貫通運(yùn)營條件下城市軌道交通列車開行方案優(yōu)化措施

劉星星

（中鐵十六局集團(tuán)鐵運(yùn)工程有限公司， 河北 高碑店 074000）

在城市軌道交通體系中，跨線列車常表現(xiàn)出線路長、區(qū)域性直達(dá)等多重特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合開行快慢車的方式有助于縮短單程運(yùn)行時(shí)間，解決以往列車周轉(zhuǎn)效率低的問題，給乘客提供高效便捷的出行服務(wù)。

1 工程概況

重慶軌道江跳線起于5號(hào)線跳磴站，全長約28.22km，具體包含地下線長5.80km（20.55%）、高架線長19.62km（69.53%）、地面及過渡段長2.80km（9.92%）三部分。沿線新建6座高架車站，平均站間距4.39km，采用雙流制As車輛，速度120km/h。項(xiàng)目建成后標(biāo)志著5號(hào)線可全面貫通。

2 貫通運(yùn)營模式概述

貫通運(yùn)營是地鐵運(yùn)營領(lǐng)域的全新模式，列車可在多條物理線路間行駛，依托于該模式能夠減少乘客的換乘次數(shù)、縮短通勤時(shí)間，使乘客享受到便捷、高效的出行服務(wù)，同時(shí)也有利于發(fā)揮出現(xiàn)有軌道交通系統(tǒng)軟硬件設(shè)施的應(yīng)用優(yōu)勢，提高經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。在貫通運(yùn)營模式中，需跨越多條線路完成列車運(yùn)行計(jì)劃，其具有系統(tǒng)性，會(huì)對客流、線路能力等多方面帶來影響[3]。在應(yīng)用貫通運(yùn)營模式后將加劇車站運(yùn)輸組織的復(fù)雜性，為了切實(shí)發(fā)揮出該模式的應(yīng)用優(yōu)勢，則需要在特定的條件下采用該模式：

（1）客流條件：在貫通運(yùn)營模式中切實(shí)保證運(yùn)輸組織的合理性，必要時(shí)可根據(jù)現(xiàn)狀線路的運(yùn)行特性采取改造措施，并存在足量的跨線需求客流量，相比于貫通運(yùn)營的改造費(fèi)用，乘客節(jié)省的時(shí)間價(jià)值應(yīng)更為可觀，以免出現(xiàn)投入與產(chǎn)出不成正比的情況。

（2）工程條件：兩條或多條貫通線路間應(yīng)當(dāng)在信號(hào)、調(diào)度指揮等多個(gè)層面具有協(xié)調(diào)性，同時(shí)在線路間增設(shè)渡線，發(fā)揮出連接作用。

3 貫通運(yùn)營列車開行的可行性分析

3.1 工程條件

地鐵線路需形成相互連通的關(guān)系，同時(shí)各自的下屬子系統(tǒng)應(yīng)具有彼此兼容的特性，主要考慮如下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）車輛。參照原線的車輛車型，要求貫通運(yùn)營的車型與之保持一致。根據(jù)現(xiàn)階段的城市軌道交通建設(shè)狀況，應(yīng)用較為廣泛的車輛主要有三類，即A型、B型及C型，各自在設(shè)計(jì)時(shí)速、尺寸方面均有獨(dú)特性，同時(shí)車載設(shè)備、受電弓安裝位置等均存在差異。此外，當(dāng)列車從某條線轉(zhuǎn)至另一條線時(shí)，該過程中還將受到限界、信號(hào)制式等多方面的影響，因此需要確保貫通運(yùn)營的車型具有一致性。

（2）站臺(tái)長度。根據(jù)所掌握的站臺(tái)長度信息，分析貫通運(yùn)營列車編組方案與之是否具有相匹配的關(guān)系。在線路走向和覆蓋范圍的雙重作用下，各線路的時(shí)空特征均有其獨(dú)特性，因此每條線路所對應(yīng)的車輛編組方案也不盡相同，對應(yīng)于各運(yùn)行列車而言，其長度自然存在差異。此外，對于形成交匯點(diǎn)的兩條線路，其初始建設(shè)時(shí)間相距較遠(yuǎn)，受設(shè)計(jì)理念、施工方法等方面的影響，其站臺(tái)預(yù)留長度難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。在列車貫通運(yùn)營時(shí)，若沿線車站站臺(tái)長度不足列車的長度，則會(huì)出現(xiàn)車輛無法正常停泊、乘客無法順利上下車的情況。

（3）線路軌道。貫通運(yùn)營所涵蓋的線路軌道需要采取一致的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具體涉及到鋼軌、軌距等方面。以軌距為例，若兩條線路的軌距存在差異，則需要將其統(tǒng)一化，或是在某條線路上額外增設(shè)一條鋼軌，使其除了原軌距外還提供一種新軌距，以便貫通運(yùn)營車輛的正常通行。還需在線路軌道間增設(shè)聯(lián)絡(luò)線，以滿足列車折返于特定線路的需求。

（4）信號(hào)及機(jī)電設(shè)備。各線路在信號(hào)及機(jī)電設(shè)備方面應(yīng)具有一致性，例如供電方式、信號(hào)制式、閉塞方式等。城市軌道交通系統(tǒng)具有規(guī)?；奶卣?，與之相配套的信號(hào)及機(jī)電設(shè)備也較為豐富，所需投入的成本過高，若缺乏合理的設(shè)計(jì)方案將直接對線網(wǎng)運(yùn)營的穩(wěn)定性帶來影響。對此，在建設(shè)期間需以前瞻性的眼光看待問題，合理預(yù)留機(jī)電設(shè)備，此舉能夠給后續(xù)的貫通運(yùn)營創(chuàng)設(shè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并減少建設(shè)成本，充分發(fā)揮出現(xiàn)有資源的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.2 列車發(fā)車間隔及線路通過能力

貫通運(yùn)營模式可省去以往過軌乘客的換乘行為，主要考慮的是過軌乘客，因此將其視為研究對象較為適宜。列車發(fā)車間隔時(shí)間是影響乘客出行總時(shí)間的關(guān)鍵因素，需要將列車發(fā)車間隔時(shí)間作為切入點(diǎn)，探討在開行貫通運(yùn)營列車后是否具有可行性。秉承著安全第一的原則，假設(shè)列車行駛到銜接線路后，與線路的本線列車在區(qū)間運(yùn)行時(shí)間和停站時(shí)間兩方面均具有一致性。

在未開行貫通運(yùn)營列車的條件下，過軌乘客可能出現(xiàn)的行為有如下四種：（1）在A線站臺(tái)等候，隨后乘坐的是本線列車；（2）在換乘站換乘；（3）在換乘站乘坐B線本線列車；（4）經(jīng)一段時(shí)間的行駛后，到達(dá)目的地。

式中：T1為跨線乘客在未開行貫通運(yùn)營列車時(shí)的出行時(shí)間；h1、h2分別為A線、B線本線列車的發(fā)車間隔；t換乘為乘客的換乘走行時(shí)間（發(fā)生于換乘站）；Σti為乘客總在車時(shí)間。

根據(jù)上述計(jì)算公式做進(jìn)一步的分析，在開行貫通運(yùn)營列車時(shí)，乘客的出行行為可以精簡至兩項(xiàng)，即在A線站臺(tái)等候貫通運(yùn)營以及乘車到達(dá)目的地。假定此時(shí)過軌乘客的總出行時(shí)間為T2，則有：

式中，h3為貫通運(yùn)營列車的發(fā)車間隔。

在假定沿線乘客無變化的前提下，分析在貫通運(yùn)營前后出行時(shí)間的差值，即ΔT，具體計(jì)算方法如下：

從如下兩種情況對ΔT展開分析：

（1）ΔT≥0，在開行貫通運(yùn)營列車后，有助于縮短過軌乘客的出行時(shí)間，從而在幾乎相同運(yùn)行資源的條件下提高城軌系統(tǒng)的服務(wù)水平，理論上具有ΔT越大則承軌系統(tǒng)服務(wù)水平越高的變化特點(diǎn)。

（2）ΔT＜0，若在此條件下開行貫通運(yùn)營列車，反而會(huì)出現(xiàn)適得其反的局面，即過軌乘客的出行時(shí)間增加，為了縮短出行時(shí)間，該類乘客通常不會(huì)將貫通運(yùn)營列車作為首選對象，此時(shí)不建議采用貫通運(yùn)營模式。

4 貫通運(yùn)營條件下列車開行方案的優(yōu)化措施

列車開行方案主要涵蓋列車交路方案、編組方案及停站方案，作為一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的方案，其是城市軌道交通列車運(yùn)營中不可或缺的部分，同時(shí)也是編制列車運(yùn)行圖的關(guān)鍵依據(jù)。在制定完善的軌道交通列車開行方案后，可以大幅度提高系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量水平，在滿足客流需求的同時(shí)減少運(yùn)營成本，達(dá)到提質(zhì)增效的發(fā)展效果。圖1為城市軌道交通列車開行方案架構(gòu)圖。

圖1 城市軌道交通列車開行方案架構(gòu)圖

4.1 優(yōu)化方案的編制要點(diǎn)

（1）主要內(nèi)容。以客運(yùn)量為主要分析依據(jù)，根據(jù)客流的性質(zhì)合理部署車輛的類型、數(shù)量、線路、編組模式等，由此形成以客流為核心的完整方案。

（2）編制流程。不同運(yùn)營階段的列車開行方案也存在差異，因此需要針對性考慮。在線路正式運(yùn)營前以預(yù)測客流為主要參考，推導(dǎo)列車開行方案，隨著后續(xù)線路運(yùn)營工作的持續(xù)開展，深度優(yōu)化客流列車開行方案，尋找不合理的部分，采取優(yōu)化措施。通常需按照“客流預(yù)測→客流分析→生成開行方案→驗(yàn)證及優(yōu)化”的流程有序落實(shí)各項(xiàng)工作。

（3）線路選定。作為貫通運(yùn)營條件下列車開行方案的優(yōu)化措施，線路的選定尤為關(guān)鍵。眾所周知，貫通運(yùn)行列車的開行對硬件配備要求偏高，而在成網(wǎng)必備的條件之下，相較獨(dú)立運(yùn)營的單線模式，其優(yōu)勢盡顯的同時(shí)也具備一定的缺點(diǎn)。比如經(jīng)濟(jì)效益方面，貫通運(yùn)行列車的項(xiàng)目建設(shè)不僅會(huì)增加額外投資，還會(huì)使原有的交通線路由1變2，更為復(fù)雜，這就與高效、快捷、準(zhǔn)時(shí)等客運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)相違背。所以，在決定實(shí)行貫通運(yùn)行列車開行前，需要全面評(píng)估其可行性和必要性，以一個(gè)區(qū)段的對應(yīng)列車開行實(shí)際情況，將運(yùn)行路線的選擇作為關(guān)鍵工作，并講究科學(xué)的、合理的方法，去比選和確定方案。

而就貫通運(yùn)行列車運(yùn)行線路的合理選擇方面也涵蓋一些主觀及客觀的因素。首先是運(yùn)輸組織的復(fù)雜性，因?yàn)樵谕粋€(gè)線路區(qū)段里，如出現(xiàn)過多的交路列車會(huì)嚴(yán)重影響到各列車之間的行車路徑及行車時(shí)間，像客流量較大的單站點(diǎn)和中轉(zhuǎn)站會(huì)極大降低出行效率，更會(huì)給乘客帶來不便捷的乘車體驗(yàn)。其次是線路連接方面，貫通運(yùn)行列車交路的范圍具有選擇性，不同的換成方向數(shù)量及過軌客流量都是重要影響因素，需要因地制宜，考察和制定兩條不同線路的連接方式，使之具備科學(xué)性；還要前期評(píng)估和判定工程條件、車站調(diào)度水平、信號(hào)燈等硬件設(shè)備，以此確定開行貫通列車的實(shí)際條件。最后是過軌和折返因素，要想貫通運(yùn)行列車開行，車站還需要具備一定的過軌條件，待該項(xiàng)作業(yè)安全完成才能徹底實(shí)行貫通運(yùn)行列車交路的開行。而目前列車的控制系統(tǒng)已經(jīng)足夠成熟，但在此基礎(chǔ)上各車站的折返數(shù)量較多，會(huì)直接影響貫通列車的開行。所以，除綜合考慮出行需求和客流特征之外，貫通列車開行的路線選擇還需根據(jù)城市的實(shí)際情況確定，杜絕理想化和高額的資金投入。

4.2 建立優(yōu)化模型

以現(xiàn)狀軌道交通運(yùn)行情況為立足點(diǎn)，結(jié)合貫通運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在郊區(qū)線與中心線間增設(shè)貫通運(yùn)營列車較為合適。此外，快慢車模式的可行性較低，在此條件下為切實(shí)提高模型的可操作性，可對列車的運(yùn)輸工作做出特定的約束，即采用的是固定編組、站站停的模式，由此形成相應(yīng)的模型，僅考慮列車交路方案和發(fā)車頻率兩項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。在建立優(yōu)化模型時(shí)可參照如下方法：

（1）A、B線路間具備采用貫通運(yùn)營模式的條件；兩條線路沿線各車站的站間OD客流為已知參數(shù)，同時(shí)該部分乘客所表現(xiàn)出的到站規(guī)律可以滿足均勻分布的要求。

（2）引入固定編組模式，停站方案采取的是站站停模式，乘客可根據(jù)自身需求挑選能夠滿足其OD直達(dá)需求的列車，若并不存在可供選擇的直達(dá)車，則挑選滿足最短出行時(shí)間要求的方案。

（3）全面滿足沿線各OD的客流需求，交路運(yùn)行的列車總量具有合理性，換言之，其能夠滿足沿線各乘客所提出的運(yùn)輸需求；已經(jīng)明確各交路區(qū)間的運(yùn)行時(shí)間，隨著貫通運(yùn)營列車的持續(xù)行駛，當(dāng)其到達(dá)B線后，能夠與所在新線列車的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)保持一致，形成協(xié)同運(yùn)行的關(guān)系；此外，車底周轉(zhuǎn)方式為各交路獨(dú)立運(yùn)用。

5 結(jié)束語

綜上所述，貫通運(yùn)營能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)狀城市軌道交通列車資源的深度整合，從而提高交通運(yùn)輸服務(wù)能力，給乘客提供更加便捷的出行服務(wù)。而縱觀未來發(fā)展趨勢，在城市人口逐步增加的背景下，貫通運(yùn)營模式的應(yīng)用頻率也將逐步提高，是一種兼顧乘客出行需求和地鐵運(yùn)行效率需求的優(yōu)質(zhì)方案。在本次分析中，則對具體的貫通運(yùn)營列車開行方案展開分析，希望所提內(nèi)容可為相關(guān)工作人員提供參考。