石家莊地鐵?1?號線大小交路開行方案研究

王洋 趙利

摘 要：以石家莊地鐵 1 號線二期工程的運(yùn)營現(xiàn)狀為背景，重點(diǎn)分析 1 號線客流空間分布特征，結(jié)果表明：1 號線南村站 — 福澤站區(qū)段列車的運(yùn)能利用率較低，斷面客流分布極不均衡。文章分別從大小交路開行區(qū)段、行車間隔的設(shè)定、優(yōu)化效果和客運(yùn)組織 4 個方面對 1 號線采用的大小交路開行方案進(jìn)行研究，為 1 號線行車組織方案的優(yōu)化提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地鐵;客流特征;大小交路;開行方案;客運(yùn)組織

截至2019年12月31日，我國內(nèi)地（不含港澳臺）累計有40個城市開通城市軌道交通線路，運(yùn)營線路總長度達(dá)6730.27km[1]。隨著城市軌道交通線路的不斷延伸和網(wǎng)絡(luò)化特征的逐步形成，采用何種列車開行方案成為運(yùn)營企業(yè)面臨的一個難題。列車交路開行方案的制定需綜合考慮線路形式、配線分布、客流特征、客運(yùn)組織等因素，是城市軌道交通行車組織方案中最核心的內(nèi)容。合理的列車交路方案既能提高列車的運(yùn)行效率，避免不必要的運(yùn)能浪費(fèi)，又可為乘客提供優(yōu)質(zhì)的運(yùn)輸服務(wù)，降低企業(yè)的運(yùn)營成本[2]。本文以石家莊地鐵1號線二期工程開通以來的運(yùn)營現(xiàn)狀為背景，綜合考慮線路形式、客流特征、行車組織和客運(yùn)組織等內(nèi)容，對1號線開行大小交路方案的必要性和可行性進(jìn)行分析，為1號線行車組織方案的優(yōu)化提供依據(jù)。

1 線路概況

石家莊地鐵1號線是穿越石家莊市中心城區(qū)的東西向骨干線，同時也是連接主城區(qū)與正定新區(qū)的骨干線路。1號線線路西起西王站，東至福澤站，線路全長34.3km，共設(shè)車站26座，平均站間距1.32km。1號線目前采用單一大交路運(yùn)行方式，全天運(yùn)營時間15.5h，日均客運(yùn)量22.32萬人次。1號線共分2段建設(shè)開通，一期工程自西王站至洨河大道站，共設(shè)車站20座，線路長度為23.12km;二期工程自西莊站至福澤站，在一期工程的基礎(chǔ)上向正定新區(qū)方向延伸6座車站，線路長度為11.18km。1號線線路布局特點(diǎn)突出，西王站 — 石家莊東站區(qū)段主要位于主城區(qū)，南村站 — 福澤站區(qū)段位于石家莊市郊區(qū)，客流仍處于發(fā)展培育期。

1號線西王站和洨河大道站均設(shè)有2條折返線，和平醫(yī)院站、新百廣場站、談固站、福澤站均設(shè)有1條停車線，北國商城站、留村站、石家莊東站站、西莊站、會展中心站均設(shè)有渡線。和平醫(yī)院站、新百廣場站、談固站、洨河大道站這4座中間車站具備自動折返功能。1號線線路圖如圖1所示。

2 客流特征分析

客流特征分析是地鐵行車組織方案編制的重要依據(jù) [3]。本節(jié)選取1號線2019年12月份的客流數(shù)據(jù)，分別從26座車站的客運(yùn)量和斷面客流2方面對1號線二期工程開通以來的客流空間分布特征進(jìn)行分析。

2.1 客運(yùn)量分析

1號線2019年12月份26座車站的日均客運(yùn)量分布如圖2所示。1號線二期6座車站的日均客運(yùn)量為0.64 萬人次，只占1號線總客運(yùn)量的2.87%。1號線客流主要集中分布在主城區(qū)西王站 — 石家莊東站區(qū)段，南村站 — 福澤站區(qū)段客流較小，客流空間分布不均衡。

2.2 斷面客流分析

城市軌道交通線路斷面客流空間分布的差異性可用斷面不均衡系數(shù)β來體現(xiàn)[4]。

（1）當(dāng)β越趨近于1，表明線路單向客流空間分布越均衡，適宜開行單一交路;β值越大，則線路單向客流空間分布越不均衡，越適宜開行大小交路。當(dāng)β≥1.5時，線路單向客流空間分布不均衡程度較大;β≥1.8時，可以考慮開行大小交路[5-6]。

由于1號線共26座車站，因此單向共25個區(qū)間。1號線2019年12月工作日、雙休日高峰小時平均斷面客流和運(yùn)能裕量走勢情況如圖3、圖4所示。運(yùn)能裕量的計算公式如下：

（2）由圖3、圖4可知，1號線斷面客流在火炬廣場站 — 石家莊東站區(qū)間后下降明顯，南村站 — 福澤站區(qū)段斷面客流較低。由式（2）計算可知，1號線二期6座車站的平均運(yùn)能裕量達(dá)到了97.54%，列車運(yùn)輸能力利用率較低，經(jīng)濟(jì)效益不高。

1號線工作日高峰時段（8 ： 00—9 ： 00）上、下行最大斷面客流分別為9970人次/h、13556人次/h，總斷面客流分別為103436人次/h、116564人次/h。由式（1）計算可得，1號線工作日上、下行斷面不均衡系數(shù) β工作日分別為2.41、2.91。同理可計算得到雙休日上、下行斷面不均衡系數(shù)β雙休日分別為2.29、2.23。1號線斷面不均衡系數(shù)值均大于1.8，表明 1號線高峰時段上、下行斷面客流分布極不均衡，適宜開行大小交路。

3 大小交路開行方案分析

目前1號線采用西王站 — 福澤站區(qū)間單一大交路運(yùn)行方式，高、平峰時段的行車間隔分別為6min30s和10min。根據(jù)章節(jié)2客流特征分析可知，1號線高峰時段斷面客流分布不均衡，南村站 — 福澤站區(qū)間列車的運(yùn)能利用率較低。為科學(xué)合理地分配列車運(yùn)能，使運(yùn)能符合斷面客流分布規(guī)律，1號線可在高峰時段采用大小交路套跑的運(yùn)行方式，平峰時段采用單一大交路運(yùn)行。

3.1 開行區(qū)段分析

大小交路折返點(diǎn)的選擇應(yīng)充分考慮線路客流空間分布特征、線路情況、列車折返效率和行車組織等指標(biāo)。1號線具備自動折返功能的中間車站分別為和平醫(yī)院站、談固站和洨河大道站。從客流空間分布來看，斷面客流在火炬廣場站 — 石家莊東站區(qū)段后下降明顯，為不降低列車折返效率，方便乘客候車，應(yīng)選擇洨河大道站作為小交路的折返車站。1號線大小交路下的列車運(yùn)行方式如圖5所示。

3.2 行車間隔設(shè)定

根據(jù)GB 50490-2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》，列車在營運(yùn)時段正常運(yùn)行時，最大運(yùn)行間隔不應(yīng)大于10min[7]。綜合考慮1號線全周轉(zhuǎn)時間、運(yùn)用車數(shù)、擁擠度、列車折返能力等指標(biāo)，在保障為乘客提供舒適的運(yùn)輸服務(wù)前提下，1號線大小交路套跑期間，列車發(fā)車比例應(yīng)采用1 ： 1的方式，即西王站 — 洨河大道站小交路區(qū)段的行車間隔可壓縮至5 min，西王站 — 福澤站大交路區(qū)段行車間隔為10 min。

3.3 優(yōu)化效果分析

以1號線工作日的數(shù)據(jù)為依據(jù)，開行大小交路后列車擁擠度與運(yùn)輸能力對比如圖6所示。通過在高峰時段采用大小交路運(yùn)行方式，1號線西王站 — 洨河大道站區(qū)間的行車間隔由6 min 30 s壓縮至5 min，該區(qū)段的運(yùn)輸能力將提升33.3%，車廂最大擁擠度由76.78%下降至63.99%，高峰時段乘客的乘車舒適度將有較大改善。

表1為大小交路下開行列次和運(yùn)營里程對比數(shù)據(jù)。由表1可知，1號線開行大小交路工作日的運(yùn)營里程將下降377列公里，雙休日運(yùn)營里程將增加316列公里，1號線每星期的運(yùn)營里程將下降1253列公里?？梢?號線開行大小交路方案在提升線路運(yùn)營服務(wù)水平的基礎(chǔ)上還可降低列車的運(yùn)營里程，節(jié)能降耗效果明顯。

3.4 客運(yùn)組織分析

大小交路運(yùn)行方式對線路的硬件設(shè)備功能和運(yùn)營管理能力均提出了更高的要求。硬件設(shè)備需通過系統(tǒng)升級滿足大小交路運(yùn)行的功能;運(yùn)營管理方面需通過加強(qiáng)培訓(xùn)，提升相關(guān)崗位的應(yīng)急處置能力[7]。此外，可通過導(dǎo)向標(biāo)識和宣傳等手段提升乘客對大小交路運(yùn)行方式的認(rèn)識和理解。

3.4.1 設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)升級

開行大小交路，線路的乘客信息系統(tǒng)（PIS）、車站及列車廣播（PA）等系統(tǒng)應(yīng)具備根據(jù)列車終點(diǎn)站的不同，顯示和播報不同區(qū)段運(yùn)營信息的功能[8-10]。開行大小交路前，需通過設(shè)備的升級改造和系統(tǒng)測試，使硬件設(shè)備具備相應(yīng)的功能，滿足大小交路套跑的條件。

3.4.2 運(yùn)營管理能力提高

開行大小交路會增加中間折返站的工作量，洨河大道站需增加站臺員工的配置標(biāo)準(zhǔn)，做好小交路列車清客和客流控制工作。大小交路方式運(yùn)用初期，由于乘客乘車習(xí)慣的改變需一定時間，因此會產(chǎn)生一定的不適應(yīng)或不理解，站務(wù)人員需對乘客進(jìn)行客運(yùn)引導(dǎo)。此外地鐵運(yùn)營公司需通過微博、微信、新聞媒體、PA、PIS、標(biāo)志標(biāo)識、宣傳手冊等途徑加強(qiáng)對大小交路方式下如何乘車知識的宣傳和引導(dǎo)，從而提升乘客的認(rèn)知。同時大小交路運(yùn)行方式將大大增加控制中心行車調(diào)整的難度和壓力，控制中心必須做好列車晚點(diǎn)、設(shè)備故障、突發(fā)情況下行車調(diào)整的預(yù)案和應(yīng)急處置程序。

4 結(jié)語

本文以石家莊地鐵1號線為背景，分別從客運(yùn)量、斷面客流、運(yùn)能裕量3方面分析了1號線二期開通后的客流空間分布特征，結(jié)果表明1號線南村站 — 福澤站區(qū)段運(yùn)能利用率較低，現(xiàn)階段斷面客流分布極不均衡。為提升1號線的運(yùn)輸效率和運(yùn)營服務(wù)水平，本文分別從大小交路開行區(qū)段、行車間隔的設(shè)定、優(yōu)化效果和客運(yùn)組織4 方面，深度分析了1號線開行大小交路運(yùn)行方式的必要性和可行性。通過優(yōu)化對比分析可知，1號線采用大小交路運(yùn)行方式，不僅可降低乘客的候車等待時間，提升乘客的出行舒適度，還可減少運(yùn)能浪費(fèi)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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收稿日期 2020-03-11

責(zé)任編輯 胡姬