天津市軌道交通 Z2 線一期工程運(yùn)行模式研究

馬金元

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300251）

0 前言

隨著城市軌道交通線網(wǎng)中骨干線路的逐漸建成，需要向外圍組團(tuán)或衛(wèi)星城建設(shè)快速聯(lián)系通道[1]。軌道交通市域線的發(fā)展腳步亟待加快，它對(duì)促進(jìn)和引導(dǎo)城市發(fā)展、解決城市居民出行條件，具有十分重要的戰(zhàn)略意義[2]。軌道交通市域線運(yùn)行模式的選擇關(guān)系多種因素，在線路設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)中起到至關(guān)重要的作用。本文重點(diǎn)探討城市軌道交通運(yùn)行模式，并以天津?yàn)I海新區(qū)軌道交通 Z2 線一期工程為例，研究并確定 Z2 線一期工程運(yùn)行模式。

1 天津?yàn)I海新區(qū)軌道交通Z2線概況

根據(jù)天津市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃，濱海新區(qū)軌道交通Z2 線遠(yuǎn)期線路為武清—北塘站，線路全長(zhǎng)約 115km。其中，初、近期 Z2 線一期工程起于金鐘河大街站，經(jīng)空港經(jīng)濟(jì)區(qū)、濱海高新區(qū)、開發(fā)區(qū)西區(qū)、海洋高新區(qū)，到達(dá)北塘站。線路全長(zhǎng)約 50.7km，其中地下線 27.6km，高架線約 22.0km，過渡段約 1.1km。共設(shè) 18 座車站，其中地下站 10 座，高架站 8 座，平均站間距為 2.9km[3]。

濱海新區(qū)軌道交通 Z2 線采用 A 型車 6 輛編組，站立標(biāo)準(zhǔn) 4 人/m2，速度目標(biāo)值為 120km/h。武清—金鐘河大街段線路方案尚未確定，本文僅對(duì)一期工程金鐘河大街站—北塘站進(jìn)行列車運(yùn)行模式研究。

2 功能定位及客流分析

濱海新區(qū)軌道交通 Z2 線為軌道交通市域線，滿足中心城區(qū)與濱海新區(qū)之間的長(zhǎng)距離快速出行需求，形成東西地段快速客運(yùn)主通道。

表1 客流指標(biāo)匯總表

如表1 所示，Z2 線初期客運(yùn)量達(dá) 15.9 萬人次/日，高峰斷面達(dá)1.1 萬人次/h；遠(yuǎn)期線路客流增長(zhǎng)到80.7 萬人次/日，高峰斷面達(dá) 2.8 萬人次/h；初期線路平均運(yùn)距達(dá) 21.8km/乘次，隨著沿線土地的開發(fā)，遠(yuǎn)期線路平均運(yùn)距縮短到 21.2km/乘次[4]。從站組間客流交通量（OD）看，濱海核心區(qū)組團(tuán)是 Z2 線最主要的客源地，占全線客流的 35.5%，最主要的客流交換也集中在濱海核心區(qū)組團(tuán)及其相鄰的組團(tuán)之間。

3 列車運(yùn)行模式研究

本文的城市軌道交通運(yùn)行模式研究，根據(jù)列車停站方案不同可分為 4 種：全部開行站站停列車模式、全部開行大站快車模式、開行快慢車組合模式、開行隔站停列車模式。

根據(jù)客流預(yù)測(cè)結(jié)果，Z2 線客流具有潮汐性，早高峰客流集中在金鐘河大街—北塘方向，晚高峰相反，且高峰小時(shí)客流在全日客流中的比重較大，乘客在高峰小時(shí)對(duì)時(shí)間的要求較高。下面對(duì)高峰小時(shí)階段 4 種不同列車運(yùn)行模式進(jìn)行分析。

3.1 全部開行站站停列車模式

列車在線路所有車站均停車，目前我國(guó)城市軌道交通普遍采用這樣的列車運(yùn)行模式，如圖1 所示。

圖1 全部開行站站停列車模式示意圖

Z2 線若采用全部開行站站停列車模式，則列車在金鐘河大街站—北塘站區(qū)間所有車站均停車。通過牽引計(jì)算模擬列車運(yùn)行，全程運(yùn)行時(shí)間為 48min（含停站時(shí)間）。該模式能滿足沿線所有站點(diǎn)的乘客出行需求；有利于吸引沿線客流、帶動(dòng)土地開發(fā)；高峰小時(shí)線路通過能力最大；發(fā)車間隔均衡，運(yùn)輸組織簡(jiǎn)單。

3.2 全部開行大站快車模式

為提高列車旅行速度，縮短列車全程運(yùn)行時(shí)間，可開行大站快車。大站快車僅在主要車站停靠，其他車站不停。如圖2 所示。

3.2.1 大站快車停車站的確定

（1）大站快車停車站的設(shè)置原則。大站快車停車站的選擇受客流特點(diǎn)、城市規(guī)劃以及軌道交通 Z2 線在軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的地位等因素的影響。大站快車停車站的確定需遵守以下原則：①滿足站點(diǎn)上下客流的需求，宜選擇上下客流量大的車站；②滿足全日及高峰時(shí)段站間 OD 客流的需求，宜選擇客流交換量大的車站；③考慮網(wǎng)絡(luò)換乘的需求，兼顧換乘站的客流需求；④停車站間距不宜過大，以減小對(duì)通過能力的影響。

（2）大站快車停車站方案。濱海新區(qū)軌道交通 Z2線一期工程各站上下客量如圖3 、圖4 所示。

圖2 全部開行大站快車模式示意圖

圖3 金鐘河大街—北塘方向各站上下客量

根據(jù)各站上下客量預(yù)測(cè)結(jié)果，金鐘河大街站、濱海站、北塘站上下客流量均較大。由站間 OD 結(jié)果可知，濱海站與金鐘河大街站、北塘站之間交流較大，金鐘河大街站、濱海站、北塘站宜設(shè)置為大站快車停車站。此外，金鐘河大街站、勝利路站、空港經(jīng)濟(jì)區(qū)站、濱海站、塘漢路站、北塘站均為 Z2 線與其他已運(yùn)營(yíng)或規(guī)劃線路換乘車站，應(yīng)考慮乘客換乘需求。

綜合以上原則分析，宜選取金鐘河大街站、勝利路站、空港經(jīng)濟(jì)區(qū)站、經(jīng)三路站、濱海站、塘漢路站和北塘站作為大站快車停車站。具體站站停列車及大站快車停車站如圖5 所示。

圖4 北塘—金鐘河大街方向各站上下客量

圖5 列車停車站示意圖

3.2.2 Z2 線全部開行大站快車模式

Z2 線若采用全部開行大站快車模式，則僅開行在金鐘河大街站、勝利路站、空港經(jīng)濟(jì)區(qū)站、東六道站、濱海站、塘漢路站和北塘站停站的列車。通過牽引計(jì)算模擬列車運(yùn)行，乘坐大站快車的乘客從金鐘河大街站—北塘站全程運(yùn)行時(shí)間為 37min（含停站時(shí)間）。該模式滿足部分乘客快速出行的需要，高峰小時(shí)線路通過能力不受影響，發(fā)車間隔均衡，管理難度小。但不能滿足沿線其他站點(diǎn)的乘客出行需求，影響服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)不利于吸引沿線客流、帶動(dòng)土地開發(fā)。

3.3 開行快慢車組合模式

開行快慢車組合模式，即同時(shí)開行站站停列車和大站快車。目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通采用快慢車組合模式運(yùn)營(yíng)的線路較少，國(guó)外運(yùn)營(yíng)應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)大站快車是否越行站站停列車，快慢車組合模式又可以分為大站快車越行模式和大站快車不越行模式，如圖6 所示。

3.3.1 大站快車越行模式

由于大站快車運(yùn)行速度高，站站停列車運(yùn)行速度 低，出現(xiàn)站站停列車停車待避大站快車的現(xiàn)象，需在越行站設(shè)置到發(fā)線。

（1）越行站的選擇。越行站一般選擇客流量較小且工程條件較好的車站，一方面滿足車站客流出行要求，另一方面考慮工程條件，降低工程投資，減少工程實(shí)施難度。

大站快車的服務(wù)頻率不宜過低，否則將失去開行意義，按每 15min 開行 1 對(duì)大站快車考慮，高峰小時(shí)開行 4 對(duì)大站快車。通過鋪畫運(yùn)行圖，需要選擇空港經(jīng)濟(jì)區(qū)站、東六道站、春華路站和觀景道站為越行站，設(shè)置越行線，以滿足大站快車越行和站站停列車停車的需要。

（2）大站快車越行模式分析。采用大站快車越行模式，盡管乘坐快車的乘客可以縮短旅行時(shí)間，但降低了大多數(shù)乘坐站站停列車乘客的服務(wù)質(zhì)量，增加了其旅行時(shí)間，尤其是在地下車站的封閉車廂里等待，嚴(yán)重影響了乘客出行的舒適度。有 4 個(gè)車站需要增加越行配線，Z2 線車站和區(qū)間總投資將增加 11.34 億元。減少開行慢車的數(shù)量，可適當(dāng)減少需要增加配線的車站數(shù)量，但若開行的慢車減少過多，將很難滿足客流需求。此外，車站須采取特定的管理模式來管理和引導(dǎo)乘客乘坐不同類型的列車，這增加了運(yùn)營(yíng)難度。

圖6 開行快慢車組合模式示意圖

3.3.2 大站快車不越行模式

采用大站快車不越行模式，即在大站快車中間穿插開行站站停列車，不考慮站站停列車待避大站快車的情形，可以不設(shè)置越行車站，不增加工程投資。若 Z2 線采用該方案，在高峰小時(shí)開行 4 對(duì)大站快車的前提下，僅能開行 3 對(duì)站站停列車，輸送能力最小，不能滿足高峰小時(shí)乘客的需求。

3.4 開行隔站停列車模式

開行隔站停列車模式，即列車在各站間依次采取通過-停車-通過、間隔車站停車的模式。如圖7 所示。

圖7 開行隔站停列車模式示意圖

若 Z2 線采用隔站停列車模式，通過牽引計(jì)算模擬列車運(yùn)行，列車由金鐘河大街站—北塘站全程時(shí)間約41min。該模式列車運(yùn)行時(shí)間較短，具有快速的優(yōu)勢(shì)；對(duì)高峰小時(shí)線路通過能力影響較?。徊挥迷黾釉叫芯€，不影響土建規(guī)模，不增加投資。但是該方案高峰小時(shí)不能滿足沿線所有站點(diǎn)的乘客出行需求，以致相鄰站無法通達(dá)；每個(gè)車站高峰小時(shí)列車停靠數(shù)量減少一半，乘客等待時(shí)間增加；列車種類存在不同的停站方案，不同乘客容易上錯(cuò)車，運(yùn)營(yíng)組織難度增加。

4 列車運(yùn)行模式適應(yīng)性分析

濱海新區(qū)軌道交通 Z2 線分別采用以上 4 種列車運(yùn)行模式時(shí)，具體適應(yīng)性如表2 所示。

由表2 可見，各種模式均有利弊：全部開行站站停列車模式運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)；全部開行大站快車模式各方面指標(biāo)較好，但不能滿足沿線其他站點(diǎn)的乘客出行需求，不利于吸引沿線客流；開行快慢車組合模式存在運(yùn)輸能力較小、乘客需要增加額外等待時(shí)間、發(fā)車間隔不均衡、影響服務(wù)質(zhì)量、增加車站規(guī)模和投資等問題；開行隔站停列車模式存在相鄰站無法通達(dá)，各車站列車停靠數(shù)量減少一半，乘客等待時(shí)間增加等問題。

5 結(jié)論

本文詳細(xì)分析了天津?yàn)I海新區(qū)軌道交通 Z2 線采用全部開行站站停列車模式、全部開行大站快車模式、開行快慢車組合模式、開行隔站停列車模式 4 種列車運(yùn)行模式的利弊，認(rèn)為采用全部開行站站停列車模式具有滿足本線客流需求、線路通過能力大、運(yùn)輸組織簡(jiǎn)單、不增加工程投資等優(yōu)勢(shì)，可以與 Z2 線的功能定位相匹配。因此，本文權(quán)衡各方案利弊后，推薦 Z2 線采用全部開行站站停列車模式。

表2 運(yùn)行模式適應(yīng)性分析表

[1]湯 ，陳福貴. 地鐵快慢車模式越行點(diǎn)的確定方法研究[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào)，2014，31（10）：89-93.

[2]宋鍵，徐瑞華， 和平. 市域快速軌道交通線開行快慢車問題的研究[J]. 城市軌道交通研究，2006，9（12）：23-27.

[3]天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院. 天津市城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃調(diào)整[R]. 天津，2017.

[4]中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司. 濱海新區(qū)軌道交通Z2線一期工程可研報(bào)告[R]. 天津，2017.

[5]徐吉慶，陳福貴，湯 . 城市軌道交通越行方案行車組織設(shè)計(jì)[J]. 四川建筑，2012，32（1）：75-77.