基于客流影響的城市軌道交通列車運行調(diào)整策略*

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基于客流影響的城市軌道交通列車運行調(diào)整策略*

江志彬 季婷婷

（同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院，201804，上?！蔚谝蛔髡?，副教授）

列車運行調(diào)整策略的選取需要綜合考慮延誤時間與地點、客流特征、行車組織條件和客運組織等因素。從滿足乘客需求和列車運行的需求出發(fā)，以降低延誤對客流的影響為目標(biāo)，分析了城市軌道交通列車運行的壓縮時分、列車跳站停車（包括趕點跳停、空駛跳停和換乘站鄰線跳停）、扣車、備車?yán)?、小交路運行等調(diào)整策略的定義、使用原則、優(yōu)缺點、適用條件，以及實施建議。

城市軌道交通；運行延誤；客流影響；調(diào)整策略

First-author's address School of Transportation Engineering，Tongji University，201804，Shanghai，China

城市軌道交通系統(tǒng)處于復(fù)雜多變的環(huán)境下，其列車運行延誤難以避免。長時間的延誤會產(chǎn)生服務(wù)質(zhì)量下降、系統(tǒng)能力利用損失、系統(tǒng)運營成本增加和綜合社會經(jīng)濟效益降低等影響［1］，嚴(yán)重時還會帶來安全風(fēng)險。為此，在日常運營工作中，調(diào)度人員會及時采用相應(yīng)的調(diào)整措施，使列車能盡快恢復(fù)至正點，并將對乘客的影響降至最?。?］。在發(fā)生較短時間的列車延誤時，城市軌道交通ATC（列車自動控制）系統(tǒng)可利用停站與區(qū)間運行緩沖時間，通過加速運行、縮短停站時間等方法來自動調(diào)整列車，以在最短的時間內(nèi)使列車恢復(fù)到正點運行［3］；但發(fā)生長時間的列車延誤時，列車自動調(diào)整功能的作用往往不明顯，這時調(diào)度員需要采用一些特殊的調(diào)整措施，如扣車、跳停、備車投用、小交路折返等［4-9］。

現(xiàn)有研究成果中關(guān)于列車運行調(diào)整的重點，是以列車為目標(biāo)，使延誤列車盡快恢復(fù)至正點，較少考慮客流的特征與影響。然而，在我國大多數(shù)城市（如上海、北京等），由于客流的高速增長和網(wǎng)絡(luò)能力負(fù)荷程度日趨緊張，軌道交通進出站客流和斷面客流在時間與空間分布的不平衡程度也在不斷加大，客流的狀態(tài)與變化趨勢已經(jīng)成為列車運行調(diào)整策略制定的關(guān)鍵因素。本文基于我國城市軌道交通的運營實際，以調(diào)整策略與客流的適應(yīng)性分析為基礎(chǔ)，重點研究不同調(diào)整策略的定義、優(yōu)缺點、使用原則、適用條件以及實施建議等問題。

1 列車運行調(diào)整策略分析

1.1 壓縮時分

城市軌道交通列車運行以運行圖為基礎(chǔ)。在日常運營中，當(dāng)發(fā)生小的列車延誤時，ATC系統(tǒng)能根據(jù)計劃運行圖自動調(diào)整列車運行速度等級，通過壓縮停站、區(qū)間運行與折返時間等手段完成列車的自動調(diào)整；當(dāng)發(fā)生長時間的列車延誤時，列車的自動調(diào)整效果非常有限，因此不得不采用一些特殊調(diào)整措施。

1.2 跳停

跳停是指列車在某站直接通過而不停車也不進行上下客作業(yè)的策略。根據(jù)列車跳站停車的目的不同，可分為趕點跳停、空駛跳停和換乘站鄰線列車跳停等三種情況。

1.2.1 趕點跳停

趕點跳停是指列車發(fā)生延誤后，為使列車能盡快恢復(fù)至正點運行而在某些車站直接通過，以節(jié)省列車在站的停站時分和起停附加時分。如圖1所示，列車i由于在m+1站發(fā)生延誤，在m站跳停趕點。

圖1 列車趕點跳停

趕點跳停的原則為：

（1）在有一定行車間隔保證的條件下才能跳停，如果行車間隔過小，跳停的列車受前方列車阻礙影響，則不建議采取跳停策略。

（2）列車跳停要考慮車站的上下車人數(shù)和列車滿載率。一般情況下，在列車滿載率高、車站的上下車人數(shù)需求不大的條件下，建議列車在該站跳停，其他條件下則需要慎重考慮。

（3）末班車不能跳停。為了保證服務(wù)質(zhì)量，不建議末班車采用跳停策略。

（4）為提高車站的服務(wù)水平，同一車站不宜連續(xù)被2次跳停，同一列車盡量不要連續(xù)跳停多站。

趕點跳停會增加被跳車站的乘客等候時間，同時會增加在被跳車站下車乘客的換乘次數(shù)和旅行時間，因此，只有當(dāng)線路發(fā)生長時間延誤，列車運行秩序發(fā)生紊亂時，才考慮采取此調(diào)整策略。

1.2.2 空駛跳停

空駛跳停是指為了緩解線路某些車站的客流壓力，組織空的列車在始發(fā)站及部分中間站跳站通過，到客流量大的車站才開始停站并載客運行的策略。如圖2所示，列車i+1從始發(fā)站直接空駛至m站開始載客。

圖2 列車空駛跳停

空駛跳停適用于高峰時段內(nèi)能力緊張的區(qū)段，以及因大型活動而形成的車站突發(fā)大客流的疏散。但空駛跳停會增加被跳車站的乘客候車時間和客流積壓，會在一定程度上打亂列車行車秩序，增加行車組織的難度。

1.2.3 換乘站鄰線列車跳停

在網(wǎng)絡(luò)化運營條件下，一些大型換乘站會受延誤線路的行車間隔延長的影響，為了避免鄰線客流的大量換入對車站和延誤列車造成沖擊，有時需要鄰線采取列車跳站運行的措施。這種跳停措施不僅會增加被跳停列車部分乘客的旅行時間，還會增加被跳車站旅客的候車時間。該措施的適用條件是被跳停列車上有大量前往延誤線路的乘客。該措施的實施需要客流組織的配合，對乘客的影響較大，需要慎重考慮。

1.3 扣車

扣車是指發(fā)生長時間延誤，將一列或多列前行列車在前方車站增加停站時間，延遲發(fā)車時刻，以均衡列車間的行車間隔?？圮嚹芸s短部分乘客在扣車車站的候車時間，提高車站的服務(wù)水平，但會增加被扣列車上乘客的旅行時間?？圮嚨膶嵤┬枰鶕?jù)車站客流量和前后行列車的行車間隔來確定，總的原則是使列車在車站的到發(fā)盡量均衡，避免大間隔的出現(xiàn)。如圖3所示，假設(shè)運行圖的圖定行車間隔為r，列車i+1在車站m-1發(fā)生延誤，停站時間超過一定的時間t0時，前行列車可以考慮在相應(yīng)的車站扣停來調(diào)整行車間隔：列車i分別在m和m+1站扣停延遲出站，列車i-1在m+1站扣停延遲出站。由此可以避免m和m+1站的列車行車間隔過大?？圮嚂r，前行列車在車站的扣停時間取決于對初始延誤的持續(xù)時間的判斷，根據(jù)初始延誤的時間逐步改變停站的時間。因此，離延誤列車越遠的列車扣停時間會越短。

圖3 扣車策略

1.4 利用備車

利用備車是在列車發(fā)生故障或長時間延誤時，采用備用車底來頂替故障或延誤列車的調(diào)整策略。如圖4所示，列車i在m+2站發(fā)生長時間的終到延誤，為了緩解延誤的影響，將備車投入運營，接續(xù)i+1列車，同時將延誤列車調(diào)入存車線，做備車用。利用備車進行列車運行調(diào)整會增加運輸組織的難度，尤其是備車上線時機的選擇。在備車開行時，要做好車站的客流組織工作，盡量避免客運作業(yè)對行車組織過程產(chǎn)生的影響。

圖4 備車調(diào)整運行圖套跑

備車的來源有兩種，一種是計劃安排在車站存車線上的備車，另一種是在停車場或車輛段存放的備車。如果臨時調(diào)用備車，涉及到列車準(zhǔn)備、司機安排、進路準(zhǔn)備等問題。從實際運營來看，備用車從準(zhǔn)備到上正線的時間偏長，有時甚至?xí)e過時機。因此，一般正線上的備車都是采用熱備（即組織司機在備用車上隨時待命）的方式。

1.5 小交路折返

小交路折返是指當(dāng)列車發(fā)生較長時間的延誤后，為了減少對后續(xù)列車的影響，組織延誤列車在具備折返條件的車站提前折返的策略。如圖5所示，列車i發(fā)生延誤后，在m站提前折返，并接續(xù)列車i+1。小交路折返的車站必須具備折返的能力和條件，最有利的條件是站后折返，這樣在折返過程中對反向列車的影響較少。小交路折返對行車組織和客流組織（需要提前廣播或清客）有更高的要求，同時會犧牲某些區(qū)段（如圖5中的m至m-1區(qū)間）的能力。因此，該方式適合于在延誤時間較長且行車密度較高的線路上采用。該調(diào)整策略對客流的影響較大，在實施時應(yīng)提前告知乘客，并在提前折返的車站做好客流的疏導(dǎo)工作。

圖5 小交路運行

1.6 組合策略

在實際行車調(diào)整中，經(jīng)常采用的是幾種調(diào)整策略的組合，如備車與跳停組合（見圖6，列車i+1為利用備車加開，在m+2車站跳站通過，然后至m +1停站開始載客運行）、備車與小交路折返組合（見圖7，延誤列車i到達m站進入存車線做備車，原車站的備車投入運營接續(xù)i+1列車）、扣車與跳停組合等。這些組合策略集合了各種措施的優(yōu)點，緩解延誤的影響效果明顯，但對調(diào)度員的業(yè)務(wù)素質(zhì)要求更高，且實施過程需要加強客運組織的配合。

2 各調(diào)整策略的比較

基于以上分析，總結(jié)各項調(diào)整策略的優(yōu)缺點和適用條件如表1所示。

列車運行調(diào)整策略的選取需要綜合考慮實際延誤大小、客流特征、線路條件和行車組織難度等因素。本文以客流條件為基礎(chǔ)，分析了壓縮時分、跳站停車、扣車、備車?yán)?、小交路折返等幾種常用的運行調(diào)整策略的定義、原則、實施方法、實施影響及適用條件等問題。由于列車運行調(diào)整是一個超大規(guī)模的組合優(yōu)化問題，也是一個實時動態(tài)優(yōu)化的滾動過程，因此，針對某一項策略細化方案的量化評估與優(yōu)化是進一步研究的方向。

圖6 備車與跳停組合策略

圖7 備車與小交路折返組合策略

表1 基于客流影響的列車運行調(diào)整策略總結(jié)

［1］ 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.

［2］ 廉銘，江志彬.城市軌道交通行車調(diào)度中存在的問題與對策［J］.城市軌道交通研究，2010，13（10）：53.

［3］ 趙曉峰.CBTC信號系統(tǒng)中列車自動監(jiān)控運營調(diào)整［J］.都市快軌交通，2012，25（3）：105.

［4］ 張學(xué)兵，俞太亮，李廣剛.地鐵列車運行調(diào)整策略選擇與制約因素分析［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2011（5）：70.

［5］ 白榮.地鐵備用列車在運行調(diào)整中的開行時機［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟，2009，31（4）：71.

［6］ 劉浩江.地鐵行車組織中的調(diào)度調(diào)整方式［J］.城市軌道交通研究，2008（1）：54.

［7］ 路飛，宋沐民，田國會.基于多智能體的地鐵列車運行調(diào)整方法［J］.中國鐵道科學(xué)，2007，28（1）：420.

［8］ 潘楊，李小平.地鐵終點站的實時調(diào)度算法［J］.東南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010（1）：47.

［9］ 徐瑞華，江志彬，邵偉中，等.城市軌道交通列車運行延誤及其傳播特點的仿真研究［J］.鐵道學(xué)報，2006，28（2）：7.

［10］ 徐偉，房鑫炎，黃天印，等.城市軌道交通綜合調(diào)度策略研究［J］.城市軌道交通研究，2013（3）：73.

6條高鐵新線12月28日開通運營

本刊訊 中國鐵路總公司消息，2013年12月28日，西寶線、廈深線、渝利線、衡柳線、欽防線、柳南線等6條高速鐵路密集開通。一次性開通里程2 258 km，創(chuàng)中國高鐵一次性開通里程之最。

URT Train Regulation Strategy Based on Passenger Flow Influence

Jiang Zhibin，Ji Tingting

Many factors should be taken into account in adjusting the train regulation strategy of urban rail transit，such as the delay time and location，passenger flow characteristics，train operation conditions and passenger operation etc.Starting from passenger flow demand and taking the reduction of delay influence on passenger flow asa target，the definition，advantageand disadvantage，discipline，applicable conditions and implementation recommendations of train regulation strategies of urban rail transit，such as the cut down time，skip-stopping（including quick run skipstopping，vehicle empty skip-stopping and adjascent line skipstopping at interchangestation），train holding，rollingstock reservation，short rout operation and so on are studied in this paper.

urban rail transit；operational delay；passenger flow influence；adjusting strategy

U 292.4

2013-04-09）

*國家自然科學(xué)基金項目（51008229）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目（20123228）