西安地鐵3號(hào)線客流特征及運(yùn)營(yíng)方案優(yōu)化研究

張建平 龐 瑾

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，710043，西安//第一作者，高級(jí)工程師)

客流需求是制定地鐵運(yùn)營(yíng)方案的依據(jù)，研究地鐵運(yùn)營(yíng)方案與客流需求的匹配性是評(píng)價(jià)與優(yōu)化運(yùn)營(yíng)方案、提高運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)水平的關(guān)鍵。目前，西安地鐵3號(hào)線的運(yùn)營(yíng)方案不盡合理，主要表現(xiàn)在早高峰時(shí)段下行擁擠、平峰時(shí)段客流滿載率過低、車底運(yùn)用不合理等方面。3號(hào)線是西安首條實(shí)施大小交路運(yùn)營(yíng)的線路，目前缺乏對(duì)該線客流特征和運(yùn)營(yíng)匹配性的研究。本文以西安地鐵3號(hào)線實(shí)測(cè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過研究其客流特征，分析運(yùn)營(yíng)方案與客流需求的匹配性，研究運(yùn)營(yíng)方案存在的問題并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施，為3號(hào)線運(yùn)營(yíng)組織優(yōu)化提供依據(jù)。

1 西安地鐵3號(hào)線概況

西安地鐵3號(hào)線于2016年11月8日開通，是西安市開通運(yùn)營(yíng)的第3條地鐵線路。線路西南起自魚化寨站，東北止于保稅區(qū)站，運(yùn)營(yíng)里程38.0 km，設(shè)置車站26座，與已開通運(yùn)營(yíng)的1號(hào)線、2號(hào)線分別在通化門站、小寨站換乘。西安地鐵3號(hào)線線路走向及車站設(shè)置如圖1所示。

圖1 西安地鐵3號(hào)線線路圖

2 西安地鐵3號(hào)線客流特征

2.1 全日分時(shí)客流特征

西安地鐵3號(hào)線工作日、非工作日和節(jié)假日的客流時(shí)間分布特征存在明顯差異(見圖2)。工作日客流存在明顯的“雙駝峰”；非工作日、節(jié)假日無(wú)明顯早、晚高峰，17:00—20:00為高峰時(shí)段，且峰值遠(yuǎn)小于工作日。

工作日早高峰出現(xiàn)在8:00—9:00，早高峰小時(shí)系數(shù)14.1%；晚高峰出現(xiàn)在18:00—19:00，晚高峰小時(shí)系數(shù)10.6%，早高峰客流明顯高于晚高峰。非工作日和節(jié)假日客流特征相似，全日客流分布較為均衡，最大高峰小時(shí)系數(shù)僅8%。

圖2 西安地鐵3號(hào)線全日分時(shí)客流特征

2.2 斷面客流分布特征

2.2.1 工作日高峰小時(shí)斷面客流特征

工作日早、晚高峰斷面客流分布如圖3、圖4所示。由圖3、圖4可見：早高峰(8:00—9:00)最大斷面客流量高于晚高峰(18:00—19:00)；早高峰下行斷面客流整體高于上行客流，下行客流以通勤客流為主，晚高峰反之，斷面客流呈現(xiàn)方向不均衡性；早、晚高峰上、下行最大客流斷面均是吉祥村站—小寨站斷面，魚化寨站—小寨站區(qū)段客流逐漸增加，小寨站—辛家廟站區(qū)段客流較高且平穩(wěn)，辛家廟站—保稅區(qū)站區(qū)段客流為全線最少。

圖3 西安地鐵3號(hào)線周一早高峰斷面客流

圖4 西安地鐵3號(hào)線周一晚高峰斷面客流

2.2.2 非工作日及節(jié)假日高峰小時(shí)斷面客流特征

非工作日斷面客流總體較工作日低，如圖5所示(以周六為例)。由圖5可見，高峰小時(shí)最大斷面客流出現(xiàn)在上行，斷面客流位置分布特征與工作日類似。

節(jié)假日最大斷面客流高于周末，低于工作日，如圖6所示。由圖6可見：上行客流高峰時(shí)段出現(xiàn)在10:00—11:00，最大斷面客流為8 945人次/h，位置在吉祥村站—小寨站區(qū)間；下行高峰時(shí)段出現(xiàn)在18:00—19:00，最大斷面客流為10 129人次/h，位置在大雁塔站—小寨站區(qū)間。

圖5 西安地鐵3號(hào)線周六高峰斷面客流

圖6 西安地鐵3號(hào)線節(jié)假日高峰斷面客流

3 西安地鐵3號(hào)線運(yùn)營(yíng)方案匹配性分析

3.1 列車運(yùn)行交路

西安地鐵3號(hào)線列車采用大小交路運(yùn)行，如圖7所示。魚化寨站—保稅區(qū)站為大交路，全線運(yùn)行26站；魚化寨站—香湖灣站為小交路，運(yùn)行21站。3號(hào)線早、晚高峰斷面客流分布不均衡，分布特征如圖3、圖4所示。其中辛家廟站—保稅區(qū)站高峰小時(shí)斷面客流小于3 500人次。現(xiàn)行小交路基本符合客流特征，而在辛家廟站—香湖灣站的4個(gè)區(qū)間存在運(yùn)能虛糜。

圖7 西安地鐵3號(hào)線列車運(yùn)行交路圖

3.2 全日行車計(jì)劃

西安地鐵3號(hào)線列車采用B型車6輛編組，參考文獻(xiàn)[5]并結(jié)合國(guó)內(nèi)各城市地鐵實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況，本文選取5人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)，每列定員1 244人。基于此的3號(hào)線現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)方案如表1所示。

表1 西安地鐵 3號(hào)線現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)方案

工作日和非工作日高峰小時(shí)運(yùn)能與客流匹配情況如圖8、圖9、圖10所示。工作日早高峰小交路運(yùn)能為18 660人次/h，香湖灣站—保稅區(qū)站運(yùn)能為6 220人次/h；下行小寨站—吉祥村站、吉祥村站—太白南路站兩區(qū)間斷面客流超過運(yùn)能，分別為20 238人次/h和19 446人次/h，滿載率分別為1.08和1.04。該段列車處于擁擠狀態(tài)，其他區(qū)段運(yùn)能遠(yuǎn)高于客流量。工作日晚高峰運(yùn)能與早高峰相同，全線斷面客流均小于運(yùn)能，最大滿載率僅為0.82。

圖8 西安地鐵3號(hào)線周一早高峰運(yùn)能與客流匹配情況

非工作日高峰小交路運(yùn)能為16 586人次/h，香湖灣站—保稅區(qū)站運(yùn)能為8 293人次/h，上、下行客流均遠(yuǎn)小于運(yùn)能，全線滿載率低于0.54，運(yùn)能富余。

圖10 西安地鐵3號(hào)線非工作日運(yùn)能與客流匹配情況

4 西安地鐵3號(hào)線運(yùn)營(yíng)組織優(yōu)化

4.1 現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)方案存在問題分析

結(jié)合西安地鐵3號(hào)線的客流特征分析、運(yùn)營(yíng)方案與客流匹配情況可知，3號(hào)線現(xiàn)狀運(yùn)營(yíng)方案存在以下問題：

(1)工作日高峰小時(shí)上、下行斷面客流分布不均衡，早高峰下行斷面客流整體高于上行，方向不均衡系數(shù)為1.27；晚高峰反之，方向不均衡系數(shù)為1.21。高峰行車計(jì)劃采用上、下行成對(duì)發(fā)車方案，早高峰上行、晚高峰下行運(yùn)能存在較大富余。

(2)工作日早高峰上、下行滿載率大于0.50的區(qū)間數(shù)占比分別為16%、44%；晚高峰該值分別為24%、4%；非工作日高峰該值分別為4%、0%。由此可知，現(xiàn)狀運(yùn)能浪費(fèi)較為嚴(yán)重。

(3)小交路終點(diǎn)站為香湖灣站，辛家廟站為客流突變點(diǎn)，辛家廟站—保稅區(qū)站斷面客流均低于3 500人次/h，因此在辛家廟站—香湖灣站的4個(gè)區(qū)間存在運(yùn)能虛糜，小交路終點(diǎn)位置的選擇有待優(yōu)化。

4.2 運(yùn)營(yíng)優(yōu)化分析

(1)針對(duì)工作日上、下行客流不均衡問題，可在早高峰下行方向加開列車，減少上行上線列車；晚高峰上行方向加開列車，減少下行上線列車。

(2)針對(duì)目前客流狀況，可適當(dāng)減少工作日晚高峰、非工作日高峰上線列車數(shù)，減少運(yùn)能浪費(fèi)。對(duì)于香湖灣站—保稅區(qū)站區(qū)間斷面客流極小的情況，除周末高峰外，發(fā)車間隔均超過10 min，為了保持一定的服務(wù)水平，結(jié)合文獻(xiàn)[6]對(duì)運(yùn)營(yíng)組織的要求，暫不作調(diào)整。

(3)依據(jù)斷面客流，小交路終點(diǎn)站合理位置可向城區(qū)推進(jìn)，設(shè)置在辛家廟站，小交路運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度將從29.8 km縮短至22.8 km，減少辛家廟站—香湖灣站區(qū)段運(yùn)能浪費(fèi)。

4.3 優(yōu)化效果分析

根據(jù)斷面客流并參考文獻(xiàn)[6]，對(duì)西安地鐵3號(hào)線運(yùn)營(yíng)方案進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化前后各指標(biāo)對(duì)比如表2所示。

(1)優(yōu)化后，工作日早晚高峰、非工作日高峰運(yùn)用列車數(shù)共減少8列。優(yōu)化了高峰小時(shí)運(yùn)力調(diào)配，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下減少了運(yùn)營(yíng)成本。

(2)優(yōu)化后，工作日早高峰下行、晚高峰上行發(fā)車間隔縮小，早高峰上行、晚高峰下行發(fā)車間隔增大，提高了大客流方向的服務(wù)水平，更適應(yīng)客流方向不均衡現(xiàn)狀；非工作日客流較小，高峰發(fā)車間隔相應(yīng)增大。

(3)優(yōu)化后，運(yùn)能更符合客流特征，最大滿載率較優(yōu)化前更為均衡，使得車內(nèi)擁擠和運(yùn)能富余情況同時(shí)得到改善。

表2 西安地鐵3號(hào)線運(yùn)營(yíng)方案優(yōu)化前后對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究了西安地鐵3號(hào)線客流特征，并分析了該線運(yùn)營(yíng)方案與客流的匹配性，總結(jié)了運(yùn)營(yíng)方案存在的問題。為完善運(yùn)營(yíng)方案，提高運(yùn)營(yíng)效率，本文提出了更符合客流特征的運(yùn)營(yíng)方案優(yōu)化措施，并從上線列車數(shù)、發(fā)車間隔、滿載率3個(gè)方面對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，優(yōu)化后的運(yùn)營(yíng)組織方案能更好地適應(yīng)3號(hào)線的客流特征，提高了高峰時(shí)段大客流方向的服務(wù)水平，并在保證運(yùn)營(yíng)質(zhì)量的前提下減少了上線列車數(shù)，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)成本，使車底運(yùn)用更為合理。