城市軌道交通線路運營初近期配屬列車數(shù)的計算

趙 雯

(西安市地下鐵道有限責任公司運營分公司，710016，西安//工程師)

隨著城市軌道交通的發(fā)展，行車間隔、列車開行密度、乘車舒適度等運營服務指標要求越來越高。在實際運營過程中，運營單位常因配置車輛不足而不得不面對“以車定運”的窘迫局面。因此找到車輛配置的制約因素，科學計算運營初近期配屬列車數(shù)十分重要。

1 配屬列車計算方法

1.1 配屬列車數(shù)計算公式

配屬列車數(shù)應為高峰最大上線列車數(shù)m車與備用車及檢修車車數(shù)之和。其中，

m車=(2l/v旅+2t全折返)/t間隔

(1)

式中：

m車——最大上線列車數(shù)；

l線——運營線路長度

v旅——旅行速度；

t全折返—折返時間，包括純折返時間，以及列車在折返站上下行站臺的停站時間；

t間隔——最小行車間隔，且t間隔≤r列/R高峰，其中，r列為每列車定員人數(shù)，R高峰為高峰小時斷面客流量。

由式(1)可見,除了線路長度、列車編組及列車定員等定量因素外，v旅、R高峰等變量對配屬列車數(shù)影響也很大。此外，運力匹配度、配套設施、車輛生產(chǎn)周期、備用車及檢修車設置等因素也會影響配屬列車數(shù)的確定。

1.2 配屬列車計算影響因素

1.2.1 客流預測

客流預測數(shù)據(jù)一般為初步設計階段的客流預測結(jié)果。由于初步設計階段客流預測較線路實際開通運營提前2～3 a左右，這期間城市人口規(guī)模及線路周邊環(huán)境均會發(fā)生較大變化，所以初步設計階段的客流預測結(jié)果通常會小于運營初期實際客流。以上海市軌道交通3號線為例，最初設計時預測2006年早高峰最大客流斷面值為1.8萬人次/h，而實際上2002年即已達到這一水平。

因此，建議在新線開通運營前由運營單位再次組織科研單位對新線開通初期的客流進行預研。一方面，可更好地為設置新線運營服務指標提供依據(jù)；另一方面，也為其他受影響線路的購車安排提供參考。

1.2.2 運力匹配度

運力匹配度的科學設置以運營后的客流需求為依據(jù)，是在保證運營服務、滿足客流需求的同時，減少運力浪費、科學合理規(guī)劃線路運力的過程。運力匹配的設置標準會直接影響到配屬車數(shù)量的大小。運力匹配原則為：①要保證高峰滿足客流、低峰考慮服務；②在開通運營初期階段，一般按“以需定運”原則制定；為吸引客流，高峰時段列車擁擠度應控制在85%以下；③在運營近、遠期階段，一般將高峰時段各區(qū)間單向小時列車擁擠度控制在100%以下。

1.2.3 旅行速度

旅行速度會影響到列車運行周期的大小。如在設計階段將旅行速度設置過高，則會導致運行周期過小，從而使所需配屬車輛計算數(shù)小于實際需求數(shù)量。偏差較大時甚至會影響到運營服務水平。例如，西安地鐵2號線在初步設計階段將列車旅行速度設置為36 km/h左右，而實際運營中的旅行速度最高僅為33 km/h，其列車配置數(shù)量出現(xiàn)缺口。因此， 一方面，建議設計單位在計算列車采購數(shù)量時，應采用較小的設計旅行速度，從而為配車數(shù)量留足一定冗余；另一方面，在設計系統(tǒng)能力時，設計單位應提高對信號等系統(tǒng)的采購要求。

1.2.4 備用及檢修車

根據(jù)《地鐵設計規(guī)范》等標準要求，運營初期備用車和檢修車在配屬車中的占比應為25%。結(jié)合運營實際需求，一般備用車占比可設置為10%，檢修車占比為15%。兩者比例也可結(jié)合實際情況適當進行調(diào)整。

1.2.5 車輛生產(chǎn)周期

由于地鐵車輛生產(chǎn)周期較長，采購時序處理不當也會造成無車可用的情況發(fā)生。根據(jù)北京及廣州等城市地鐵采購列車的經(jīng)驗，從列車增購申請立項報批至列車生產(chǎn)到貨大概需2 a左右時間。因此，必須科學預測、縝密預判、及時行動。此外，從采購成本考慮，應避免頻繁增購列車，盡量實現(xiàn)批量購買，以降低列車采購價。

2 案例

西安地鐵2號線(以下簡為“2號線”)為例計算運營初近期的配屬列車數(shù)。該線于2011年9月16日開通運營，為西安市南北走向的骨干線路，線路長度26.1 km，共設21座車站(含2座換乘站)。

2.1 客流預測及調(diào)整

2號線在初步設計階段曾預測其近期(至2021年)日均客運量為76.49萬人次，高峰小時最大斷面客流量為2.59萬人次/h。實際上，2號線在2017年初的日均客運量就已達約73萬人次，其早高峰最大小時斷面客流量為2.7萬人次/h，已接近設計文件中2021年的客流預測指標。為確保其配屬列車數(shù)更為科學合理，故結(jié)合實際客流增長規(guī)律對預測數(shù)據(jù)進行調(diào)整。

通過研究北京地鐵等其他成熟城市地鐵的客流增長規(guī)律發(fā)現(xiàn)，各地地鐵客量流變化趨勢非常相似，而且線網(wǎng)擴張對骨干線路的影響更為顯著。伴隨著相鄰新線的開通，一般骨干線路在開通初期及近期日客運量上升幅度均較大，而遠期增長則相對緩慢。以2號線2012—2017年的月度客運量數(shù)據(jù)為基礎，以前一年的各月度客運量為基準值，通過月度同比的方式，分別計算出2號線每年的年變系數(shù)。排除客流異動因素，2號線年變系數(shù)均為1.1，即2號線客運量年度自然增長幅度約為10%左右。根據(jù)歷史客流增長規(guī)律，對2號線初近期(2018—2021年)客流預測值調(diào)整結(jié)果如表1所示。

表1 2號線2018—2021年客流預測調(diào)整值

2.2 周期及配屬列車數(shù)計算

目前2號線運行周期為104 min，配屬列車數(shù)為47列。根據(jù)運力匹配原則，計算得到2號線運營初近期最大上線列車數(shù)及配屬列車總數(shù)(如表2所示)。

由表2可見，隨著年份推移，2018—2021年2號線配屬列車需求數(shù)逐年遞增。因此，需綜合考慮贈購車到貨年限、場段停放能力及采購價成本等因素，合理安排采購數(shù)量及時機。

表2 2號線運營初近期配屬車數(shù)

3 結(jié)語

本文從線路配屬列車數(shù)計算公式入手，結(jié)合實際運營問題分析了影響城市軌道交通配屬列車數(shù)計算的五大因素。通過結(jié)合運營實際困境對五大因素進行深入分析，給出明確的設置標準及優(yōu)化方案。最后以西安地鐵2號線為例，結(jié)合優(yōu)化方案計算出2號線初近期配屬列車數(shù)，為其車輛采購需求提供依據(jù)。同時需指出的是，雖然城市軌道交通設計與實際運營的配置列車數(shù)計算方法不可避免地存在差異，但是通過加強運營單位與設計單位的溝通合作，可以用設計單位的全局觀來擴大運營單位的視角，用運營單位的實踐經(jīng)驗來填補設計缺陷，從而縮小差異。

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