地铁单向加车小交路方案研究

陈福贵



地铁单向加车小交路方案研究

陈福贵

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

从减少运营列车配置和运营成本的角度，探讨一种更经济有效的列车运行交路设计方案。基于深圳地铁3号线的案例，提出单向加车小交路方案，对其方案的优缺点进行分析，得出以下结论：单向发车交路方案在节约车辆购置费、运营成本、场段规模等方面均有优势，可以提高运营效率，是缓解局部高峰客流非常行之有效的手段。总结采用该方案的若干适用条件（客流潮汐现象明显、场段分布及规模适宜等），希望能为业内设计及运营实践提供一定的帮助。

城市轨道交通；行车组织；列车交路；单向加车；运营成本

1 概述

目前我国城市轨道交通发展方兴未艾，截至2017年6月30日，全国共有31座城市开通运营轨道交通，运营里程达4 066 km；另有11座城市开通运营现代有轨电车，运营里程约233 km；已开工建设轨道交通的有53座城市（其中国家批复建设规划的城市43座），规划建设规模超9 000 km；在建规模约5 770 km，每年完成固定资产投资规模近4 000亿元。

随着各地地铁建设和运营规模的迅速扩张，面对投资规模大、投资回收难的问题，如何寻求一条建设运营可持续发展的道路成为业内及各地政府高度关注的问题。因此，在项目建设阶段重点做好投资控制，在运营阶段做好成本控制，最大程度上发挥项目的效益，提高地铁盈利能力。

国内地铁在建设运营过程中，基于既有设计规范[1-2]，对地铁运营交路设计已经提出了许多有益的探讨[3-10]。在此基础上，笔者拟通过深圳地铁3号线运营交路方案设计研究，提出一种结合场段布置，可以有效应对潮汐客流特征、降低运营成本的运营思路，为今后在规划设计阶段的场段选址和行车组织设计，以及为运营部门的运营管理提供借鉴。

2 深圳地铁3号线概况及客流特征分析

深圳地铁3号线规划起于福田保税区，终点坪地，普速服务，全长52 km。3号线列车采用B型车，6辆编组，最高运行速度为100 km/h。设1段2场，分别为横岗车辆段、中心公园停车场、坪地停车场，场段接轨站分别为塘坑站、华新站、富坪街站。

其中3号线一期工程建设范围起自罗湖区草埔站，止于龙岗区双龙站，设横岗车辆段1座，半地下站1座，高架站15座，主变电站2座。线路经过深圳市罗湖区、龙岗区。二期工程（西延段工程）起于草埔站站后折返线末端与首期段接续，止于福田区益田站，途经深圳市福田、罗湖区，全部为地下线路。设中心公园停车场1座和车站14座。

目前，已经开通运营的线路为3号线一、二期工程，从福田中心区的益田站至龙岗区的双龙站，总长约41.7 km，设车站30座。

另外根据规划，3号线三期工程南延段由原益田站引出，到福田保税区，线路长1.5 km，设1座车站。东延线由原双龙站引出，到坪地六联，线路长9.4 km，设7座车站。

深圳地铁3号线全线线路如图1所示。

图1 深圳地铁3号线线路

2.1 现状客流特征

2011年6月28日，深圳地铁二期工程全面开通运营，总长约178.3 km，标志着深圳城市轨道交通进入网络化运营阶段。其中，深圳地铁3号线的开通范围为益田站—双龙站，设站30座。

二期工程开通以来，随着线路周边居民小区、商业中心、综合交通枢纽等物业陆续投入使用，3号线客流快速增长，客运组织压力加剧。

据统计，目前3号线日均客流已由2011年6月全线开通时的22.8万人次/d增长至62.1万人次/d，较之前增长了近2倍，客流效益较好。现状客流呈现了以下2个特征：

1）潮汐现象明显。由于3号线原特区外段居住密度较高，且在原特区内就业比重大，导致现有运营条件下，高峰时段单向运能饱和，客流潮汐现象严重。2014年10月，3号线早高峰双龙至益田方向高断面达到3.38万人次/h，反方向仅为0.6万人次/h，高低断面比达到了6︰1。

2）换乘车站集散量高。3号线换乘车站集散量较高，其中老街站达到11.5万人次/d，全网最高；购物公园站、布吉站集散客流均达到7万人次/d。非换乘站中，双龙站集散客流量较高，达到5万人次/d，如图2所示。

图2 现状3号线车站集散客流

现状3号线全日换乘客流37.9万人次，占全线客运量的60%。其中老街站换乘客流最高，达到全日15.7万人次。福田站换乘客流相对较低，如表1所示。

现状3号线本线客流约27.8万人次/d，其中来往原特区内外的客流占总量的40%，如图3所示。

表1 现状换乘客流情况（人次）

2.2 预测客流特征

根据《深圳市轨道交通3号线东延线客流预测专题研究报告》，3号线东延线初、近、远期客流预测指标汇总详见表2。

图3 现状3号线本线区段客流

表2 客流预测指标汇总

主要客流特征分析如下：

1）客流交换集中于中心城区段。根据3号线的线站位，结合城市规划功能分区、沿线区域土地利用及各段交通需求特征，将3号线分为6个区段：福保站—红岭站（福田段）；老街站—水贝站（罗湖段）；草铺站—丹竹头站（布吉段）；六约站—荷坳站（中部组团段）；大运站—双龙站（龙岗段）；内环路—六联站（坪地段）。

远期片区内部客流分布中，福田段客流最高，占全线客流的20 %，罗湖段与龙岗段次之；各片区间客流交换分布中，福田至罗湖段客流最高，占全线客流比重为13.6%；坪地段相关客流占全线客流的17.7%。

2）断面形态潮汐现象明显。受城市客流的影响，3号线早高峰上下行客流不均衡性较为明显，客流方向为六联站至保税区站（上行方向），与城市早高峰客运形态相似。

各设计年度早高峰客流断面图呈“橄榄形”分布，初、近、远期高峰小时最高客流断面均位于上行方向老街站—晒布站区间。

从以上现状及预测客流特征可知，3号线潮汐现象明显，导致高峰时段大客流方向运能紧张；但同时反高峰方向运能浪费严重；从断面形态来看，高峰断面位于晒布—老街区间，且过高峰断面后急剧下降，说明现状进入原特区方向通勤客流主要还是在东门片区集散或换乘分流至1号线，与城市就业分布相吻合。因此，应研究并制定更为符合本线特征的行车组织方案，尤其列车运行交路方案。

图4 3号线东延线远期区段客流分布

图5 3号线远期高峰小时客流断面

3 单向加车小交路方案

3.1 现状运行交路情况

2013年1月21日起，3号线在早晚高峰特定时段，加开华新站—塘坑站的高峰区间车，实施长短交路套跑模式。目前的行车间隔为平峰8～10 min、高峰小交路段3 min、大交路段6 min，全程运行约70 min。列车运行交路如图6所示。

3.2 设计推荐交路方案

在总体设计和初步设计阶段，根据客流预测结果及全线配线布置，设计单位推荐采用“保税区站—新城路站”的小交路方案，如图7所示。该方案可以很大程度上包容现状及预测客流特征需求，但同时也存在配车数量多，运营成本较高等问题。

图6 已运营段3号线列车运行交路

Fig 6 Train operation diagram of the current Line 3

3.3 列车运行交路优化方案

为了更好地适应客流特征，从运营可持续发展的角度出发，提出高峰单向加车的小交路方案。主要基于以下几个因素：

1）客流特征具有明显潮汐性，上下行客流量级不对称；

2）大断面集中位于华新站—塘坑站之间，该区段以外的最大断面约为全线最大断面的60%；

3）华新站、塘坑站分别为中心公园停车场、横岗车辆段接轨站；

4）华新站、塘坑站均为双岛接轨站的形式，车站中间设有专门清客线；

5）系统规模预留34对/h，对起终点（尤其福田保税区站）折返压力较大。

基于以上分析，提出大小交路比例按2︰1，早高峰时段由塘坑站向华新站单向加车，晚高峰由华新站向塘坑站单向加车的方案，可以达到高峰小时正线加密的目的，大大节约运营成本。早、晚高峰交路如图9、图10所示。

图7 3号线列车运行交路方案

图8 场段接轨站与线路关系

该方案的一些主要影响分析如下：

1）对高峰小时加车能力的影响。华新站接轨的中心公园停车场仅18列位停车规模，初期按单向小交路9列/h，可以维持2 h高峰密集加车；近、远期按单向小交路10列/h，则可以维持1.8 h高峰密集加车。

图9 早高峰单向加车交路方案

通过分析客流时段分布，3号线客流高峰出现在8：00—9：00，18：00—19：00，并且在高峰小时中，发生站台拥挤的时段一般约15 min。因此，单向小交路加车方案对于有效疏解高峰客流能力是足够的。

2）对运营指标的影响。按以上调整交路方案配置系统运能及车辆，初期对数下调1对/h，近、远期运能保持一致，该方案初期减少列车配属8列，近、远期各减少6列。

3）对行车计划及运营成本的影响。由于高峰仅单向发车，比较方案的列车走行公里初期节约747万车公里/年，近、远期节约615万车公里/年；运营成本初期节约1.49亿元/年，近、远期节约1.23亿元/年。

4）对终点站折返能力的影响。当采用大小交路开行列车比例为20︰10时，全线最小行车间隔均为2 min，因此采用调整方案未减轻终点站的折返压力，但可通过运营调整手段（例如增加停站时间），将到达终点站的列车间隔加大，从而减小折返压力。

图10 晚高峰单向加车交路方案

3.4 交路优化研究结论

通过交路方案的优化可知，单向发车交路方案的主要优点有如下3点：

1）利用华新站和塘坑站在早晚高峰小交路收发车方案，可以节约车辆配置，初期减少8列，近、远期减少6列，系统停车规模可以节约5列位。鉴于客流特征在未来发展过程中的不可预见性，设计阶段的配车数建议仍按对称交路进行计算。

2）该方案有效利用客流潮汐性节约运营成本：初期节约1.49亿元/年，近、远期节约1.23亿元/年。

3）通过运营调整，可以减轻起、终点站折返压力（例如福田保税区站）。

该方案的缺点是，小交路覆盖范围较小，尤其对福田区段的换乘客流服务水平降低。

综上分析，单向发车交路方案在节约车辆购置费、运营成本、场段规模等方面均有优势，可以提高运营效率，是缓解局部高峰客流非常行之有效的手段。

4 单向加车小交路方案的适用条件

通过深圳地铁3号线的案例，总结可以开行单向加车小交路的几个适用条件：

1）线路客流潮汐现象明显，上下行客流量级相差较大，通过单向加车达到削峰和节约运营成本的目的；

2）场、段分布均匀，且位于高峰断面以外，才有利于均衡大小交路的拥挤度；

3）场、段规模应能确保单向2 h加车的列车停放需求，才可确保高峰时段服务的持续时间；

4）场、段接轨站应能满足单向加车及收车的功能需求，才能确保方案成立，且尽可能提高收发车效率。

5 结语

近年来，全国地铁进入了大规模的修建热潮，地方政府财政压力也随着地铁的建设日益增大。一方面，地铁修建需要大规模资金投入；另一方面，建成后地铁的运营费用也非常高。因此，在做好方案优化和工程投资控制的同时，建议在设计阶段也要加强对运营成本的控制，最大程度提高地铁的可持续发展能力。

基于深圳地铁3号线的案例，综合客流特点和场段位置等因素，提出了单向加车小交路方案，对其方案的优缺点进行了分析，得出以下结论：单向发车交路方案在节约车辆购置费、运营成本、场段规模等方面均有优势，可以提高运营效率，是缓解局部高峰客流非常行之有效的手段。同时总结了采用该方案的若干适用条件，如：线路客流潮汐现象明显、场段分布均匀且规模适宜等，希望能为业内设计及运营实践提供一定的帮助。

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（编辑：郝京红）

On the Metro’s Single Direction Route Scheme

CHEN Fugui

(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610031)

As the country is witnessing a subway construction boom, there has been increasing financial pressure on the local government. Therefore, in the project design phase, we explore a few suggestions relating to scheme optimization and engineering investment control; I also look at ways to tighten control over operating costs and ensure that subway development follows a sustainable approach to the greatest possible extent. This article explores a more economical and efficient approach to subway train operations from the perspective of reducing train configuration and operating costs. This article considers the case of the Shenzhen Metro Line 3 and proposes extra one-way buses for small roads; it also analyzes the advantages and disadvantages of the metro scheme. I arrive at the following conclusions: the one-way routing scheme in vehicle purchase expense saving operation cost section size and so on all have advantages, which can improve operational efficiency and offer an effective means to alleviate local peak passenger flow. This article summarizes some of the conditions for optimal operation of the scheme and shares certain ideas for the future design and operational practice.

urban rail transit; train organization; train routing; single direction adding trains; operating costs

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.05.023

U292

A

1672-6073(2018)05-0123-07

2017-11-13

2017-12-12

陈福贵，男，硕士研究生，高级工程师，主要从事地铁行车组织设计与研究，fgchen@163.com