沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線運(yùn)輸組織方案優(yōu)化研究

薛 亮，劉小玲

（1.遼寧省交通高等?？茖W(xué)校 經(jīng)濟(jì)管理系，遼寧 沈陽(yáng) 110122；2.沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 客運(yùn)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110011）

沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線一期正線共設(shè) 22 個(gè)車站，自西向東依次為十三號(hào)街站、中央大街站、七號(hào)街站、四號(hào)街站、張士站、開(kāi)發(fā)大道站、于洪廣場(chǎng)站、迎賓路站、重工街站、啟工街站、保工街站、鐵西廣場(chǎng)站、云峰北街站、沈陽(yáng)站、太原街站、南市場(chǎng)站、青年大街站、懷遠(yuǎn)門(mén)站、中街站、東中街站、滂江街站、黎明廣場(chǎng)站，線路全長(zhǎng) 27.9 km。該線路橫跨沈陽(yáng)市區(qū)東西方向，將鐵西廣場(chǎng)、沈陽(yáng)站、太原街、中街、東中街等商圈連為一體。沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線自 2010 年 9 月 27 日開(kāi)通以來(lái)，客流迅速增長(zhǎng)，出現(xiàn)高峰時(shí)段車廂擁擠、車輛滿載率高、部分時(shí)段和區(qū)段運(yùn)能不足的現(xiàn)象。目前，沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線的運(yùn)輸組織方案不盡合理，主要表現(xiàn)在高峰 ( 尤其是早高峰 ) 時(shí)段客流滿載率過(guò)高、平峰時(shí)段客流滿載率過(guò)低、車底運(yùn)用不合理等方面。因此，從沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線實(shí)際客流的時(shí)空分布特征分析出發(fā)，研究其運(yùn)輸組織方案存在的問(wèn)題及相應(yīng)的優(yōu)化措施。

1 運(yùn)輸組織方案現(xiàn)狀分析

1.1 客流現(xiàn)狀

研究選取 2012 年 3 月 12 日沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線客流 ( 周一，計(jì)劃運(yùn)行圖平日運(yùn)行圖 )，對(duì)其斷面客流特征進(jìn)行分析。

（1）斷面客流時(shí)空分布特征[1]。沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線按時(shí)間分布，斷面分時(shí)客流統(tǒng)計(jì)如圖1、圖2 所示；按空間分布，斷面分區(qū)間客流統(tǒng)計(jì)如圖3、圖4 所示。

圖1 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線全天分時(shí)分方向最大斷面統(tǒng)計(jì)圖

圖2 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線全天分時(shí)不均衡系數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

圖3 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線上行斷面空間分布示意圖

圖4 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線下行斷面空間分布示意圖

（2）客流分析[2]。由圖1 可以看出，沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線早晚高峰特征明顯。早高峰時(shí)段為7:00 — 9:00，其中極端早高峰時(shí)段 ( 7:00 — 8:00 )客流為 14 544 人次/h；晚高峰時(shí)段為 17:00 — 19:00，其中極端晚高峰時(shí)段 ( 17:00 — 18:00 ) 客流為 10 690人次/h。由圖3、圖4 可以看出，沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線早高峰客流具有明顯的向心特征。在早高峰時(shí)間段 ( 7:00—9:00 )，由西段至市中心 (沈陽(yáng)站)的斷面客流非常大，過(guò)青年大街站 (換乘站，與二號(hào)線換乘) 后，斷面客流驟減；晚高峰時(shí)段 ( 17:00 — 19:00 )客流具有明顯的離心特征，在該時(shí)段內(nèi)，由青年大街站往西段的客流也增幅明顯。

1.2 運(yùn)輸組織方案現(xiàn)狀

沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線一期工程 22 個(gè)車站中有 7 個(gè)車站具備列車折返能力，有 1 個(gè)車輛段與十三號(hào)街站連接，有 2 條出入段線。目前，沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線采用 6 節(jié)車輛編組，列車定員為 1 440 人/列。采用的是基于通信的列車自動(dòng)控制 ( CBTC ) 信號(hào)系統(tǒng)，共分 3 個(gè)階段實(shí)施。目前，第一階段全線實(shí)現(xiàn)點(diǎn)式列車自動(dòng)防護(hù) ( ATP ) 功能，通過(guò)列車自動(dòng)監(jiān)督 ( ATS )或本地控制工作站 ( LCW ) 自動(dòng)或人工排列進(jìn)路，上線列車采用點(diǎn)式 ATP 駕駛模式，按地面信號(hào)顯示及車載推薦速度行車，前后相鄰列車之間的安全運(yùn)行間隔由計(jì)軸區(qū)段自動(dòng)防護(hù)。

（1）運(yùn)行圖情況。目前，沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線工作日計(jì)劃運(yùn)行圖技術(shù)參數(shù)為：?jiǎn)我唤宦?( 十三號(hào)街至黎明廣場(chǎng) )；運(yùn)行圖運(yùn)用列車數(shù) 21 列，最大上線運(yùn)營(yíng) 20 列，十三號(hào)街車輛段備用車 1 列；早高峰時(shí)段行車間隔為 6 min；晚高峰時(shí)段行車間隔為 6 min 38 s；其余時(shí)段行車間隔為7 min～9 min 42 s。

（2）運(yùn)行圖運(yùn)能運(yùn)量適應(yīng)性分析。根據(jù)沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線工作日運(yùn)行圖分時(shí)段運(yùn)能統(tǒng)計(jì)，運(yùn)能與運(yùn)量匹配如圖5、圖6 所示。

由圖5、圖6 可知，上行除極端早高峰時(shí)段滿載率超過(guò) 1.01 外，其余時(shí)段滿載率都沒(méi)有超過(guò) 1.00，運(yùn)輸能力的配備均能夠滿足客流需求；下行運(yùn)輸能力的配備基本能夠滿足客流需求，滿載率均小于 1.00；白天平峰時(shí)段運(yùn)輸能力富余量比較大，在 10:00 — 16:00 上、下行的滿載率基本在 0.50 左右。

1.3 存在問(wèn)題分析

從客流特征上分析，存在以下問(wèn)題。

（1）早晚高峰客流量差異大，主要表現(xiàn)在早晚高峰客流數(shù)值明顯不同，極端早高峰客流數(shù)值遠(yuǎn)超過(guò)極端晚高峰客流數(shù)值。

（2）上、下行客流極度不均衡，特別是早晚高峰時(shí)段的上、下行客流不均衡程度更為突出。早高峰上行斷面客流遠(yuǎn)大于下行斷面客流，最大不均衡系數(shù)高達(dá) 1.27，而晚高峰下行斷面客流大于上行斷面客流，最大不均衡系數(shù)也達(dá)到 1.15。

（3）極端高峰 ( 尤其是極端早高峰 ) 能力最為緊張，乘客滿意度及舒適度較低。根據(jù)客流分析，目前沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線存在的最大問(wèn)題是極端高峰( 尤其是上行極端早高峰 ) 能力不能滿足客流需求，滿載率超過(guò) 1.01，已經(jīng)超過(guò)了乘客可承受的擁擠程度。由于受車底數(shù)量的限制 ( 目前可以投入運(yùn)營(yíng)的車底數(shù)量?jī)H為 21 列 )，并且目前還無(wú)法通過(guò)增加車底運(yùn)用數(shù)量來(lái)縮短行車間隔。單一交路及折返方式不能完全滿足客流特征。

2 運(yùn)輸組織方案優(yōu)化及比較

2.1 運(yùn)輸組織優(yōu)化分析

圖5 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線運(yùn)行圖對(duì)應(yīng)的上行運(yùn)能與運(yùn)量匹配圖

圖6 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線運(yùn)行圖對(duì)應(yīng)的下行運(yùn)能與運(yùn)量匹配圖

通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線運(yùn)能與運(yùn)量的適應(yīng)性分析，可以看出早高峰時(shí)段中 7:00 — 8:00 的滿載率最大，而且最大斷面發(fā)生在云峰北街 — 沈陽(yáng)上行區(qū)段。因此，可以考慮在 7:00 — 8:00 時(shí)段，在重工街—青年大街間開(kāi)行一個(gè)小交路 ( 重工街站和青年大街站列車具備折返條件 )，小交路列車的車底利用備用車。這樣可以有效緩解早高峰上行斷面的客流壓力。但是，由于小交路列車需要經(jīng)過(guò)青年大街站存車線進(jìn)行折返作業(yè)，而存車線兩邊沒(méi)有站臺(tái)，上行小交路列車在青年大街站無(wú)法進(jìn)行下客作業(yè)。因此，在組織開(kāi)行小交路列車時(shí)，下行列車可以不載客，或者上行列車到達(dá)南市場(chǎng)站上行站臺(tái)后清客。清客完畢后，空車進(jìn)入青年大街站存車線站前折返至青年大街站下行站臺(tái)，然后進(jìn)行換端作業(yè)。

2.2 優(yōu)化方案比較

采用編圖軟件編制運(yùn)輸組織方案的優(yōu)化運(yùn)行圖，優(yōu)化前后方案的具體比較如下。

（1）優(yōu)化前列車運(yùn)行圖早高峰時(shí)段中7:00 — 8:00 上行極端斷面的滿載率為 1.01，優(yōu)化后為 0.92，具體如表1 所示；7:00—8:00 下行斷面的滿載率為 0.63，優(yōu)化后為 0.57，具體如表2 所示。

表1 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線列車運(yùn)行圖優(yōu)化后的滿載率(上行)

表2 沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線列車運(yùn)行圖優(yōu)化后的滿載率(下行)

（2）優(yōu)化前列車運(yùn)行圖早高峰時(shí)期上、下行最小行車間隔為 6 min，優(yōu)化后上、下行最小行車間隔為 4 min，縮短最小行車間隔 2 min。

（3）優(yōu)化前列車運(yùn)行圖早高峰最大上線列車數(shù)為 20 列、備用車 1 列，優(yōu)化后為 21 列。

2.3 結(jié)論

從上述比較可以看出，優(yōu)化后的列車運(yùn)行圖雖然多使用 1 列車上線，增加了運(yùn)營(yíng)成本，但上、下行早高峰極端斷面的滿載率下降了約 9%，上、下行早高峰最小行車間隔均縮短了 2 min。按照乘坐公共交通出行每位乘客的時(shí)間價(jià)值為 7.455 3元 / h[3]，則每位乘客可節(jié)約 0.248 52 元 / 2 min。按照列車滿載 1 440 人次 / 列計(jì)算，優(yōu)化后旅客時(shí)間價(jià)值總成本節(jié)約 2 913 元 / h。優(yōu)化后的運(yùn)輸組織方案能更好地適應(yīng)沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線的客流特征，滿足運(yùn)輸需求，提高早高峰時(shí)段的服務(wù)水平，節(jié)約乘客出行的時(shí)間成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線作為沈陽(yáng)市第一條地下城市軌道交通線路，位于城區(qū)東西方向的主軸線上，橫跨市內(nèi) 5 區(qū)，在沈陽(yáng)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中有重要的地位。沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線也是目前沈陽(yáng)最先采用 CBTC 信號(hào)制式的軌道交通線路，將在開(kāi)行高密度、多交路的復(fù)雜運(yùn)輸組織方案中起到示范作用。通過(guò)研究沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線斷面客流的時(shí)空分布特征，對(duì)目前的運(yùn)輸組織方案的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，提出優(yōu)化方案，并編制了列車運(yùn)行圖，證明了運(yùn)輸組織優(yōu)化方案實(shí)施的可行性。

[1] 江志彬，田益峰，苗秋云. 上海軌道交通八號(hào)線客流特征及運(yùn)輸方案優(yōu)化[C]//中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)青年科技工作者委員會(huì)，上海海事大學(xué). 中國(guó)交通研究與探索. 北京：人民交通出版社，2009：156-159.

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