基于斷面客流特征的城市軌道交通行車組織優化

關菁 顏偉康 許雙雙

摘 要：隨著城市化進程的不斷加快，作為現代城市軌道交通的典型代表，地鐵在方便人們日常生活中發揮著越來越重要的作用，有效的解決了城市化進程發展中的交通擁堵問題。但是，鑒于地鐵運行的特殊性，如何進一步優化行車組織方案顯得尤為重要。本文著重對基于斷面客流特征的城市軌道交通行車組織優化方案作具體的分析闡述，并以湖北省武漢市地鐵1號線為例，期望為相關的城市地鐵運營公司及研究人員提供建設性的意見。

關鍵詞：斷面客流;城市軌道交通;行車組織;地鐵;優化

0 引言

城市化進程的加快，讓地面交通逐漸飽和，這給城市地下軌道交通提供了極大的發展空間，地鐵因此應運而生。作為新型的城市軌道交通，地鐵具有速度快、舒適性高、安全和便利程度高等特點，受到人們的青睞。值得注意的一點是，地鐵在運行工程中，容易受到多種因素的影響，如客流量、電力動力及軌道因素。因此，如何確保地鐵安全運行一直是地鐵運營公司面臨的重要難題之一。

1 城市軌道交通行車組織簡述及斷面客流特征的城市軌道交通分布情況

1.1 城市軌道交通行車組織

城市地鐵交通行車組織具有復雜化與系統化的特點，要求地鐵具有行駛安全、維修保養及時有效及優質化的服務管理系統，以此確保地鐵運行過程中的絕對安全。總的來說，地鐵行車組織最根本的目的就是為乘客提供快捷、舒適的服務，保證運行高效、安全。地鐵行車組織不同于干線線路的行車組織，其工作主要范圍包括地鐵的運行與接發車兩方面。

1.2 行車組織調整原則

總的來說，地鐵行車組織的調整原則具體包括幾點：（1）全局性：要想對地鐵行車組織方案進行優化，必須嚴格遵守全局性原則，并對地鐵運行過程中秩序進行完全的掌握，保證行車組織調整后，地鐵各個設備均可以有效運行;（2）安全性：安全是地鐵行車組織調整的核心原則，對于地鐵交通來說，行車組織在進行調整時務必保證安全，保證乘客及工作人員的生命安全;（3）及時性：在進行地鐵行車組織調整時，車場的調度人員要嚴格貫徹和落實“三個及時”，準確掌握事件的關鍵處理時間點，降低不良事件的發生[1];（4）成本性：地鐵運行公司在進行行車組織調整時，需要對設備的合理應用和養護等工作進行綜合的考量，盡量延長設備的使用壽命，創造更大的經濟效益;（5）服務性原則：講到底，地鐵是一項公共服務，行車組織調整是地鐵運行和服務的重要根基。因此，在進行地鐵行車組織調整時，要充分考慮服務因素，最大限度降低行車組織調整帶給乘客的不便。

1.3 斷面客流特征的城市軌道交通分布情況

經常所講的客流是指某一單位時間內，地鐵交通線路上的乘客流動人數及流動方向的綜合，作為一個動態的變化過程，客流可以體現出一個城市的經濟發展水平與人們的生活方式。而斷面客流是指單位時間內地鐵線路在某一地點的客流量。在日常的地鐵運行過程中，要想保證地鐵安全運行，做好行車組織工作，就需要對地鐵客流的運行情況及其變化規律加以掌握。具體來說，斷面客流特征的城市軌道交通分布情況包括以下幾類：

（1）凸起型：凸起型是指在不同時間段內，中間幾個斷面值的客流量較大，此時斷面客流呈現出凸起形狀;（2）凹陷型：與凸起型剛好相反，指在不同時間段內，中間幾個斷面值的客流量較小，所呈現出的“凹”形斷面客流[2];（3）均等型：各個車站的上下車客流接近相等，沿線的客流基本一致，沒有出現明顯突增的斷面客流;（4）漸變型：是指隨著地鐵線路的延伸，客流量隨著車站所處的位置逐漸增加或減少;（5）不規則型：地鐵線路客流量分布情況不能形成某種形狀，分布相對來說較為凌亂。各斷面客流的不均衡性通常采用單向各斷面客流不均衡系數表示，常用的計算公式為：ah=，公式中的ah表示單向斷面客流不均衡系數，pi表示單向斷面客流量（人），而K表示單向全線斷面數（個）。

2 不同客流分布下的行車組織方案

一般來說，在確定行車組織方案時，為了更好的定量描述客流流向，需要滿足幾方面的要點：（1）需要將地鐵運行時間分為若干個時間段，并且控制每個時間段內的客流量沒有出現波動;（2）行車組織調整后，務必滿足客運需求;（3）快車和慢車的行車組織方案有所不同，快車的停車方案只能有一種，而慢車需要在每個時間段內至少開出一列，一旦確定停車方案，便不能改變[3];（4）可以乘坐快車直達的乘客可以不乘坐慢車，而對于快車不直達的兩站間的乘客，可以先不乘坐快車再轉慢車，列車的對數不作改變。

2.1 斷面客流特征的適應性對策

地鐵交通過程中的斷面客流特征極易引起各區段客流量不同，為了最大限度的節約乘客時間和地鐵公司運營成本，需要采取不同的停車方案。（1）長短交路混跑：斷面客流特征會使地鐵運行全線中的某一個區段客流量增大，傳統的行車組織方案必然會產生運營成本大、滿載率低等弊端。因此，為了保證行車組織可以適應斷面客流特征，可以在客運量大的區段開行短交短列車，以此滿足該區段的客運需求;（2）快慢車并行：長途客流與短途客流存在于中心城區或市區與機場間的地鐵線路中，但是線路中的某一些車站客流量較小。因此，可以設置快車與慢車，快車在客流量大的車站停車，這種方案很大程度上可以讓乘客的乘車時間縮短。需要注意的一點是，采用快慢車行車組織方式時，會產生快車對慢車的越行，所以，可以適當的在越行車站增設1-2條股道。

2.2 時間分布不均衡狀態下的行車組織方案

時間分布不均衡狀態下的行車組織方案主要有兩種：（1）分時段開行大小編組列車：具體來說，就是在平峰時段開行小編組的列車，在高峰時段開行大編組的列車。這種行車組織方案可以有效的提升地鐵的滿載率，降低運營成本，提高服務水平。不過值得注意的是，在實施這種行車組織方案時，要對列車的拆解與拼裝問題進行考量。同時，在平峰時段向高峰時段過渡過程中，為了有效避免小編組列車產生的滯留乘客情況，要將大編組和前行小編組列車的開行時間控制的小一些;（2）采用高低密度行車組織方案：簡單來講，就是在高峰時段對行車間隔進行縮短，在平峰時段對行車間隔進行加大，這種行車組織方案在提升載客率方面具有積極的意義，同時也有減低地鐵運營成本的作用[4]。但是，在低密度行車時會延長乘客的等待時間，不利于服務水平的提升。

2.3 空間分布不均時的行車組織方案

空間分布不均時的行車組織方案包括兩種：（1）安排不同運力：地鐵在運行過程中，如果出現上下行方向最大斷面客流不均衡程度較大情況時，可以在環形路上設置內外環線路，起到不同運力的作用;（2）加開區段列車：如果出現了單向最大斷面客流不均衡的情況，則可以采取在客流量較大的區段增設列車的做法，實行長短交路結合的行車組織方案。不過一旦采用這種行車組織方案，就會對地鐵運營公司和車站的折返設備造成很大的影響，需要做的工作更多。

3 基于斷面客流特征的城市軌道交通行車組織優化實例

3.1 案例分析

以湖北省武漢市地鐵1號線為例，地鐵1號線西起徑河，東至漢口北，線路共計程度為38.54km，共計車站32座，平均站間距為1.2km，與地鐵2號線在循禮門站換乘，與3號線、6號線、7號線、8號線、陽邏線分別在宗關、大智路、三陽路、黃浦路、新榮站換乘。1號線每天的運營時間為17h，全天采用單一交路，兩端一場一段出入車，高峰時段最大上線列車數為45列，最小行車間隔為198s，周末時間的高峰時段最大上線列車數為32列，最小行車間隔為282s。總的來說，地鐵1號線的客流特征體現在以下幾方面：

（1）工作日（周一至周五）早高峰時段，上下行客流量高峰斷面具有明顯的偏心分布特征。具體來說，早高峰時段，上行方向由漢口北行至宗關的斷面客流量較大，而經過宗關后，斷面客流量逐漸減小;下行方向徑河至黃浦路的斷面客流量最大，經過黃浦路后，斷面客流量逐步減少;（2）晚高峰時段，1號線的上下行客流量分布基本對稱，宗光至黃浦路的客流量最大，上行方向北段的客流量大于南段，下行方向的南段客流量大于北段;（3）早晚高峰時段1號線的上下行客流量分布不均衡，早高峰時段的不均衡狀態明顯于晚高峰，早高峰時段的上行斷面客流量遠大于下行，不均衡系數約為1.48，晚高峰時段的上行斷面客流量大于下行，不均衡系數約為1.19。

3.2 行車組織優化方案

鑒于當前地鐵1號線呈現出早晚高峰斷流客流量差異大、上下行客流量不均衡、周一早高峰時段的1號線運行最為緊張，乘客舒適度最低以及高峰時段北大街換乘壓力大這幾方面的問題，具體的行車組織方案具體有以下幾種：

（1）對黃浦路站列車到站時間進行調整：根據調查可以發現，地鐵1號線在18：15至18：20期間，共有3列列車同時達到黃浦路站，導致換乘量急劇增加。因此，可以對現有的時刻表進行調整，讓高峰時段達到黃浦路站的列車錯開8s以上，以此減小瞬時換乘所導致的斷面客流量;（2）加開備用車：研究發現，1號線的早晚高峰時段極大斷面客流量持續時間一般都在45min內，且均處于黃浦路至宗關區段。因此，當發生大客流量或者臨時可以預見大客流量情況時，即可加開備用車，可以將備用車存放至宗關站;（3）鑒于1號線高峰時段部分區間運力不足，上下行斷面客流不均衡，可以采取上下行不均衡運輸組織方法，在高峰時段，可以單方向加車。比如古田一路至黃浦路區段的早高峰時段上線43列列車，運能量約為3.13萬人次/h，晚高峰運能量約為3.88萬人次/h因此，在采用不均衡運輸組織方法時，可以在上行方向增開2列列車，每小時的運能約提升4.63萬人次/h，可以發現，在運用車數不變的情況下，上行方向高峰時段（7：26至7：57）的運力約提升14%。

4 結語

隨著城市化進程的加快，地鐵運行量有大大的增強，容易產生斷面客流特征，為了保證運行質量，在進行行車組織優化時，需要對運行的斷面客流特征進行分析，并堅持2行車組織調整原則，制定最科學、合理的行車組織方案，確保地鐵運行正常。

參考文獻

[1] 王永崗，張俊，武艷.基于斷面客流特征的城市軌道交通行車組織優化方法[J].城市軌道交通研究，2017（4）：11-16.

[2] 李宇輝，邵海平.弓網異常故障對城市軌道交通行車組織的影響及處置對策[J].城市軌道交通研究，2019（12）：117-120.

[3] 王樹文.基于客流時空分布的城市軌道交通線路行車計劃優化方案[J].都市快軌交通，2019（5）：69-90.

[4] 張昱辰.在全球與地方間的媒介：城市軌道交通在上海的傳播（1980-2010）[J].國際新聞界，2019（3）：6-23.