上海軌道交通“十四五”運能規(guī)劃方法

趙源 王越

摘要 上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)運能規(guī)劃工作形勢嚴峻。文章針對運能的限制因素——折返能力、信號能力、列車配屬、停車列位等因素，在客流預(yù)測的基礎(chǔ)上對現(xiàn)狀運能進行計算。根據(jù)2025年運量與現(xiàn)狀運能匹配程度進行相應(yīng)發(fā)車時間間隔的調(diào)整、列車配屬的增加，停車場的擴建等。以上海軌道交通1號線、8號線為案例，對于運能規(guī)劃思路進行實際說明，證明了方法的可行性，得到了兩線滿足運量需求的“十四五”運能規(guī)劃方案。

關(guān)鍵詞 軌道交通;運能規(guī)劃;“十四五”;折返能力;列車配屬;發(fā)車間隔

中圖分類號 U239.5 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0056-04

0 引言

上海軌道交通面臨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴大、客流加速增長、客流時空分布不均衡等現(xiàn)狀，為了滿足客流需求，提高軌道交通的服務(wù)水平，需要對未來年的運能進行規(guī)劃。以五年為一個周期，既能對客流做較好的預(yù)期又能前瞻性實現(xiàn)運能規(guī)劃，故需要對上海軌道交通進行“十四五”運能規(guī)劃。

1 上海軌道交通“十四五”運能規(guī)劃背景

1.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大

截至2019年底，上海軌道交通全網(wǎng)運營線路總長首超700 km、增至705 km（不含磁懸浮，3號線、4號線共線段不重復計算，金山鐵路不計）、車站共計416座（均含磁浮在內(nèi)），運營規(guī)模列世界第一。

上海新一輪建設(shè)規(guī)劃的9個項目包括崇明島線、軌交19號線、軌交20號線一期、21號線一期、23號線一期、1號線西延伸線、13號線西延伸線、嘉閔線、機場聯(lián)絡(luò)線，規(guī)劃長度共285 km，設(shè)站共103座。

1.2 網(wǎng)絡(luò)客流快速增長

上海軌道交通1995年的運營客流日均1萬人次，2019年底上海軌道交通以1 063.08萬人次刷新紀錄，網(wǎng)絡(luò)的快速成長無疑對運營管理體系的抗壓能力形成挑戰(zhàn)。

1.3 網(wǎng)絡(luò)客流時空分布上的變化

隨著上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷復雜化，客流也越來越呈現(xiàn)出了時空分布不均衡的特點，具體體現(xiàn)在各條線路客流不均衡、上下行方向客流不均衡及線路上各區(qū)間的斷面客流各不相同。日小時客流通常呈現(xiàn)雙峰型，周內(nèi)全日客流變化呈現(xiàn)規(guī)律性。

1.4 運能規(guī)劃工作形勢嚴峻

針對上海軌道交通的客流特性，已對路網(wǎng)各線列車運行方案進行了一些調(diào)整，列車運行交路也呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢，一定程度上改善了運能與運量的平衡關(guān)系，然而并沒有從全網(wǎng)絡(luò)的角度對運能運量進行全面準確的量化評估。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的進一步擴大，軌道交通承擔公共交通運輸比例將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上更上一個臺階，同時將產(chǎn)生時空分布上的變化。如何準確預(yù)測客流，調(diào)整列車運行計劃，評估當前和未來運能與客流的適應(yīng)情況并以五年為周期建立長期動態(tài)規(guī)劃機制[1-2]，反復論證，改進方法，最大限度地滿足客流要求，是目前亟須解決的問題。

2 上海軌道交通“十四五”運能規(guī)劃思路及方法

2.1 運能限制因素

主要集中在折返能力、列車配屬、信號能力、停車列位等因素。

折返能力是地鐵線路通過能力的限制因素。折返能力與車站配線布置形式、咽喉區(qū)長度、列車長度、運行速度、辦理進路時間和車載ATO動作時間、折返模式（站前、站后）等有關(guān)?？梢酝ㄟ^壓縮折返作業(yè)時間與靈活的折返形式如增加折返列車數(shù)等[3-4]提高折返能力。

列車配屬多少也是影響列車運行間隔長短的重要因素，進而影響列車通過能力。

信號能力也就是列車追蹤運行的間隔時間，在自動閉塞行車時，列車停站時間與列車運行控制方式是決定追蹤列車間隔時間的主要因素。列車間隔距離的縮短是有前提的，不能危及列車運行安全。采用先進的列車運行控制方式，在確保列車運行安全的同時使線路通過能力達到最大[5-6]。

車場線路股道數(shù)直接影響列車運用數(shù)量，從而影響當前列車運輸能力。由于當前列車配屬充足，尚未出現(xiàn)停車列位不足的矛盾。然而未來客流增長，就要增購列車，提高運輸能力，屆時勢必要擴大停車列位。

2.2 運能規(guī)劃思路

首先進行2025年客流預(yù)測。其次將信號能力、折返能力、運能現(xiàn)狀所反映的運輸能力取最小值與2025年預(yù)測客流相比較，得到運能運量匹配結(jié)果。最后根據(jù)匹配結(jié)果調(diào)整發(fā)車間隔，通過增加列車配屬、改擴建停車場等調(diào)整運能。上述過程經(jīng)過反復迭代驗算得到滿足未來年客流需求的運能方案。思路如圖1所示。

2.3 運能規(guī)劃方法

2.3.1 2025年客流預(yù)測

根據(jù)規(guī)律，2025年客流在當前客流的基礎(chǔ)上勢必有增長，主要包括既有線客流增長以及新線開通的誘增客流?？土黝A(yù)測模型包括趨勢外推客流預(yù)測模型、四階段客流預(yù)測模型以及三次吸引客流預(yù)測模型。原理分別是依據(jù)相關(guān)線路的客流增長規(guī)律來確定地鐵客流的增長率，并據(jù)此推算地鐵遠期客流;按交通生成、分布、方式劃分及分配獲得所需的軌道交通需求數(shù)據(jù);確定一個吸引范圍，分析其土地利用性質(zhì)，預(yù)測通過步行、自行車和常規(guī)公交三種方式到站乘車的人數(shù)，推算線路的斷面客流量。

鑒于所獲土地利用資料有限，采用趨勢外推客流預(yù)測模型。2025年路網(wǎng)線路高峰小時最大斷面客流預(yù)測結(jié)果見表1。

2.3.2 運能運量匹配分析

現(xiàn)狀運能是通過現(xiàn)狀高峰小時列車追蹤間隔計算每小時列車對數(shù)，乘以相應(yīng)的列車編組以及列車標準載客量來計算線路運能。

運能運量匹配結(jié)果有3種：

（1）運力嚴重不足：指軌道交通最大輸送能力遠小于高峰最高斷面客流，即運能小于運量。運力嚴重不足造成車廂內(nèi)過度擁擠，站臺積壓嚴重，運營方不得不考慮限流措施，使得乘客出行時間大幅度增加;

（2）運力與運量相適應(yīng)：運力與運量相適應(yīng)是指軌道交通最大輸送能力基本接近高峰最高斷面客流，即運能接近于運量。運力與運量相適應(yīng)是最理想的狀態(tài)，乘客感覺舒適，不會造成資源浪費，可使得運營方效益最大化;

（3）運力充足：運力充足指軌道交通最大輸送能力大于高峰最高斷面客流，即運能大于運量。剛開通的新線客流尚在培育，乘客比較少，列車內(nèi)比較空蕩，易造成運能浪費。

2.3.3 運能調(diào)整方法

目前上海軌道交通所采用的ATC（除5號線）系統(tǒng)均能實現(xiàn)30對/h的目標。

因此，當運能小于運量時，首先考慮縮短發(fā)車間隔。根據(jù)新的發(fā)車間隔計算列車配屬，如果列車配屬不足，需要購買新的列車。列車配屬計算方法[7-8]如下：

其中，t間隔——列車追蹤時間間隔;R高斷——高峰小時斷面客流量;R列載——列車額定載客量;m運車——運用列車數(shù);v旅——單程旅行時間;t全折返——列車折返時間。

備用車、檢修車按照列車配屬的10%與15%計算，故檢修車的數(shù)量m檢車根據(jù)運用車數(shù)量求解如下：

m檢車=m運車/0.75×0.15 （2）

停車列位根據(jù)列車配屬計算，小于列車配屬數(shù)時，需要改擴建停車場增加停車列位。

3 上海軌道交通運能規(guī)劃方案

以上海軌道交通1號線、8號線為例對上述運能規(guī)劃方法進行說明。

1號線：

現(xiàn)狀莘莊～上?；疖囌?、上海火車站～富錦路信號能力設(shè)計均為2 min 30 s的追蹤間隔，每小時開行24對列車，運能是59 520人次/h，能滿足2025年運量要求，因此不需要縮短時間間隔。按當前2個交路的追蹤間隔，2025年列車運用車需求為54列，配屬需求為72列。目前列車配屬83列，運用列車58列，有25列作為檢修維護列車，列車配屬充足，不存在缺口。

8號線：

現(xiàn)狀市光路-延吉中路交路信號能力設(shè)計為3 min 30 s的追蹤間隔，每小時開行17列列車，運能24 990人次/h，不能滿足2025年運量要求，故需要將信號能力設(shè)計為3 min的追蹤間隔，運能29 400人次/h，能滿足2025年運量要求。

延吉中路-東方體育中心交路信號能力設(shè)計為2 min 15 s，每小時開行26列列車，運能38 220人次/h，不能滿足2025年運量要求，需縮短時間間隔至2 min并編組為8節(jié)，此時運能是50 400人次/h，能滿足2025年運量要求。

東方體育中心-沈杜公路交路信號能力設(shè)計為2 min 15 s，每小時開行26列列車，運能38 220人次/h，能滿足2025年運量要求，無需縮短時間間隔。

按市光路-延吉中路交路上下行時間間隔設(shè)計均為3 min，延吉中路～東方體育中心交路信號能力設(shè)計為2 min，東方體育中心～沈杜公路交路信號能力設(shè)計為2 min 15 s計算運用車69列，檢修車為8。目前列車配屬不足，存在列車6列缺口。

兩線現(xiàn)狀與2025年列車開行方案[9-10]如表2所示（上為現(xiàn)狀，下為2025）。

4 總結(jié)

該文提出了上海軌道交通“十四五”運能規(guī)劃的思路及方法。根據(jù)2025年客流預(yù)測值計算運量與運能的匹配程度，并根據(jù)結(jié)果進行追蹤間隔、列車配屬及停車列位的調(diào)整。最后給出了1和8號兩條案例線路2025年的運能規(guī)劃方案，論證了方法的可行性與適用性。

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