基于大小交路優(yōu)化的地鐵行車組織方案

李琳選

摘要：多交路運(yùn)營組織是網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營組織的重要組成部分，而其中的大小交路運(yùn)營方式也是目前我國城市軌道交通使用最為廣泛的一種運(yùn)營組織方式。因此，研究城市軌道交通大小交路列車開行方案的優(yōu)化編制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營背景下城市軌道交通列車的優(yōu)化組織，對(duì)提高城市軌道交通運(yùn)營效率和服務(wù)水平具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；大小交路；列車開行方案

1大小交路列車開行方案影響因素分析

影響和制約列車開行方案的因素眾多，本文將其歸納以下幾個(gè)方面：①客流需求：②運(yùn)力資源：③行車條件。

1.1客流需求

城市軌道交通的服務(wù)對(duì)象是乘客，因此客流是影響列車開行方案的核心因素。列車開行方案的制定不僅要根據(jù)客流的特征，而且需要考慮乘客出行需求的影響，以最大程度地適應(yīng)客流需求，提高企業(yè)運(yùn)營效益。其中，客流分布特征主要包括客流的空間分布特征和客流時(shí)間分布特征，以下分別詳述。

1.1.1客流空間分布特征

客流空間分布特征研究客流在各車站和各區(qū)段的分布情況，主要從兩方面考慮：一是以車站為單元，主要是乘降量集中率；二是以區(qū)段為單元，包括客流強(qiáng)度、需求特征及不均衡性等。車站乘降量集中率反映客流在站點(diǎn)的均衡程度，乘降量集中率越大，表明客流在車站的分布越不均衡，客流主要集中于某幾個(gè)車站，這些車站往往是換乘站；反之，乘降量集中率越小，表明客流在各車站的分布越均衡。遠(yuǎn)期高峰小時(shí)最大斷面客流量是確定城市軌道交通系統(tǒng)規(guī)模的基本依據(jù)，對(duì)車輛選型、運(yùn)營條件及相關(guān)設(shè)施的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等具有決定性意義。在確定發(fā)車頻率時(shí)，一般是按照最大斷面流量法來計(jì)算，但運(yùn)用這種方法時(shí)，如果最大斷面客流量沒有高斷面流量區(qū)間的強(qiáng)支撐，則會(huì)導(dǎo)致車輛在大部分區(qū)段的滿載較低。此時(shí)，就需要采用基于乘客公里數(shù)據(jù)的方法來確定發(fā)車頻率。

1.1.2客流時(shí)間分布特征

客流時(shí)間分布特征主要研究全日客流量在各時(shí)間段上的分布，主要包括高峰小時(shí)系數(shù)、客流時(shí)段分布均衡性以及斷面客流時(shí)間不均衡性。城市軌道交通車輛段是車輛進(jìn)行運(yùn)行管理、日常維護(hù)和各級(jí)檢修的基地，其中的停車場承擔(dān)著城市軌道交通車輛的停放任務(wù)，因此車輛段規(guī)模在一定程度上決定了線路運(yùn)用車數(shù)量。在列車交路固定后，運(yùn)用車數(shù)量決定高峰小時(shí)開行的最大列車對(duì)數(shù)，是制約列車發(fā)車頻率的重要因素。

1.1.3乘客出行需求

乘客是城市軌道交通系統(tǒng)的直接使用者，其出行需求對(duì)列車開行方案的編制具有較大影響。科學(xué)合理的開行方案要最大程度地滿足乘客出行需求，保持對(duì)乘客的足夠吸引力，以保證良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，城市軌道交通系統(tǒng)應(yīng)從以下幾個(gè)方面來滿足乘客出行需求：1）安全性；2）經(jīng)濟(jì)性；3）快速性；4）舒適性。

1.2運(yùn)力資源

運(yùn)力資源是指形成運(yùn)輸能力的資金、技術(shù)、知識(shí)、信息、人員、設(shè)施設(shè)備等所有元素。本文將影響列車開行方案的運(yùn)力資源歸納為以下幾個(gè)部分：①運(yùn)用車數(shù)量；②企業(yè)運(yùn)營成本；③運(yùn)營組織復(fù)雜性；④運(yùn)營組織經(jīng)濟(jì)性；⑤列車定員數(shù)。

1.3行車條件

行車條件是列車開行方案的實(shí)施平臺(tái)，也是編制列車開行方案的關(guān)鍵制約因素。在編制列車開行方案時(shí)，要充分考慮這些因素對(duì)開行方案的影響。行車條件主要包括線路和站臺(tái)長度、線路通過能力等。

2案例研究

大小交路既能滿足運(yùn)輸需求，又可提高運(yùn)營效益。列車交路計(jì)劃的確定應(yīng)充分考慮滿足乘客和運(yùn)營單位的條件，符合客流空間分布特征是制定大小交路的前提條件，此外，影響大小交路的因素包括列車行車間隔、通過能力的適應(yīng)性、運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性、乘客服務(wù)水平、列車編組及停站方案等因素。考慮到大小交路設(shè)置的影響因素，為簡化問題，同時(shí)不失一般性，將交路設(shè)置優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)設(shè)為乘客出行時(shí)間價(jià)值和列車平均滿載率。

2.1最優(yōu)開行方案

以某城市軌道交通線路為例，分別選取工作日早高峰（8：00-9：00）、平峰（12：00-13：00）和晚高峰（18：00-19：00）3個(gè)時(shí)段客流數(shù)據(jù)，根據(jù)線路站間距和模型參數(shù)，本文首先研究不同運(yùn)營時(shí)段的最優(yōu)列車開行方案，為探討小交路列車編組對(duì)最優(yōu)開行方案的影響，將小交路列車編組固定為6A后求得的最優(yōu)開行方案作為對(duì)比，結(jié)果如表1所示.

由表1可知，在早晚高峰時(shí)段，交路模式為大小交路，平峰時(shí)段為單一交路.通過計(jì)算，早晚高峰最大和最小斷面流量差分別達(dá)42297人和32622人，而平峰時(shí)段最大斷面流量僅為10051人.說明在客流差異較大的高峰時(shí)段更適合大小交路運(yùn)營模式.

根據(jù)早晚高峰不同開行方案下的列車運(yùn)行指標(biāo)及其變化情況.可以看出，當(dāng)大小交路列車編組均為8A時(shí)，早晚高峰乘客等待時(shí)間均有所增加，車輛走行公里和車輛運(yùn)用數(shù)均有所減小.早晚高峰單目標(biāo)函數(shù)值分別降低11%和7.8%.表明開行大小交路可以減少車輛運(yùn)用數(shù)，從而降低企業(yè)運(yùn)營成本.所以從企業(yè)角度而言，當(dāng)運(yùn)用車數(shù)量受限時(shí)，為保證服務(wù)質(zhì)量，企業(yè)可以適當(dāng)采用大小交路的運(yùn)營模式.當(dāng)大小交路列車編組分別為8A和6A時(shí)，早高峰和晚高峰的乘客等待時(shí)間、車輛走行公里和車輛運(yùn)用數(shù)均有不同程度地減少，單目標(biāo)函數(shù)值分別降低10.2%和7.2%.對(duì)比列車發(fā)車頻率（表1），可知小交路發(fā)車頻率明顯增加.因此，開行大小交路時(shí)采用大交路大編組、小交路小編組的方式可以實(shí)現(xiàn)乘客和企業(yè)雙贏，但這是以增加列車發(fā)車對(duì)數(shù)為代價(jià)的.從列車滿載率變化可以看出，開行大小交路后，列車平均滿載率均有所提高，表明開行大小交路可以改善列車滿載率較低、運(yùn)力浪費(fèi)的現(xiàn)象.

2.2靈敏度分析

以早高峰最優(yōu)開行方案為基礎(chǔ)，固定其他參數(shù)，小交路列車發(fā)車頻率從1～20對(duì)/h變化，研究小交路發(fā)車頻率對(duì)小交路區(qū)段列車平均滿載率的影響：隨著發(fā)車頻率的增大，小交路列車的平均滿載率均呈現(xiàn)下降趨勢.與大交路列車滿載率相比，可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)小交路列車編組輛數(shù)小于5輛（大于7輛）時(shí)，小交路列車平均滿載率均高于（低于）大交路列車滿載率；當(dāng)編組輛數(shù)等于6輛時(shí)，小交路列車平均滿載率呈現(xiàn)先高后低的特點(diǎn)（與大交路相比）.表明小交路采用過大或過小的列車編組都會(huì)導(dǎo)致大小交路列車滿載率的不均衡性.因此，在大小交路運(yùn)營模式下，為保證服務(wù)水平和車輛運(yùn)用效率，運(yùn)營企業(yè)要保證大小交路列車編組輛數(shù)相差不宜過大.

結(jié)束語

列車開行方案是城市軌道交通運(yùn)輸組織的基礎(chǔ)，合理的開行方案要求運(yùn)輸能力與客流需求相匹配.一般情況下，城市軌道交通線路采用單一交路運(yùn)營模式，并以最大斷面客流作為確定發(fā)車頻率的計(jì)算依據(jù).但是，針對(duì)城市軌道交通直徑線和放射線，其客流分布具有城市中心區(qū)大、郊區(qū)小的特點(diǎn).如果采用傳統(tǒng)的單一交路運(yùn)營模式，則會(huì)導(dǎo)致高峰期中心區(qū)滿載率較高，而郊區(qū)滿載率較低、運(yùn)力浪費(fèi)的現(xiàn)象.針對(duì)這種情形，就有必要采用大小交路運(yùn)營模式，通過優(yōu)化列車開行方案，以發(fā)揮列車的運(yùn)輸能力，滿足不同區(qū)段的客流需求。

參考文獻(xiàn)：

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