城市軌道交通網(wǎng)絡限流方案的制定與評估及其應用*

江志彬 朱冰沁 周 明

(1.同濟大學交通運輸工程學院道路與交通工程教育部重點實驗室，201804,上海; 2.上海申通地鐵集團有限公司運營管理中心,200070,上?！蔚谝蛔髡?副教授)

城市軌道交通網(wǎng)絡限流方案的制定與評估及其應用*

江志彬1朱冰沁1周 明2

(1.同濟大學交通運輸工程學院道路與交通工程教育部重點實驗室，201804,上海; 2.上海申通地鐵集團有限公司運營管理中心,200070,上?！蔚谝蛔髡?副教授)

限流是應對高峰時段的超負荷運行以及突發(fā)事件大客流沖擊時的一種有效的客運組織方案。從限流的定義及作用分析出發(fā),提出了限流方案的制定原則、實施條件、實施方法和評價指標,并對上海軌道交通網(wǎng)絡的限流方案與實踐效果進行了總結與評價。目前限流方案的制定主要依靠運營管理人員經(jīng)驗,其全局性和動態(tài)性等方面的考慮明顯不足。

城市軌道交通; 限流; 大客流組織; 運行調(diào)整

目前,我國部分城市的軌道交通已進入網(wǎng)絡化運營階段。迅猛增長的客流和有限的運輸能力之間的矛盾日益突出。一方面,部分線路高峰時段的車廂擁擠和候車滯留等現(xiàn)象日趨嚴重;另一方面,由于設施設備功能失效和受不可預計的外部因素(突發(fā)事件、天氣等)影響，列車會發(fā)生長時間、大面積延誤,進而造成部分車站的客流積壓,給網(wǎng)絡運營安全帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。

限流是“大客流”組織的重要措施,其原本只是突發(fā)條件下的應急管理措施。由于客流量急增,目前，上海、北京等城市已經(jīng)將限流納入常態(tài)化管理。

常態(tài)限流是一種無奈的舉措,不失為線路能力緊張條件下保障安全與運營有序的有效措施之一,但對部分乘客出行帶來的不利影響也是不言而喻的,因此常受到乘客的質疑和媒體的關注。至2015年12 月,北京有12條線69座車站、上海有13條線50座車站、廣州有6條線36座車站均曾在工作日高峰時間段采用了不同程度的限流措施。從常態(tài)限流措施的執(zhí)行效果來看,限流措施確實從一定程度上緩解了車站及線路的壓力,取得積極效果。但從方案制定來看,卻缺少理論體系支撐與操作靈活性。由于列車運行和乘客出行過程具有復雜性、時變性及隨機性等特征，且其優(yōu)化方法也具有局限性,而既有的限流方案多依靠管理經(jīng)驗來制定,故在全局性和動態(tài)性等方面的考慮明顯不足[1]。

目前,我國在城市軌道限流方面的研究仍處于剛剛起步的階段,對于限流的理論與方法體系尚待構建,對于限流的應用效果也需要歸納總結。本文從限流的定義及作用分析出發(fā),提出了限流方案的制定原則、實施條件、實施方法和評價指標,并且對上海軌道交通網(wǎng)絡的限流實踐以及實施效果進行了分析評價。

1 限流的定義與作用

1.1 限流的定義

對于限流目前還沒有統(tǒng)一的定義。文獻[2]明確提出:“當發(fā)生突發(fā)客流影響行車安全或乘客人身安全時,運營單位應及時采取控制措施,保障乘客安全和運營秩序”。文獻[3]提出“限流是根據(jù)客運組織安全需要而采取的限制乘客進站速度的安全措施”。文獻[4]提出“限流為工程管理術語,對應科學用語為客流控制”。根據(jù)文獻[5-6]，限流是目前城市軌道交通運營方常用的一種應對策略；既能保障乘客安全,又可以合理有效地均衡各座車站單位時間進站客流和列車能力利用率;能最大限度地發(fā)揮設施設備的潛能,確保線路的暢通和高效運營；其體現(xiàn)的是“用時間換安全”和“犧牲局部保全局”的思想。

根據(jù)限流的實施條件及特點,本文將限流劃分為常態(tài)限流及臨時限流兩類。常態(tài)限流是指在一定時期或某些特定日期的特定地點和特定時段都采取的限流措施,其實施條件為工作日早晚高峰時段的能力緊張區(qū)段、或發(fā)生了可預知的大客流事件(如節(jié)假日期間、大型體育賽事[7]、大型展覽會、大型文藝活動等)。臨時限流是在運營延誤或突發(fā)事件條件下,當線路運營網(wǎng)絡發(fā)生客流擁擠并有安全風險時,在某些地點與時段采取的限流措施。

1.2 限流的作用

限流的作用主要體現(xiàn)在保障乘客安全,均衡能力利用與提高運營可靠性等方面。

(1) 保障乘客安全。限流可以保障乘客安全有效避免因大客流可能產(chǎn)生的擁擠踩踏及乘客被擠下站臺安全隱患。采用關閉出入口,關閉閘機和設置導流欄桿等限流措施后,站臺的候車乘客可以有序上車,從而避免乘客無序擁擠。這樣既能提高運輸效率,又能保證運營安全。圖1為采取限流措施前后的站臺人數(shù)變化情況。可見,控制單位時間的進站人數(shù),可延緩超過車站安全警戒數(shù)量的乘客進站,進而達到“削峰填谷”的效果,從而保障站臺安全。

圖1 限流前后站臺人數(shù)變化示意圖

(2) 均衡能力利用與提高運營可靠性。限流可合理、有效地均衡各座車站單位時間進站客流量，并能均衡列車能力利用率，可最大限度地發(fā)揮設施設備的潛能，防止因列車滿載率過高而導致前方車站乘客無法上車，繼而造成客流積壓，可有效避免因乘客“吊車門”而導致列車停站時間延長，從而確保全線的安全與通暢運營。圖2為大客流車站限流前后的各車站客流情況示意圖。由圖2可見，在限流之前,B車站客流已使列車滿載,故C、D、E站客流積壓;限流之后,C、D、E站無客流積壓。這種限流方案會造成特定區(qū)間(B—E區(qū)段)的運能浪費，是一種“犧牲局部保全局”的思路。

圖2 限流在均衡能力利用及提高運營可靠性方面的作用示意

2 限流方案的制定與評估方法

2.1 限流方案的制定原則與要求

限流方案應能保證合理的站臺承載能力和均衡列車輸送能力，在保障運營安全有序的前提下，最大程度地減少對乘客的影響。由于常態(tài)限流與臨時限流的目的與要求不同，限流方案在實施要求與實施條件都有區(qū)別。表1為常態(tài)限流與臨時限流的實施要求與實施條件。

表1 常態(tài)限流與臨時限流的實施條件

2.2 限流時間

限流時間包含限流啟動時刻及限流持續(xù)時間2部分。在常態(tài)運營條件下，限流啟動時刻取決于客流的時間分布規(guī)律及運輸能力短缺時段。由于工作日早晚高峰以通勤客流為主，因此常態(tài)限流通常選取早高峰及晚高峰的開始時刻作為限流啟動時刻。限流持續(xù)時間主要取決于高峰客流的持續(xù)時間，與站臺的能力和列車滿載率等因素有關。從提高限流的效率以及方便乘客出行的目的出發(fā)，常態(tài)限流的啟動時刻及持續(xù)時間應相對固定，且持續(xù)時間不應過短或過長，一般應大于30 min，且不超過90 min)[1]。在非正常運營條件下，限流啟動時刻及限流持續(xù)時間主要取決于突發(fā)事件的性質及實際客流變化等因素，應基于應急處置預案,并根據(jù)現(xiàn)場實際情況實時調(diào)整。

2.3 限流地點

限流地點的選取包含限流車站的選取及車站內(nèi)限流位置的選取2部分。

在常態(tài)運營條件下，限流車站的選取主要以車站的進出站客流量為依據(jù)。一般選擇進站量大且出站量少的車站作為主要的限流車站[1]。限流車站的選取還會受到限流時間段內(nèi)客流方向的影響。在早高峰時段限流，客流方向以郊區(qū)向市區(qū)方向為主，因此限流車站多分布在城市外圈；在晚高峰時段限流，客流方向剛好相反，因此限流車站多分布在城市內(nèi)圈。車站內(nèi)限流位置則主要集中在手扶梯、進站閘機、售票機、換乘通道及車站的出入口等處。根據(jù)限流等級，具體限流措施應按“站臺層→站廳層→換乘通道→出入口”的順序來實施。

在非正常運營條件下，限流車站應以客流積壓嚴重或瞬時大客流無法快速疏散的車站為主；站內(nèi)限流位置可根據(jù)突發(fā)事件的影響程度，按由內(nèi)而外的原則逐級實施，遵循“先站內(nèi)、后站外”，“先進站客流、后換乘客流”[8]的原則。

2.4 限流措施

限流措施與限流級別和限流強度有關。根據(jù)客流規(guī)模與運輸能力的不匹配程度,限流級別可劃分為車站級限流、單線級限流與路網(wǎng)級限流3種[8]。其中，車站級限流可根據(jù)客流強度定義不同的客流等級，其限流措施實施應根據(jù)車站客流擁擠程度和突發(fā)事件等級“由低級向高級”逐級執(zhí)行。限流強度即單位時間內(nèi)限制進站的人數(shù)，是根據(jù)路網(wǎng)、線路、車站、列車等各個設施的特征和布局情況，以各設施的最大負荷能力范圍為基礎來確定的。

限流措施分客流控制與站車協(xié)同兩種?？土骺刂剖侵笢p緩乘客進站速度和限制單位時間乘客的進站量，具體包括設置柵欄、放慢安檢速度、減緩人工售票、減少閘機開放數(shù)量、關閉自動扶梯、關閉自動售票機及車站進出口等[9]。站車協(xié)同措施則是將客流控制與多種列車運行調(diào)整措施組合運用來緩解客流集聚在站內(nèi)的問題。常用的列車調(diào)整措施有加車、扣車、跳停、變更交路及備車投用等[10-13]。

2.5 限流方案的編制流程

限流方案的編制應以客流特征為依據(jù)，包括資料收集、初步方案制定、方案評估、方案實施與調(diào)整等4個過程。具體的限流方案編制流程見圖3。其中，定期對限流方案進行評估與調(diào)整尤為重要。

2.6 限流實施效果的評價

對限流方案實施效果進行評價是一個涉及乘客、列車和策略等多因素相結合的組合優(yōu)化問題，同時也是一個多目標決策問題。在進行評價時必須綜合考慮限流方案的大規(guī)模、多因素、多約束、多目標和動態(tài)性等特點，可以從定量與定性兩個層面對限流方案實施效果進行綜合評價。具體評價指標如圖4所示。

圖3 常態(tài)限流方案的制定流程

圖4 限流方案評價指標

3 上海軌道交通網(wǎng)絡的限流實踐

3.1 基本情況

至2016年1月，上海已建成14條線路,形成了617 km線路及366座車站的運營網(wǎng)絡。隨著上海軌道交通網(wǎng)絡化運營的不斷發(fā)展，客流增長速度非?？?。至2015年12月20日，上海城市軌道交通的單日最高客運量達到1 028萬人次，多條線路的列車滿載率在早高峰時段超過了100%，部分斷面客流飽和度高達130%。為了應對急增的網(wǎng)絡客流量，上海已將限流納入常態(tài)化管理，共有13條線路、50座車站在工作日高峰時間段采用了不同程度的限流措施。

3.2 限流方案

目前,上海城市軌道交通的常態(tài)限流主要針對工作日早晚高峰時段的通勤客流。由于可預知大客流事件的瞬時大客流存在不穩(wěn)定性，故尚未被納入常態(tài)限流管理中。常態(tài)限流時間以工作日的早晚高峰為主，持續(xù)時間為1.0～1.5 h不等。采用常態(tài)限流的車站主要集中在城市外圍區(qū)域，市中心的限流站點大多為換乘車站。限流措施以客流控制為主，也有部分車站采用站車協(xié)同的限流措施。具體方案如表2所示。

表2 上海軌道交通網(wǎng)絡的常態(tài)限流方案

表3 上海軌道交通突發(fā)大客流應急預案

針對運營延誤或突發(fā)事件導致的臨時限流，目前上海軌道交通運營方已建立了突發(fā)大客流的應急預案。預案結合各車站運能，依據(jù)突發(fā)事件可能造成的危害程度、波及范圍、影響大小、行車中斷時間、人員傷亡及財產(chǎn)損失等情況，將事件劃分為一級、二級及三級3個等級，并按事件等級根據(jù)《上海軌道交通大客流處置工作預案》及各車站應急預案實施相應限流策略(如表3所示)。

3.3 實施效果評價

基于限流方案評價指標，從安全與效率兩方面對目前上海軌道交通限流的實際效果進行評價。鑒于目前上海軌道交通在實際運營定量評估數(shù)據(jù)仍不充足，因此,此次評價主要從定性的角度進行分析。上海地鐵的限流評價結果如表4所示。

由表4可見，上海軌道交通采取的限流措施在保障乘客安全及提高運營效率方面確有積極作用，但同時也存在一些問題，需在后期建立相應對策加以完善。表5為目前上海軌道交通在限流實施過程中存在的問題及擬建立的相應對策。

表4 上海軌道交通限流效果評價

表5 上海軌道交通限流實踐存在的問題及改進對策

4 結語

限流作為應對城市軌道交通“大客流”的一種常用手段”對于保障乘客安全和均衡能力利用、提高運營可靠性起到了重要作用，但其對部分乘客出行帶來的不利影響也是顯而易見的。本文從限流的定義及作用分析出發(fā)，提出了限流方案的制定原則、實施條件、實施細則和評價指標，并結合上海軌道交通限流實踐經(jīng)驗，總結了目前上海軌道交通限流方案的實施效果及存在問題，并提出了相應的改進建議。成果對于補充與完善城市軌道交通的限流理論與方法具有積極意義。

[1] 李建琳.上海軌道交通限流客運調(diào)整實踐研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2011(4):81-83.

[2] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.城市軌道交通運營管理規(guī)范：GB/T 30012—2013[S].北京：中國標準出版社，2013.

[3] 北京市質量技術監(jiān)督局.城市軌道交通運營安全管理規(guī)范：DB11/T 647—2009[S].北京：北京市交通委員會，2010.

[4] 姚向明,趙鵬,喬珂,等.城市軌道交通網(wǎng)絡客流協(xié)同控制模型[J].中南大學學報(自然科學版),2015,46(1):342-350.

[5] 張正,蔣熙,賀英松.城市軌道交通高峰時段車站協(xié)同限流安全控制研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術,2013,9(10):5-9.

[6] 江志彬,苗秋云.城軌交通列車運行延誤影響及其減緩措施[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2009(5):59-62.

[7] 苗秋云.上海賽車場站一級方程式賽車散場客流的限流與分流組合方案[J].城市軌道交通研究,2013,16(2):43-45.

[8] 劉蓮花,蔣亮.城市軌道交通網(wǎng)絡客流控制方法研究[J].鐵道運輸與經(jīng)濟,2011(5):51-55.

[9] DELGADO F,MUNOZ J C,GIESEN R.How much can holding and/or limiting boarding improve transit performance?[J].Transportation Research Part B:Methodological,2012,46:1202-1217.

[10] 江志彬,季婷婷.基于客流影響的城市軌道交通列車運行調(diào)整策略[J].城市軌道交通研究,2014,17(1):39-42.

[11] 劉曉華,韓梅,陳超.城市軌道交通車站聯(lián)合客流控制研究[J].城市軌道交通研究,2014,17(5):106-108,114.

[12] 趙鵬,姚向明,禹丹丹.高峰時段城市軌道交通線路客流協(xié)調(diào)控制[J].同濟大學學報(自然科學版),2014(09):1340-1346.

[13] MUNOZ J C,CORTS C E,GIESEN R,et al.Comparison of dynamic control strategies for transit operations[J].Transportation Research Part C:Emerging Technologies,2013,28:101-113.

Passenger Holding Plan in Rail Transit Network and Its Application

JIANG Zhibin, ZHU Bingqin, ZHOU Ming

Passenger holding is an effective way to deal with the overload operation at peak hours and large passenger flow in emergencies. By analyzing the definition and effect of passenger holding, the principle, application conditions,methods and evaluation indicators are proposed to summarize and evaluate the implementation of passenger holding plan in Shanghai rail transit network. Since the making of passenger holding plan is mainly based on the experiences of the operation managers, the overall and dynamic considerations are still in need in the plan.

urban rail transit; passenger holding; large passenger flow organization; train operation adjustment

College of Transportation Engineering,Tongji University,201804,Shanghai,China

*國家自然科學基金項目(61473210)；中央高?；緲I(yè)務經(jīng)費項目(1600219246)

U 293.6

10.16037/j.1007-869x.2017.03.002

2016-01-06)