深圳地铁13号线快慢车组合运营方案研究

徐吉庆

(中铁二院工程集团有限公司地铁院，610031，成都//高级工程师)

1 深圳地铁13号线概况

深圳地铁13号线(以下简称为“13号线”)为跨境线路，起点为深圳湾口岸站，规划终点为东莞境内的松山湖北站，线路全长63.3 km。该线全部为地下线，共设置车站31座(深圳段设置车站 26 座，东莞段设置车站 5 座)，全线平均站间距为2.10 km[1]。13号线采用8节编组A型车，列车定员为2 136人。

结合区域城镇体系空间布局、自然地理及交通区位，深莞惠通勤圈共划分为 5个圈层，形成相应的交通圈(见表1)。根据13号线站位情况，东莞松山湖片区距离后海中心约60 km，正处于4区通勤交通圈范围[2]，因此，13号线东莞松大组团中心区域(松山湖北)至深圳中心城核心区域(后海)出行时间应控制在1 h左右。

同时，深圳四期建设规划指出:“至中期(2025年)，城市轨道交通在出行时间方面的发展目标为城市主城中心门到门出行时间不超过1 h”。考虑出行换乘时间，13号线从光明新区北部(公明广场)至中心城核心区域(后海)的出行时间应控制在45 min左右。

表1 深莞惠通勤圈圈层空间结构

2 深圳地铁13号线快慢车组合运营的必要性

根据快线的功能定位，分析深圳湾口岸站—松山湖北站的线路条件，13号线车站分布呈中心城密集、外围稀疏的特征。南山组团平均站间距为0.9 km，外围光明组团平均站间距为2.06 km，跨境段松大组团平均站间距为4.56 km。通过对列车运行速度分别为80 km/h、100 km/h与120 km/h情况下的运营时间进行对比分析(见表2)得知，当速度目标值为100 km/h时，全线运营时间较80 km/h可缩短5.8 min，节时效果明显；且较120 km/h的速度目标值，列车全线运营时间仅增加2.2 min，相差不大。故推荐13号线采用100 km/h的速度目标值。

表2 13号线在不同速度目标值时的运营时间汇总表

表3为两种运营模式下的运营时间对比。由表3可知，采用站站停运营模式时，13号线全线运营时间为82 min，因本线客流平均运距超过常规地铁，且直达客流较多，客流特征适应性较差。因此，有必要对快慢车组合运营进行研究。

表3 两种运营模式下的运营时间对比表 min

13号线旅行速度提高后,可强化南山组团对北部外围光明新区组团的辐射。而对于东莞段跨境客流采用站站停的运营模式，是无法满足深莞1 h交通需求的，因此采用快慢车的组合方案，来保证东莞至深圳核心区(后海站—松山湖北站)的出行时间控制在1 h左右(见表3)，这样便可满足深圳市综合交通规划1 h的服务需求。通过该方案提升了南山核心区与石岩组团、光明组团、公明组团的交通出行效率，实现了公明广场站—后海站45 min出行时间的规划目标，并进一步增强了轨道交通竞争力和差异化服务。

3 深圳地铁13号线快慢车组合运营方案研究

3.1 快车停站方案

确定快车停靠站的原则是以车站周边片区规划和客流预测为基础，综合分析沿线各车站的功能及级别、各时段总的客流乘降量、换乘客流量等因素，尽量将组团中心站、重要客流集散点以及重要换乘站确定为快车停靠站。13号线各车站远期早高峰预测乘降量如图1所示[3]。

图1 深圳地铁13号线各车站远期早高峰预测乘降量

由图1可知，以留仙洞站为界，留仙洞站以南的车站沿线岗位众多，高峰小时客流乘降量较大，车站客流乘降量较均匀，且这些车站基本上是换乘站或综合枢纽站；留仙洞站以北的车站集散量差异很明显，石岩组团中心上屋北站、光明组团中心光明城站、公明组团中心公明广场站的乘降量均明显高于周边其他车站，此3站的客流乘降总量占留仙洞站以北的15座车站的38%。

因此，在深圳境内，选择留仙洞以南的所有车站及上屋北站、光明城站和公明广场站作为快车停靠点；在东莞境内，选择华为站、大朗西站(与东莞1号线和赣深铁路换乘)及松山湖北站(终点站)作为快车停靠点。13号线快慢车的停站方案如图2所示。

3.2 快慢车模式的利弊分析

3.2.1 开行快车的节约时间估算

13号线推荐采用最高运行速度为100 km/h的列车。当列车过站速度为100 km/h时，在不同的站间距条件下，快车少停1站所节约的时间约为25～30 s。另外，考虑在城市轨道交通中，平均停站时间为30～35 s。综上所述，13号线快车若少停1站，可节省时间55～65 s。

图2 深圳地铁13号线快慢车停站方案示意图

因此，在快慢车组合运营模式下，快车不停站所节约的总时间按1 min取值，并以此作为快慢车系统能力损失的研究前提。

3.2.2 开行快车产生的系统能力损失估算

通过理论研究[4]，开行快车将会对系统能力造成损失，即每小时每开行1对快车，在60 min内，系统能力损失将增加t节约，由此得到系统能力N的估算公式为：

(1)

式中：

h——最小行车间隔，min；

t节约——快车不停站所节约的时间，min/站；

n快——单位时间内快车开行对数，对/h。

根据上述系统能力的计算公式，当h为2 min，n快为12对/h，计算得到N为24对/h，此时快慢车开行对数比例为1∶1。本线开行快慢车时，列车最大开行对数按照24对/h控制。对于13号线，若远期客流超过预测值，可考虑高峰时间采用站站停模式增加运能、平峰时段采用快慢车模式。

3.3 越行线的设置

3.3.1 越行线站点的选择

根据远期快车及慢车客流预计，远期早高峰快车客流最高断面约1.25万人次/h，慢车客流最高断面约3.83万人次/h。13号线列车采用8节编组的A型车，其列车定员为2 136人/列，因此远期高峰小时行车量需按照快车6对/h、慢车18对/h开行(其中，12对/h的慢车在深莞边界的公明北站折返)，交路图如图3所示。

按照13号线停站方案，运行图铺画结果显示(快车-慢车-慢车-慢车-快车的发车间隔为3 min-3 min-2 min-2 min)，远期早高峰慢车需在白芒站、罗租站、同观路站、东周路站和长春北站待避。

图3 深圳地铁13号线远期早高峰列车运行交路推荐方案

同时，通过铺画运行图对避让站的站点进行了验证。经验证，该方案可以适应快慢车比例为4∶20、6∶18、8∶16等不同对数、不同快慢车比例及不同间隔分配的运营组织方案。13号线在两种不同的发车间隔以及快慢车开行比例均为6∶18对/h时的列车运行图方案，如图4～5所示。因此避让站的选择具备较好的灵活性和包容性。

注：发车间隔为3 min-3 min-2 min-2 min

图4 深圳地铁13号线部分时段列车运行图方案一

注：发车间隔为2 min-2 min-2 min-4 min

图5 深圳地铁13号线部分时段列车运行图方案二

3.3.2 越行线的设置形式

由于避让站需设置越行线以供慢车停站待避快车，13号线5个避让站均为地下车站，因此避让站的配线设置应考虑采用工程量较省的单岛车站方案，依据越行线布置形式(正线靠近/不靠近站台)以及是否增加联通上下行的渡线，本文共提出4种方案(见图6)。为保证快车的通过速度，推荐采用正线不靠近站台的方案一，同时考虑渡线的设置。

a) 方案一b) 方案二

c) 方案三d) 方案四

图6 单岛车站越行线配线比选方案

3.4 快慢车模式的投资效益分析

3.4.1 时间节省效益分析

在快慢车运营模式下，采用站站停模式的慢车需要在部分避让站待避，以便让快车不停站通过。快车虽然节省了直达客流的出行时间，但同时增加了慢车乘客的等待时间。对于1条拟开行快慢车的线路而言，应根据全日快慢车的开行计划，分别计算这两项时间。

需指出，并非所有乘坐慢车的乘客均会延误时间，仅为越过慢车待避车站的乘客才会延误时间(约3 min)。被耽搁的客流量可由到达避让站前的区间断面流量减去避让站的下客量得出。以远期早高峰为例，根据运行图铺画结果显示，远期早高峰慢车需在白芒站、罗租站、同观路站、东周路站、长春北站待避，每趟慢车在上述避让站待避的概率为1/3，远期早高峰慢车效益预测如表4所示[3]。由表4可知，远期早高峰慢车延误时间约3 276.5 h。按照上述方法计算，远期晚高峰、平峰延误时间分别增加2 967.35 h、12 337 h，可得到慢车全日延误时间为1.86万h。

同时，快车节约时间可利用快车断面客流及越行段的节省时间得出。以远期早高峰(见表5)为例，上行方向留仙洞站—上屋北站的断面客流为5 876 人次/h，快车共运行4个站，节省4.0 min(按照快车越行1个站节约1 min的原则)，则快车在上行方向留仙洞站—上屋北站的节省时间为392 h。以此类推，其余时段及各区段节省时间计算方法同上，则早高峰、晚高峰及平峰快车节省的时间分别为3 710 h、3 358 h、19 894 h。因此，全日快车节省时间约为2.70万h。

表4 远期早高峰小时慢车效益预测表

表6为不同运营模式下远期全日列车效益对比。由表6可知，远期慢车全日的延误时间总计1.86万h，快车节省时间为2.70万h。整体而言，每天开行快慢车能节省约0.84万h，因此该运营模式为乘客节约了出行时间，同时增加了社会效益与经济效益。

3.4.2 工程投资分析

开行快慢车需在白芒站、罗租站、同观路站、东周路站、长春北站共5处避让站设置越行线(见图7)。但其中白芒站、罗租站、同观路站的越行线兼顾停车线功能，对于常规站站停模式也需要设置停车线，东周路站为出入段线，因此仅长春北站一处为专门增设的越行配线，在计算越行线所增加的工程投资比较中应考虑这些因素。

表5 远期全日快车效益预测表

表6 不同运营模式下远期全日列车效益对比

经初步估算，全线快慢车方案较站站停方案工程投资总费用增加约6.858 9亿元，约占总投资的1.3%。各站的投资差异如表7所示。

a) 白芒站/罗租站/同观路站b) 东周路站c) 长春北站

图7 站站停模式时各车站配线示意图

4 结语

本文结合13号线的功能定位、客流特征及规划出行时间目标，对快慢车方案进行研究。13号线作为一条63 km的超长线路，采用站站停模式，全线运营时间超过80 min，其所暴露的运营时间问题较为明显，对长距离直达客流的适应性较差。同时，留仙洞站以北车站乘降量差异明显，快慢车组合的运营模式符合13号线的客流特征，有助于节省乘客出行时间，增加全线社会效益与经济效益，同时可带动深圳沿线发展，并利用快车实现深莞1 h同城化通勤交通圈，促进深莞一体化发展，以及优化深圳城市资源配置。