西安地鐵線網(wǎng)運(yùn)力匹配及換乘站銜接研究

文 / 西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司 韓乾 盛乃寧

根據(jù)西安地鐵線網(wǎng)客流情況，結(jié)合不同峰期運(yùn)力配置現(xiàn)狀，進(jìn)一步評估線網(wǎng)運(yùn)力匹配及換乘站銜接合理性并提出優(yōu)化方案。通過對2021年度各線路不同峰期最大小時(shí)斷面進(jìn)行分析、調(diào)查行業(yè)內(nèi)其他地鐵平低峰運(yùn)力配置情況，得出西安地鐵線網(wǎng)運(yùn)力匹配的底線方案，為運(yùn)力科學(xué)匹配的同時(shí)節(jié)省能耗和人力成本提供依據(jù)。

西安地鐵開通至今，已運(yùn)營線路8條，運(yùn)營里程252.617公里，2021年日均客運(yùn)量290萬人次/日，單日最高客運(yùn)量達(dá)448.21萬人次/日。

根據(jù)線網(wǎng)客流情況，結(jié)合不同峰期運(yùn)力配置現(xiàn)狀，為進(jìn)一步評估線網(wǎng)運(yùn)力匹配及換乘站銜接合理性并提出優(yōu)化方案，針對線網(wǎng)運(yùn)力匹配及換乘站銜接進(jìn)行全面研究。

運(yùn)力匹配及換乘站銜接現(xiàn)狀

線網(wǎng)運(yùn)力匹配現(xiàn)狀

1.高峰期

除14號線外，其余7條線路周一早高峰15min最大斷面擁擠度均高于其余日期，周二-周四和周五早高峰期間15min最大斷面擁擠度基本持平。14號線周五15min斷面擁擠度略高于周一、周二-周四。除9、14號線外，各線路早高峰15min最大斷面擁擠度均接近或超過100%，較為合理。

2.平峰期

1、2、3、9號線周五平峰期15min最大斷面擁擠度均高于其余日期，4號線周一平峰期15min最大斷面擁擠度高于其余日期，5號線、6號線平峰期15min最大斷面擁擠度產(chǎn)生在周二-周四期間，平峰期各線路15min最大斷面擁擠度在35%-49%左右。

3.低峰期

1、2、4、5、9號線周六日低峰期15min最大斷面擁擠度均高于其余日期，3、6、14號線周五低峰期15min最大斷面擁擠度高于其余日期，低峰期15min最大斷面擁擠度在37%-58%左右。

換乘站運(yùn)力銜接情況

網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營情況下，換乘站運(yùn)力銜接以滿足主要換乘站主要換乘流向的客流需求為目標(biāo)。西安地鐵自網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營以來，一直秉持此原則，并結(jié)合各線路高峰小時(shí)斷面客流出現(xiàn)的時(shí)段、區(qū)段配置各線路運(yùn)力，確保了換乘站運(yùn)力配置滿足客流需求，各峰期時(shí)段滿足主要換乘流向運(yùn)力銜接，目前各線路運(yùn)力配置水平下，線網(wǎng)主要換乘站高峰時(shí)段運(yùn)力匹配情況良好。

運(yùn)力匹配及換乘站銜接合理性分析

運(yùn)力配置標(biāo)準(zhǔn)

通過對行業(yè)內(nèi)其他地鐵的調(diào)研，建議平、低峰期底線運(yùn)力配置標(biāo)準(zhǔn)為：平峰期15min最大斷面擁擠度不應(yīng)高于60%，低峰期15min最大斷面擁擠度不應(yīng)高于50%或重合段/非重合段發(fā)車間隔不應(yīng)超過10分鐘/15分鐘。同時(shí)，3號線、4號線受夜間低峰期旅游客流較大影響需以低峰期運(yùn)力配置為底線，平峰期保持與低峰期間運(yùn)力配置一致。

換乘站銜接原則

1、理想狀態(tài)下，兩條線路發(fā)車間隔應(yīng)盡量接近；線路發(fā)車間隔不同時(shí)，換乘站所有換乘流向無法同時(shí)兼顧，優(yōu)先滿足最大換乘流向的銜接。

2、一條線路多個(gè)換乘站無法同時(shí)滿足時(shí)，優(yōu)先考慮換乘銜接瓶頸最嚴(yán)重的車站（如換乘客流最大或站臺面積較小等）。

3、站臺客流堆積主要發(fā)生在高峰期，因此應(yīng)優(yōu)先考慮高峰期內(nèi)各線路的換乘銜接匹配問題，確保站臺安全。

運(yùn)力匹配優(yōu)化方案

1.高峰期

除9、14號線外，城區(qū)6條線路工作日擁擠度均接近或達(dá)到國標(biāo)推薦的車廂站立標(biāo)準(zhǔn)（5-6人/平米）；周六日擁擠度雖有一定冗余，但考慮乘客服務(wù)水平及客流波動(dòng)性，不對城區(qū)線路高峰期運(yùn)力配置進(jìn)行削減，僅對14號線高峰運(yùn)力進(jìn)行削減，高峰上線列車數(shù)最大減少1列，開行列次減少約16列次。

2.平峰期

結(jié)合各線路平峰期運(yùn)力配置現(xiàn)狀分析，線網(wǎng)平峰期15min最大斷面擁擠度為48.05%，存在優(yōu)化空間，平峰期1-6號線發(fā)車間隔平均擴(kuò)大1分16秒，線網(wǎng)共計(jì)減少上線列車數(shù)31列，減少開行列次204列次。

3.低峰期

結(jié)合各線路低峰期運(yùn)力配置現(xiàn)狀分析，2號線周六日低峰、4號線低峰、1號線周六日次低峰15min最大斷面擁擠度接近或超過50%，運(yùn)力匹配較為合理。其余線路低峰期15min最大斷面擁擠度為43.29%，仍存在一定的優(yōu)化空間，低峰期線網(wǎng)發(fā)車間隔平均擴(kuò)大58秒，線網(wǎng)共計(jì)減少上線列車數(shù)17列，減少開行列次64列次。

4.優(yōu)化方案換乘站運(yùn)力銜接分析

根據(jù)各線路功能定位及線網(wǎng)換乘客流量大小，確定北大街、小寨、通化門、大雁塔、五路口、南稍門、科技路、建筑科技大學(xué)·李家村、西北工業(yè)大學(xué)為線網(wǎng)重點(diǎn)換乘站，換入2號線、6號線為主要換乘方向?？梢杂勉暯泳€路的發(fā)車間隔極差來反映銜接線路間的客流疏散速度和運(yùn)輸服務(wù)水平匹配程度，根據(jù)換乘站銜接原則，為避免1趟車接2趟車的情況，發(fā)車間隔極差越小則表明銜接效果越好。

經(jīng)過方案優(yōu)化，線網(wǎng)14座換乘車站銜接線路發(fā)車間隔差值均滿足不發(fā)生2列車換1列車的情況，銜接效果較為良好。

運(yùn)力匹配經(jīng)濟(jì)性分析

牽引能耗節(jié)省

按照每年249個(gè)工作日、105個(gè)周六日、11個(gè)節(jié)假日，1度電0.58元計(jì)算優(yōu)化方案的牽引能耗節(jié)省情況。線網(wǎng)運(yùn)力配置優(yōu)化后，線網(wǎng)（不含9號線）一年共計(jì)節(jié)省運(yùn)營車公里約1257.83萬車公里，節(jié)省牽引電耗約2054.81萬度，節(jié)省牽引能耗成本約1191.79萬元。

司乘人員節(jié)省

1號線、2號線、3號線基本無縮減。4號線、5號線、6號線本次運(yùn)力匹配優(yōu)化后，各線路平、低峰期可減少3-8人，此外，計(jì)劃試點(diǎn)“低峰常態(tài)化班組+高峰靈活調(diào)配班組”的組合班制，該種班制下平均每個(gè)班組比照現(xiàn)有人員需求可減少6%-10%的人員。

按照車公里成本15.70元/車公里計(jì)算，線網(wǎng)（不含9號線）一年共計(jì)節(jié)省車公里成本約為1257.83萬車公里*15.70元/車公里=19747.93萬元，車公里成本包含上述牽引能耗能本。

啟示與建議

充分考慮季節(jié)氣溫變化，動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)配置運(yùn)力

在線路運(yùn)力配置時(shí)，將結(jié)合季節(jié)氣溫變化對線網(wǎng)客流的影響幅度，精細(xì)化分析各線路斷面客流第一高峰、第二及第三等次高峰，動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)化配置各時(shí)段運(yùn)力，提升客流與運(yùn)力配置的貼合度，盡可能在滿足換乘站安全銜接的基礎(chǔ)上，合理均衡乘客乘車舒適度及企業(yè)運(yùn)營成本。

精細(xì)分析客流特征，靈活運(yùn)用不均衡運(yùn)輸模式

不均衡運(yùn)輸組織模式可進(jìn)一步提升運(yùn)能利用率，在后續(xù)線路規(guī)劃時(shí)，針對客流不均衡的線路的場段位置宜盡量設(shè)置在客流相對集中的區(qū)間兩端，以便充分發(fā)揮不均衡運(yùn)輸作用。

此外，若全天開行比例及交路區(qū)段不變，可能會(huì)出現(xiàn)受制于非重合段服務(wù)水平的制約導(dǎo)致運(yùn)能虛彌的情況，應(yīng)靈活調(diào)整行車交路及開行比例，充分對比單一交路、大小交路運(yùn)營車公里成本節(jié)省情況，必要時(shí)可在夜間全線客流均較低時(shí)采取單一交路、擴(kuò)大發(fā)車間隔的方式應(yīng)對夜間出行需求。

挖掘換乘銜接規(guī)律，以點(diǎn)帶面提升整體銜接質(zhì)量

隨著網(wǎng)絡(luò)換乘節(jié)點(diǎn)的持續(xù)增加，線網(wǎng)運(yùn)力匹配關(guān)注點(diǎn)應(yīng)從線網(wǎng)整體運(yùn)力協(xié)調(diào)向局部運(yùn)力精準(zhǔn)匹配轉(zhuǎn)移，換乘站銜接重點(diǎn)應(yīng)從關(guān)注每個(gè)換乘節(jié)點(diǎn)向關(guān)鍵換乘節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移，同時(shí)乘客在換乘站換乘時(shí)列車銜接關(guān)系在不發(fā)生延誤的情況下具有穩(wěn)定的特性，在關(guān)鍵換乘節(jié)點(diǎn)銜接優(yōu)化時(shí)要充分考慮換乘銜接周期性特點(diǎn)，確保關(guān)鍵換乘節(jié)點(diǎn)優(yōu)化、整體提升線網(wǎng)換乘銜接質(zhì)量。

提前規(guī)劃多制式協(xié)同運(yùn)輸，強(qiáng)化市域線換乘銜接

為提升市域線路運(yùn)能利用率，市區(qū)骨干線路及市域線路的定員標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別設(shè)定，且骨干線路定員宜高于市域線路?？稍谑杏蚓€路早晚通勤時(shí)段開行單方向、高密度列車。同時(shí)，考慮市域線路沿線居民的集散地點(diǎn)相對集中，市域線路速度較高，為減少多次停站帶來的能耗損失，后續(xù)市域線路規(guī)劃時(shí)應(yīng)提前設(shè)置避讓線，在配線條件及客流需求滿足的情況下組織開行快慢車（大站快車、一站直達(dá)等）。

此外，考慮市域線路起終點(diǎn)大多為國鐵、公交樞紐和其他軌道交通的換乘樞紐，應(yīng)提前研究“互聯(lián)互通”、“過軌運(yùn)營”等協(xié)調(diào)運(yùn)輸組織模式。

優(yōu)化列車技術(shù)參數(shù)，全面促進(jìn)提質(zhì)增效

在運(yùn)力配置時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步壓縮無效站停時(shí)間，并根據(jù)各車站客流需求優(yōu)化站停時(shí)間，提升列車旅行速度及周轉(zhuǎn)效率，進(jìn)而壓縮運(yùn)營成本。同時(shí)，可考慮不同峰期采取不同的技術(shù)參數(shù)，確保達(dá)到高峰滿足服務(wù)，平低峰降低列車運(yùn)行速度減少車輛損耗的目的。此外，將在滿足時(shí)間和限速等約束條件下，盡可能減少不必要的瞬時(shí)牽引與緊急制動(dòng)，使用平穩(wěn)提速和巡航等操縱方式以減少能耗，全面提質(zhì)增效。

適時(shí)引入靈活編組模式，滿足多樣化客流需求

在后續(xù)線路運(yùn)力配置時(shí)，將結(jié)合客流需求及運(yùn)營現(xiàn)狀，積極借鑒不同編組情況下對線路、車輛、信號、站臺門、站臺結(jié)構(gòu)等專業(yè)設(shè)備或技術(shù)方案的兼容要求及運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)，適時(shí)引入靈活編組（8節(jié)、4節(jié)、6節(jié)、3節(jié)）的運(yùn)輸組織模式，提高列車運(yùn)力虛彌線路的上座率，降低運(yùn)營成本，滿足多樣化乘客需求。