貫通運營條件下城市軌道交通列車開行方案優化措施

劉星星

（中鐵十六局集團鐵運工程有限公司， 河北 高碑店 074000）

在城市軌道交通體系中，跨線列車常表現出線路長、區域性直達等多重特點，在此基礎上結合開行快慢車的方式有助于縮短單程運行時間，解決以往列車周轉效率低的問題，給乘客提供高效便捷的出行服務。

1 工程概況

重慶軌道江跳線起于5號線跳磴站，全長約28.22km，具體包含地下線長5.80km（20.55%）、高架線長19.62km（69.53%）、地面及過渡段長2.80km（9.92%）三部分。沿線新建6座高架車站，平均站間距4.39km，采用雙流制As車輛，速度120km/h。項目建成后標志著5號線可全面貫通。

2 貫通運營模式概述

貫通運營是地鐵運營領域的全新模式，列車可在多條物理線路間行駛，依托于該模式能夠減少乘客的換乘次數、縮短通勤時間，使乘客享受到便捷、高效的出行服務，同時也有利于發揮出現有軌道交通系統軟硬件設施的應用優勢，提高經濟效益[1-2]。在貫通運營模式中，需跨越多條線路完成列車運行計劃，其具有系統性，會對客流、線路能力等多方面帶來影響[3]。在應用貫通運營模式后將加劇車站運輸組織的復雜性，為了切實發揮出該模式的應用優勢，則需要在特定的條件下采用該模式：

（1）客流條件：在貫通運營模式中切實保證運輸組織的合理性，必要時可根據現狀線路的運行特性采取改造措施，并存在足量的跨線需求客流量，相比于貫通運營的改造費用，乘客節省的時間價值應更為可觀，以免出現投入與產出不成正比的情況。

（2）工程條件：兩條或多條貫通線路間應當在信號、調度指揮等多個層面具有協調性，同時在線路間增設渡線，發揮出連接作用。

3 貫通運營列車開行的可行性分析

3.1 工程條件

地鐵線路需形成相互連通的關系，同時各自的下屬子系統應具有彼此兼容的特性，主要考慮如下幾項內容：

（1）車輛。參照原線的車輛車型，要求貫通運營的車型與之保持一致。根據現階段的城市軌道交通建設狀況，應用較為廣泛的車輛主要有三類，即A型、B型及C型，各自在設計時速、尺寸方面均有獨特性，同時車載設備、受電弓安裝位置等均存在差異。此外，當列車從某條線轉至另一條線時，該過程中還將受到限界、信號制式等多方面的影響，因此需要確保貫通運營的車型具有一致性。

（2）站臺長度。根據所掌握的站臺長度信息，分析貫通運營列車編組方案與之是否具有相匹配的關系。在線路走向和覆蓋范圍的雙重作用下，各線路的時空特征均有其獨特性，因此每條線路所對應的車輛編組方案也不盡相同，對應于各運行列車而言，其長度自然存在差異。此外，對于形成交匯點的兩條線路，其初始建設時間相距較遠，受設計理念、施工方法等方面的影響，其站臺預留長度難以實現統一。在列車貫通運營時，若沿線車站站臺長度不足列車的長度，則會出現車輛無法正常停泊、乘客無法順利上下車的情況。

（3）線路軌道。貫通運營所涵蓋的線路軌道需要采取一致的設計標準，具體涉及到鋼軌、軌距等方面。以軌距為例，若兩條線路的軌距存在差異，則需要將其統一化，或是在某條線路上額外增設一條鋼軌，使其除了原軌距外還提供一種新軌距，以便貫通運營車輛的正常通行。還需在線路軌道間增設聯絡線，以滿足列車折返于特定線路的需求。

（4）信號及機電設備。各線路在信號及機電設備方面應具有一致性，例如供電方式、信號制式、閉塞方式等。城市軌道交通系統具有規模化的特征，與之相配套的信號及機電設備也較為豐富，所需投入的成本過高，若缺乏合理的設計方案將直接對線網運營的穩定性帶來影響。對此，在建設期間需以前瞻性的眼光看待問題，合理預留機電設備，此舉能夠給后續的貫通運營創設堅實的基礎，并減少建設成本，充分發揮出現有資源的應用優勢。

3.2 列車發車間隔及線路通過能力

貫通運營模式可省去以往過軌乘客的換乘行為，主要考慮的是過軌乘客，因此將其視為研究對象較為適宜。列車發車間隔時間是影響乘客出行總時間的關鍵因素，需要將列車發車間隔時間作為切入點，探討在開行貫通運營列車后是否具有可行性。秉承著安全第一的原則，假設列車行駛到銜接線路后，與線路的本線列車在區間運行時間和停站時間兩方面均具有一致性。

在未開行貫通運營列車的條件下，過軌乘客可能出現的行為有如下四種：（1）在A線站臺等候，隨后乘坐的是本線列車；（2）在換乘站換乘；（3）在換乘站乘坐B線本線列車；（4）經一段時間的行駛后，到達目的地。

式中：T1為跨線乘客在未開行貫通運營列車時的出行時間；h1、h2分別為A線、B線本線列車的發車間隔；t換乘為乘客的換乘走行時間（發生于換乘站）；Σti為乘客總在車時間。

根據上述計算公式做進一步的分析，在開行貫通運營列車時，乘客的出行行為可以精簡至兩項，即在A線站臺等候貫通運營以及乘車到達目的地。假定此時過軌乘客的總出行時間為T2，則有：

式中，h3為貫通運營列車的發車間隔。

在假定沿線乘客無變化的前提下，分析在貫通運營前后出行時間的差值，即ΔT，具體計算方法如下：

從如下兩種情況對ΔT展開分析：

（1）ΔT≥0，在開行貫通運營列車后，有助于縮短過軌乘客的出行時間，從而在幾乎相同運行資源的條件下提高城軌系統的服務水平，理論上具有ΔT越大則承軌系統服務水平越高的變化特點。

（2）ΔT＜0，若在此條件下開行貫通運營列車，反而會出現適得其反的局面，即過軌乘客的出行時間增加，為了縮短出行時間，該類乘客通常不會將貫通運營列車作為首選對象，此時不建議采用貫通運營模式。

4 貫通運營條件下列車開行方案的優化措施

列車開行方案主要涵蓋列車交路方案、編組方案及停站方案，作為一項綜合性較強的方案，其是城市軌道交通列車運營中不可或缺的部分，同時也是編制列車運行圖的關鍵依據。在制定完善的軌道交通列車開行方案后，可以大幅度提高系統服務質量水平，在滿足客流需求的同時減少運營成本，達到提質增效的發展效果。圖1為城市軌道交通列車開行方案架構圖。

圖1 城市軌道交通列車開行方案架構圖

4.1 優化方案的編制要點

（1）主要內容。以客運量為主要分析依據，根據客流的性質合理部署車輛的類型、數量、線路、編組模式等，由此形成以客流為核心的完整方案。

（2）編制流程。不同運營階段的列車開行方案也存在差異，因此需要針對性考慮。在線路正式運營前以預測客流為主要參考，推導列車開行方案，隨著后續線路運營工作的持續開展，深度優化客流列車開行方案，尋找不合理的部分，采取優化措施。通常需按照“客流預測→客流分析→生成開行方案→驗證及優化”的流程有序落實各項工作。

（3）線路選定。作為貫通運營條件下列車開行方案的優化措施，線路的選定尤為關鍵。眾所周知，貫通運行列車的開行對硬件配備要求偏高，而在成網必備的條件之下，相較獨立運營的單線模式，其優勢盡顯的同時也具備一定的缺點。比如經濟效益方面，貫通運行列車的項目建設不僅會增加額外投資，還會使原有的交通線路由1變2，更為復雜，這就與高效、快捷、準時等客運標準相違背。所以，在決定實行貫通運行列車開行前，需要全面評估其可行性和必要性，以一個區段的對應列車開行實際情況，將運行路線的選擇作為關鍵工作，并講究科學的、合理的方法，去比選和確定方案。

而就貫通運行列車運行線路的合理選擇方面也涵蓋一些主觀及客觀的因素。首先是運輸組織的復雜性，因為在同一個線路區段里，如出現過多的交路列車會嚴重影響到各列車之間的行車路徑及行車時間，像客流量較大的單站點和中轉站會極大降低出行效率，更會給乘客帶來不便捷的乘車體驗。其次是線路連接方面，貫通運行列車交路的范圍具有選擇性，不同的換成方向數量及過軌客流量都是重要影響因素，需要因地制宜，考察和制定兩條不同線路的連接方式，使之具備科學性；還要前期評估和判定工程條件、車站調度水平、信號燈等硬件設備，以此確定開行貫通列車的實際條件。最后是過軌和折返因素，要想貫通運行列車開行，車站還需要具備一定的過軌條件，待該項作業安全完成才能徹底實行貫通運行列車交路的開行。而目前列車的控制系統已經足夠成熟，但在此基礎上各車站的折返數量較多，會直接影響貫通列車的開行。所以，除綜合考慮出行需求和客流特征之外，貫通列車開行的路線選擇還需根據城市的實際情況確定，杜絕理想化和高額的資金投入。

4.2 建立優化模型

以現狀軌道交通運行情況為立足點，結合貫通運營經驗，認為在郊區線與中心線間增設貫通運營列車較為合適。此外，快慢車模式的可行性較低，在此條件下為切實提高模型的可操作性，可對列車的運輸工作做出特定的約束，即采用的是固定編組、站站停的模式，由此形成相應的模型，僅考慮列車交路方案和發車頻率兩項重點內容。在建立優化模型時可參照如下方法：

（1）A、B線路間具備采用貫通運營模式的條件；兩條線路沿線各車站的站間OD客流為已知參數，同時該部分乘客所表現出的到站規律可以滿足均勻分布的要求。

（2）引入固定編組模式，停站方案采取的是站站停模式，乘客可根據自身需求挑選能夠滿足其OD直達需求的列車，若并不存在可供選擇的直達車，則挑選滿足最短出行時間要求的方案。

（3）全面滿足沿線各OD的客流需求，交路運行的列車總量具有合理性，換言之，其能夠滿足沿線各乘客所提出的運輸需求；已經明確各交路區間的運行時間，隨著貫通運營列車的持續行駛，當其到達B線后，能夠與所在新線列車的各項運行參數保持一致，形成協同運行的關系；此外，車底周轉方式為各交路獨立運用。

5 結束語

綜上所述，貫通運營能夠實現對現狀城市軌道交通列車資源的深度整合，從而提高交通運輸服務能力，給乘客提供更加便捷的出行服務。而縱觀未來發展趨勢，在城市人口逐步增加的背景下，貫通運營模式的應用頻率也將逐步提高，是一種兼顧乘客出行需求和地鐵運行效率需求的優質方案。在本次分析中，則對具體的貫通運營列車開行方案展開分析，希望所提內容可為相關工作人員提供參考。