哈爾濱地鐵1號(hào)線快慢車行車組織研究

劉炳強(qiáng) 徐嗣嘉

摘? 要：以哈爾濱地鐵1號(hào)線為背景，通過對(duì)站間OD客流、乘降量情況進(jìn)行分析，研究了快慢車行車組織在哈地鐵應(yīng)用的可行性。著重分析了快慢車行車組織方式對(duì)本線路最大通過能力的影響，在滿足客流需求條件下的快慢車開行比例以及快慢車方案的收益。

關(guān)鍵詞：乘降量;快慢車行車組織;最大通過能力;快慢車開行比例

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）27-0001-05

Abstract： Based on Harbin Metro Line 1， this paper analyzes the past OD passenger flow and the capacity volume of getting on/off passengers， studies the feasibility of proportion of express/slow train organization in Harbin Metro， and analyzes the influence of the fast and slow driving mode upon the maximum capacity of this line， as well as the operating proportion and solution benefits of proportion of express/slow train under the premise of meeting the passenger demand.

Keywords： capacity volume of getting on/off passengers; express/slow train organization; maximum capacity; proportion of express/slow train

1 概述

近年來，我國城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，為適應(yīng)城市格局的變化，城市軌道交通采用了多種運(yùn)行模式，以達(dá)到更高水平的乘客服務(wù)。其中快慢車組合運(yùn)行模式作為軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行模式的一種行車方式，已經(jīng)在國內(nèi)外的多家軌道交通中有了實(shí)際應(yīng)用。其基本原則如下：（1）最大限度地滿足客流的需要;（2）具備快速、遠(yuǎn)距離的優(yōu)點(diǎn);（3）結(jié)合軌道交通線路技術(shù)設(shè)施的要求;（4）考慮與其它軌道交通線路的

銜接、配合;（5）考慮列車運(yùn)行正點(diǎn)和可靠性[1]。

本文通過對(duì)哈爾濱地鐵1號(hào)線客流特征進(jìn)行分析，提出了快慢車運(yùn)營組織在該線路應(yīng)用的可行性，以及在該運(yùn)營條件下的開行比例，并討論了該運(yùn)營方案能夠產(chǎn)生的社會(huì)效益。

2 哈爾濱地鐵1號(hào)線客流特征分析

2.1 OD客流分析

通過乘客進(jìn)出站的OD，可以直觀地看出乘客的流向及各站的出行量。一號(hào)線三期乘客出行的主要目的地為一號(hào)線一二期車站。三期內(nèi)各站間的出行量較少，客流主要集中在新疆大街站。而一、二期去往三期的客流較少，乘車目的地主要為新疆大街站。

2.2 哈地鐵客流乘降量分析

乘降量是指單位時(shí)間內(nèi)城市軌道交通單個(gè)車站上下車的乘客總量，是該車站相關(guān)設(shè)施設(shè)計(jì)與建設(shè)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。從其分布特征可以判斷出線路是否適合采用快慢車運(yùn)營模式[2]。車站乘降量不均衡系數(shù)為各車站總乘降量與全線平均乘降量之比。通過各時(shí)段車站進(jìn)出客流情況，得出1號(hào)線車站各時(shí)段乘降量及乘降系數(shù)。

Qi-車站i的總乘降量;

N-車站數(shù)量。

由工作日各時(shí)段客流上下車情況可以看出，1號(hào)線渤海路站至同江路站各時(shí)段的乘降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其它各站。結(jié)合OD日均統(tǒng)計(jì)也可以發(fā)現(xiàn)，早高峰客流流向主要集中在學(xué)府路站、博物館站兩個(gè)商業(yè)中心附近，博物館站尤為明顯。因?yàn)樾陆蠼终疚挥谄椒繀^(qū)主城區(qū)，居民有上班、上學(xué)的出行需求，早晨至早高峰期間新疆大街站的進(jìn)站量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出站量，且人員流動(dòng)方向主要為1號(hào)線一、二期。傍晚因下班和放學(xué)等因素，相關(guān)人員由主要商業(yè)區(qū)向其它人員居住區(qū)或車站進(jìn)行流動(dòng)。其中博物館站客流在晚高峰至低峰期進(jìn)站量始終高于其它車站，新疆大街站出站量高于進(jìn)站量，渤海路至同江路站進(jìn)、出站人數(shù)仍舊遠(yuǎn)小于其它各站。

現(xiàn)對(duì)高峰時(shí)段車站乘降量分布特征進(jìn)行深入分析。乘降量最大的車站為博物館站，總?cè)藬?shù)為7644人，不均衡系數(shù)為3.21，超過線路平均值的3倍。其次為和興路站、醫(yī)大一院站和西大橋站，總?cè)藬?shù)分別為4188、3971和3008人，不均衡系數(shù)分別為1.76、1.67和1.26。乘降量最小的車站為瓦盆窯站，總?cè)藬?shù)為333人，不及博物館站的1/20，不均衡系數(shù)為0.14，僅為平均值的1/6。乘降量相對(duì)小的站還有同江路站、渤海路站以及鏡泊路站。總?cè)藬?shù)為468、612和699人，相關(guān)系數(shù)為 0.20、0.26、0.29，不及平均值的1/3，且均為1號(hào)線三期車站。

3 快慢車組織方式選擇

快慢車運(yùn)營模式是一種特殊的行車組織方式，常用于連接城市周邊的長線路和進(jìn)、出站人數(shù)相差較大的線路，進(jìn)而縮短進(jìn)、出站人數(shù)較多的車站乘客的遠(yuǎn)距離出行時(shí)間。因此，該模式適用于空間斷面分布不均衡、運(yùn)距較大以及乘降量不均衡的軌道。

3.1 快慢車的分類

3.1.1 越站型快慢車

當(dāng)線路具備越行能力時(shí)，快車可以趕超慢車進(jìn)行越行。這類組織方案平均旅速較快，同時(shí)慢車會(huì)因快車越站越行而導(dǎo)致延誤，對(duì)通過能力影響最小。若使線路滿足越行條件，可通過在區(qū)間增設(shè)股道或在車站增設(shè)越行線實(shí)現(xiàn)。

3.1.2 無越站型快慢車

快車不具備超過慢車的條件時(shí)，在保持安全追蹤情況下才能越行。此種運(yùn)營方案會(huì)影響線路通過能力，適用于線路不具備越站條件、快慢車共用一條線路，且快車不能超越慢車的情形。

3.2 無越行快慢車方案的優(yōu)點(diǎn)

（1）提高快車旅行速度，尤其是在乘降量較大的大客流車站間的旅行速度，實(shí)現(xiàn)大型客流集散點(diǎn)間快速到達(dá)。

（2）減少在乘降量較大的大客流車站間出行乘客的出行時(shí)間，提高快車服務(wù)水平。

（3）對(duì)城市軌道交通線路要求較低，利用既有雙線線路即可開行無越行快慢車;無需增加額外的工程投資。

3.3 無越行快慢車方案的缺點(diǎn)[3]

（1）快車無法越過前方慢車，無法充分發(fā)揮其的優(yōu)勢(shì)。

（2）制約線路通過能力，制約程度取決于快車不停站數(shù)量。

（3）對(duì)于出行起訖點(diǎn)位于快車不停站的乘客來說，將

會(huì)延長其候車時(shí)間，影響城市軌道交通對(duì)客流的吸引能力。

4 哈地鐵1號(hào)線快慢車運(yùn)營可行性研究

限于哈爾濱地鐵1號(hào)線的線路特點(diǎn)，并不適用于越站型快慢車組織，僅在足學(xué)府路站利用存車線有上行越站的可能性，但可行性不高。因此可采用快慢共軌且無越行行為的快慢車運(yùn)營模式。該模式可以提升線路設(shè)備使用率，占用空間相對(duì)較小。

4.1 快慢車站的選取

從車站乘降量分析中可以得出渤海路至同江路這4個(gè)車站重要度都較低，新疆大街作為三期始發(fā)站客流量占比較大。因此，結(jié)合1號(hào)線線路特點(diǎn)，運(yùn)營快慢車時(shí)這4個(gè)車站可以作為慢車站，可為新疆大街站至一二期方向出行的乘客節(jié)約大量時(shí)間。

4.2 快慢車行車影響因素

當(dāng)線路采取快慢車運(yùn)營模式時(shí)，乘客可以自由選擇出行方式。此種模式最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了列車停站時(shí)間和列車進(jìn)、出站的啟停附加時(shí)間。同等價(jià)位時(shí)，快車具備節(jié)約時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。

4.2.1 停站時(shí)間

經(jīng)過對(duì)列車開門時(shí)間、旅客上下車時(shí)間、列車停穩(wěn)至開門時(shí)間、列車關(guān)門至啟動(dòng)時(shí)間的測(cè)算，1號(hào)線列車停站時(shí)長約為35s。

4.2.2 啟停附加時(shí)間

慢車進(jìn)出站時(shí)因制動(dòng)和啟動(dòng)會(huì)增加運(yùn)行時(shí)間，其啟停附加時(shí)間計(jì)算公式如下：

其中：tqt-列車啟動(dòng)復(fù)加時(shí)間;

vmax-列車最大運(yùn)行速度;

a1、a2-列車進(jìn)站制動(dòng)、離站加速度。

哈地鐵1號(hào)線vmax為80km/h，a1、a2為0.9m/s2。因此快車越站節(jié)省的啟動(dòng)復(fù)加時(shí)間約為24.69s，快車在每個(gè)越行站節(jié)省的時(shí)長為1min。

4.3 最小行車間隔及快慢車開行比例

城市軌道交通系統(tǒng)中，列車間隔時(shí)間由列車最大停站時(shí)間和列車最小追蹤間隔時(shí)間組成。

列車追蹤狀態(tài)下線路通過能力為：

1號(hào)線采取站站停車時(shí)，t站為35s，t間隔為120s，所以最小行車間隔為155s，此時(shí)線路最大通過能力為23列/h。當(dāng)采用快慢車運(yùn)營模式而無越行時(shí)，線路需采用追蹤形式。

假設(shè)將兩列車編為一組，先發(fā)慢車、后發(fā)快車，該線路有N個(gè)車站，l個(gè)慢車站，由于要保證兩列車之間的安全距離，因而在第N-1個(gè)車站時(shí)，慢車駛離車站時(shí)間和后一列快車到達(dá)車站時(shí)間間隔應(yīng)大于t追。關(guān)系如下：

無越行快慢車運(yùn)營模式的線路通過能力受快車越站數(shù)量、列車啟停附加時(shí)間、被越行車站的停站時(shí)間以及第 N-1站的停站時(shí)間等因素的影響。顯然ltqt+■t站i+tN>t間隔，所以無越行的快慢車運(yùn)營模式會(huì)降低線路的通過能力。因此，通常情況下該模式線路上慢車數(shù)大于等于快車數(shù)且開行比例為1：n，以減少對(duì)線路通過能力的影響。

當(dāng)發(fā)車比例為1：n時(shí)，線路通過能力為：

由表3可知，當(dāng)快慢車比例為1：1時(shí)線路通行能力最小，慢車數(shù)量越少，通行能力越低。當(dāng)快慢車比例為1：n時(shí)，線路通行能力應(yīng)小于23列/h。各種開行比例下每小時(shí)的運(yùn)能滿足當(dāng)前1號(hào)線高峰小時(shí)斷面客流量，當(dāng)線路快車數(shù)增加時(shí)，雖然減少了快車旅客的出行時(shí)間，但慢車旅客候車時(shí)間將會(huì)增多。因此，為保障快車站乘客快速出行需求又兼顧慢車站旅客的出行需要。哈地鐵1號(hào)線快車與慢車開行比例為1：2或1：1較為合適。

4.4 快慢車開行方案收益

由表4可以看出，無越行行為的快慢車因停站數(shù)減少，旅行速度得到提升，線路的旅行時(shí)間縮短了8.51%，提高了遠(yuǎn)距離出行乘客的服務(wù)質(zhì)量。

從新疆大街上車的旅客，若搭乘快車前往哈東至哈南各站，將節(jié)省4min的旅行時(shí)間。設(shè)定快車乘客為受益客流，將總的受益人數(shù)與時(shí)間的乘積作為效益評(píng)價(jià)指標(biāo)[4]。結(jié)合表1中OD月度客流出行情況，可以得出，在特定的線路客流條件下，盡管最大通行能力有所減小，但乘客出行總節(jié)省時(shí)間明顯，總的社會(huì)收益效果較為顯著。

5 結(jié)論

本研究通過對(duì)哈爾濱地鐵的客流進(jìn)行分析，探討了無越行行為的快慢車運(yùn)行的可能性、快慢車的開行比例及社會(huì)收益。該行車方式既可以提高旅行速度，滿足長距離乘客出行的需求，同時(shí)也可以較好地解決當(dāng)前1號(hào)線客流分布不均衡的問題，提高乘客服務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)：

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