基于斷面客流特征的城市軌道交通行車組織優(yōu)化

關(guān)菁 顏偉康 許雙雙

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，作為現(xiàn)代城市軌道交通的典型代表，地鐵在方便人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，有效的解決了城市化進(jìn)程發(fā)展中的交通擁堵問(wèn)題。但是，鑒于地鐵運(yùn)行的特殊性，如何進(jìn)一步優(yōu)化行車組織方案顯得尤為重要。本文著重對(duì)基于斷面客流特征的城市軌道交通行車組織優(yōu)化方案作具體的分析闡述，并以湖北省武漢市地鐵1號(hào)線為例，期望為相關(guān)的城市地鐵運(yùn)營(yíng)公司及研究人員提供建設(shè)性的意見。

關(guān)鍵詞：斷面客流;城市軌道交通;行車組織;地鐵;優(yōu)化

0 引言

城市化進(jìn)程的加快，讓地面交通逐漸飽和，這給城市地下軌道交通提供了極大的發(fā)展空間，地鐵因此應(yīng)運(yùn)而生。作為新型的城市軌道交通，地鐵具有速度快、舒適性高、安全和便利程度高等特點(diǎn)，受到人們的青睞。值得注意的一點(diǎn)是，地鐵在運(yùn)行工程中，容易受到多種因素的影響，如客流量、電力動(dòng)力及軌道因素。因此，如何確保地鐵安全運(yùn)行一直是地鐵運(yùn)營(yíng)公司面臨的重要難題之一。

1 城市軌道交通行車組織簡(jiǎn)述及斷面客流特征的城市軌道交通分布情況

1.1 城市軌道交通行車組織

城市地鐵交通行車組織具有復(fù)雜化與系統(tǒng)化的特點(diǎn)，要求地鐵具有行駛安全、維修保養(yǎng)及時(shí)有效及優(yōu)質(zhì)化的服務(wù)管理系統(tǒng)，以此確保地鐵運(yùn)行過(guò)程中的絕對(duì)安全?？偟膩?lái)說(shuō)，地鐵行車組織最根本的目的就是為乘客提供快捷、舒適的服務(wù)，保證運(yùn)行高效、安全。地鐵行車組織不同于干線線路的行車組織，其工作主要范圍包括地鐵的運(yùn)行與接發(fā)車兩方面。

1.2 行車組織調(diào)整原則

總的來(lái)說(shuō)，地鐵行車組織的調(diào)整原則具體包括幾點(diǎn)：（1）全局性：要想對(duì)地鐵行車組織方案進(jìn)行優(yōu)化，必須嚴(yán)格遵守全局性原則，并對(duì)地鐵運(yùn)行過(guò)程中秩序進(jìn)行完全的掌握，保證行車組織調(diào)整后，地鐵各個(gè)設(shè)備均可以有效運(yùn)行;（2）安全性：安全是地鐵行車組織調(diào)整的核心原則，對(duì)于地鐵交通來(lái)說(shuō)，行車組織在進(jìn)行調(diào)整時(shí)務(wù)必保證安全，保證乘客及工作人員的生命安全;（3）及時(shí)性：在進(jìn)行地鐵行車組織調(diào)整時(shí)，車場(chǎng)的調(diào)度人員要嚴(yán)格貫徹和落實(shí)“三個(gè)及時(shí)”，準(zhǔn)確掌握事件的關(guān)鍵處理時(shí)間點(diǎn)，降低不良事件的發(fā)生[1];（4）成本性：地鐵運(yùn)行公司在進(jìn)行行車組織調(diào)整時(shí)，需要對(duì)設(shè)備的合理應(yīng)用和養(yǎng)護(hù)等工作進(jìn)行綜合的考量，盡量延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益;（5）服務(wù)性原則：講到底，地鐵是一項(xiàng)公共服務(wù)，行車組織調(diào)整是地鐵運(yùn)行和服務(wù)的重要根基。因此，在進(jìn)行地鐵行車組織調(diào)整時(shí)，要充分考慮服務(wù)因素，最大限度降低行車組織調(diào)整帶給乘客的不便。

1.3 斷面客流特征的城市軌道交通分布情況

經(jīng)常所講的客流是指某一單位時(shí)間內(nèi)，地鐵交通線路上的乘客流動(dòng)人數(shù)及流動(dòng)方向的綜合，作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，客流可以體現(xiàn)出一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與人們的生活方式。而斷面客流是指單位時(shí)間內(nèi)地鐵線路在某一地點(diǎn)的客流量。在日常的地鐵運(yùn)行過(guò)程中，要想保證地鐵安全運(yùn)行，做好行車組織工作，就需要對(duì)地鐵客流的運(yùn)行情況及其變化規(guī)律加以掌握。具體來(lái)說(shuō)，斷面客流特征的城市軌道交通分布情況包括以下幾類：

（1）凸起型：凸起型是指在不同時(shí)間段內(nèi)，中間幾個(gè)斷面值的客流量較大，此時(shí)斷面客流呈現(xiàn)出凸起形狀;（2）凹陷型：與凸起型剛好相反，指在不同時(shí)間段內(nèi)，中間幾個(gè)斷面值的客流量較小，所呈現(xiàn)出的“凹”形斷面客流[2];（3）均等型：各個(gè)車站的上下車客流接近相等，沿線的客流基本一致，沒有出現(xiàn)明顯突增的斷面客流;（4）漸變型：是指隨著地鐵線路的延伸，客流量隨著車站所處的位置逐漸增加或減少;（5）不規(guī)則型：地鐵線路客流量分布情況不能形成某種形狀，分布相對(duì)來(lái)說(shuō)較為凌亂。各斷面客流的不均衡性通常采用單向各斷面客流不均衡系數(shù)表示，常用的計(jì)算公式為：ah=，公式中的ah表示單向斷面客流不均衡系數(shù)，pi表示單向斷面客流量（人），而K表示單向全線斷面數(shù)（個(gè)）。

2 不同客流分布下的行車組織方案

一般來(lái)說(shuō)，在確定行車組織方案時(shí)，為了更好的定量描述客流流向，需要滿足幾方面的要點(diǎn)：（1）需要將地鐵運(yùn)行時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)間段，并且控制每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的客流量沒有出現(xiàn)波動(dòng);（2）行車組織調(diào)整后，務(wù)必滿足客運(yùn)需求;（3）快車和慢車的行車組織方案有所不同，快車的停車方案只能有一種，而慢車需要在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)至少開出一列，一旦確定停車方案，便不能改變[3];（4）可以乘坐快車直達(dá)的乘客可以不乘坐慢車，而對(duì)于快車不直達(dá)的兩站間的乘客，可以先不乘坐快車再轉(zhuǎn)慢車，列車的對(duì)數(shù)不作改變。

2.1 斷面客流特征的適應(yīng)性對(duì)策

地鐵交通過(guò)程中的斷面客流特征極易引起各區(qū)段客流量不同，為了最大限度的節(jié)約乘客時(shí)間和地鐵公司運(yùn)營(yíng)成本，需要采取不同的停車方案。（1）長(zhǎng)短交路混跑：斷面客流特征會(huì)使地鐵運(yùn)行全線中的某一個(gè)區(qū)段客流量增大，傳統(tǒng)的行車組織方案必然會(huì)產(chǎn)生運(yùn)營(yíng)成本大、滿載率低等弊端。因此，為了保證行車組織可以適應(yīng)斷面客流特征，可以在客運(yùn)量大的區(qū)段開行短交短列車，以此滿足該區(qū)段的客運(yùn)需求;（2）快慢車并行：長(zhǎng)途客流與短途客流存在于中心城區(qū)或市區(qū)與機(jī)場(chǎng)間的地鐵線路中，但是線路中的某一些車站客流量較小。因此，可以設(shè)置快車與慢車，快車在客流量大的車站停車，這種方案很大程度上可以讓乘客的乘車時(shí)間縮短。需要注意的一點(diǎn)是，采用快慢車行車組織方式時(shí)，會(huì)產(chǎn)生快車對(duì)慢車的越行，所以，可以適當(dāng)?shù)脑谠叫熊囌驹鲈O(shè)1-2條股道。

2.2 時(shí)間分布不均衡狀態(tài)下的行車組織方案

時(shí)間分布不均衡狀態(tài)下的行車組織方案主要有兩種：（1）分時(shí)段開行大小編組列車：具體來(lái)說(shuō)，就是在平峰時(shí)段開行小編組的列車，在高峰時(shí)段開行大編組的列車。這種行車組織方案可以有效的提升地鐵的滿載率，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高服務(wù)水平。不過(guò)值得注意的是，在實(shí)施這種行車組織方案時(shí)，要對(duì)列車的拆解與拼裝問(wèn)題進(jìn)行考量。同時(shí)，在平峰時(shí)段向高峰時(shí)段過(guò)渡過(guò)程中，為了有效避免小編組列車產(chǎn)生的滯留乘客情況，要將大編組和前行小編組列車的開行時(shí)間控制的小一些;（2）采用高低密度行車組織方案：簡(jiǎn)單來(lái)講，就是在高峰時(shí)段對(duì)行車間隔進(jìn)行縮短，在平峰時(shí)段對(duì)行車間隔進(jìn)行加大，這種行車組織方案在提升載客率方面具有積極的意義，同時(shí)也有減低地鐵運(yùn)營(yíng)成本的作用[4]。但是，在低密度行車時(shí)會(huì)延長(zhǎng)乘客的等待時(shí)間，不利于服務(wù)水平的提升。

2.3 空間分布不均時(shí)的行車組織方案

空間分布不均時(shí)的行車組織方案包括兩種：（1）安排不同運(yùn)力：地鐵在運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)上下行方向最大斷面客流不均衡程度較大情況時(shí)，可以在環(huán)形路上設(shè)置內(nèi)外環(huán)線路，起到不同運(yùn)力的作用;（2）加開區(qū)段列車：如果出現(xiàn)了單向最大斷面客流不均衡的情況，則可以采取在客流量較大的區(qū)段增設(shè)列車的做法，實(shí)行長(zhǎng)短交路結(jié)合的行車組織方案。不過(guò)一旦采用這種行車組織方案，就會(huì)對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)公司和車站的折返設(shè)備造成很大的影響，需要做的工作更多。

3 基于斷面客流特征的城市軌道交通行車組織優(yōu)化實(shí)例

3.1 案例分析

以湖北省武漢市地鐵1號(hào)線為例，地鐵1號(hào)線西起徑河，東至漢口北，線路共計(jì)程度為38.54km，共計(jì)車站32座，平均站間距為1.2km，與地鐵2號(hào)線在循禮門站換乘，與3號(hào)線、6號(hào)線、7號(hào)線、8號(hào)線、陽(yáng)邏線分別在宗關(guān)、大智路、三陽(yáng)路、黃浦路、新榮站換乘。1號(hào)線每天的運(yùn)營(yíng)時(shí)間為17h，全天采用單一交路，兩端一場(chǎng)一段出入車，高峰時(shí)段最大上線列車數(shù)為45列，最小行車間隔為198s，周末時(shí)間的高峰時(shí)段最大上線列車數(shù)為32列，最小行車間隔為282s?？偟膩?lái)說(shuō)，地鐵1號(hào)線的客流特征體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）工作日（周一至周五）早高峰時(shí)段，上下行客流量高峰斷面具有明顯的偏心分布特征。具體來(lái)說(shuō)，早高峰時(shí)段，上行方向由漢口北行至宗關(guān)的斷面客流量較大，而經(jīng)過(guò)宗關(guān)后，斷面客流量逐漸減小;下行方向徑河至黃浦路的斷面客流量最大，經(jīng)過(guò)黃浦路后，斷面客流量逐步減少;（2）晚高峰時(shí)段，1號(hào)線的上下行客流量分布基本對(duì)稱，宗光至黃浦路的客流量最大，上行方向北段的客流量大于南段，下行方向的南段客流量大于北段;（3）早晚高峰時(shí)段1號(hào)線的上下行客流量分布不均衡，早高峰時(shí)段的不均衡狀態(tài)明顯于晚高峰，早高峰時(shí)段的上行斷面客流量遠(yuǎn)大于下行，不均衡系數(shù)約為1.48，晚高峰時(shí)段的上行斷面客流量大于下行，不均衡系數(shù)約為1.19。

3.2 行車組織優(yōu)化方案

鑒于當(dāng)前地鐵1號(hào)線呈現(xiàn)出早晚高峰斷流客流量差異大、上下行客流量不均衡、周一早高峰時(shí)段的1號(hào)線運(yùn)行最為緊張，乘客舒適度最低以及高峰時(shí)段北大街換乘壓力大這幾方面的問(wèn)題，具體的行車組織方案具體有以下幾種：

（1）對(duì)黃浦路站列車到站時(shí)間進(jìn)行調(diào)整：根據(jù)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，地鐵1號(hào)線在18：15至18：20期間，共有3列列車同時(shí)達(dá)到黃浦路站，導(dǎo)致?lián)Q乘量急劇增加。因此，可以對(duì)現(xiàn)有的時(shí)刻表進(jìn)行調(diào)整，讓高峰時(shí)段達(dá)到黃浦路站的列車錯(cuò)開8s以上，以此減小瞬時(shí)換乘所導(dǎo)致的斷面客流量;（2）加開備用車：研究發(fā)現(xiàn)，1號(hào)線的早晚高峰時(shí)段極大斷面客流量持續(xù)時(shí)間一般都在45min內(nèi)，且均處于黃浦路至宗關(guān)區(qū)段。因此，當(dāng)發(fā)生大客流量或者臨時(shí)可以預(yù)見大客流量情況時(shí)，即可加開備用車，可以將備用車存放至宗關(guān)站;（3）鑒于1號(hào)線高峰時(shí)段部分區(qū)間運(yùn)力不足，上下行斷面客流不均衡，可以采取上下行不均衡運(yùn)輸組織方法，在高峰時(shí)段，可以單方向加車。比如古田一路至黃浦路區(qū)段的早高峰時(shí)段上線43列列車，運(yùn)能量約為3.13萬(wàn)人次/h，晚高峰運(yùn)能量約為3.88萬(wàn)人次/h因此，在采用不均衡運(yùn)輸組織方法時(shí)，可以在上行方向增開2列列車，每小時(shí)的運(yùn)能約提升4.63萬(wàn)人次/h，可以發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)用車數(shù)不變的情況下，上行方向高峰時(shí)段（7：26至7：57）的運(yùn)力約提升14%。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加快，地鐵運(yùn)行量有大大的增強(qiáng)，容易產(chǎn)生斷面客流特征，為了保證運(yùn)行質(zhì)量，在進(jìn)行行車組織優(yōu)化時(shí)，需要對(duì)運(yùn)行的斷面客流特征進(jìn)行分析，并堅(jiān)持2行車組織調(diào)整原則，制定最科學(xué)、合理的行車組織方案，確保地鐵運(yùn)行正常。

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