城市轨道交通列车停站时间研究

苗 沁 潘 琢

(中铁二院工程集团有限责任公司，610031，成都∥第一作者,高级工程师)



城市轨道交通列车停站时间研究

苗 沁 潘 琢

(中铁二院工程集团有限责任公司，610031，成都∥第一作者,高级工程师)

通过对城市轨道交通列车停站时间大规模的现场数据采集,分析了城市轨道交通列车停站时间的构成及各组成环节的用时。详细论述了各组成环节的用时及机理。根据乘客上下车用时的统计与影响因素分析，推荐了其取值范围。总结出城市轨道交通列车停站时间计算式,并应用案例对某站列车的停站时间进行计算。得到的计算式不仅便于地铁工程设计和计算,也便于运营人员合理安排列车停站时间。

城市轨道交通; 停站时间; 上下客速度

Author′s address China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd.,610031,Chengdu,China

城市轨道交通列车停站时间是决定和影响轨道交通系统运输能力的制约因素之一,是城市轨道交通工程系统规模设计、车站服务水平、站台客流组织的重要参数。准确计算和掌握列车在车站的停站时间,对运营管理和城市轨道交通系统设计有重要的作用。

我国的JB 104—2008《城市轨道交通工程项目建设标准》(以下简称《建设标准》)和GB 50157—2013《地铁设计规范》(以下简称《地铁规范》)中对地铁列车停站时间的规定内容较少,对乘客上下车速度也没有明确规定。

目前,国内外虽有地铁列车停站时间方面的观察研究,但对停站时间与乘客进出车门速度的关系却没有较明确和系统的结论。

1 研究目的与技术路线

本文以停站时间为主要研究内容,主要揭示停站时间各组成环节的用时;重点对上下客用时进行分析,对影响该时间的乘客进出门速度进行研究,并按活动类型明确其速度范围值。

本文研究基于以实践调研为基础的观察法,以成都、杭州、宁波、南京及北京等地的实际运营地铁列车为观测对象。首先，课题组人员进行多地实时视频拍摄,在获取视频资料后,采用观测、回放、重要环节研究、数上下客人数,以及开关门读秒等方法,对视频进行数据摘录和分析(见图1)；然后，将观测到的数据记录于表格中,并对表格中数据进行梳理、归类和分析,得到初步数据结果；最后，将初步数据结果值与规范中相关数据对比分析,最终确定观测数据的合理用值范围(即实际可应用值)。

2 停站时间

列车停站时间与开行密度、运输能力密切相关。一般而言,停站时间缩短,则开行密度增加,系统运输能力亦相应增大。列车停站时间主要包括开门时间、上下客时间及关门时间3个部分。

(1) 开门时间指列车进站停稳到列车车门、站台门全部开启的时间。开门时间包括开门准备时间和开门动作时间两部分。列车开门准备过程为:列车停稳后,ATO (列车自动运行)系统向列车和站台门发出开门指令;控制系统首先进行相关检查,检查车速是否为零、停站位置是否正确,然后将检查结果反馈回控制系统。开门动作过程为:在检查结果满足开门条件后,经过电气传动时间,车门和站台门开启至全部打开。

图1 停车时间研究的技术路线图

(2) 上下客时间指列车车门打开后,列车上的乘客走至站台,以及站台上的乘客进入列车车厢的时间。通常该时间是列车关门与开门之间的时间,理论上应能使乘客从容完成上下车作业。

(3) 关门时间指无乘客进出状态下,车门、站台门全部关闭直至列车起动出发的时间。关门时间包括关门动作时间和列车起动准备时间两部分。列车关门过程为:ATO系统向列车和站台门发出关门指令；控制系统首先检测站台门及车门间是否有遮挡物,确认无遮挡物后则经过电气传动关闭列车车门及站台门。列车起动准备过程为:在列车车门完全关闭后,ATO系统向列车发出起动指令;待控制系统确认列车门和站台门关好,且前方通行信号允许通行后,列车起动出站。

《地铁规范》中规定地铁列车开关门时间为17～19 s。本文将通过观测进一步印证该数据。上下客时间在规范中并未提及,通常通过客流量与乘客进出车门平均用时计算得到。其中，乘客进出车门平均用时取0.6 s/人。

乘客进出车门平均用时理论上受制于乘客上下车类型、携带物品数量及乘车环境等因素,故应是一个范围值。乘客进出车门平均用时取值是本文重点研究内容。

2.1 开关门时间

《地铁规范》规定:“列车开关门时间不宜大于17 s,乘客比较拥挤的车站不宜大于19 s”。本文结合对成都、杭州、宁波、南京及北京等地的地铁列车观测数据,通过实际观测值及数据处理平均值,对开关门时间值作进一步印证。

开门时间可细分为开门准备时间和开门动作时间。开门准备时间主要为控制系统检查时间。开门动作时间为站台门和列车车门开启直至完全打开时间。

研究选取了带有站台门的车站。国内城市轨道交通部分车站列车开门时间观测调研结果见表1。根据调研结果,列车到站停稳后,开门准备时间最小值为2 s,最大值为6 s,平均值为3～5 s;开门动作时间最小值为3 s,最大值为6 s,平均值为3～5 s。开门准备时间与开门动作时间相加即为开门时间。考虑重叠度和误差,开门时间取值范围应为6～9 s。

表1 国内城市轨道交通部分车站列车开门时间观测平均值统计表

关门时间包括关门动作时间和列车起动准备时间。关门动作时间为列车车门动作直至关闭时间; 列车起动准备时间为车门关闭后至列车起动的检查和等待时间。

同样以带有站台门的车站为研究对象。国内城市轨道交通部分车站列车关门时间观测调研结果(部分)见表2。根据调研结果,列车关门动作时间最小值为3 s,最大值为7 s,平均值为3～5 s;列车起动准备时间最小值为6 s,最大值为25 s。观测中发现各城市的列车起动准备时间相差较大(杭州为7～12 s,南京为8～15 s,北京为10～17 s,成都为12～19 s)。该数据值变化幅度较大的主要原因在于安排运营进路过程中,列车需有不同时长的等待时间。本文认为列车起动准备时间具有进一步缩减的可能。考虑普适性及一般性规律,结合观测数据,本文初步建议列车起动准备时间设为8～15 s。关门动作时间与列车起动准备时间相加即为关门时间,其取值范围应为11～20 s。

表2 国内城市地铁列车关门时间观测平均值统计表

开关门时间即开门+关门时间。根据观测数据的统计结果,开关门总时间一般不低于17 s。这与《地铁规范》的规定值比较接近。同时，观测数据也表明,若列车运营进路安排合理,开关门过程管控熟练,而且乘客无影响列车车门的行为,则开关门时间值可进一步缩短,进而接近或达到规范要求值。

研究表明，开关门时间是一个范围值,本文初步建议开关门时间范围为17～29 s。

2.2 上下客时间

上下客时间是指列车乘客下车进入站台及站台乘客上车进入列车车厢的时间。该时间值及相关计量参数在《建设标准》和《地铁规范》中均未提及。目前地铁工程设计采用的乘客进出门人均用时为0.6 s/人,系经验数据。

本文将结合观测数据对乘客进出门人均用时进行研究。按乘客上下车人数比例，乘客上下车客流分为3种类型:Ⅰ类为下车主导型客流,即下车客流居多或主要是下车客流;Ⅱ类为上车主导型客流,即上车客流居多或主要是上车客流;Ⅲ类为上下车客流均衡,相差不大。

经观测研究,上述上下车客流的乘客进出门速度各有不同。从速度来看,由高到低依次为类型Ⅰ、类型Ⅱ、类型Ⅲ。这是因为客流方向越单一,则进出速度越快。当客流方向不同时,乘客的等待、避让和交错行为会让乘客进出门速度减小,用时加长。当客流方向较单一时,一般客流的出门流速要大于进门流速。由于一般站台的空间大于列车车厢的空间,而且车厢内往往还有乘客,从而导致客流进门上车速度小于出门下车速度。

对客流上下车活动进一步研究发现，车门开启时间约为3～5 s。而观测数据显示,实际运营中列车门开启1～2 s后,乘客已在进行上下车作业；同样,在车门关闭前1～2 s，也有乘客进行上下车作业。上述两个时间虽分属于开门和关门时间,但实际也在进行上下客作业。这表明上下客与开关门作业有部分时间重叠。故在相关数据计算中,需对重叠时间加以甄别、取舍。

国内城市轨道交通部分车站乘客上下车用时调研观测数据见表3。

表3 国内城市轨道交通部分车站乘客上下车用时均值统计表

下车主导型客流的乘客上下车用时最小观测值为0.5 s/人,较大观测值为1.0 s/人。其中，最小值还略作缩减,但减小有限; 较大观测值变化幅度较大。这与下客环境密切相关。当下车客流受到门口上车客流堵挡时,出门空间变小,乘客出门需绕避上车客流,甚至需与上车客流交错通过车门,从而造成下车速度大幅下降。观测发现，乘客用时与列车车门、上车客流阻挡、乘客携带物品、乘客文明程度等因素密切相关,并具有进一步减小的可能性。

上车主导型客流的乘客上下车用时最小观测值为0.55 s/人,较大观测值为1.2 s/人。与下车主导型客流的乘客上下车用时相类似,其用时上限值具有进一步增多的可能性。

上下车均衡型客流的乘客上下车用时最小观测值为0.60 s/人,较大观测值为1.2 s/人。该值与上下客环境、乘客携带物品、乘行秩序等因素密切相关。先下后上、分向进出、紧凑快速等乘行秩序越好,则用时越小; 反之若乘客随身携带物品较多,进出门相互争抢,上下车方向杂乱,则用时更多。

目前采用的乘客上下车用时经验值为0.6 s/人。该值相对较单一,并且未对进出门类型作区别和划分。经本文研究并结合调研观测,建议根据客流类型初步推荐乘客上下车用时范围值:Ⅰ类客流的乘客上下车用时取0.50～0.80 s/人;Ⅱ类客流的乘客上下车用时取0.55～0.90 s/人;Ⅲ类客流的乘客上下车用时取0.60～1.0 s/人。

3 停站时间计算案例

由上述分析，地铁列车停站时间应为:

(1)

式中:

t站——停站时间;

t开——开门时间;

t关——关门时间;

tΔ——开关门与乘客上车重叠时间;

p上——上客量;

p下——下客量;

t上,下——平均每人上下车时间;

h——高峰小时系数;

n——高峰小时列车数;

m——列车编组数;

d——每车每侧车门数。

以某地铁车站为例,高峰小时站台上车乘客为7 860人,下车乘客为8 954人；列车为地铁B型车6辆编组,且每车4门；开行密度为30对/h,高峰小时系数为1.15。本站上下车客流量较均衡，属Ⅲ类客流,故取乘客上下车用时为0.6～1.0 s/人。一般性情况下,乘客上下车用时取0.7 s/人,t开取8 s,t关取15 s,tΔ取3 s。则t站=38.80 s。

由式(1)可知，得高峰小时系数对客流量作了上浮处理。这为实际运营考虑了一定的富余量,故该站t站可取40 s(合理值)或45 s(较大富余值)。

4 结语

本文较系统地讨论了地铁列车停站时间各组成环节的活动机理和用时,对列车上下车客流类型进行划分,并按类型明确了乘客上下车用时范围值。此研究结果有助于工程人员进行相关工程的设计和计算,也方便了运营管理人员合理安排列车停站时间,同时也完善了规范未明确的内容。

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Research of Urban Rail Transit Train Dwelling Time at Station

MIAO Qin,PAN Zhuo

By collecting a large amount of field data on urban rail transit train dwelling time at stations,the formation of dwelling time and the time spent in each component link are analyzed,the timing mechanism of each link is described in detail.Through analyzing the passenger boarding time and the influential factors,the span for statistics is determined.A computational formula is summarized and used to calculate the train dwelling time at a certain metro station.This formula is not only convenient for rail transit engineering design and calculation,but also for the rational arrangement of train dwelling time at station.

urban rail transit; dwelling time; passenger boarding speed

U292.4

10.16037/j.1007-869x.2017.06.009

2016-07-05)