旅游軌道交通線路的行車組織方案研究

顧海艇 呂永波 任 遠(yuǎn) 霍 潁

(1.中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 300308， 天津； 2.北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院， 100044， 北京∥第一作者， 工程師)

目前國(guó)內(nèi)旅游市場(chǎng)不斷發(fā)展，著名旅游景區(qū)的游客量增長(zhǎng)迅速。節(jié)假日時(shí)期，很多景區(qū)地面交通變得不堪重負(fù)，不僅嚴(yán)重影響了游客的旅游品質(zhì)，對(duì)景區(qū)環(huán)境也帶來(lái)了嚴(yán)重影響。作為解決旅游景區(qū)的交通問(wèn)題，滿足觀光需求的一種新的交通方式——旅游軌道交通因經(jīng)濟(jì)環(huán)保、安全準(zhǔn)時(shí)的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)正在興起。

旅游軌道交通一般采用全封閉的形式，基本功能主要為交通功能和觀光功能。交通功能旨在解決景區(qū)與外部交通樞紐、路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、其他景區(qū)之間以及景區(qū)內(nèi)部之間的游客運(yùn)輸問(wèn)題；觀光功能主要體現(xiàn)在軌道交通與沿途景色的有機(jī)融合，營(yíng)造人文自然與現(xiàn)代技術(shù)相交融的風(fēng)情畫貌，列車上的游客可以從更好、更高的視角飽覽秀麗的自然風(fēng)光，列車外的游客也可以欣賞到科技和自然的和諧之美。

1 懸掛式單軌系統(tǒng)在旅游線的應(yīng)用前景

懸掛式單軌交通系統(tǒng)的特征是：車輛懸吊在軌道梁下方，轉(zhuǎn)向架和運(yùn)行軌道置于軌道梁內(nèi)；線路最小曲線半徑為30 m，最大爬坡能力達(dá)100‰[1]；車輛最高運(yùn)行速度為60～80 km/h，平均旅行速度20～35 km/h；工程投資在1.0～2.0億元/km；適用于單向高峰小時(shí)最大斷面客流量0.4～0.8萬(wàn)人次/h的旅游交通走廊。

在運(yùn)能上，懸掛式單軌系統(tǒng)為中低運(yùn)量等級(jí)，4輛編組情況下運(yùn)能可達(dá)到0.8萬(wàn)人次/h，可滿足絕大部分景區(qū)的游客出行需求；在適應(yīng)性上，懸掛式單軌系統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力強(qiáng)，與多數(shù)軌道交通制式相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可適應(yīng)山地城市、道路崎嶇不平等復(fù)雜條件，在造價(jià)上，懸掛式單軌系統(tǒng)在高架線路中的造價(jià)優(yōu)勢(shì)較為明顯，相比地面線造價(jià)較高；在占地上，懸掛式單軌系統(tǒng)的橋墩寬度約0.8 m，僅占用2 m左右的綠化帶即可滿足建設(shè)要求；從建設(shè)周期上，軌道梁、道岔梁、橋墩等可采用工廠加工預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝模式，施工工期短，對(duì)環(huán)境影響小；在觀光性上，懸掛式單軌系統(tǒng)橋梁輕便，列車造型美觀，宜與周邊自然景觀相得益彰，游客可欣賞高空景色。

基于以上特點(diǎn)，懸掛式單軌系統(tǒng)兼具交通和觀光功能，在線路條件差、地面交通無(wú)法到達(dá)的特殊環(huán)境中具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此，懸掛式單軌系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)旅游線的應(yīng)用前景較為廣闊，應(yīng)充分結(jié)合景區(qū)特點(diǎn)、線路條件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，其中，做好行車組織方案研究，確定合理的建設(shè)規(guī)模，是實(shí)施具體工程的基礎(chǔ)和必要條件。本文的旅游線是指采用懸掛式單軌系統(tǒng)的旅游軌道交通，并以某景區(qū)旅游軌道交通為分析案例。

2 旅游軌道交通客流特征

旅游軌道交通客流特征是行車組織方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。深入剖析景區(qū)旅游軌道交通的客流特征，設(shè)計(jì)與其相匹配的行車組織方案，對(duì)于提高旅游軌道交通的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)品質(zhì)具有相當(dāng)重要的作用。

客流特征主要包括客流時(shí)間分布、客流空間分布、客流需求特征這三個(gè)方面[2]。

2.1 客流時(shí)間分布

客流時(shí)間分布主要分為全年客流分布、全日客流分布。

旅游軌道交通的全年客流分布與景區(qū)客流量全年分布的波動(dòng)基本一致，與當(dāng)?shù)氐娜丝?、交通、氣候、季?jié)、節(jié)假日等因素密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，節(jié)假日以及舉辦大型活動(dòng)時(shí)的日客流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于周末、工作日，旺季日客流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于淡季。以四川阿壩州四姑娘山風(fēng)景區(qū)為例，其客流量月分布圖如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，8月和10月的客流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他月份，其他月份客流量差異明顯，最低月份為1月份，客流量?jī)H為7 624人次。

圖1 四川四姑娘山景區(qū)游客量月分布圖

以4月份的日分布圖為例(見(jiàn)圖2)，4月5日、6日、7日為清明節(jié)小長(zhǎng)假，4月29日、30日和5月1日為勞動(dòng)節(jié)小長(zhǎng)假，客流量明顯大于其他時(shí)間，4月1日、14日、15日、21日、22日為周末，客流量約為工作日的2倍。

圖2 四川四姑娘山景區(qū)4月份游客量日分布圖

根據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，四姑娘山景區(qū)游客量期望值為1 748人次/d，標(biāo)準(zhǔn)差為2 144人次/d，離散系數(shù)為1.23，因此，景區(qū)日游客量的波動(dòng)性極大，為景區(qū)服務(wù)的旅游軌道交通客流量也存在著極大的不均衡性。從全年客流分布上看，國(guó)慶的日游客量最高，多日突破1萬(wàn)人次；五一小長(zhǎng)假和8月周末的日游客量相對(duì)較高，在6 000～8 000人次；該景區(qū)旺季的周末客流量超過(guò)了春節(jié)、清明、中秋等節(jié)假日。從分布比例上看，在1年中，90%的日客流量在4 000人次以內(nèi)，97%的日客流量在6 000人次以內(nèi)，如圖3所示。

圖3 四川四姑娘山景區(qū)日游客量分布圖

在設(shè)計(jì)行車組織方案之前，應(yīng)對(duì)節(jié)假日、周末、工作日的客流分布進(jìn)行全面分析，研究旅游軌道交通的設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力與不同時(shí)期游客需求的匹配性。

旅游軌道交通的全日客流分布是指一天中不同時(shí)段的客流出行分布。游客出行時(shí)段一般與景區(qū)的開放時(shí)間相匹配，與通勤客流最高峰通常出現(xiàn)在早上8:00—9:00不同，旅游客流的最高峰可能出現(xiàn)在早上的去程，也可能出現(xiàn)在下午的返程[3]。當(dāng)作為大型景區(qū)對(duì)外交通功能為主的線路時(shí)，高峰小時(shí)系數(shù)相對(duì)較高；當(dāng)作為景區(qū)內(nèi)部觀光功能為主的線路時(shí)，全日客流分布相對(duì)比較均勻，高峰小時(shí)系數(shù)較低。

2.2 客流空間分布

客流空間分布主要分為全日客流斷面和高峰小時(shí)客流斷面，均體現(xiàn)在客流斷面圖上。

當(dāng)旅游軌道交通作為景區(qū)對(duì)外聯(lián)系主要交通工具時(shí)，全日斷面客流往往相對(duì)均勻，即首末站的上下車乘客遠(yuǎn)大于中間站的上下車乘客，乘客平均運(yùn)距較長(zhǎng)；高峰小時(shí)上下行斷面客流極不均勻的情況(如圖4所示)，早上的早高峰進(jìn)入景區(qū)客流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)出景區(qū)客流，下午則相反。當(dāng)作為景區(qū)內(nèi)部各景點(diǎn)的連接線或觀光線時(shí)，各景點(diǎn)的上下車乘客與景點(diǎn)吸引力相關(guān)，全日斷面客流形狀呈現(xiàn)“中間大、兩頭小”的紡錘形，平均運(yùn)距相對(duì)較短，高峰小時(shí)上下行斷面客流相對(duì)均勻，如圖5所示。

a) 全日 b) 早高峰

a) 全日 b) 早高峰

2.3 客流需求特征

客流需求特征主要體現(xiàn)在游客對(duì)旅游軌道交通服務(wù)性的要求，主要有乘車環(huán)境、最高運(yùn)行速度、停站時(shí)間等。

在旅游軌道交通中，乘客追求的目標(biāo)是身心愉悅，享受生活，因此對(duì)運(yùn)輸?shù)姆?wù)性具有較高的要求。第一是乘車環(huán)境，游客對(duì)乘坐舒適度的要求較高，不光要有便捷的進(jìn)出站、購(gòu)票換乘條件和舒適的候車環(huán)境，對(duì)客室內(nèi)的乘坐舒適度要求尤為嚴(yán)格。在平均運(yùn)距較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)盡量保證充足的座椅數(shù)量，在平均運(yùn)距較短時(shí)，游客即使在客室中站立，也不會(huì)引起過(guò)度的反感。第二是最高運(yùn)行速度，這與線路長(zhǎng)度、沿途景觀相關(guān)。當(dāng)線路較短或沿線風(fēng)景優(yōu)美時(shí)，旅游線應(yīng)重點(diǎn)突出其觀光功能，最高運(yùn)行速度應(yīng)保持在較低水平，以提高游客的觀賞體驗(yàn)；當(dāng)線路較長(zhǎng)或沿線景觀單調(diào)時(shí)，最高運(yùn)行速度應(yīng)盡量提升，加快列車周轉(zhuǎn)。第三是停站時(shí)間，旅游客流的目的是放松和愉悅自身，因此在進(jìn)出站、售檢票、上下車等過(guò)程中均表現(xiàn)出輕松姿態(tài)，相比通勤客流，對(duì)時(shí)間的要求不再嚴(yán)格。因此，旅游客流的上下車速度應(yīng)比通勤客流稍慢，停站時(shí)間應(yīng)適當(dāng)增加，保證乘客充足的上下車時(shí)間。

3 行車組織方案要素分析

在旅游軌道交通中，行車組織方案的三大要素主要是行車對(duì)數(shù)、列車運(yùn)行交路、列車旅行速度。

3.1 行車對(duì)數(shù)

旅游軌道交通的基本功能是滿足游客的乘車需求，因此行車對(duì)數(shù)是行車組織方案的核心。與通勤客流不同，旅游客流往往存在極大的不均衡性。若按照完全滿足節(jié)假日的最大客流考慮，行車組織方案可以滿足全年的客流需求，但是絕大多數(shù)時(shí)間運(yùn)能富余過(guò)多，存在列車閑置、規(guī)模偏大的情況，經(jīng)濟(jì)效益較差；若按照滿足日均客流量考慮，線路的設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力無(wú)法滿足節(jié)假日的客流，甚至連旺季的周末也無(wú)法滿足，軌道交通的作用無(wú)法體現(xiàn)。

在設(shè)計(jì)行車對(duì)數(shù)時(shí)，主要按照如圖6所示的4個(gè)步驟進(jìn)行。其中，客流分析和車輛定員的確定尤為關(guān)鍵，其需要密切結(jié)合客流時(shí)間分布和客流需求特征來(lái)進(jìn)行研究。

3.2 列車運(yùn)行交路

列車運(yùn)行交路的制定主要以客流空間分布為依據(jù)，具體有以下幾點(diǎn)影響因素：一是充分考慮全線的客流分布規(guī)律，研究列車運(yùn)行交路設(shè)置的匹配性和可延續(xù)性；二是考慮行車組織的靈活性和可操作性，線路通過(guò)能力和可持續(xù)運(yùn)輸能力應(yīng)滿足要求；三是考慮折返站配置情況和能力的大??；四是以滿足大多數(shù)游客出行需求為目標(biāo)，盡量減少換乘次數(shù)，提高游客出行的直達(dá)性[4]。

對(duì)于以對(duì)外交通為主的旅游線，客流特征以直達(dá)為主，客流斷面均勻，列車交路宜考慮采用單一交路；當(dāng)潮汐客流明顯時(shí)，上下行客流極不均勻，可結(jié)合交路長(zhǎng)度、場(chǎng)段位置考慮采用單向加車方案，以減少車輛購(gòu)置費(fèi)和運(yùn)營(yíng)成本[5]。對(duì)于以內(nèi)部交通、觀光線為主的旅游線，斷面客流呈現(xiàn)紡錘形，當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，從運(yùn)營(yíng)效率的角度，可考慮采用大小交路；當(dāng)線路較短時(shí)，從運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)便的角度，可以考慮采用單一交路。折返站位置必須有足夠的配線和其他設(shè)備。對(duì)于懸掛式單軌系統(tǒng)而言，由于軌道梁道岔的特點(diǎn)，無(wú)法布置交叉渡線，而且道岔造價(jià)高昂，在設(shè)置折返站時(shí)需慎重考慮，應(yīng)綜合比較建設(shè)投資、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本和難度、乘客舒適性等因素，選擇最佳方案。

3.3 列車旅行速度

列車旅行速度主要與最高運(yùn)行速度、停站時(shí)間相關(guān)，是計(jì)算運(yùn)用車的基礎(chǔ)。旅行速度越高，列車周轉(zhuǎn)越快，運(yùn)用車和配屬車就越少。目前1輛懸掛式單軌車輛造價(jià)就達(dá)數(shù)百萬(wàn)元，旅行速度的微小變化就可能帶來(lái)上千萬(wàn)元的費(fèi)用變化。

最高運(yùn)行速度取決于旅游軌道交通的功能。以觀光為主的線路，應(yīng)適當(dāng)降低最高運(yùn)行速度，保持在20～40 km/h；在局部風(fēng)景優(yōu)美區(qū)段，可進(jìn)一步降低速度，以增加游客的體驗(yàn)感。以交通功能為主的線路，應(yīng)在乘坐舒適的前提下，盡量提高運(yùn)行速度，宜在60～80 km/h，以加快列車周轉(zhuǎn)，減少列車購(gòu)置費(fèi)用。停站時(shí)間應(yīng)充分考慮游客的心理狀態(tài)和行走速度，上下車時(shí)間應(yīng)在通勤客流上下車速度的基礎(chǔ)上適當(dāng)放寬，停站時(shí)間不宜過(guò)短，列車在停站時(shí)應(yīng)反復(fù)提醒乘客，避免乘客坐過(guò)站。

4 算例分析

以某景區(qū)旅游軌道交通線路為例，進(jìn)行行車組織方案分析。根據(jù)景區(qū)客流量，淡季為每年的12月至次年3月，旺季為4月至11月，淡、旺季的工作日和周末分開考慮，法定節(jié)假日作為一個(gè)時(shí)段。因此，將全年劃分為淡季工作日、淡季周末、旺季工作日、旺季周末、節(jié)假日5部分進(jìn)行客流預(yù)測(cè)。

該線全長(zhǎng)5 km,共設(shè)4座車站，線路功能以交通功能為主、觀光功能為輔，其客流指標(biāo)如表1所示。客流以起終點(diǎn)直達(dá)客流為主，早高峰最大客流斷面區(qū)間為三站—四站，遠(yuǎn)期節(jié)假日早高峰斷面客流如圖7所示。

圖7 遠(yuǎn)期節(jié)假日早高峰斷面客流

在設(shè)計(jì)行車組織方案時(shí)，首先判斷以哪個(gè)階段的客流數(shù)據(jù)作為主要設(shè)計(jì)依據(jù)。按上述5個(gè)階段的天數(shù)在全年中的比例進(jìn)行排序，旺季工作日(46.3%)>淡季工作日(22.5%)>旺季周末(15.3%)>淡季周末(9.9%)>節(jié)假日(6.0%)；按日客流量進(jìn)行排序，節(jié)假日>旺季周末>淡季周末>旺季工作日>淡季工作日，因此滿足旺季周末客流可滿足94%時(shí)間的客流需求。節(jié)假日客流量約為旺季周末的1.37～1.46倍，按旺季周末的高峰小時(shí)最大斷面客流計(jì)算設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力，并考慮10%～20%的運(yùn)能裕量，旅游軌道交通的實(shí)際運(yùn)輸能力可滿足節(jié)假日的大部分需求。由于該線以交通功能為主，游客對(duì)客室環(huán)境的容忍度較高，因此節(jié)假日期間可適當(dāng)降低客室內(nèi)的服務(wù)水平，即提高立席的站立標(biāo)準(zhǔn)，并盡可能利用既有運(yùn)用車數(shù)量，提高高峰小時(shí)行車對(duì)數(shù)，檢算是否滿足節(jié)假日客流需求。綜上，該線宜按旺季周末的高峰小時(shí)最大斷面設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力。

表1 客流預(yù)測(cè)指標(biāo)匯總表

參考四川省地方標(biāo)準(zhǔn)的車型分類，該線車輛宜采用定員較大的A型車。該線以交通功能為主、觀光功能為輔，應(yīng)考慮部分站席。從游客舒適性的角度考慮，站立標(biāo)準(zhǔn)宜采用3～4人/m2，取中值3.5人/m2，車輛定員為67人/輛。在節(jié)假日時(shí)，站立標(biāo)準(zhǔn)取5人/m2，定員為82人/輛。作為旅游軌道交通，行車對(duì)數(shù)不宜大于20對(duì)/h，因此列車采用2輛編組。

該線平均站間距達(dá)1.7 km，因此宜適當(dāng)提高最高運(yùn)行速度，取60 km/h。首末站停站時(shí)間為40 s，中間站停站時(shí)間為30 s。經(jīng)計(jì)算，該線配車旅行速度為30 km/h。

客流以起終點(diǎn)站直達(dá)客流為主，而且線路較短，列車運(yùn)行交路采用單一交路。考慮到該線潮汐客流明顯，可以采用單向加車方案，在一站附近設(shè)置車輛基地1座，四站附近設(shè)置可供3列列車停放的停車線，具備在高峰期單向加3列列車的條件。

根據(jù)客流需求設(shè)計(jì)行車對(duì)數(shù)，計(jì)算旺季周末的設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力和運(yùn)用車，然后根據(jù)各年限的實(shí)際運(yùn)用車數(shù)量計(jì)算行車對(duì)數(shù)可達(dá)到的最大值，分別為9對(duì)/h、13對(duì)/h、16對(duì)/h。各階段的設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力和運(yùn)用車數(shù)量如表2所示，早高峰列車交路圖如圖8所示。

表2 設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力表

注：圖中數(shù)字依次為淡季工作日、淡季周末、旺季工作日、旺季周末、節(jié)假日的行車量；在初期、近期和遠(yuǎn)期中，第一行數(shù)字的單位為對(duì)/h，第二行數(shù)字的單位為列/h。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)旅游軌道交通發(fā)展迅速，懸掛式單軌系統(tǒng)作為一種輕型、美觀、適應(yīng)能力強(qiáng)的軌道交通制式，在旅游線的應(yīng)用前景較為廣闊。但是任何軌道交通均存在規(guī)模大、造價(jià)高昂的問(wèn)題，因此做好旅游線的行車組織精細(xì)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)合理建設(shè)規(guī)模是項(xiàng)目實(shí)施的重點(diǎn)。本文從客流時(shí)間分布、客流空間分布、客流需求特征等三方面分析客流特征，為行車組織設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)；然后主要從行車對(duì)數(shù)、列車運(yùn)行交路、旅行速度等與旅游線特征相關(guān)的三部分內(nèi)容進(jìn)行行車組織設(shè)計(jì)方法的研究；最后結(jié)合算例，設(shè)計(jì)與之相匹配的行車組織方案，為具體工程實(shí)施提供參考。