有轨电车运营模式与运输能力研究

宋嘉雯

(广州地铁设计研究院有限公司 广州 510010)

有轨电车运营模式与运输能力研究

宋嘉雯

(广州地铁设计研究院有限公司 广州 510010)

在我国多个城市有轨电车的建设与运营过程中，系统运输能力及其提高措施难以确定。结合国内外已运营线路的经验与新线设计中的模拟分析，对有轨电车运营模式、运输能力以及服务标准进行研究，探讨运输能力影响因素与关键技术标准，提出在半专用路权、路口开放的线路条件下，有轨电车的运营模式应灵活设置，路口控制周期控制在150 s以内，最小发车间隔在高峰时段建议为3～6 min，舒适度标准建议采用5～6人/m2的站席标准;提出优化有轨电车运输能力的措施，如行车计划与信号优先系统匹配、提高有轨电车在封闭区间的运行速度等。

有轨电车;运营组织;信号控制周期;运输能力

1 有轨电车系统概述

根据 CJJ/T 114—2007《城市公共交通分类标准》［1］，有轨电车属于低运量系统，是适用于地面(独立路权)、街面混行或高架的轨道交通系统。系统线路最小曲线半径为30 m，最大坡度不大于60‰，客运能力为0.6万 ～1.0万人次/h，旅行速度为15～25 km/h。部分城市对有轨电车的定位为：是城市公共交通系统的重要组成部分，轨道交通系统的补充、延伸与加密;可提高公交舒适度，改善城市环境，兼顾旅游观光［2］。

作为轨道交通的有轨电车，与常规地铁的差异如表1所示。

由此可知，有轨电车的运营特点主要是根据其线路及车辆特点，列车编组与运行交路灵活，较常规公交提高其服务水平，适应组团客流特点，并与路口信号等因素匹配，提高运营效率。

表1 有轨电车与常规地铁系统特点差异

2 运营模式关键技术和标准

2.1 运营模式

由于有轨电车可采用半专用路权或开放路权形式，多与其他线路平交，通过设置适当的双线联络线，使其他线路与主线连通。在通过能力允许的情况下，不同列车运行线可共线运行。此外，两条互不相交的线路，可通过与其连通的线路实现跨线运行(见图1、2)。

图1 各线独立运营模式

图2 共线/跨线运营模式

独立运营模式与共线/跨线运营模式差异如表2所示。

表2 有轨电车运营模式差异

预留共线/跨线运营模式应验算共线段通过能力、路口通行相位设置是否合理，并利用辅助配线及相应的信号设施保证其运营安全与灵活。此外，由于部分线路有不同的实施时序，应保证后续线路的施工过程对既有运营影响最小。

2.2 运输能力

有轨电车的运输能力由车辆定员与列车通过能力决定。其中，列车通过能力可表达为路口、车站、配线等因素作用下的最小通过能力，有

系统运输能力=列车定员×min{路口通过能力，车站接发能力，配线能力}

2.2.1 路权、路口与运输能力的关系

在专用路权的情况下，有轨电车也可采用ATO(列车自动运行系统)或ATP(列车自动防护系统)保护的驾驶的信号制式;在半专用路权、路口平交情况下，线路的通过能力首先受路口通过能力的制约。

在不考虑车站列车到发能力的理想状态下，有轨电车在路段的通行能力只受区间封闭程度、路口尺寸及有效通行信号的限制，其中有效通行信号受信号控制周期与有轨电车相位时长的影响。

此外，作为地面交通系统，有轨电车运行间隔受路口影响会不均衡，甚至会排队运行。因此，受路口影响的运输能力应分3种情况分析。

1)参考常规地铁移动闭塞行车，且路口每个有轨电车相位只能通行1组列车。

以双向6车道(含路口拓宽及人行道宽度，共计48 m)的路口为例，一列8模块有轨电车(70 m)从静止启动至30 km/h通过路口，最长时间为18 s。同理，2模块与4模块的电车最长通过时间为12 s与14 s。考虑司机在通行信号启动后5 s启动列车，并预留10 s的道路车辆清空时间，有轨电车在此类路口最长相位可取 33 s［2］。

当一个信号周期只通过一个方向的列车，则信号周期与线路最大开行对数之间的关系为

因此，不同信号周期的有轨电车最大开行对数如表3所示。

从信号周期与最大开行对数(通过能力)间的关系可知，只有减少信号控制周期才能提高有轨电车的通过对数。

2)减少同向列车保护区段长度，实现列车排队通过路口。

表3 参考移动闭塞的有轨电车路口通过能力

若增加电车相位时长，减少保护区段长度，让列车排队通过路口，可增加路口通行对数。

在具体的系统设计及行车组织中，还可通过减少列车长度的方式，减少列车通过路口时间来提高路口的通过能力。

虽然有轨电车排队通过路口可提高通过能力，但减少列车保护区段，增加同一区间电车数量会导致列车追尾，出现干扰平交路口等安全隐患，在实际运营中不应忽视。因此，除提高司机行车安全培训外，还应适当控制有轨电车的运行间隔(见表4)。

表4 有轨电车路口通过能力(4模块电车)

3)采用信号优先系统，增加路口有轨电车通行绿信比。

国内有轨电车系统属主动优先模式，普遍采用绿灯迟启、红灯早断、相位插入、跳跃相位、相位倒转、专用相位等措施［2］(见图 3、4)。

通过提高有轨电车行车计划与沿线平交路口的相位匹配程度，可增加有轨电车的有效绿信比，进一步提高通过能力。

2.2.2 车站形式与运输能力的关系

图3 有轨电车“绿灯迟启”优先通行原理

图4 有轨电车“红灯早断”优先通行原理

有轨电车通过能力还受车站接发车能力的影响。在单一站台条件下，列车进出站时间包括减速进站、停站上下客及发车至列尾出清站台。考虑无路口影响的条件下，列车从区间最高运行速度65 km/h进入车站，停站30 s，再发车出清站台，不同编组的列车，单一站台的车站通过能力如图5、表5所示。

图5 8模块有轨电车进出站过程

表5 单一站台的车站通过能力

由于列车路口的通行时间占路口所有相位时长之比实际为该相位的绿信比，因此，受路口影响的车站通过能力为

路口影响的列车通过能力=有效绿信比×无路口影响通过能力(对/h)

在完全允许左转的路口，列车绿信比约为0.3～0.5，则有轨电车的通过能力约为14～28对/h。为提高车站接发车能力，可通过延长站台长度形成多个子站，或增加停车股道提高车站能力(见图6、7)。

图6 延长站台［3］

图7 双岛四线车站［3］

2.2.3 配线能力对运输能力的影响

辅助配线的主要作用包括列车折返、停放、检查、转线及出入段/场作业等。受配线道岔限速较低(一般15 km/h)、半径较小(50～100 m)等限速因素的影响，列车进出辅助配线的走行时间较长。经计算，列车在折返线折返时，受换端作业(如司机换端走行或系统换向)影响，折返时间至少延长45 s。列车侧向通过道岔限速为15 km/h，若留有余量，以10 km/h通过，至少需要22 s。

因此，若需提高配线能力，应减少列车通过道岔的走行路径，减少换端作业，或将换端作业与停站作业同步(如站前折返)。此外，在车站土建规模允许的情况下选用较大的道岔，以提高侧向通过速度。

2.3 服务标准

有轨电车主要服务于组团内居民出行以及组团与交通枢纽的衔接，并兼顾旅游观光的乘客。为体现公交优先，应采用比常规公交车更高的服务频率与舒适度标准。

2.3.1 通过能力

通过分析影响通过能力的因素，得到各条件下的有轨电车通过能力如表6所示。

表6 各运营条件下的有轨电车通过能力

有轨电车的最大服务频率由系统最大设计通过能力确定。在半专用路权、信号非绝对优先的条件下，有轨电车通过能力最高可达28对/h，发车间隔不小于2 min。但考虑有轨电车为人工驾驶，且受路口信号控制及交通延误的影响，为提高行车安全与优化路况，大部分国家有轨电车系统设计运输能力不大于24对/h，如加拿大蒙特利尔有轨电车［3］。

因此，我国有轨电车在半专用路权、单一站台的线路条件下，应保持行车安全，参考移动闭塞行车，控制系统设计运输能力不大于24对/h。

2.3.2 服务频率

根据《地铁设计规范》，初期常规地铁的服务频率不应大于6 min［4］;常规公交的服务频率普遍为5～15 min，BRT(快速公交)的服务频率最高可达3 min。

参考国外(如法国)有轨电车服务频率［5］，运营线路的最大服务频率普遍为3～4 min。根据建议，系统设计运输能力为24对/h，最小发车间隔应不小于2.5 min。同时，为平衡行车安全、服务水平与道路交通秩序，并为运营组织预留调整余量，高峰时段服务频率建议为3～6 min，平峰时段服务频率建议为6～12 min。

2.3.3 舒适度标准

舒适度标准主要体现在列车定员标准，通过提高座位率降低列车乘客的站立密度。国外有轨电车的站席标准为4人/m2，国内目前城市轨道交通的站席标准为6人/m2(主要针对车辆定员)，常规公交车的定员标准为8人/m2。为保证乘客出行舒适度，同时在客流波动情况下为系统预留一定的适应性，建议可采用5～6人/m2的站席标准。

2.4 提高运输能力的可行措施

2.4.1 常规地铁与有轨电车运输能力的差异

常规地铁运输能力受列车定员、信号制式、区间追踪能力、车站接发车能力、折返能力及列车出入段场能力的影响，与有轨电车运输能力的差异如表7所示。

2.4.2 提高运输能力采取的可行措施

有轨电车运输能力受路权、路口信号控制周期、车站形式、列车定员等因素影响，因此可通过优化以上因素提高运输能力。

1)采用区间专用道，两侧设置隔离装置。已进入施工设计的海珠区环岛新型有轨电车试验段，以及处于前期研究的增城有轨电车1号线，都推荐采用区间专用道，两侧设置绿篱(栏杆)，除路口外均为相对独立线路，预留最高运行速度为65 km/h。

经列车牵引计算模拟，海珠区与增城有轨电车运营旅行速度可分别达到 22、19 km/h［6－7］。若无绿篱阻隔，列车运行需遵守道路限速，旅行速度降低至约15 km/h，与常规公交接近。

表7 常规地铁与有轨电车运输能力对比

2)适当提高通过路口速度，减少有轨电车相位及信号控制周期。根据道路设计规范，平面交叉口内的设计速度为路段的 0.5～0.7倍［8］。以主干路最高限速60 km/h为例，有轨电车通过主干路路口的限速应为30～40 km/h。经牵引模拟计算，有轨电车以40 km/h通过路口的时间比30 km/h的通过时间减少11.1%，进而减少了相位控制周期，提高了通过能力。

3)接发车作业的较多车站采用长站台或多站台形式。在增城有轨电车研究中，由于1、2号线远期分别开行15对、16对，考虑列车会同时到达共轨段的增城广场站，因此该站采用双站台方案，以保证两线列车进站均能乘降(见图8)。

4)折返站采用站前渡线折返或站后灯泡线折返，提高渡线过岔速度，减少换端作业时间。

图8 增城广场辅助配线［7］

3 结语

有轨电车在国外或我国部分城市已运营多年，为部分城市带来了新的交通方式。与国内常规地铁或公交相比，其运营模式、行车组织、客流组织仍是新的挑战。对于习惯常规地铁或公交的乘客，其接受程度仍需运营检验。此外，对于路口的交通管理、信号控制，是否按系统设计要求实现有轨电车的信号优先、列车的救援模式等问题还需进行深入细致的研究，以便为今后的运营提供良好的保障。

［1］CJJ/T 114—2007城市公共交通分类标准［S］.北京：中国建筑工业出版社，2007：4－5.

［2］广州地铁设计研究院有限公司，广州市交通规划研究所，北京市城建设计研究总院，等.广州市有轨电车线网规划［R］.广州，2013：173－175.

［3］consortium gENIVAR －sYSTRA(2009)pHASE 1：Analyse du Réseau initial de tramways，volume C1 － exploitation du système de transport Pour la Ville de Montréal［R］.Montréal，2009：9 －10.

［4］GB 50157—2003地铁设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2003：11 －12.

［5］ RIVOIRE M.Les transport en commun en site propre(TCSP)en France － Conception d’une base de donneés pour la société Egis Rail［D］.Lyon，2008：35 －36.

［6］广州地铁设计研究院有限公司.海珠区环岛新型有轨电车试验段工程初步设计［R］.广州，2013：54－62.

［7］广州地铁设计研究院有限公司.增城有轨电车一号线试验段项目建议书［R］.广州，2013：5－10.

［8］CJJ 37—2012城市道路工程设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012：3－4.

Research on Operation Mode and Capacity of Tramways

Song Jiawen
(Guangzhou Metro Design ＆ Research Institute Co.，Ltd.，Guangzhou 510010)

In the tramway construction and operation in several cities in China，the tramway capacity and its improvement are still undetermined.With the experience of operating the existing lines and simulation of new lines，some researches on the tramway operation，capacity and its service standard were carried out.By analyzing the influence factors and technical requirement，it shows the recommended tramway operational mode，which is preferred to be flexible;the intersections control cycle is not more than 150 seconds;the minimal interval is recommended between 3 to 6 minutes;and capacity standard is suggested between 5 to 6 persons/m2.Some improvement measures were put forward，such as the coherence between the operating schedule and the signal priority system，the increase of tramway velocity in the protected section，etc.

tramway;operation;intersection control cycle;capacity;minimal interval;signal priority system

U482.1

A

1672－6073(2014)02－0108－05

10.3969/j.issn.1672 －6073.2014.02.027

2013－09－27

2014－01－13

宋嘉雯，男，硕士，助理工程师，从事城市轨道行车组织与运营管理研究，songjiawen@dtsjy.com

(

郝京红)