深圳地鐵13號線快慢車組合運營方案研究

徐吉慶

(中鐵二院工程集團有限公司地鐵院，610031，成都//高級工程師)

1 深圳地鐵13號線概況

深圳地鐵13號線(以下簡稱為“13號線”)為跨境線路，起點為深圳灣口岸站，規劃終點為東莞境內的松山湖北站，線路全長63.3 km。該線全部為地下線，共設置車站31座(深圳段設置車站 26 座，東莞段設置車站 5 座)，全線平均站間距為2.10 km[1]。13號線采用8節編組A型車，列車定員為2 136人。

結合區域城鎮體系空間布局、自然地理及交通區位，深莞惠通勤圈共劃分為 5個圈層，形成相應的交通圈(見表1)。根據13號線站位情況，東莞松山湖片區距離后海中心約60 km，正處于4區通勤交通圈范圍[2]，因此，13號線東莞松大組團中心區域(松山湖北)至深圳中心城核心區域(后海)出行時間應控制在1 h左右。

同時，深圳四期建設規劃指出:“至中期(2025年)，城市軌道交通在出行時間方面的發展目標為城市主城中心門到門出行時間不超過1 h”。考慮出行換乘時間，13號線從光明新區北部(公明廣場)至中心城核心區域(后海)的出行時間應控制在45 min左右。

表1 深莞惠通勤圈圈層空間結構

2 深圳地鐵13號線快慢車組合運營的必要性

根據快線的功能定位，分析深圳灣口岸站—松山湖北站的線路條件，13號線車站分布呈中心城密集、外圍稀疏的特征。南山組團平均站間距為0.9 km，外圍光明組團平均站間距為2.06 km，跨境段松大組團平均站間距為4.56 km。通過對列車運行速度分別為80 km/h、100 km/h與120 km/h情況下的運營時間進行對比分析(見表2)得知，當速度目標值為100 km/h時，全線運營時間較80 km/h可縮短5.8 min，節時效果明顯；且較120 km/h的速度目標值，列車全線運營時間僅增加2.2 min，相差不大。故推薦13號線采用100 km/h的速度目標值。

表2 13號線在不同速度目標值時的運營時間匯總表

表3為兩種運營模式下的運營時間對比。由表3可知，采用站站停運營模式時，13號線全線運營時間為82 min，因本線客流平均運距超過常規地鐵，且直達客流較多，客流特征適應性較差。因此，有必要對快慢車組合運營進行研究。

表3 兩種運營模式下的運營時間對比表 min

13號線旅行速度提高后,可強化南山組團對北部外圍光明新區組團的輻射。而對于東莞段跨境客流采用站站停的運營模式，是無法滿足深莞1 h交通需求的，因此采用快慢車的組合方案，來保證東莞至深圳核心區(后海站—松山湖北站)的出行時間控制在1 h左右(見表3)，這樣便可滿足深圳市綜合交通規劃1 h的服務需求。通過該方案提升了南山核心區與石巖組團、光明組團、公明組團的交通出行效率，實現了公明廣場站—后海站45 min出行時間的規劃目標，并進一步增強了軌道交通競爭力和差異化服務。

3 深圳地鐵13號線快慢車組合運營方案研究

3.1 快車停站方案

確定快車停靠站的原則是以車站周邊片區規劃和客流預測為基礎，綜合分析沿線各車站的功能及級別、各時段總的客流乘降量、換乘客流量等因素，盡量將組團中心站、重要客流集散點以及重要換乘站確定為快車停靠站。13號線各車站遠期早高峰預測乘降量如圖1所示[3]。

圖1 深圳地鐵13號線各車站遠期早高峰預測乘降量

由圖1可知，以留仙洞站為界，留仙洞站以南的車站沿線崗位眾多，高峰小時客流乘降量較大，車站客流乘降量較均勻，且這些車站基本上是換乘站或綜合樞紐站；留仙洞站以北的車站集散量差異很明顯，石巖組團中心上屋北站、光明組團中心光明城站、公明組團中心公明廣場站的乘降量均明顯高于周邊其他車站，此3站的客流乘降總量占留仙洞站以北的15座車站的38%。

因此，在深圳境內，選擇留仙洞以南的所有車站及上屋北站、光明城站和公明廣場站作為快車停靠點；在東莞境內，選擇華為站、大朗西站(與東莞1號線和贛深鐵路換乘)及松山湖北站(終點站)作為快車停靠點。13號線快慢車的停站方案如圖2所示。

3.2 快慢車模式的利弊分析

3.2.1 開行快車的節約時間估算

13號線推薦采用最高運行速度為100 km/h的列車。當列車過站速度為100 km/h時，在不同的站間距條件下，快車少停1站所節約的時間約為25～30 s。另外，考慮在城市軌道交通中，平均停站時間為30～35 s。綜上所述，13號線快車若少停1站，可節省時間55～65 s。

圖2 深圳地鐵13號線快慢車停站方案示意圖

因此，在快慢車組合運營模式下，快車不停站所節約的總時間按1 min取值，并以此作為快慢車系統能力損失的研究前提。

3.2.2 開行快車產生的系統能力損失估算

通過理論研究[4]，開行快車將會對系統能力造成損失，即每小時每開行1對快車，在60 min內，系統能力損失將增加t節約，由此得到系統能力N的估算公式為：

(1)

式中：

h——最小行車間隔，min；

t節約——快車不停站所節約的時間，min/站；

n快——單位時間內快車開行對數，對/h。

根據上述系統能力的計算公式，當h為2 min，n快為12對/h，計算得到N為24對/h，此時快慢車開行對數比例為1∶1。本線開行快慢車時，列車最大開行對數按照24對/h控制。對于13號線，若遠期客流超過預測值，可考慮高峰時間采用站站停模式增加運能、平峰時段采用快慢車模式。

3.3 越行線的設置

3.3.1 越行線站點的選擇

根據遠期快車及慢車客流預計，遠期早高峰快車客流最高斷面約1.25萬人次/h，慢車客流最高斷面約3.83萬人次/h。13號線列車采用8節編組的A型車，其列車定員為2 136人/列，因此遠期高峰小時行車量需按照快車6對/h、慢車18對/h開行(其中，12對/h的慢車在深莞邊界的公明北站折返)，交路圖如圖3所示。

按照13號線停站方案，運行圖鋪畫結果顯示(快車-慢車-慢車-慢車-快車的發車間隔為3 min-3 min-2 min-2 min)，遠期早高峰慢車需在白芒站、羅租站、同觀路站、東周路站和長春北站待避。

圖3 深圳地鐵13號線遠期早高峰列車運行交路推薦方案

同時，通過鋪畫運行圖對避讓站的站點進行了驗證。經驗證，該方案可以適應快慢車比例為4∶20、6∶18、8∶16等不同對數、不同快慢車比例及不同間隔分配的運營組織方案。13號線在兩種不同的發車間隔以及快慢車開行比例均為6∶18對/h時的列車運行圖方案，如圖4～5所示。因此避讓站的選擇具備較好的靈活性和包容性。

注：發車間隔為3 min-3 min-2 min-2 min

圖4 深圳地鐵13號線部分時段列車運行圖方案一

注：發車間隔為2 min-2 min-2 min-4 min

圖5 深圳地鐵13號線部分時段列車運行圖方案二

3.3.2 越行線的設置形式

由于避讓站需設置越行線以供慢車停站待避快車，13號線5個避讓站均為地下車站，因此避讓站的配線設置應考慮采用工程量較省的單島車站方案，依據越行線布置形式(正線靠近/不靠近站臺)以及是否增加聯通上下行的渡線，本文共提出4種方案(見圖6)。為保證快車的通過速度，推薦采用正線不靠近站臺的方案一，同時考慮渡線的設置。

a) 方案一b) 方案二

c) 方案三d) 方案四

圖6 單島車站越行線配線比選方案

3.4 快慢車模式的投資效益分析

3.4.1 時間節省效益分析

在快慢車運營模式下，采用站站停模式的慢車需要在部分避讓站待避，以便讓快車不停站通過。快車雖然節省了直達客流的出行時間，但同時增加了慢車乘客的等待時間。對于1條擬開行快慢車的線路而言，應根據全日快慢車的開行計劃，分別計算這兩項時間。

需指出，并非所有乘坐慢車的乘客均會延誤時間，僅為越過慢車待避車站的乘客才會延誤時間(約3 min)。被耽擱的客流量可由到達避讓站前的區間斷面流量減去避讓站的下客量得出。以遠期早高峰為例，根據運行圖鋪畫結果顯示，遠期早高峰慢車需在白芒站、羅租站、同觀路站、東周路站、長春北站待避，每趟慢車在上述避讓站待避的概率為1/3，遠期早高峰慢車效益預測如表4所示[3]。由表4可知，遠期早高峰慢車延誤時間約3 276.5 h。按照上述方法計算，遠期晚高峰、平峰延誤時間分別增加2 967.35 h、12 337 h，可得到慢車全日延誤時間為1.86萬h。

同時，快車節約時間可利用快車斷面客流及越行段的節省時間得出。以遠期早高峰(見表5)為例，上行方向留仙洞站—上屋北站的斷面客流為5 876 人次/h，快車共運行4個站，節省4.0 min(按照快車越行1個站節約1 min的原則)，則快車在上行方向留仙洞站—上屋北站的節省時間為392 h。以此類推，其余時段及各區段節省時間計算方法同上，則早高峰、晚高峰及平峰快車節省的時間分別為3 710 h、3 358 h、19 894 h。因此，全日快車節省時間約為2.70萬h。

表4 遠期早高峰小時慢車效益預測表

表6為不同運營模式下遠期全日列車效益對比。由表6可知，遠期慢車全日的延誤時間總計1.86萬h，快車節省時間為2.70萬h。整體而言，每天開行快慢車能節省約0.84萬h，因此該運營模式為乘客節約了出行時間，同時增加了社會效益與經濟效益。

3.4.2 工程投資分析

開行快慢車需在白芒站、羅租站、同觀路站、東周路站、長春北站共5處避讓站設置越行線(見圖7)。但其中白芒站、羅租站、同觀路站的越行線兼顧停車線功能，對于常規站站停模式也需要設置停車線，東周路站為出入段線，因此僅長春北站一處為專門增設的越行配線，在計算越行線所增加的工程投資比較中應考慮這些因素。

表5 遠期全日快車效益預測表

表6 不同運營模式下遠期全日列車效益對比

經初步估算，全線快慢車方案較站站停方案工程投資總費用增加約6.858 9億元，約占總投資的1.3%。各站的投資差異如表7所示。

a) 白芒站/羅租站/同觀路站b) 東周路站c) 長春北站

圖7 站站停模式時各車站配線示意圖

4 結語

本文結合13號線的功能定位、客流特征及規劃出行時間目標，對快慢車方案進行研究。13號線作為一條63 km的超長線路，采用站站停模式，全線運營時間超過80 min，其所暴露的運營時間問題較為明顯，對長距離直達客流的適應性較差。同時，留仙洞站以北車站乘降量差異明顯，快慢車組合的運營模式符合13號線的客流特征，有助于節省乘客出行時間，增加全線社會效益與經濟效益，同時可帶動深圳沿線發展，并利用快車實現深莞1 h同城化通勤交通圈，促進深莞一體化發展，以及優化深圳城市資源配置。