西安地鐵3號線客流特征及運營方案優(yōu)化研究

張建平 龐 瑾

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，710043，西安//第一作者，高級工程師)

客流需求是制定地鐵運營方案的依據(jù)，研究地鐵運營方案與客流需求的匹配性是評價與優(yōu)化運營方案、提高運營效率和服務(wù)水平的關(guān)鍵。目前，西安地鐵3號線的運營方案不盡合理，主要表現(xiàn)在早高峰時段下行擁擠、平峰時段客流滿載率過低、車底運用不合理等方面。3號線是西安首條實施大小交路運營的線路，目前缺乏對該線客流特征和運營匹配性的研究。本文以西安地鐵3號線實測運營數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過研究其客流特征，分析運營方案與客流需求的匹配性，研究運營方案存在的問題并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施，為3號線運營組織優(yōu)化提供依據(jù)。

1 西安地鐵3號線概況

西安地鐵3號線于2016年11月8日開通，是西安市開通運營的第3條地鐵線路。線路西南起自魚化寨站，東北止于保稅區(qū)站，運營里程38.0 km，設(shè)置車站26座，與已開通運營的1號線、2號線分別在通化門站、小寨站換乘。西安地鐵3號線線路走向及車站設(shè)置如圖1所示。

圖1 西安地鐵3號線線路圖

2 西安地鐵3號線客流特征

2.1 全日分時客流特征

西安地鐵3號線工作日、非工作日和節(jié)假日的客流時間分布特征存在明顯差異(見圖2)。工作日客流存在明顯的“雙駝峰”；非工作日、節(jié)假日無明顯早、晚高峰，17:00—20:00為高峰時段，且峰值遠小于工作日。

工作日早高峰出現(xiàn)在8:00—9:00，早高峰小時系數(shù)14.1%；晚高峰出現(xiàn)在18:00—19:00，晚高峰小時系數(shù)10.6%，早高峰客流明顯高于晚高峰。非工作日和節(jié)假日客流特征相似，全日客流分布較為均衡，最大高峰小時系數(shù)僅8%。

圖2 西安地鐵3號線全日分時客流特征

2.2 斷面客流分布特征

2.2.1 工作日高峰小時斷面客流特征

工作日早、晚高峰斷面客流分布如圖3、圖4所示。由圖3、圖4可見：早高峰(8:00—9:00)最大斷面客流量高于晚高峰(18:00—19:00)；早高峰下行斷面客流整體高于上行客流，下行客流以通勤客流為主，晚高峰反之，斷面客流呈現(xiàn)方向不均衡性；早、晚高峰上、下行最大客流斷面均是吉祥村站—小寨站斷面，魚化寨站—小寨站區(qū)段客流逐漸增加，小寨站—辛家廟站區(qū)段客流較高且平穩(wěn)，辛家廟站—保稅區(qū)站區(qū)段客流為全線最少。

圖3 西安地鐵3號線周一早高峰斷面客流

圖4 西安地鐵3號線周一晚高峰斷面客流

2.2.2 非工作日及節(jié)假日高峰小時斷面客流特征

非工作日斷面客流總體較工作日低，如圖5所示(以周六為例)。由圖5可見，高峰小時最大斷面客流出現(xiàn)在上行，斷面客流位置分布特征與工作日類似。

節(jié)假日最大斷面客流高于周末，低于工作日，如圖6所示。由圖6可見：上行客流高峰時段出現(xiàn)在10:00—11:00，最大斷面客流為8 945人次/h，位置在吉祥村站—小寨站區(qū)間；下行高峰時段出現(xiàn)在18:00—19:00，最大斷面客流為10 129人次/h，位置在大雁塔站—小寨站區(qū)間。

圖5 西安地鐵3號線周六高峰斷面客流

圖6 西安地鐵3號線節(jié)假日高峰斷面客流

3 西安地鐵3號線運營方案匹配性分析

3.1 列車運行交路

西安地鐵3號線列車采用大小交路運行，如圖7所示。魚化寨站—保稅區(qū)站為大交路，全線運行26站；魚化寨站—香湖灣站為小交路，運行21站。3號線早、晚高峰斷面客流分布不均衡，分布特征如圖3、圖4所示。其中辛家廟站—保稅區(qū)站高峰小時斷面客流小于3 500人次。現(xiàn)行小交路基本符合客流特征，而在辛家廟站—香湖灣站的4個區(qū)間存在運能虛糜。

圖7 西安地鐵3號線列車運行交路圖

3.2 全日行車計劃

西安地鐵3號線列車采用B型車6輛編組，參考文獻[5]并結(jié)合國內(nèi)各城市地鐵實際運營情況，本文選取5人/m2的站立標(biāo)準，每列定員1 244人?；诖说?號線現(xiàn)狀運營方案如表1所示。

表1 西安地鐵 3號線現(xiàn)狀運營方案

工作日和非工作日高峰小時運能與客流匹配情況如圖8、圖9、圖10所示。工作日早高峰小交路運能為18 660人次/h，香湖灣站—保稅區(qū)站運能為6 220人次/h；下行小寨站—吉祥村站、吉祥村站—太白南路站兩區(qū)間斷面客流超過運能，分別為20 238人次/h和19 446人次/h，滿載率分別為1.08和1.04。該段列車處于擁擠狀態(tài)，其他區(qū)段運能遠高于客流量。工作日晚高峰運能與早高峰相同，全線斷面客流均小于運能，最大滿載率僅為0.82。

圖8 西安地鐵3號線周一早高峰運能與客流匹配情況

非工作日高峰小交路運能為16 586人次/h，香湖灣站—保稅區(qū)站運能為8 293人次/h，上、下行客流均遠小于運能，全線滿載率低于0.54，運能富余。

圖10 西安地鐵3號線非工作日運能與客流匹配情況

4 西安地鐵3號線運營組織優(yōu)化

4.1 現(xiàn)狀運營方案存在問題分析

結(jié)合西安地鐵3號線的客流特征分析、運營方案與客流匹配情況可知，3號線現(xiàn)狀運營方案存在以下問題：

(1)工作日高峰小時上、下行斷面客流分布不均衡，早高峰下行斷面客流整體高于上行，方向不均衡系數(shù)為1.27；晚高峰反之，方向不均衡系數(shù)為1.21。高峰行車計劃采用上、下行成對發(fā)車方案，早高峰上行、晚高峰下行運能存在較大富余。

(2)工作日早高峰上、下行滿載率大于0.50的區(qū)間數(shù)占比分別為16%、44%；晚高峰該值分別為24%、4%；非工作日高峰該值分別為4%、0%。由此可知，現(xiàn)狀運能浪費較為嚴重。

(3)小交路終點站為香湖灣站，辛家廟站為客流突變點，辛家廟站—保稅區(qū)站斷面客流均低于3 500人次/h，因此在辛家廟站—香湖灣站的4個區(qū)間存在運能虛糜，小交路終點位置的選擇有待優(yōu)化。

4.2 運營優(yōu)化分析

(1)針對工作日上、下行客流不均衡問題，可在早高峰下行方向加開列車，減少上行上線列車；晚高峰上行方向加開列車，減少下行上線列車。

(2)針對目前客流狀況，可適當(dāng)減少工作日晚高峰、非工作日高峰上線列車數(shù)，減少運能浪費。對于香湖灣站—保稅區(qū)站區(qū)間斷面客流極小的情況，除周末高峰外，發(fā)車間隔均超過10 min，為了保持一定的服務(wù)水平，結(jié)合文獻[6]對運營組織的要求，暫不作調(diào)整。

(3)依據(jù)斷面客流，小交路終點站合理位置可向城區(qū)推進，設(shè)置在辛家廟站，小交路運營長度將從29.8 km縮短至22.8 km，減少辛家廟站—香湖灣站區(qū)段運能浪費。

4.3 優(yōu)化效果分析

根據(jù)斷面客流并參考文獻[6]，對西安地鐵3號線運營方案進行優(yōu)化，優(yōu)化前后各指標(biāo)對比如表2所示。

(1)優(yōu)化后，工作日早晚高峰、非工作日高峰運用列車數(shù)共減少8列。優(yōu)化了高峰小時運力調(diào)配，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下減少了運營成本。

(2)優(yōu)化后，工作日早高峰下行、晚高峰上行發(fā)車間隔縮小，早高峰上行、晚高峰下行發(fā)車間隔增大，提高了大客流方向的服務(wù)水平，更適應(yīng)客流方向不均衡現(xiàn)狀；非工作日客流較小，高峰發(fā)車間隔相應(yīng)增大。

(3)優(yōu)化后，運能更符合客流特征，最大滿載率較優(yōu)化前更為均衡，使得車內(nèi)擁擠和運能富余情況同時得到改善。

表2 西安地鐵3號線運營方案優(yōu)化前后對比

5 結(jié)語

本文研究了西安地鐵3號線客流特征，并分析了該線運營方案與客流的匹配性，總結(jié)了運營方案存在的問題。為完善運營方案，提高運營效率，本文提出了更符合客流特征的運營方案優(yōu)化措施，并從上線列車數(shù)、發(fā)車間隔、滿載率3個方面對優(yōu)化效果進行了分析。結(jié)果表明，優(yōu)化后的運營組織方案能更好地適應(yīng)3號線的客流特征，提高了高峰時段大客流方向的服務(wù)水平，并在保證運營質(zhì)量的前提下減少了上線列車數(shù)，節(jié)省了運營成本，使車底運用更為合理。