要點，為有軌電車的合理持續發展提供借鑒與啟示。文獻［4］結合武漢東湖新技術開發區的實際工作，研究在產業轉型升級和新型城鎮化背景下有軌電車線網在綜合新城公交網絡中的適應性，建立定性與定量相結合的評價指標體系。文獻［5］從城市發展、線網功能、線網結構和運行效果多維度構建評價指標體系，并以南京河西新城現代有軌電車線網為案例進行論證。文獻［6］提出了基于改進賦權法的VIKOR模型來進行方案優選。文獻［7］重點研究了新城新區有軌電車線網規劃情況。以上均是近年來我國現代有軌電車線網規劃方案優化及評價方面的最新研究成果。

上述研究均未重點分析按照線網規劃方案建設的現代有軌電車是否適應后期運營組織需求。本文從后期運營組織的角度對現代有軌電車線網規劃方案進行優化調整。

1 線網規劃階段考慮運營組織的意義

現代有軌電車線網一般分期建設、分步實施，具有建設成本較高、建成后不易更改等特點。因此，為有效發揮現代有軌電車系統的整體能力和綜合效益，使新建線路盡快達到現代有軌電車服務水平的要求、減小對既有線路的影響，現代有軌電車線網規劃不僅要遵循工程技術相關設計標準和規范要求，而且還要兼顧后期運營管理中的實際需求。

在現代有軌電車線網建設過程中，新線的不斷接入會對已投入運營線路帶來一些問題。例如：列車如何開行才能夠更好地疏解客流，線路之間如何換乘以提高換乘的便捷性和效率，網絡化條件下如何為乘客提供有效的實時信息等。這些都將對現代有軌電車網絡運輸能力、運營效率及運營安全產生重要影響。為了能夠給乘客提供“安全可靠、高效便捷、功能完善、文明舒適”的一流運營服務，在現代有軌電車線網規劃階段充分考慮后期運營組織需求具有如下重要意義：

（1）將規劃設計與運營環節緊密結合、同步考慮，第一時間將運營組織需求在線網規劃階段進行反映，可為現代有軌電車線路開通后提供優質運營服務提供保障，充分體現“建設為運營、運營為乘客”的理念。

（2）運營組織提前介入線網規劃階段，對于全面固化運營安全生產條件、運營安全評價及提升現代有軌電車項目建設質量等也具有積極意義。

（3）現代有軌電車網絡建成后，很難再改造，即使改造也僅限于一些細微變動。運營提前介入線網規劃階段有助于保障其運輸能力和運營效率，盡可能滿足運輸組織需求，進而減少運營階段的維護改造，節約成本。

2 考慮運營組織的線網規劃原則

為更好地保證現代有軌電車規劃、建設和運營的統籌發展，在線網規劃階段就要充分考慮后期運營組織相關因素。本文從與后期運營組織密切相關的客流預測、站點布置、輔助配線設置和路權形式及交叉口信號控制4個方面探討現代有軌電車在線網規劃階段應遵循的原則。

（1）客流預測：客流預測是線網規劃設計和后期運營的基本依據。客流預測結果決定著后期運營的列車編組模式、全日行車計劃和列車停站方案等因素，因此其準確度至關重要。以市郊區域為例，城市用地規劃常常進行相應調整，從而引起客流的改變，導致目前部分客流預測結果與實際客流數據之間存在較大差異，從而會導致后期運能的不足或浪費。我國現代有軌電車線網規劃還處于初級階段，很多技術尚未成熟，客流預測多借鑒交通規劃的客流預測方法（如四階段法）。為保證客流預測的準確度，在客流預測過程中需考慮客流預測參數、模型自身精度、城市用地規劃性質、社會經濟發展和交通調查資料可靠性等多方面的因素。

（2）站點布置：站點布置與后期運營的列車行車組織和車站客運組織密切相關。例如，站間距的確定直接影響列車運營速度和列車時刻表特征；在客流集中區域合理布置車站可緩解客流在單一車站聚集，有利于車站客運組織。在站點規劃時，首先要結合城市規劃方案，覆蓋主要客流集散點（如大型居住區、客運樞紐、商區、學校等），適應居民出行特征。重點規劃布置與地鐵接駁的換乘站，建立便捷的換乘系統，擴大軌道交通覆蓋范圍，方便居民出行。車站規劃也應與現有公交系統站點相協調，改善出行環境。此外，站間距還應根據線路功能定位不同而有所區別。郊區線站間距一般要比市區線大。

（3）輔助配線設置：線路的起終點站應設置專用折返線或折返渡線。折返線的數量和設置方式應滿足后期運營高峰小時最大折返列車列數，并應有一定的余量。在適當的位置設置單渡線，可滿足現代有軌電車臨時折返的需要。單渡線的設置應盡量順岔運行，并考慮線路敷設方式、工程條件及工程造價等因素。車輛場出入段接軌方案應保證后期運營接發列車進路順暢，以提高車站通過能力，還應充分考慮全線配線布置的均勻性。

（4）路權形式及交叉口信號控制：路權形式的選擇將影響現代有軌電車后期運營的旅行速度、安全性和正點率。是否與道路交通共享路權是線網規劃中需要重點考慮的問題。由于現代有軌電車線路多為地面線，故一般情況下道路將與現代有軌電車線路共用交叉口。此時，交叉口信號控制將是影響現代有軌電車線路后期運營通過能力、行車間隔和時刻表特征的重要因素。因此在線網規劃中應慎重選擇現代有軌電車經過交叉口時的線路布置形式和交叉口信號控制方式（如信號配時、信號優先等）。

3 線網規劃方案優化指標

目前，現代有軌電車線網規劃方案一般是城市根據自身發展需要，在現有公共交通方式難以滿足當地居民出行需求情況下，為確保公共交通的吸引力、提倡綠色出行，基于客流預測采用“面、線、點”規劃法得到的。此時得到的線網規劃方案雖整體上較為合理，但從后期運營組織的角度出發，具體區域的具體線路仍有優化改進的空間。本文著重考慮后期運營組織因素，選取與后期運營組織密切相關的線網密度、線路長度、非直線系數、換乘系數作為現代有軌電車線網規劃方案進一步優化的指標。

3.1 線網密度

線網密度反映居民出行接近線路的程度，是公共交通運營服務水平評定的重要指標。公共交通線網密度δ為：

式中：

L——有公共交通線路的道路中心線總長度；

F——有公共交通服務的城市用地面積。

GB 50220—1995《城市道路交通規劃設計規范》規定：在市中心規劃的公共交通（道路公交、地鐵、現代有軌電車）線網的密度，應達到3～4 km/km2；在城市邊緣地區應達到2～2.5 km/km2。現代有軌電車線網密度一方面取決于本地區客流出行需求，另一方面也與其他軌道交通、常規道路公交線網規模及布局密切相關。表1為國內外部分城市現代有軌電車線網情況。由表1可見，現代有軌電車線網密度一般在0.31～1.24 km/km2范圍內。這與各城市當地的公共交通系統線網情況有較大關聯。因此，在線網規劃方案優化過程中，應以城市規模、居民出行需求等實際情況為基本依據，再以國內外類似城市線網密度為參考對區域線網進行微調。

表1 國內外部分城市現代有軌電車線網情況

3.2 線路長度

線路長度是考慮后期運營組織因素的線網規劃優化的重要指標，主要影響后期運營組織模式（如列車開行方案、列車停站方案及列車運行模式等）。現代有軌電車運行速度通常為20～25 km/h，故線路長度以10～20 km較為合適，以保證60 min內的適宜行程時間。表2為國內外部分城市的規劃線路或運營線路長度。由表2可見，現代有軌電車線路長度一般在10～19 km之間，并存在個別市郊線路長度較長的情況。一般來說郊區線路長度大于市區線路，應以此為依據對線網規劃方案進行優化。可按照線路功能定位不同，重點優化過長（＞20 km）或過短（＜ 10 km）線路。

表2 國內外部分城市現代有軌電車線路長度

3.3 非直線系數

線路非直線系數不僅是影響運營組織的重要因素，也是線網布局規劃評價中的一項重要指標。圖1為線網中兩節點非直線系數的計算示意圖。

圖1 網絡中兩節點非直線系數計算示意圖

如圖1所示，以距離為標準，節點（小區）間的非直線系數定義為該兩節點（小區）間（O→D）的路上實際距離與兩點間空中直線距離的比；若以時間或費用為標準，則非直線系數為從O節點到D節點路上所花費的實際時間或費用與2節點空間直線距離（假想）所要花費的時間或費用之比。非直線系數ε為：

式中：

l1、l2——居民出行實際走行距離；

l3——OD之間的直線距離。

非直線系數直接反應居民出行的便捷程度。GB 50220—1995《城市道路交通規劃設計規范》規定：“公共交通線路非直線系數不應大于1.4，整個線網的平均非直線系數為1.15～1.2為宜”。

3.4 換乘系數

換乘站一般是客流較為集中的車站，換乘站的設置直接影響行車組織、車站客流組織及突發事件下的應急處置。換乘系數是用來衡量公共交通乘客直達程度和服務水平的重要指標。換乘系數是指在一次換乘中公共交通總乘客數與直達乘客數的比值［8］。換乘系數γ為：

式中：

P總——一次換乘中公共交通總乘客數；

P換——一次換乘中直達乘客數。

換乘系數不宜過小或過大。GB 50220—1995《城市道路交通規劃設計規范》規定：“大城市平均換乘系數不應大于1.5，中小城市不應大于1.3”。

4 案例分析

在東莞市現代有軌電車遠期（2030年）線網規劃方案中。首先，考慮東莞城市、交通發展現狀和趨勢；然后，分析東莞市土地使用性質、道路網絡布局及交通需求，論證現代有軌電車建設的必要性及可行性。基于此，將現代有軌電車定位為地鐵的補充，重點服務地鐵未覆蓋地區，承擔公共交通骨干功能，提高公共交通分擔率，提供高品質服務。

目前東莞市構建了一中心四組團的空間結構（見圖2）。結合東莞市空間結構，將線網層次劃分為服務各組團之間主要客流走廊的快線和服務組團內部的普速線。根據遠期規劃，東莞市共將建設現代有軌電車快線22條，普速線12條（見圖3）。該遠期線網規劃方案是僅采用“面、線、點”規劃法得到，并未考慮后期運營組織因素的影響。結合莞深（東莞-深圳）城市軌道一體化銜接方案，加強現代有軌電車與地鐵的銜接，對東莞市線網規劃方案進行優化。優化過程見圖4。根據考慮運營組織因素的現代有軌電車線網規劃原則和線網方案優化指標，東莞市線網遠期規劃方案中需進一步優化的區域和線路見表3。表3中區域或線路位置見圖3。

圖2 東莞市一中心四組團空間結構

圖3 東莞市現代有軌電車線網遠期規劃方案（調整前）

圖4 考慮運營組織因素的現代有軌電車線網方案規劃及優化流程

圖5 調整后東莞市線網遠期規劃方案

根據表3進行優化調整，得到優化調整后東莞市線網規劃方案（如圖5所示）。由圖5可見，優化調整后，東莞市遠期線網鋪軌里程約390 km。由于調整時有意規避原規劃的不足，故各片區覆蓋線網更加合理，各組團之間線網銜接及現代有軌電車與地鐵、公交銜接良好。

表3 東莞市現代有軌電車線路規劃方案中需優化的區域和線路

5 結語

在我國城市化進程加速、城市空間拓展和交通需求劇增的背景下，各城市根據自身發展需要，開始積極規劃建設現代有軌電車線網。線網規劃方案的優劣直接決定后期運營效益的好壞，因此在現代有軌電車線網規劃階段充分考慮運營組織十分關鍵。

在客流預測、車站站點布置及輔助配線設置等線網規劃環節應充分考慮運營組織因素，并依據線網密度、線路長度、非直線系數、換乘系數等指標，參考類似城市對現代有軌電車線網規劃方案而作進一步優化調整，才能更好地實現城市現代有軌電車系統規劃、建設和運營的一體化發展。

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Optimization of Modern Tram Network Planning with Concern on Operation and Organization

HUANG Zhiyuan，ZHU Wei，XU Ruihua

U231.1：U482.1

10.16037/j.1007-869x.2017.09.023

2017-03-03）