城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營優(yōu)化策略分析

何立雙 何立偉

收稿日期：2024-01-30

作者簡介：何立雙（1993—），女，碩士研究生，助理工程師，研究方向：交通運(yùn)輸。

摘要 隨著我國城市化進(jìn)程的加快，越來越多的城市開始進(jìn)行城市軌道交通的建設(shè)，目前部分城市已經(jīng)形成較為完善的軌道交通線網(wǎng)。如何做好城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營已成為城市規(guī)劃建設(shè)中的重要內(nèi)容，文章闡述了城市軌道交通的發(fā)展歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，并重點(diǎn)對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營特征及運(yùn)營過程中存在的問題進(jìn)行分析，最后從打破運(yùn)行界限、運(yùn)力精準(zhǔn)投放、調(diào)整行車間隔等角度提出了進(jìn)一步做好網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的措施和建議。

關(guān)鍵詞 軌道交通；網(wǎng)絡(luò)化；優(yōu)化；策略

中圖分類號 U29-39文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）11-0009-04

0 引言

經(jīng)過五十多年的發(fā)展，我國城市軌道交通實(shí)現(xiàn)從無到有，從弱到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，部分城市已經(jīng)形成較為完善的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜的地鐵網(wǎng)絡(luò)將整個城市的各個區(qū)域緊密連接在一起，為人們出行帶來了極大便利。在軌道交通路網(wǎng)內(nèi)，各條線路相互連接、錯綜復(fù)雜、相互影響，在運(yùn)營過程中呈現(xiàn)顯著特征，例如客流時間—空間分布不均衡現(xiàn)象加劇、運(yùn)營中斷影響范圍擴(kuò)大、不同線路運(yùn)營風(fēng)格差異、線路設(shè)備差異等，為運(yùn)營工作帶來一定挑戰(zhàn)。同時，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營也為運(yùn)營優(yōu)化創(chuàng)造了機(jī)會，例如通過升級信號系統(tǒng)和調(diào)整行車組織，來優(yōu)化行車計劃，或者利用好各條線路之間復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，調(diào)整客流分布等。如何做好網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營工作，迎接挑戰(zhàn)、把握機(jī)會、優(yōu)化運(yùn)營，成為地鐵工作的重點(diǎn)。

1 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展現(xiàn)狀

我國城市軌道交通發(fā)展迅速，以北京地鐵為例，北京是全國第一個開通地鐵的城市，距今已有五十多年歷史。五十多年來，北京地鐵迅速發(fā)展，1971年，北京首條地鐵線路開通運(yùn)營，全長21 km，共16座車站；2003年，北京地鐵運(yùn)營4條線路，全長114 km，共70座車站；2009年，北京地鐵運(yùn)營9條線路，全長228 km，147座車站；2016年，總長574 km，345座車站；2023年，北京地鐵運(yùn)營線路27條，總長達(dá)到807 km，475座車站，已形成復(fù)雜的軌道交通網(wǎng)絡(luò)；預(yù)計2025年，北京地鐵運(yùn)營線路將達(dá)到30條，總長達(dá)到1 177 km。在城市軌道交通運(yùn)營里程增加的同時，客運(yùn)量也由最初的828萬人次/年（1971年）增加至39.62億人次/年（2019年），客流強(qiáng)度和客運(yùn)壓力持續(xù)增大[1]。自《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》發(fā)布實(shí)施以來，北京城市軌道交通持續(xù)推進(jìn)智慧城軌建設(shè)，持續(xù)推進(jìn)軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營[2]。

近年來，越來越多的城市開始進(jìn)行城市軌道交通建設(shè)工作，目前我國擁有地鐵的城市已達(dá)48個，部分城市地鐵建設(shè)較為完善。截至2023年，除北京外，上海、廣州、深圳也已開通15條以上線路，南京、杭州等6個城市開通10條以上地鐵線路[3]。

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化布局的完善，交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營已成為一項重要工作。針對該問題，國內(nèi)研究方向主要集中在管理、安全、設(shè)備、服務(wù)等方面。黃攀[3]針對管理問題、運(yùn)輸組織問題、客運(yùn)服務(wù)問題分別給出應(yīng)對措施，提出應(yīng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化人才的培養(yǎng)與儲備、提高人員服務(wù)理念等；何霖[4]等從加強(qiáng)管理、安全風(fēng)險管控、設(shè)備質(zhì)量管理等方面提出網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營對策；黃烜翔[5]從管理優(yōu)化和生產(chǎn)組織優(yōu)化角度進(jìn)行分析，提出健全制度、加強(qiáng)人員管理、優(yōu)化行車組織和客運(yùn)組織措施。國外學(xué)者考慮多種交通方式的銜接，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營應(yīng)考慮多種公共交通方式；有學(xué)者認(rèn)為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營除政府參與外，還需要資本的支持。

國內(nèi)外關(guān)于城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的研究涉及加強(qiáng)管理、提升服務(wù)理念、安全風(fēng)險管控、考慮多種交通方式的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營等，該文從客流、行車、設(shè)備、應(yīng)急等方面對網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營特征進(jìn)行分析，并提出應(yīng)對策略。

2 軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營特征

為減輕地面交通壓力，滿足廣大市民的出行需要，城市軌道交通迅速發(fā)展，地鐵由單一線路發(fā)展到今天的復(fù)雜路網(wǎng)，覆蓋范圍極廣，各條線路間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，為人們生活帶來了極大便利。但與單一線路運(yùn)營相比，多線路運(yùn)營情況更加復(fù)雜，往往出現(xiàn)“牽一發(fā)而動全身”現(xiàn)象，隨線路數(shù)量增加，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的特征逐漸顯現(xiàn)。

2.1 客流特征

2.1.1 客運(yùn)壓力大

在地鐵線網(wǎng)建設(shè)完善的同時，地鐵客流也在持續(xù)增加，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市人口的增加，地鐵出行需求增加速度遠(yuǎn)超軌道交通建設(shè)速度。如圖1～3所示，分別為2021年國內(nèi)部分城市軌道交通的日均客運(yùn)量、運(yùn)營里程、客流強(qiáng)度，其中，北京、上海、廣州地鐵運(yùn)營里程和客運(yùn)量均位于前列，與其他線路簡單、未形成地鐵網(wǎng)絡(luò)的城市相比，客運(yùn)壓力也更大（客流強(qiáng)度體現(xiàn)了客運(yùn)壓力，其值等于日均客流量/運(yùn)營里程）。除客流量增加帶來的客運(yùn)壓力外，線路復(fù)雜性增加導(dǎo)致?lián)Q乘路線多樣、換乘客流數(shù)量大，換乘壓力加大；客流來源廣泛、售檢票技術(shù)更新快，使得乘車引導(dǎo)力度需求增加等，也都是軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下，客運(yùn)壓力增大的表現(xiàn)。

圖1 2021年國內(nèi)部分城市軌道交通日均客運(yùn)量

圖2 2021年國內(nèi)部分城市軌道交通運(yùn)營里程

圖3 2021年國內(nèi)部分城市軌道交通客流強(qiáng)度

2.1.2 客流分布不均衡

客流分布不均衡包括時間分布不均衡和空間分布不均衡。由于工作日客流大多為通勤客流，乘客出行特征表現(xiàn)為“早出晚歸”，出行時間較為集中，這也導(dǎo)致工作日客流出現(xiàn)明顯的峰值，稱為早高峰和晚高峰，兩個高峰時段的客流遠(yuǎn)高于其他時段，即客流分布的時間不均衡。軌道交通路網(wǎng)覆蓋范圍廣，部分地鐵車站深入居民區(qū)、辦公區(qū)、景點(diǎn)、火車站等，車站的位置及周邊環(huán)境等因素，決定了客流來源、客流大小、客流進(jìn)出站流向，因此同一時間，各個車站進(jìn)站客流呈現(xiàn)出差異，此外，由于人們居住區(qū)與工作地、城市資源分離，導(dǎo)致早高峰大客流主要出現(xiàn)在居住區(qū)，晚高峰大客流主要集中在商業(yè)辦公區(qū)，這也導(dǎo)致各個車站進(jìn)站客流差異更加明顯，即客流在空間上分布極不均衡。隨路網(wǎng)覆蓋范圍增大，客流分布不均衡特征更加明顯。

2.1.3 易出現(xiàn)突發(fā)客流

軌道交通線路形成網(wǎng)絡(luò)后，各線路之間互聯(lián)互通，運(yùn)營相互影響，一條線路運(yùn)營中斷必然對其鄰近線路甚至整個路網(wǎng)的客流產(chǎn)生影響，這種影響在換乘站更加顯著。此外，惡劣天氣、大型活動等也會導(dǎo)致車站出現(xiàn)突發(fā)性大客流。網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，客流量大，因而，突發(fā)客流出現(xiàn)頻率、影響范圍更大，后果嚴(yán)重程度更高。

2.2 行車特征

2.2.1 行車指揮難度大

在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下，既要考慮各條線路發(fā)車時間上的銜接，也要考慮當(dāng)一條線路發(fā)生突發(fā)事件時，是否會對其他線路的行車產(chǎn)生影響以及如何調(diào)整列車。此外，不同線路高峰時段差異、復(fù)雜的列車運(yùn)行交路、突發(fā)大客流下的行車調(diào)整、需要協(xié)調(diào)的人員數(shù)增加等，都提高了行車指揮難度。

2.2.2 列車故障頻次增加

為滿足日益增加的出行需求，目前常采取的措施包括增加列車購置、延長列車上線運(yùn)營時間、縮短列車間隔等，即使采取了以上措施，部分區(qū)段運(yùn)力仍不能滿足出行需求，列車超載成為常態(tài)。列車工作時間長、超載運(yùn)行等因素，都增加了列車發(fā)生故障的概率，這也是軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下的特征之一。

2.2.3 行車中斷影響范圍大

行車中斷影響范圍大，主要原因在于線路之間相互連接、相互影響，這種影響在換乘站尤其明顯，當(dāng)一段線路或一個車站出現(xiàn)故障，導(dǎo)致行車中斷后，客流必然通過換乘站涌入故障線路的平行路線。此時，故障線路需要調(diào)整列車運(yùn)行路徑，繞過故障區(qū)段，維持運(yùn)行，而與之平行的線路也需調(diào)整行車計劃，應(yīng)對突然增加的客流。除行車計劃受影響外，客運(yùn)組織工作也需要作出相應(yīng)調(diào)整?？傊肪W(wǎng)越復(fù)雜，涉及的線路、乘客數(shù)量越多，相應(yīng)的，行車中斷事故影響范圍越大。

2.3 其他特征

2.3.1 運(yùn)力浪費(fèi)

由于各條地鐵線路獨(dú)立運(yùn)營，每天運(yùn)營開始前，列車由各自車輛段出發(fā)，完成當(dāng)天運(yùn)營任務(wù)后，列車需返回各自車輛段，由此產(chǎn)生一定的空駛距離。隨著線路數(shù)量增加，空駛總里程增加，在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營下，這部分空駛里程積少成多，運(yùn)力浪費(fèi)現(xiàn)象更加明顯。

2.3.2 設(shè)備差異

在一個城市所有軌道交通線路中，設(shè)備種類基本一致，包括售檢票設(shè)備、行車設(shè)備、供電設(shè)備等，但由于建設(shè)時間、建設(shè)單位等差異，各條地鐵線路的設(shè)備型號、功能、損耗情況等并不完全相同，隨著線路數(shù)量增多，這種差異也更加明顯。

2.3.3 服務(wù)特征

隨軌道交通線路成網(wǎng)，運(yùn)營商也由最初的一個增加至多個，從業(yè)人員更是迅速增加，受運(yùn)營商、管理者管理理念的影響，各條線路服務(wù)水平出現(xiàn)差異，應(yīng)對突發(fā)事件的處理方式和處理效率也不盡相同。此外，各條線路設(shè)備的差異，也成為影響服務(wù)質(zhì)量的因素。

3 應(yīng)對措施分析

3.1 縮短行車間隔

列車運(yùn)行間隔計算方法如式（1）：

（1）

式中，Δt——列車運(yùn)行間隔（min）；Q——單向小時最大斷面流量（人）；m——列車定員（人）；η——小時最大列車滿載率控制值，無量綱。

在高峰時段，乘客出行需求量較大，即單向小時最大斷面流量值較大，如果列車可達(dá)到的最小運(yùn)行間隔不能滿足列車計算間隔，那么運(yùn)力供給將不能滿足出行需求，擁擠現(xiàn)象隨之出現(xiàn)。要縮短行車間隔，在技術(shù)方面，通過信號系統(tǒng)升級、信號系統(tǒng)改造、供電系統(tǒng)擴(kuò)容等措施縮短行車間隔；在資源配置方面，采取購置新車、擴(kuò)建停車股道等方式增加可用資源量；在運(yùn)營組織方面，優(yōu)化作業(yè)流程，提高工作人員業(yè)務(wù)能力，縮短列車折返時間；在行車組織方面，提高突發(fā)行車事件應(yīng)急處置能力，多交路套跑等。列車間隔越小，能承擔(dān)的客流量越大。

3.2 運(yùn)力精準(zhǔn)投放

為適應(yīng)客流時間、空間分布的不均衡問題，在準(zhǔn)確把握客流分布規(guī)律的前提下，需要精準(zhǔn)投放運(yùn)力，將有限的運(yùn)力投放到最需要的時段和路段，同時減少出行需求較小時段和路段的運(yùn)力浪費(fèi)，目前采取的措施主要有調(diào)整全天運(yùn)行間隔，高峰與平峰運(yùn)行間隔差異化，上下行行車間隔差異化等。少部分線路采取多交路套跑、大站快車、雙向不平衡運(yùn)行等措施，解決同一條線路上各個路段客流不均衡的問題。

如圖4所示，在大交路的基礎(chǔ)上，在客流較大、運(yùn)力嚴(yán)重不滿足需求的區(qū)段增加列車運(yùn)行交路，通過交路組合的方式，將運(yùn)力精準(zhǔn)投放到大客流區(qū)段，與單一列車交路相比，既能滿足大客流區(qū)段乘客乘車需求，又能有效避免小客流路段的運(yùn)力浪費(fèi)。

圖4 列車運(yùn)行交路示意圖

3.3 打破運(yùn)行界限

網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下，多條地鐵線路互聯(lián)互通，但每條線路設(shè)置獨(dú)立的車輛段或停車場，每日運(yùn)營結(jié)束后，列車返回各自的車輛段，次日運(yùn)營開始前又空駛至起始車站，由此大幅增加了列車空駛距離，造成運(yùn)力和能源浪費(fèi)。為此，各條線路之間如能打破運(yùn)營界限，實(shí)現(xiàn)車輛資源共享、車輛基地資源共享，相互連接的兩條線路貫通運(yùn)營，列車就可以在完成當(dāng)日運(yùn)營任務(wù)后就近返回車輛基地，縮短列車無效運(yùn)行里程數(shù)，同時，減少乘客被動換乘，在一定程度上降低換乘風(fēng)險，提高運(yùn)營效率。當(dāng)前已有相關(guān)實(shí)踐案例：北京地鐵1號線與八通線高峰客流交互量高達(dá)80%，貫通運(yùn)營具有較好的直達(dá)性，通過對通信、供電、信號設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通改造后，實(shí)現(xiàn)貫通運(yùn)行，減少被動換乘[6]；北京地鐵房山線與9號線通過郭公莊站相連，在郭公莊站同站臺換乘，但由于早高峰時段由房山線換乘至9號線的客流較大，占比達(dá)60%，因而部分列車采取跨線運(yùn)行措施，乘客可由閻村東站直達(dá)國家圖書館站，省去換乘步驟，節(jié)約換乘和通勤時間，提高出行效率[7]。

3.4 提高應(yīng)急能力

網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下，突發(fā)事件影響的線路范圍更廣，受影響的乘客數(shù)量更多。故障持續(xù)時間越長，造成的損失越大。因此，為應(yīng)對突發(fā)客流、設(shè)備故障等運(yùn)營事件，除日常培訓(xùn)外，還應(yīng)著重提高工作人員應(yīng)急處置能力，加強(qiáng)綜合應(yīng)急預(yù)案、專項應(yīng)急預(yù)案、現(xiàn)場處置方案、信息上報等理論培訓(xùn)，同時，加強(qiáng)運(yùn)營控制中心、乘務(wù)、站務(wù)、設(shè)備設(shè)施等部門的協(xié)同演練，對于演練過程中發(fā)現(xiàn)的問題，及時總結(jié)，提出解決方案，完善預(yù)案。通過培訓(xùn)和演練，使員工具備突發(fā)事件處置能力，在發(fā)生突發(fā)事件時，能夠及時、有效地采取措施，協(xié)調(diào)聯(lián)動，恢復(fù)運(yùn)營，減少損失。

（下轉(zhuǎn)第4頁）

（上接第11頁）

3.5 提高服務(wù)質(zhì)量

為應(yīng)對運(yùn)營商和管理者管理理念導(dǎo)致的各線路服務(wù)水平差異問題，除加強(qiáng)車站、線路間溝通外，還應(yīng)注重自身服務(wù)質(zhì)量的提高，通過日常培訓(xùn)、考試等方式，熟悉相關(guān)政策，提高業(yè)務(wù)能力；推進(jìn)軌道交通智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)各線路資源共享，實(shí)現(xiàn)乘客信息系統(tǒng)（PIS）、廣播（PA）、售檢票（AFC）等服務(wù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

客運(yùn)壓力大、客流分布不均衡、突發(fā)事件易發(fā)等是軌道交通固有特征，網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營使這些特征及影響力更加明顯。城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營是城市發(fā)展的必然結(jié)果，針對地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營過程出現(xiàn)的問題和需要改進(jìn)的方面，需要采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，主要分為兩個大方向，即行車組織優(yōu)化和客運(yùn)組織優(yōu)化。行車組織優(yōu)化包含地鐵貫通運(yùn)營、運(yùn)營交路多樣化、列車間隔調(diào)整等，客運(yùn)組織優(yōu)化主要從人員培訓(xùn)方面著手，提高突發(fā)事件應(yīng)急處置能力和服務(wù)質(zhì)量。通過以上優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)運(yùn)力精準(zhǔn)投放、減少列車空駛、減少運(yùn)營中斷等目標(biāo)，更好地做好網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營工作。

參考文獻(xiàn)

[1]北京地鐵發(fā)展歷程及最新規(guī)劃[DB/OL]. 2023-3-12/

2024-1-24.

[2]中國城市軌道交通協(xié)會. 《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》發(fā)布三周年系列調(diào)研簡報（三）：智能運(yùn)輸組織更科學(xué)、更高效、更經(jīng)濟(jì)[J]. 城市軌道交通， 2023

（6）： 13-14.

[3]黃攀. 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營帶來的問題及應(yīng)對措施[J]. 城市軌道交通研究， 2023（6）： 247-250.

[4]何霖， 方思源， 梁強(qiáng)升. 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的挑戰(zhàn)與對策[J]. 都市快軌交通， 2015（2）： 1-5.

[5]黃烜翔. 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營管理和組織研究[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2023（1）： 263-265.

[6]好消息！北京地鐵1號線、八通線今起貫通運(yùn)營[DB/OL]. 2021-8-29/2024-1-24.

[7]地鐵9號線房山線實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營[DB/OL]. 2023-1-19/2024-1-24.