城市軌道交通的旅行速度與列車(chē)擁擠度

李更強(qiáng)

(蘇州軌道交通運(yùn)營(yíng)分公司， 江蘇蘇州 210037)

城市軌道交通的旅行速度與列車(chē)擁擠度

李更強(qiáng)

(蘇州軌道交通運(yùn)營(yíng)分公司， 江蘇蘇州 210037)

從滿足乘客出行需求的角度闡述城市軌道交通列車(chē)旅行速度、擁擠度兩項(xiàng)指標(biāo)的重要意義，并以當(dāng)前我國(guó)典型的一線、二線城市軌道交通旅行速度、擁擠度的指標(biāo)水平和提升過(guò)程為實(shí)例，分析這兩項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算方法、核心要素以及相互關(guān)系，從而提出新線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)前合理確定和開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后不斷提升這兩項(xiàng)核心指標(biāo)的具體方法和措施：從優(yōu)化司機(jī)站務(wù)人員站臺(tái)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)流程、減少車(chē)輛開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間和同步延時(shí)時(shí)間、縮小列車(chē)區(qū)間運(yùn)行時(shí)間余量等方面提高旅行速度；在開(kāi)通初期可以通過(guò)增加上線列車(chē)數(shù)、中期可以通過(guò)提高旅行速度和折返效率的方法來(lái)降低列車(chē)擁擠度，而后期則需要研究采用大小交路套跑、上下行不對(duì)稱運(yùn)輸、平行線路建設(shè)、新車(chē)增購(gòu)等方式來(lái)從根本上降低列車(chē)擁擠度，不斷提高乘客服務(wù)水平。

城市軌道交通； 旅行速度； 列車(chē)擁擠度； 指標(biāo)； 提升

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市軌道交通的快速發(fā)展，建設(shè)并開(kāi)通運(yùn)營(yíng)軌道交通線路的城市不斷增加，城市軌道交通由于其安全、準(zhǔn)點(diǎn)、便捷的出行特點(diǎn)受到廣大市民青睞，不同城市的軌道交通客運(yùn)量及在整個(gè)城市公共交通客運(yùn)量中的占比都在不斷增長(zhǎng)，北京、廣州等城市占比達(dá)到50%甚至更高，而據(jù)高德地圖的一項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，選擇軌道交通出行的市民最認(rèn)可的是“速度快、不擁堵”，認(rèn)為最需要改進(jìn)的是“車(chē)廂內(nèi)擁擠、不舒服”。由此來(lái)看，城市軌道交通要吸引更多城市交通出行量、提高乘客滿意度，就必須盡可能提高列車(chē)旅行速度，控制列車(chē)擁擠度，重視這兩項(xiàng)核心指標(biāo)。

1 列車(chē)旅行速度、擁擠度指標(biāo)構(gòu)成及其重要性

1.1國(guó)標(biāo)中兩項(xiàng)指標(biāo)的定義和計(jì)算方法

1) 列車(chē)旅行速度也叫運(yùn)送速度，是指列車(chē)在運(yùn)營(yíng)線路上運(yùn)載乘客時(shí)的速度。計(jì)算公式[1]為

(1)

通過(guò)對(duì)國(guó)標(biāo)的分析和理解，我們不難發(fā)現(xiàn)，這里的運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度是指載客運(yùn)營(yíng)列車(chē)通過(guò)的正線長(zhǎng)度，不包括折返線等配線長(zhǎng)度；單程行駛時(shí)間是指載客列車(chē)從始發(fā)站發(fā)車(chē)運(yùn)行至終點(diǎn)站停穩(wěn)的時(shí)間，不包括首末站的站停時(shí)間，但包括中間站的站停時(shí)間。所以同一條線路，上下行的旅行速度一般有所差異。

2) 列車(chē)擁擠度是列車(chē)滿載率的另一種反映形式，是指線路高峰小時(shí)平均斷面客運(yùn)量與線路實(shí)際運(yùn)輸能力之比，列車(chē)按定員(AW2)計(jì)算，用以表示列車(chē)的擁擠程度。計(jì)算公式[2]為

(2)

高峰小時(shí)平均斷面客運(yùn)量是指線路高峰小時(shí)各個(gè)斷面客運(yùn)量的平均值，線路實(shí)際運(yùn)輸能力指列車(chē)滿載情況下(AW2，6人/m2)的高峰小時(shí)運(yùn)能，在國(guó)內(nèi)，目前由于6A、6B、4B等車(chē)型不同，載客能力差別較大。需要提出的是，這種計(jì)算方法得出的是整條線路在高峰時(shí)間段的平均擁擠度，本文用高峰小時(shí)最大斷面客運(yùn)量替代高峰小時(shí)平均斷面客運(yùn)量來(lái)計(jì)算整條線路在運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)列車(chē)的最大擁擠度，以便更直觀地反映乘客感受極限和服務(wù)水平。

1.2當(dāng)前主要城市兩項(xiàng)指標(biāo)情況對(duì)比

在當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通的24座城市中，選取有代表性的廣州、成都、蘇州軌道交通，并對(duì)其2013—2015年度列車(chē)旅行速度、列車(chē)擁擠度兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，見(jiàn)表1。由于有軌電車(chē)、市域線路在運(yùn)行方式、服務(wù)對(duì)象等方面的特殊性，不作為此兩項(xiàng)指標(biāo)的分析對(duì)象。

表1 不同城市年度指標(biāo)對(duì)比[3]

注：旅行速度是本年度線路最大值；擁擠度是本年度線路高峰小時(shí)最大擁擠度。

從表中數(shù)據(jù)來(lái)看，各城市間旅行速度的差別不大，均在32km/h左右。列車(chē)擁擠度指標(biāo)在一線城市廣州3年均在高位運(yùn)行，說(shuō)明線路日常客流較大，運(yùn)能已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸；省會(huì)城市成都3年的列車(chē)擁擠度適中且較均衡，說(shuō)明運(yùn)能利用相對(duì)充分；地級(jí)城市蘇州2014年擁擠度增加明顯，主要原因是2013年底2號(hào)線開(kāi)通后形成了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)，客流增加明顯且蘇州軌道為小編組4B車(chē)型，造成運(yùn)能相對(duì)不足。

1.3兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)乘客服務(wù)水平的重要性

正如前文所述，旅行速度和列車(chē)擁擠度是反映軌道交通服務(wù)水平的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，也是提高軌道交通分擔(dān)公共交通客運(yùn)比例、提升乘客滿意度的關(guān)鍵指標(biāo)，在我國(guó)現(xiàn)有國(guó)標(biāo)的條款中，已對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值做了明確規(guī)定或是界定了范圍。

在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確：“地鐵列車(chē)的旅行速度應(yīng)根據(jù)列車(chē)技術(shù)性能、線路條件、車(chē)站分布和客流特征綜合確定，設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度為80km/h的系統(tǒng)，旅行速度不宜低于35km/h，設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度大于80km/h的系統(tǒng)，列車(chē)旅行速度應(yīng)相應(yīng)提高”[4]。在《城市軌道交通客運(yùn)服務(wù)》中明確：“列車(chē)擁擠度不應(yīng)大于100%”[2]。

從相關(guān)條款來(lái)看，旅行速度由于受線路、車(chē)輛等限制因素多，國(guó)標(biāo)沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定，不低于35km/h只是建議值。雖然對(duì)乘客來(lái)說(shuō)列車(chē)速度越快則花在路上的時(shí)間越短，但從運(yùn)營(yíng)安全角度來(lái)說(shuō)并不是越快越好，還要綜合考慮速度快帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，比如列車(chē)制動(dòng)距離、駕駛?cè)藛T素質(zhì)、設(shè)備損耗等。列車(chē)擁擠度不大于100%是強(qiáng)制規(guī)范，不管軌道交通線路、車(chē)輛、客流等限制因素，因?yàn)榱熊?chē)擁擠度不僅僅是一個(gè)服務(wù)型指標(biāo)，也是安全型指標(biāo)，車(chē)廂過(guò)度擁擠很可能造成次生影響，尤其是在突發(fā)應(yīng)急情況下，很容易造成人員踩踏、傷害等事故。

2 旅行速度的確定方法和提升措施

2.1新線開(kāi)通時(shí)的確定方法

旅行速度由線路運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度和單程行駛時(shí)間決定，而線路運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度在開(kāi)通前是一項(xiàng)恒定不變量，速度的大小與單程行駛時(shí)間成線性反比關(guān)系。下面具體分析影響軌道交通線路單程行駛時(shí)間的具體因素。

2.1.1區(qū)間運(yùn)行時(shí)間

影響區(qū)間運(yùn)行時(shí)間的因素較多，涉及到隧道結(jié)構(gòu)、線路、車(chē)輛、信號(hào)、駕駛?cè)藛T等多方面因素，而每條線路的信號(hào)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)線路、車(chē)輛、曲線等不變因素，在適當(dāng)考慮安全余量的基礎(chǔ)上，模擬出線路上下行各個(gè)區(qū)間的最小運(yùn)行時(shí)間，對(duì)即將開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的線路來(lái)說(shuō)，可以采用軌道交通信號(hào)系統(tǒng)提供的最小運(yùn)行時(shí)間作為極限值，再通過(guò)試運(yùn)行時(shí)全線跑車(chē)實(shí)測(cè)來(lái)修正各區(qū)間數(shù)據(jù)，得出初步的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間值，最后在開(kāi)通前根據(jù)試運(yùn)行情況和個(gè)別區(qū)間限速等特殊要求，對(duì)個(gè)別區(qū)間運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，最終得出開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間值。具體步驟流程如圖1所示。

圖1 區(qū)間運(yùn)行時(shí)間確定步驟Fig.1 Steps for determining interval running time

確定過(guò)程中有以下幾條注意事項(xiàng)：

1) 盡可能提前從信號(hào)廠商得到相關(guān)數(shù)據(jù)；

2) 跑車(chē)實(shí)測(cè)時(shí)司機(jī)按照沿途車(chē)載信號(hào)緊制速度駕駛；

3) 開(kāi)通初期按10%比例放大；

4) 提前向軌道、信號(hào)、車(chē)輛等設(shè)備部門(mén)收集限速要求；

5) 不滿足時(shí)優(yōu)先選擇調(diào)整站停時(shí)間。

2.1.2站停時(shí)間

站停時(shí)間是列車(chē)在車(chē)站停穩(wěn)至啟動(dòng)的時(shí)間，是列車(chē)停穩(wěn)到車(chē)門(mén)打開(kāi)時(shí)間、乘客上下車(chē)時(shí)間、司機(jī)確認(rèn)上下客完畢時(shí)間、開(kāi)始關(guān)門(mén)至啟動(dòng)時(shí)間之和。由于乘客上下車(chē)時(shí)間在沒(méi)有正式開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)前無(wú)法準(zhǔn)確掌握，其他幾個(gè)組成因素也與信號(hào)系統(tǒng)等級(jí)、列車(chē)司機(jī)業(yè)務(wù)水平變量直接相關(guān)，所以無(wú)法很精確地確定站停時(shí)間值，正如前文所述，信號(hào)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)初步設(shè)計(jì)車(chē)站客流預(yù)測(cè)值等數(shù)據(jù)給出默認(rèn)的線路各站站停時(shí)間(25～45s之間)，在確定每個(gè)站實(shí)際站停時(shí)間時(shí)可以直接作為參考，在適當(dāng)放大(5～10s)后作為運(yùn)行圖參數(shù)值，在試運(yùn)行期間跟車(chē)實(shí)測(cè)并進(jìn)行修正后最終確定為開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)的各站站停時(shí)間。具體流程如圖2所示。

圖2 站停時(shí)間確定步驟Fig.2 Steps for determining station stop time

需要注意的是，站停時(shí)間極限值不能小于15s，否則無(wú)法完成開(kāi)、關(guān)門(mén)至啟動(dòng)的基本流程，沒(méi)有乘客上下車(chē)時(shí)間；最大時(shí)間理論上可以無(wú)限大，而實(shí)際綜合各地鐵情況來(lái)看，大于60s不但起不到輸送乘客的目的，反而會(huì)影響線路行車(chē)間隔或造成站停列車(chē)的車(chē)廂過(guò)度擁擠。具體各組成要素的確定方式和原則見(jiàn)表2。

表2 區(qū)間運(yùn)行時(shí)間組成要素確定方式和范圍

2.2開(kāi)通后的提升措施

1) 優(yōu)化司機(jī)站臺(tái)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)流程，提高司機(jī)作業(yè)熟練程度；

2) 加大站臺(tái)乘客乘降組織力度，尤其是大客流車(chē)站；

3) 調(diào)整車(chē)輛參數(shù)，減少列車(chē)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間和同步延時(shí)時(shí)間；

4) 縮小區(qū)間運(yùn)行時(shí)間的放大比例；

5) 提高信號(hào)、線路、車(chē)輛性能，提高列車(chē)運(yùn)行速度。

在這5項(xiàng)優(yōu)化措施中，涉及設(shè)備更新優(yōu)化的第3、5項(xiàng)實(shí)現(xiàn)資金和時(shí)間成本較高，且系統(tǒng)升級(jí)時(shí)會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)造成較大影響，實(shí)際很難實(shí)現(xiàn)。運(yùn)營(yíng)單位通過(guò)優(yōu)化管理制度、提高人員技能素質(zhì)兩個(gè)層面從第1、2項(xiàng)措施上著力，根據(jù)蘇州1號(hào)線實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，每站可以壓縮5s左右的時(shí)間，按全線20座車(chē)站算，單程站停時(shí)間可以壓縮1min40s的時(shí)間。關(guān)于第4項(xiàng)措施，前文已經(jīng)明確，最小放大比例能壓縮到5%，全線大概可以壓縮2～3min的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間；如果放大余量小于5%，出現(xiàn)故障或大客流時(shí)很容易造成列車(chē)無(wú)法按圖行車(chē)，從而產(chǎn)生列車(chē)晚點(diǎn)指標(biāo)。按照線路長(zhǎng)度25km計(jì)算，通過(guò)壓縮站停和區(qū)間運(yùn)行時(shí)間，大概能提高10%左右的旅行速度。

3 列車(chē)擁擠度的確定方法和提升措施

3.1新線開(kāi)通時(shí)的確定方法

影響列車(chē)擁擠度的兩項(xiàng)指標(biāo)中，高峰小時(shí)最大斷面客流以初步設(shè)計(jì)客流預(yù)測(cè)初期數(shù)據(jù)為依據(jù)，有些城市地鐵會(huì)在開(kāi)通前再做一次客流預(yù)測(cè)，實(shí)際計(jì)算以最近一次預(yù)測(cè)值為準(zhǔn)；另一項(xiàng)線路實(shí)際運(yùn)輸能力在單列車(chē)載客能力固定的情況下只與行車(chē)間隔相關(guān)，間隔越小運(yùn)能越大，間隔越大運(yùn)能越小。

一般來(lái)說(shuō)，在新線開(kāi)通初期，由于客流相對(duì)較少，在行車(chē)間隔滿足國(guó)標(biāo)試運(yùn)營(yíng)要求(小于10min)[5]的前提下，運(yùn)能都能滿足客流需求，此時(shí)影響列車(chē)擁擠度的因素反而是新線開(kāi)通時(shí)的可運(yùn)用列車(chē)數(shù)量，這就是所謂的“以車(chē)定運(yùn)”，即以可運(yùn)營(yíng)列車(chē)數(shù)量來(lái)確定運(yùn)輸能力。在這種情況下，根據(jù)確定的運(yùn)輸能力計(jì)算出列車(chē)擁擠度，只要滿足國(guó)標(biāo)上線要求即可。當(dāng)然也有像北京等城市新線開(kāi)通時(shí)就客流爆滿，列車(chē)擁擠度超過(guò)國(guó)標(biāo)的情況，這時(shí)需要采取多種措施及時(shí)優(yōu)化改進(jìn)。

3.2開(kāi)通后的優(yōu)化措施

從計(jì)算公示來(lái)看，降低列車(chē)擁擠度只有一種方法，那就是增加行車(chē)密度，減少行車(chē)間隔，但實(shí)際在試運(yùn)營(yíng)的不同階段采取的方式有所不同，具體原則如下：

1) 開(kāi)通初期根據(jù)可運(yùn)用列車(chē)調(diào)試完成情況，逐步增加上線列車(chē)數(shù)，縮小行車(chē)間隔提高運(yùn)能，從而降低列車(chē)擁擠度；

2) 中期由于列車(chē)數(shù)量無(wú)法繼續(xù)增加，而實(shí)際客流還在不斷增加，可以通過(guò)提高旅行速度和折返效率來(lái)減少列車(chē)周轉(zhuǎn)周期，在不增加列車(chē)數(shù)量的前提下，縮小行車(chē)間隔提高運(yùn)能，從而降低列車(chē)擁擠度；

3) 后期在列車(chē)運(yùn)行周期無(wú)法再壓縮的條件下，可以采用大小交路套跑、變換存車(chē)方式、不對(duì)稱運(yùn)輸?shù)刃问絹?lái)提高個(gè)別大客流區(qū)段的行車(chē)間隔，提升運(yùn)能，從而降低部分區(qū)段的列車(chē)擁擠度；

4) 其他可行方式如新車(chē)采購(gòu)、線路拆分、平行線路建設(shè)開(kāi)通等方式，但這些方式資金需求量大，周期長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)單位實(shí)現(xiàn)困難較大。

需要說(shuō)明的是，列車(chē)擁擠度并不是越低越好，在當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境下，列車(chē)擁擠度過(guò)低，說(shuō)明線路運(yùn)輸能力虛靡，浪費(fèi)嚴(yán)重，軌道交通單位的運(yùn)輸成本也會(huì)較高。從國(guó)內(nèi)主要地鐵來(lái)看，高峰小時(shí)最大列車(chē)擁擠度二三線城市控制在80%～100%，一線城市控制在100%～120%較為合理。表3是蘇州軌道交通1號(hào)線的不同階段列車(chē)擁擠度變化和采取的優(yōu)化措施。

表3 蘇州1號(hào)線擁擠度變化和優(yōu)化措施[6-7]

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，旅行速度與列車(chē)擁擠度各自受不同因素影響，這兩項(xiàng)指標(biāo)本身也是一種非線性的相互影響關(guān)系。

從技術(shù)上來(lái)講，旅行速度提高會(huì)減少列車(chē)周轉(zhuǎn)時(shí)間，可以在不增加列車(chē)的條件下提高行車(chē)密度，從而降低列車(chē)擁擠度，但這種影響比較有限，而且后續(xù)旅行速度到達(dá)上限后無(wú)法再實(shí)現(xiàn)；列車(chē)擁擠度降低后，意味著單位列車(chē)的乘降量減少，可以適當(dāng)減少站停時(shí)間，從而在一定程度上提高旅行速度。從客流上來(lái)說(shuō)，先期旅行速度的提升，加上正面宣傳對(duì)客流吸引較為明顯，尤其對(duì)中長(zhǎng)距離出行的市民，列車(chē)擁擠度會(huì)有所提高；列車(chē)擁擠度提高后，必然會(huì)降低乘客舒適度，隨著客流的不斷增加，可能造成個(gè)別站停時(shí)間延長(zhǎng)，從而分散一些客流。具體的影響程度需要大量客流數(shù)據(jù)和調(diào)查分析，本文不做詳細(xì)分析。

軌道交通運(yùn)營(yíng)單位運(yùn)輸組織的一項(xiàng)重要任務(wù)就是根據(jù)線路特點(diǎn)、客流分布、設(shè)備狀態(tài)、人員素質(zhì)等多方面因素，運(yùn)用好運(yùn)輸策劃、行車(chē)組織、站務(wù)組織等方式方法，在不同階段確定恰當(dāng)?shù)穆眯兴俣群土熊?chē)擁擠度，以滿足市民出行需求，不斷提高軌道交通在公共交通中的出行比例和乘客滿意度。

[1] 城市公共交通技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法 地鐵：CJ/T 8—1999[S].北京：中華人民共和國(guó)建設(shè)部，1999.

[2] 城市軌道交通客運(yùn)服務(wù)：GB/T 22486—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

Passenger transport services for urban rail transit： GB/T 22486—2008[S].Beijing： Standard Press of China， 2009.

[3] 中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)城市軌道交通委員會(huì).城市軌道交通運(yùn)營(yíng)績(jī)效評(píng)估體系成果報(bào)告[R].北京，2015.

[4] 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50157—2013[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

Code for design of metro： GB 50157—2013[S].Beijing： China Architecture & Building Press， 2014.

[5] 城市軌道交通試運(yùn)營(yíng)基本條件：GB/T 30013—2013[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

Urban rail transit operation of the basic conditions： GB/T 30013—2013[S].Beijing： Standard Press of China， 2013.

[6] 蘇州軌道交通運(yùn)營(yíng)分公司企劃部.企業(yè)年報(bào)[R].蘇州，2016.

[7] 蘇州軌道交通運(yùn)營(yíng)分公司企劃部.年度運(yùn)輸計(jì)劃[R].蘇州，2012—2016.

Travel Speed and Train Congestion Degree in Urban Rail Transit

LI Gengqiang

(Suzhou Rail Transit Operation Branch Company, Suzhou 210037)

This paper analyzes the importance of the two indicators of train travel speed and congestion degree of urban rail transit from the angle of satisfying passenger travel demand. At the same time, The indicators of train travel speed and congestion degree of arban rail transit in the first-tier and second-tier chinese cities are cited as examples in the paper.The calculation methods, core elements and mutual relations of the two indexes are analyzed, and the specific methods and measures of the two core indicators before and after the operation of the new line are put forward. The travel speed can be improved by optimizing the standard procedure for platform operation by the drivers and station staff members, reducing the opening and closing time of vehicles and synchronization delay time, and reducing the running time margin of the train section. The train congestion degree can be decreased in the initial period by increasing the numbers of on-line trains, in the medium term by improving the travel speed and reentry efficiency, and in the later stage by studying the use of large and small sets of traffic sets, asymmetric up-run and down-run asymmetric transportation, parallel lines, purchasing new cars, etc. to continuously improve the passenger service level.

urban rail transit; travel speed; train congestion; index; promotion

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.05.004

2016-10-10

2017-07-29

李更強(qiáng)，男，本科，學(xué)士，控制中心主任，工程師，主要從事地鐵運(yùn)輸組織、調(diào)度指揮等工作，xinghai_228@sina.com

U231；F530.7

A

1672-6073(2017)05-0023-04

(編輯：曹雪明)