城市轨道交通常规线路非计划性“跳停”方案评估与分析

郭 婧，朱 琳，刘志钢，王纯婕



城市轨道交通常规线路非计划性“跳停”方案评估与分析

郭 婧，朱 琳，刘志钢，王纯婕

（上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海 201620）

随着城市人口规模的扩大，城市轨道交通系统不定期地受大客流冲击，轨道交通列车运行调整是应对大客流压力的重要手段。常规线路非计划性“跳停”是因突发情况临时采取的列车运行调整措施，即临时载客“跳停”。为研究“跳停”方案的可行性和适用性，建立轨道交通常规线路非计划性“跳停”评价体系，从维护正常运营和乘客出行需求的角度出发，选取上车率均衡度、人均候车时间、人均换乘时间及人均旅行时间4个评价指标，并给出各指标计算方法及评价说明。以上海地铁9号线某日早高峰非计划性“跳停”方案为例，进行算例研究。结果表明，在车站因某些临时、偶发性因素发生大客流时，实施常规线路非计划性“跳停”方案可有效缓解车站客流滞留和堆积，达到了在保障乘客出行的条件下，消除车站大客流安全隐患、降低运营压力的目的。

城市轨道交通；常规线路非计划性“跳停”；上车率均衡度；人均候车时间；人均换乘时间；人均旅行时间

近年来，我国城市轨道交通呈高速发展态势，“十三五”期间，我国建成并投运的城市轨道交通线路超3 000 km，2020年运营里程将达6 000 km[1]。随着轨道交通发展的浪潮和“低碳生活”的提倡，人们的出行方式发生着巨大改变。乘客出行需求的增长导致轨道交通车站客流集聚且滞留的现象时有发生，站内人流密度的增加增大了人群踩踏、人身安全事故的风险，为避免事故发生，轨道交通相关部门制订了一系列列车运行调整措施（如跨站停车、加开备车等）[2]。

科学的运营管理是发挥效率的关键，调整列车停站方案是列车运行调整方案中常用和有效的策略之一，恰当地实施停站方案调整可缓解车站客流剧增的情况，然而，若实施效果不理想，会引起乘客投诉、车站秩序混乱等负面影响[3]，因此，对调整列车停站方案进行可行性和适用性的研究具有重要意义。“跳停”是指列车在某站直接通过不停车，不进行上下客作业的策略。笔者以常规线路非计划性“跳停”方案的调整和实施为研究对象，分析该方案在实施过程中的适用性。

根据客流分布的特征，选择不同的停站方案关系到列车运行组织的合理性、系统服务水平等[4]。在考虑各方面影响因素下，部分国家的轨道交通系统已采用非站站停的特殊停站方案，如巴黎、莫斯科、旧金山的地铁系统。国外学者指出，在列车调整方案中，乘客最关心的是与自己切身相关的列车停站方案[5]，因此，调整列车停站方案时，不仅要从运营商的角度考虑方案的可实施性，更要从乘客出行需求的角度出发考虑方案的合理性。笔者从乘客出行的安全需求和效率需求两个角度出发，建立了轨道交通常规线路非计划性“跳停”方案评价体系，选取上车率均衡度、人均候车时间、人均换乘时间及人均旅行时间4个评价指标，并给出各指标计算方法及说明，以上海轨道交通9号线非计划性“跳停”方案为例，通过算例结果，评估9号线“跳停”方案是否适用。

1 常规线路非计划性“跳停”方案概述

1.1 非计划性“跳停”方案

常规线路是指不具备越行条件的普通线路。一般无特殊情况下，常规线路的列车按照计划运行图开行，且采用站站停停站方案[6]，如图1中的A类车所示。但在实际运营中遇到临时突发情况时，行车调度会适时采取适当的列车运行调整处置策略，包括安排部分列车在部分车站载客“跳停”，即非计划性“跳停”。如图1中的B类车所示。

图1 列车停站方案

常规线路非计划性“跳停”方案一般在以下情况中实施：第一，站内有大客流趋势时，当车站客流集聚，站台候车人数过多，易造成安全事故时，采用载客“跳停”方式为客流较大的车站提供运能。第二，节假日或举行城市大型活动时，为尽可能减少旅游地和活动举办地客流的输入而实施载客“跳停”方案，以减少人流集中地的人流密度。第三，列车“赶点”。为达到企业运营指标，相关部门则采取“跳停”的方式“赶点”，使晚点列车尽快恢复按运行图行驶。在运营调度规程中规定，若线路采用非计划性“跳停”处置，必须提前2站通知乘客，且不能连续跳停3个车站。本文将针对上述第一种情况，对常规线路非计划性“跳停”方案实施的效果进行分析和研究。

1.2 “跳停”实施后的影响

常规线路非计划性“跳停”方案的实施减少了制动带来的能源消耗，节省了部分乘客的旅行时间[7]，同时也减少客流较大车站出现乘客堆积并滞留的安全隐患，使列车上座率达到均衡，避免产生混乱、拥堵以及乘客情绪不稳定等现象。实施“跳停”也会产生一定的负面影响，如出行效率受影响、线路的通过能力降低、乘客的可达性降低等[8]。

考虑“跳停”方案实施后，对客流较大的车站客流堆积压力有无缓解以消除安全隐患，以及“跳停”后对乘客出行效率的影响做了相应分析，评价“跳停”方案实施的适用性。

2 常规线路客流需求

为分析、评估“跳停”处置对乘客出行的影响，根据乘客出行起讫点车站与“跳停车站”之间的位置关系，将线路车站的乘客OD需求划分为4个类型，如图2所示。其中，车站和车站+为临时的非计划性“跳停”车站。

1）第①类客流OD需求：起点站、终点站均不在“跳停”车站，即，≠且，≠+。

图2 乘客OD需求分类

如图2所示，第①类客流分为3种情况：

①′：，<，即起点站、终点站都在“跳停”站之前。

①′′：<，>，即起点站在“跳停”站之前，终点站在“跳停”站之后。

①′′′：>，>，即起点站、终点站均在“跳停”站之后。

2）第②类客流OD需求：起点站不在“跳停”车站，终点站在“跳停”车站，即≠，+且=或+。

3）第③类客流OD需求：起点站在“跳停”车站，终点站不在“跳停”车站，即=或+且≠，+。

3 评价体系的构建

3.1 指标确定

城市轨道交通停站方案调整会引起多方面的影响，结合文献[6]可概括为服务水平、运输组织、经济效益等[9-10]3个维度的8个要素，如图3所示。

常规线路非计划性“跳停”方案实施的目的是为避免客流较大车站发生乘客滞留而做出的临时调整方案，具有偶然性和突发性，列车购置费及车站设施投资费不会因为临时“跳停”而发生变化；通勤客流不会因为个别列车的临时“跳停”而出现较大的乘客流失；对于运营组织难度来说，要将受损车站与受益车站的运营组织难度结合来分析，从总体来看运营组织难度变化不大，因此，运输组织与经济效益不列入本文的评估维度。

图3 城市轨道交通停站影响评估要素

服务水平包含2个方面，一是乘客出行安全问题，二是乘客出行效率问题。当线路客流较大导致列车满载时，若列车到达客流更集聚的车站，运能已无法满足客流量需求，造成车站客流的堆积和滞留，增加车站安全事故发生的风险，为均衡各车站乘客一次上车的概率，即减少乘客二次候车，避免客流堆积产生安全隐患，可用上车率均衡度作为行车组织的评估指标。当行车组织方案（如：“跳停”方案）发生变化后，给乘客出行带来的影响主要是出行时间的变化，因此用人均候车时间变化、人均换乘时间变化、人均旅行时间变化来衡量“跳停”前后对出行效率的影响。

综上，选取服务水平作为评估常规线路非计划性“跳停”影响的重要维度，包含上车率均衡度、人均候车时间、人均换乘时间及人均旅行时间4个评价指标。

3.2 上车率均衡度

上车率指各车站乘客一次上车概率，由列车满载率决定。满载率是购票上车人数与车辆定员数的比值。根据AFC的客流需求数据，某车站前、后断面的满载率计算公式分别为

常规线路非计划性“跳停”方案即通过安排列车在车站之前的车站“跳停”，预留更多的运能，提升车站的一次上车概率，即提升各车站乘客的一次上车率均衡度，减少乘客在车站因积压产生的安全隐患。

3.3 出行时间

乘客出行时间的变化由候车时间变化、换乘时间变化和旅行时间变化构成。客流OD需求不同，列车“跳停”对乘客出行时间的影响也不同。为阐述该影响，设定相关参数如下：

0为未获取“跳停”信息的乘客比例；

1为获取“跳停”信息的乘客比例，1=1–0；

为1 h内实施临时“跳停”列车数；

为1 h内图定开行列车数；

为列车运行间隔；

t为列车从车站运行到车站的旅行时间；

Dh为乘客在车站换乘到反向/同向最近1列次的间隔时间；

此外，在常规线路的非计划性“跳停”实施中，会通过区间运行调整保证前后列车运行间隔按图定计划执行，“跳停”列车在前后车站间的区间旅行时间不会发生变化，即第①类客流中的第①′′种情况旅行时间不变。因此，以常规线路非计划性“跳停”某车站为例，具体说明其对4类客流需求的出行时间变化如下：

1）第①类客流OD：起点站、终点站均不在“跳停”车站。

候车时间变化：第①类客流分3种情况，其中①′和①′′两种情况乘客的候车时间均无改变，但列车跳停站节省运能，为后续车站①′′′类客流中相应数量的乘客节省了1个间隔的候车时间，计算公式为

式中，q为1 h中，站后续车站乘坐“跳停”列车的累计OD客流量，即①′′′类情况中部分乘客，数值上等于列车“跳停”站节省的运能。

2）第②类客流OD：起点站不在“跳停”车站，终点站在“跳停”车站。

候车时间变化：对于第②类客流中获取了“跳停”信息的乘客，将增加一个间隔的候车时间，以乘坐非“跳停”列车，计算公式为

换乘时间变化：对于第②类客流中未获取“跳停”信息且搭载了“跳停”列车的乘客，分2种情况计算：

第②类客流总的换乘时间变化：

同时，第②类客流中搭载了“跳停”列车的乘客将增加1次换乘次数。

3）第③类客流OD：起点站在“跳停”车站，终点站不在“跳停”车站。

候车时间变化：列车跳停站造成欲从“跳停”车站上车的乘客增加1个间隔的候车时间，等待下一非“跳停”列车，计算公式为

4）第④类客流OD：起点站、终点站在“跳停”车站。

当跳停2个或2个以上车站时，会出现第④类客流OD，假定列车跳停和+站。

候车时间变化：列车跳停站造成欲从“跳停”车站上车的乘客增加1个间隔的候车时间，等待下一非“跳停”列车，计算公式为

综上，常规线路非计划性“跳停”实施对线路乘客出行时间的影响为上述3个时间指标的增加值与节省值之差。

4 算例分析

上海地铁9号线早高峰8:00—9:00断面客流如图4所示，开行20列车1 h的运能为37 200人。

图4 9号线8:00—9:00断面客流量

在早上8:00—9:00期间，列车到达九亭站时，运能已无法满足客流需求，乘客将在九亭、中春路、七宝、星中路、合川路、漕河泾开发区等站发生滞留。针对该情况，上海地铁曾于2015年11月期间在9号线早高峰8:00—9:00实施了非计划性“跳停”佘山、泗泾两站。以该期间某日9号线AFC客流数据为基础，运用上述指标对该行车方案进行评估分析。首先，计算4类客流OD需求量分别为：1=54 450，2=390，3=13 198，4=22。其中，假设第②类客流中，获取“跳停”信息的乘客与未获得“跳停”信息的乘客各占一半。列车“跳停”佘山站和泗泾站，在未获得“跳停”信息且搭乘“跳停”列车的乘客中，假设选择在“跳停”车站前一站和“跳停”车站后一站（本例为洞泾站，九亭站）下车的乘客各占一半，且选择在九亭站下车的乘客中，目的地为佘山站和目的地为泗泾站的乘客各占一半。

4.1 上车率均衡度分析结果

在早高峰8:00—9:00期间安排开行20列次，其中以“两停一跳”的方式间隔安排3列次“跳停”佘山、泗泾站，列车运行间隔为3min，3列“跳停”列次分别在8:17、8:26和8:35出发，从佘山、泗泾站出发的乘客在遇“跳停”列车时，需等候后续列车。图5给出了假设乘客均匀到达的情况下，每列次乘客出行需求与运能的比值，即理论上的满载率。

图5 “跳停”前后列车满载率对比

图5中，列次1为在未实施“跳停”前的某列车，蓝色柱状图表示列次1在未实施“跳停”前的理论满载率，可看出在九亭、中春路、七宝、星中路等车站均大于1，即客流需求大于运能，从而出现客流拥挤的情况；列次2为“跳停”实施后，“跳停”列次的前一列车，该列车理论满载率由粉色柱状图表示，其值与“跳停”前每列次满载率一致；列次3为“跳停”列次，红色柱状图表示“跳停”列次对应的理论满载率，可看出，在“跳停”佘山、泗泾站后，理论满载率均低于1，从而提高了九亭、中春路、七宝等几个关键大客流车站乘客一次上车的概率；列次4为“跳停”列次的后一列车，当“跳停”列次“消峰”后，会造成列次4的客流需求增加，因为除了要搭载本列次的客流需求，同时也要搭载因列次3“跳停”而在佘山、泗泾站没有上车的乘客，因此，该列次理论满载率较高，由绿色柱状图表示，此时，“跳停”影响了佘山、泗泾部分乘客二次候车，但对于关键车站九亭、中春路、七宝等而言，乘客一次上车概率是增加的，并且缓解了压力较大的关键车站乘客滞留的问题。

需要指出，图5中的满载率为理论满载率，是客流需求与运能的匹配关系，所以图中有满载率最高达到1.3的情况，但在实际的运营中，满载率大于某临界值时（假设为1），列车将无法继续上客，因此，实际列车满载率不会达到图5中1.2甚至1.3的情况，即列次1、2、4的实际满载率应比图5中略低，因满载率大于1而无法上车滞留的乘客，则需等待后一列车，即二次候车。而“跳停”实施后，列次2中因满载率大于1而滞留的乘客，将由列次3承担，因此，“跳停”列次即列次3实际满载率要比图5略高。

综上，通过实施“跳停”达到了“消峰”的目的，缓解了高峰时段客流的积压和滞留，提升了后续车站特别是九亭、中春路、七宝、漕河泾开发区等关键车站乘客一次上车概率，即减少二次候车情况，减少了客流压力较大车站的压力、降低了车站的安全隐患，同时也提高了乘客舒适度。

4.2 出行时间分析结果

根据4类客流OD需求量，计算乘客候车时间、换乘时间和旅行时间的变化值，如表1所示。

表1 4类客流出行时间变化结果

另外，选择佘山、泗泾站为“跳停”车站的依据为佘山站是9号线小交路起点，因此选择在佘山和紧邻佘山的泗泾作为“跳停”车站，对乘客出行时间的影响相对较小，同时，经实地考察，在佘山、泗泾站的部分乘客会刻意等待小交路的列车，因此在佘山、泗泾站实施“跳停”对这部分乘客影响不大。结合实际情况，选择佘山、泗泾站为“跳停”车站。

在轨道交通运营过程中，乘客出行的安全问题是首当考虑的，特别是高峰小时期间更应采取合适的措施，实施“跳停”方案有效降低了因客流积压导致的安全隐患，同时，对乘客的出行效率也无太大影响。

5 结语

常规线路非计划性“跳停”方案是城市轨道交通列车运行组织的重要手段之一，对于客流较大的车站，能有效疏解客流从而缓解运行压力，消除安全隐患，但在选择跨站停车方案的同时，要考虑所带来的负面影响，车站应做好乘客的安抚工作，并及时准确地发布“跳停”信息，方便乘客出行。通过实例分析可知，通过载客“跳停”的列车调整处置方案，减缓了各车站一次上车率不均衡现象，协调了各车站得到的运输能力，达到了“消峰”的目的，减少了后续关键车站乘客二次候车的概率，疏散了客流、降低了车站的安全隐患，并且提高了乘客舒适度。同时，出行时间变化的计算结果表明，人均出行时间只增加了0.5 s，即“跳停”的实施对乘客出行效率影响较小。由此看出，当车站临时突发大客流时，常规线路非计划性“跳停”方案能有效缓解车站客流压力，达到了在保障乘客出行的条件下，均衡各车站乘客一次上车的概率、避免客流堆积及滞留、消除车站安全隐患的目的，因此，该方案是可行和适用的。

通过实际算例，论证了“跳停”方案的可行性和适用性，但未对实施“跳停”的启动条件、“跳停”车站的选取、“跳停”车站数量的确定、列车“跳停”后在大客流车站停站时间的确定等做相应研究，笔者将构建常规线路非计划性“跳停”决策支持模型作为进一步的研究方向，通过“跳停”前的短时客流预测和实际情况，制定更高效的常规线路非计划性列车“跳停”方案，以实现调整方案的最优化。

[1] 田富升, 蒋玉庆. 浅谈“十三五”时期我国城市轨道交通的发展策略[J]. 科技风, 2016(8) : 163. TIAN Fusheng, JIANG Yuqing. The development strategy of China’s urban rail transit during the 13th five-year plan period[J]. Science and technology winds, 2016(8): 163.

[2] 董皓, 康会峰, 廖琦, 等. 基于多智能体的城市轨道交通列车延误仿真模型及应用[J]. 都市快轨交通, 2016, 29(3): 42-46. DONG Hao, KANG Huifeng, LIAO Qi, et al. The model and application of train delay on basis of multi-agent for urban rail transit[J]. Urban rapid rail transit, 2016, 29(3): 42-46.

[3] 毕湘利, 宋键. 从效率角度谈城市轨道交通的规划、建设和运营[J]. 城市轨道交通研究, 2007, 10(10): 1-5. BI Xiangli, SONG Jian. Talking about the planning, cons­truction and operation of urban rail transit from the angle of efficiency[J]. Urban mass transit, 2007, 10(10): 1-5.

[4] CHANG Y H, YEH C H, SHEN C C. A multiobjuctive model for passenger train services planning application to Taiwan’s high-speed rail line[J]. Transportation research Part B, 2000, 34: 91-106.

[5] SALZBORN. EJM. Timetables for a suburban rail transit system[J]. Transportation science, 1969(3): 279-316.

[6] 屈明月. 城市轨道交通开行跨站停列车的综合评价研究[J]. 石家庄铁道大学学报(自然科学版), 2012, 25(2): 81-84. QU Mingyue. Comprehensive evaluation of skip-stop ope­ration on urban rail transit[J]. Journal of Shijia­zhuang Rail­way Institute (natural science), 2012, 25(2): 81-84.

[7] 刘祥喜. 突发大客流城市轨道交通列车停站方案优化研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2012. LIU Xiangxi. Study on stop-schedule plan optimization for urban rail transit under outburst mass passenger flow[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2012.

[8] 王婵婵, 陈菁菁. 城市轨道交通列车延误时多线换乘站跳停方案研究[J]. 城市轨道交通研究, 2014, 17 (12): 69-72. WANG Chanchan, CHEN Jingjing. On the skip-stop sche­mes at rail transit transfer station in case of train delay[J]. Urban mass transit, 2014, 17 (12): 69-72.

[9] 樊晓梅, 马驷, 李俊芳. 城市轨道交通运营方案综合评价研究[J]. 交通运输工程与信息学报, 2010, 8(2): 60-64. FAN Xiaomei, MA Si, LI Junfang. Comprehensive evalua­tion of the operation scheme of urban rail[J]. Transit journal of transportation engineering and information, 2010, 8(2): 60-64.

[10] 王栋. 城市轨道交通运营模式及运营方案评价研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2010.WANG Dong. Study on the urban rail transit’s opretion and management mode of Xi’an[D]. Chengdu: Southwest University, 2010.

（编辑：曹雪明）

Evaluation and Analysis of the Unplanned “Skip-stop” Scheme for Conventional Routes of Urban Rail Transit

GUO Jing, ZHU Lin, LIU Zhigang, WANG Chunjie

(College of Urban Rail Transportation, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620)

With the expansion of urban populations, urban rail transit systems are often affected by the large increase in passenger flow. Train operation adjustment is an important means to deal with the pressure of the large passenger flow. In general, subways are operated according to the train operation diagram, but when an emergency situation occurs, operators must take effective measures, such as the unplanned “skip-stop” scheme for conventional routes of rail transit, i.e. non-stop through some stations, to solve some problems. It must be emphasized that this is a temporary solution. To discuss the feasibility and applicability of the scheme, this paper establishes an evaluation system, including four evaluation indexes: the equilibrium of the probability of getting on the subway, per capita waiting time, per capita transfer time, and per capita travel time. This paper also provides the calculation formulas for each index. With the Shanghai Metro Line 9 unplanned “skip-stop” scheme as an example for the case study, the results show that when the subway station is filled with a large passenger flow in such a temporary situation, the unplanned “skip-stop” scheme for conventional routes of rail transit can effectively reduce the potential risk in station and operating pressure.

urban rail transit; unplanned “skip-stop” scheme; the equilibrium of the probability of getting on the subway; per capita waiting time; per capita transfer time; per capita travel time

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.04.023

U231.1

A

1672-6073(2018)04-0119-06

2017-08-17

2017-09-29

郭婧，女，硕士研究生，从事城市轨道交通运营管理方面的研究，gjsues@163.com

朱琳，女，博士，讲师，从事城市轨道交通运营管理理论、方法与应用研究，10140001@sues.edu.cn

“十三五”国家重点研发计划子课题（2016YFC0802505）；上海工程技术大学科研启动基金项目（2015-72）