成都轨道交通环线客流特征分析及运营模式研究

赵 壹，谭小土，陈福贵，曹世超，张迁凡，汤 珏

(1.中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031；2.成都市交通运输委员会，成都 610000)

1 概述

环线在轨道交通网络中具有特殊的地位和作用，对其客流特征、运营模式等问题的探讨长期以来备受关注[1]。截至2016年6月底，全球约有32座城市共41条环形线路开通运营。其中伦敦、莫斯科、东京分别有2条环线，马德里、新加坡有3条环线。目前环线的平均长度约为20 km，长度从3 km(迈阿密，芝加哥)到57 km(北京)不等[2-4]。

截止至2017年4月，在我国，北京市轨道交通线网(运营规模573.9 km)中有2条环线(10号线、2号线)[5-6]，上海市轨道交通线网(运营规模618.3 km)中有1条环线(4号线)[7]，广州、沈阳、武汉等城市的轨道交通线网规划中均设有环线。经调查，目前国内外环线多采用内外环独立运营的运营模式[8]。

根据《成都市城市轨道交通线网规划修编》(2016年版)[9]，成都市远景推荐线网由46条线路组成，总长约2 450 km。其中环线包括7号、9号线。本文将重点分析这两条环线的功能作用以及客流特征，在此基础上对其运营组织模式进行研究，以期对后续其他城市环线的设计提供一定的借鉴意义。

2 成都轨道交通环线规划概况

鉴于成都市饼状的城市空间结构[10]，成都轨道交通线路的布设多以放射状展开，在主城区范围内各条放射状线路形成“一对一”或“一对二”换乘节点。为缓解各条放射状线路外围之间的客流交换压力，成都市轨道交通线网规划根据城市空间结构、线网形态，规划了7号、9号线两条环形线路[11]，如图1所示。

图1 7号线、9号线与远景线网关系示意

7号、9号线的设置分别缓解了城市中心区和外围区两个层面上的放射状轨道线路间客流交换的压力；两条环形线路的设置，满足了城市中心区轨道交通主干线及加密线间客流转换功能，是发挥成都市轨道线网整体功能作用的重要组成部分。

7号线位于成都市2.5环附近城市核心区，敷设于成都市居住用地最密集地带的环形交通走廊上。7号线具有换乘客流所占比例大、换乘系数大、全日客流量大、负荷强度高、全日及高峰小时客流断面较均衡的客流特征，拟采用内外环独立运营且开行对数相同的运营模式。该运营模式服务水平较高，能适应7号线高峰小时内客流断面较均衡的客流特点。目前，7号线正在建设中，计划于2017年底通车试运营[12]。不同于中心区环线7号线，9号线是位于成都市三环、四环间的多中心环线，位于中心城区的边缘片区及南部CBD区域，因此其客流特征、运营模式均有别于7号线。重点针对以上2条环线的客流特点，对其运营模式进行深入研究。7号、9号线项目概况见表1。

表1 成都轨道交通环线7号线与9号线项目概况

3 成都轨道交通环线客流特征分析

3.1 客流总体指标分析

根据成都市部分先期建设线路客流总体指标(表2)的对比可以看出，不同于放射性线路，7号、9号线具有以下几个显著的客流特征。

表2 成都市部分先期建设线路客流总体指标对比

注：资料来源见文献[11]。

(1)换乘客流所占比例大

换乘客流量占全日客流量比例：7号线为58.4%，9号线为50.0%。换乘比例均高于其他放射性轨道交通线路(一般为25%左右)。

(2)换乘系数大

远期的换乘系数：7号线为2.4，9号线为2.0。换乘系数均高于其他放射性轨道交通线路(一般为1.3左右)。

(3)负荷强度高

远期全日负荷强度：7号线为3.87万人次/km、9号线为3.58万人次/km。均高于其他放射性轨道交通线路(一般为2.5万人次/km)。

3.2 客流断面分布特征分析

在常规的城市轨道交通放射性线路的客流特征分析过程中，客流断面分布情况通常用“鱼刺图”表示，如图2所示。

图2 9号线远期早晚高峰小时客流断面示意

该表达方式针对环线直观性不强，提出通过环形客流断面(图3、图4)表示客流断面分布情况，该法巧妙适应环线线路走向，客流特征表达更直观。

据图3可以看出，7号线全线的全日、高峰小时客流断面均较均衡。

图3 7号线远期客流断面示意

图4 9号线远期客流断面示意

据图4，可以直观发现9号线客流断面特征如下。

(1)全日客流断面较均衡

9号线全线的全日客流断面较均衡。

(2)内外环客流量级差异大

远期早高峰最大客流断面值外环5.33万人次/h>内环3.85万人次/h；远期晚高峰最大客流断面值内环4.54万人次/h>外环3.49万人次/h。

(3)内外环高峰断面客流区段不对称

远期早高峰外环客流较大区段，对应内环客流较小区段；远期晚高峰内环客流较大区段，对应外环客流较小区段。

(4)客流重心偏西半环。

3.3 环线9号线与7号线客流断面分布特征对比分析

(1)相同点

全日客流断面分布较均衡，这与放射性线路一般是两端低、中间高的形态有明显差异。

(2)差异情况

7号线早、晚高峰客流断面分布均较均衡，主要是因为7号线作为中心区小环，设置在城市核心区，没有明显的向心客流，周边土地开放强度较高。

9号线早、晚高峰断面客流波动性较大，则主要是因为9号线作为多中心大环，设置在城市核心区边缘，沿线周边土地利用不平衡性明显。

4 成都轨道交通环线运营模式选择研究

4.1 7号线运营模式情况

图5 7号线列车运行交路示意

根据7号线的线路特点及客流特征，在项目前期研究及设计过程中，经充分论证，采用最高运行速度80 km/h的A型车6辆固定编组，运营模式采用内外环对称方案，各设计年度的交路如图5所示[12]。

目前7号线项目已经进入紧张的设备安装阶段，将于2017年底开通试运营，因此，以下重点针对9号线的客流特征进行运营模式比选分析。

4.2 9号线运营模式研究

相比7号线而言，9号线平均站间距较大(2.0 km)，客流量级较大(5.33万人次/h)，因此，经研究，推荐9号线采用最高运行速度100 km/h的A型车8辆固定编组[3]。

基于9号线内外环客流量级差异大、各区段分布不均衡、客流重心偏西半环的客流特征及配线设置情况，提出了以下4种运营模式方案，如图6、表3所示。

图6 远期早高峰列车运行交路方案示意

表3 列车运行交路方案对比

注：运营成本初步按20元/车公里进行测算。

经研究，4个方案的适应性及优缺点如下。

(1)方案1

该方案各区段通行能力均等，适应于高峰时段环线各区段客流分布较均衡、且内外环客流量级相当的线路。

该方案服务水平最高，运营管理最为简单，但车辆购置费最高，运营成本最高。

(2)方案2

该方案内外环通行能力不均等，适应于高峰时段环线各区段客流分布较均衡、但内外环客流量级相差较大的线路。

该方案服务水平较高，运营管理较为简单，且车辆购置费最低，运营成本较低。

(3)方案3

该方案通行能力呈阶梯状，适应于环线高峰时段各区段客流分布不均衡的线路。但由于设置小交路折返，会导致部分乘客选择性乘车或者二次换乘，对环线客流的出行选择不利。

该方案车辆购置费较低，运营成本较低，但运营管理较复杂。

(4)方案4

该方案内外环通行能力不均等且呈阶梯状，适应内外环高峰时段客流量级相差较大且各区段客流分布不均衡的情况。

该方案车辆购置费较低，运营成本最低，但运营管理较复杂。

考虑到环线9号线沿线有大量的待开发区域，规划发展存在一定的不确定性，为了应对今后客流风险，确保足够的列车配置规模，故在设计阶段推荐采用方案1内外环对称方案。该方案最具有包容性，在今后的实际运营过程中，可灵活采用其他比选方案，有效节省运营成本。

5 结语

环线客流有别于放射性线路具有以下客流特征：(1)换乘客流所占比例大；(2)换乘系数大：(3)负荷强度高；(4)全日客流断面均衡。但同一城市不同位置的环线，由于所处位置用地性质等差异，早、晚高峰客流断面分布特征也存在明显差异：中心区环线较均衡；多中心环线不均衡。运用环形客流断面图反映环线客流特征，直观性大幅度提高。针对环线客流特征，本文提出了内外环对称、内外环不对称、大小交路、单向收发车4种运营模式，在具体项目应用时可采用环形断面图来分析其客流特征，运营组织模式应结合实际线路沿线站点情况及客流特征进行进一步研究比选。

随着我国城市化进程的加快，各大城市的轨道交通建设已逐步进入网络化格局时代，基于自身城市发展格局和轨道交通线网建设需求，将会有更多城市在轨道交通线网中规划和建设1条或多条环线[13-15]。同一城市、不同位置的环线，功能作用、客流特征有共通之处，也具有差异性，对不同环线运营组织方案，应开展更广泛的课题研究，以更好地发挥环线在轨道交通线网中的骨架作用。

[1] 郑猛，陈华，佘世英.城市轨道交通环线及其应用[J].城市轨道交通研究，2008(3)：1-5.

[2] Metro Loops and Loops [EB/OL].[2017-06-28]. http://mic-ro.com/metro/metroloops.html.

[3] 李萌萌.城市轨道交通环线设置研究[D].北京：北京交通大学，2011.

[4] 朱万仓，李岩辉，张晓天.西安城市轨道交通环线路由及换乘分析[J].综合交通，2017(5)：90-94.

[5] 李金海，李明高，杨冠华，等.北京轨道交通网络化客流特征及成长趋势分析[J].交通工程，2017(3)：53-57.

[6] 王少钦，于文法，李宇杰.北京地10号线乘车舒适性分析[J].铁道标准设计，2017(6)：10-15.

[7] 冯纪朋.上海公交和轨道交通发展水平与全球城市比较研究[J].城市客运，2017(1)：44-48.

[8] 郭廷龙.城市轨道交通环线设置问题研究[D].成都：西南交通大学，2017.

[9] 中国地铁工程咨询集团有限责任公司.成都市城市轨道交通线网规划修编[R].北京：中国地铁工程咨询集团有限责任公司，2016.

[10] 朱巍.成都市城市交通与城市空间结构整体优化研究[J].现代城市研究，2005(5)：22-28.

[11] 中铁二院工程集团有限责任公司.成都轨道交通9号线一期工程可行性研究报告[R].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2016.

[12] 中铁二院工程集团有限责任公司.成都地铁7号线工程第三篇初步设计行车组织与运营管理[R].成都：中铁二院工程集团有限责任公司，2013.

[13] 孙元广，郑翔.城市轨道交通环线运营模式研究与实践[J].都市快轨交通，2015(4)：33-37.

[14] 马毅林，温慧敏，刘剑锋，等.城市轨道交通环线客流特征分析及启示[J].城市交通，2013(11)：49-57.

[15] 杨斌，魏佳.天津地铁环线建设方案研究[J].铁道工程学报，2013(3)：82-85.