基于断面客流特征的城市轨道交通行车组织优化

关菁 颜伟康 许双双

摘 要：随着城市化进程的不断加快，作为现代城市轨道交通的典型代表，地铁在方便人们日常生活中发挥着越来越重要的作用，有效的解决了城市化进程发展中的交通拥堵问题。但是，鉴于地铁运行的特殊性，如何进一步优化行车组织方案显得尤为重要。本文着重对基于断面客流特征的城市轨道交通行车组织优化方案作具体的分析阐述，并以湖北省武汉市地铁1号线为例，期望为相关的城市地铁运营公司及研究人员提供建设性的意见。

关键词：断面客流;城市轨道交通;行车组织;地铁;优化

0 引言

城市化进程的加快，让地面交通逐渐饱和，这给城市地下轨道交通提供了极大的发展空间，地铁因此应运而生。作为新型的城市轨道交通，地铁具有速度快、舒适性高、安全和便利程度高等特点，受到人们的青睐。值得注意的一点是，地铁在运行工程中，容易受到多种因素的影响，如客流量、电力动力及轨道因素。因此，如何确保地铁安全运行一直是地铁运营公司面临的重要难题之一。

1 城市轨道交通行车组织简述及断面客流特征的城市轨道交通分布情况

1.1 城市轨道交通行车组织

城市地鐵交通行车组织具有复杂化与系统化的特点，要求地铁具有行驶安全、维修保养及时有效及优质化的服务管理系统，以此确保地铁运行过程中的绝对安全。总的来说，地铁行车组织最根本的目的就是为乘客提供快捷、舒适的服务，保证运行高效、安全。地铁行车组织不同于干线线路的行车组织，其工作主要范围包括地铁的运行与接发车两方面。

1.2 行车组织调整原则

总的来说，地铁行车组织的调整原则具体包括几点：（1）全局性：要想对地铁行车组织方案进行优化，必须严格遵守全局性原则，并对地铁运行过程中秩序进行完全的掌握，保证行车组织调整后，地铁各个设备均可以有效运行;（2）安全性：安全是地铁行车组织调整的核心原则，对于地铁交通来说，行车组织在进行调整时务必保证安全，保证乘客及工作人员的生命安全;（3）及时性：在进行地铁行车组织调整时，车场的调度人员要严格贯彻和落实“三个及时”，准确掌握事件的关键处理时间点，降低不良事件的发生[1];（4）成本性：地铁运行公司在进行行车组织调整时，需要对设备的合理应用和养护等工作进行综合的考量，尽量延长设备的使用寿命，创造更大的经济效益;（5）服务性原则：讲到底，地铁是一项公共服务，行车组织调整是地铁运行和服务的重要根基。因此，在进行地铁行车组织调整时，要充分考虑服务因素，最大限度降低行车组织调整带给乘客的不便。

1.3 断面客流特征的城市轨道交通分布情况

经常所讲的客流是指某一单位时间内，地铁交通线路上的乘客流动人数及流动方向的综合，作为一个动态的变化过程，客流可以体现出一个城市的经济发展水平与人们的生活方式。而断面客流是指单位时间内地铁线路在某一地点的客流量。在日常的地铁运行过程中，要想保证地铁安全运行，做好行车组织工作，就需要对地铁客流的运行情况及其变化规律加以掌握。具体来说，断面客流特征的城市轨道交通分布情况包括以下几类：

（1）凸起型：凸起型是指在不同时间段内，中间几个断面值的客流量较大，此时断面客流呈现出凸起形状;（2）凹陷型：与凸起型刚好相反，指在不同时间段内，中间几个断面值的客流量较小，所呈现出的“凹”形断面客流[2];（3）均等型：各个车站的上下车客流接近相等，沿线的客流基本一致，没有出现明显突增的断面客流;（4）渐变型：是指随着地铁线路的延伸，客流量随着车站所处的位置逐渐增加或减少;（5）不规则型：地铁线路客流量分布情况不能形成某种形状，分布相对来说较为凌乱。各断面客流的不均衡性通常采用单向各断面客流不均衡系数表示，常用的计算公式为：ah=，公式中的ah表示单向断面客流不均衡系数，pi表示单向断面客流量（人），而K表示单向全线断面数（个）。

2 不同客流分布下的行车组织方案

一般来说，在确定行车组织方案时，为了更好的定量描述客流流向，需要满足几方面的要点：（1）需要将地铁运行时间分为若干个时间段，并且控制每个时间段内的客流量没有出现波动;（2）行车组织调整后，务必满足客运需求;（3）快车和慢车的行车组织方案有所不同，快车的停车方案只能有一种，而慢车需要在每个时间段内至少开出一列，一旦确定停车方案，便不能改变[3];（4）可以乘坐快车直达的乘客可以不乘坐慢车，而对于快车不直达的两站间的乘客，可以先不乘坐快车再转慢车，列车的对数不作改变。

2.1 断面客流特征的适应性对策

地铁交通过程中的断面客流特征极易引起各区段客流量不同，为了最大限度的节约乘客时间和地铁公司运营成本，需要采取不同的停车方案。（1）长短交路混跑：断面客流特征会使地铁运行全线中的某一个区段客流量增大，传统的行车组织方案必然会产生运营成本大、满载率低等弊端。因此，为了保证行车组织可以适应断面客流特征，可以在客运量大的区段开行短交短列车，以此满足该区段的客运需求;（2）快慢车并行：长途客流与短途客流存在于中心城区或市区与机场间的地铁线路中，但是线路中的某一些车站客流量较小。因此，可以设置快车与慢车，快车在客流量大的车站停车，这种方案很大程度上可以让乘客的乘车时间缩短。需要注意的一点是，采用快慢车行车组织方式时，会产生快车对慢车的越行，所以，可以适当的在越行车站增设1-2条股道。

2.2 时间分布不均衡状态下的行车组织方案

时间分布不均衡状态下的行车组织方案主要有两种：（1）分时段开行大小编组列车：具体来说，就是在平峰时段开行小编组的列车，在高峰时段开行大编组的列车。这种行车组织方案可以有效的提升地铁的满载率，降低运营成本，提高服务水平。不过值得注意的是，在实施这种行车组织方案时，要对列车的拆解与拼装问题进行考量。同时，在平峰时段向高峰时段过渡过程中，为了有效避免小编组列车产生的滞留乘客情况，要将大编组和前行小编组列车的开行时间控制的小一些;（2）采用高低密度行车组织方案：简单来讲，就是在高峰时段对行车间隔进行缩短，在平峰时段对行车间隔进行加大，这种行车组织方案在提升载客率方面具有积极的意义，同时也有减低地铁运营成本的作用[4]。但是，在低密度行车时会延长乘客的等待时间，不利于服务水平的提升。

2.3 空间分布不均时的行车组织方案

空间分布不均时的行车组织方案包括兩种：（1）安排不同运力：地铁在运行过程中，如果出现上下行方向最大断面客流不均衡程度较大情况时，可以在环形路上设置内外环线路，起到不同运力的作用;（2）加开区段列车：如果出现了单向最大断面客流不均衡的情况，则可以采取在客流量较大的区段增设列车的做法，实行长短交路结合的行车组织方案。不过一旦采用这种行车组织方案，就会对地铁运营公司和车站的折返设备造成很大的影响，需要做的工作更多。

3 基于断面客流特征的城市轨道交通行车组织优化实例

3.1 案例分析

以湖北省武汉市地铁1号线为例，地铁1号线西起径河，东至汉口北，线路共计程度为38.54km，共计车站32座，平均站间距为1.2km，与地铁2号线在循礼门站换乘，与3号线、6号线、7号线、8号线、阳逻线分别在宗关、大智路、三阳路、黄浦路、新荣站换乘。1号线每天的运营时间为17h，全天采用单一交路，两端一场一段出入车，高峰时段最大上线列车数为45列，最小行车间隔为198s，周末时间的高峰时段最大上线列车数为32列，最小行车间隔为282s。总的来说，地铁1号线的客流特征体现在以下几方面：

（1）工作日（周一至周五）早高峰时段，上下行客流量高峰断面具有明显的偏心分布特征。具体来说，早高峰时段，上行方向由汉口北行至宗关的断面客流量较大，而经过宗关后，断面客流量逐渐减小;下行方向径河至黄浦路的断面客流量最大，经过黄浦路后，断面客流量逐步减少;（2）晚高峰时段，1号线的上下行客流量分布基本对称，宗光至黄浦路的客流量最大，上行方向北段的客流量大于南段，下行方向的南段客流量大于北段;（3）早晚高峰时段1号线的上下行客流量分布不均衡，早高峰时段的不均衡状态明显于晚高峰，早高峰时段的上行断面客流量远大于下行，不均衡系数约为1.48，晚高峰时段的上行断面客流量大于下行，不均衡系数约为1.19。

3.2 行车组织优化方案

鉴于当前地铁1号线呈现出早晚高峰断流客流量差异大、上下行客流量不均衡、周一早高峰时段的1号线运行最为紧张，乘客舒适度最低以及高峰时段北大街换乘压力大这几方面的问题，具体的行车组织方案具体有以下几种：

（1）对黄浦路站列车到站时间进行调整：根据调查可以发现，地铁1号线在18：15至18：20期间，共有3列列车同时达到黄浦路站，导致换乘量急剧增加。因此，可以对现有的时刻表进行调整，让高峰时段达到黄浦路站的列车错开8s以上，以此减小瞬时换乘所导致的断面客流量;（2）加开备用车：研究发现，1号线的早晚高峰时段极大断面客流量持续时间一般都在45min内，且均处于黄浦路至宗关区段。因此，当发生大客流量或者临时可以预见大客流量情况时，即可加开备用车，可以将备用车存放至宗关站;（3）鉴于1号线高峰时段部分区间运力不足，上下行断面客流不均衡，可以采取上下行不均衡运输组织方法，在高峰时段，可以单方向加车。比如古田一路至黄浦路区段的早高峰时段上线43列列车，运能量约为3.13万人次/h，晚高峰运能量约为3.88万人次/h因此，在采用不均衡运输组织方法时，可以在上行方向增开2列列车，每小时的运能约提升4.63万人次/h，可以发现，在运用车数不变的情况下，上行方向高峰时段（7：26至7：57）的运力约提升14%。

4 结语

随着城市化进程的加快，地铁运行量有大大的增强，容易产生断面客流特征，为了保证运行质量，在进行行车组织优化时，需要对运行的断面客流特征进行分析，并坚持2行车组织调整原则，制定最科学、合理的行车组织方案，确保地铁运行正常。

参考文献

[1] 王永岗，张俊，武艳.基于断面客流特征的城市轨道交通行车组织优化方法[J].城市轨道交通研究，2017（4）：11-16.

[2] 李宇辉，邵海平.弓网异常故障对城市轨道交通行车组织的影响及处置对策[J].城市轨道交通研究，2019（12）：117-120.

[3] 王树文.基于客流时空分布的城市轨道交通线路行车计划优化方案[J].都市快轨交通，2019（5）：69-90.

[4] 张昱辰.在全球与地方间的媒介：城市轨道交通在上海的传播（1980-2010）[J].国际新闻界，2019（3）：6-23.