哈尔滨地铁1号线快慢车行车组织研究

刘炳强 徐嗣嘉

摘  要：以哈尔滨地铁1号线为背景，通过对站间OD客流、乘降量情况进行分析，研究了快慢车行车组织在哈地铁应用的可行性。着重分析了快慢车行车组织方式对本线路最大通过能力的影响，在满足客流需求条件下的快慢车开行比例以及快慢车方案的收益。

关键词：乘降量;快慢车行车组织;最大通过能力;快慢车开行比例

中图分类号：U231 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）27-0001-05

Abstract： Based on Harbin Metro Line 1， this paper analyzes the past OD passenger flow and the capacity volume of getting on/off passengers， studies the feasibility of proportion of express/slow train organization in Harbin Metro， and analyzes the influence of the fast and slow driving mode upon the maximum capacity of this line， as well as the operating proportion and solution benefits of proportion of express/slow train under the premise of meeting the passenger demand.

Keywords： capacity volume of getting on/off passengers; express/slow train organization; maximum capacity; proportion of express/slow train

1 概述

近年来，我国城镇化发展迅速，为适应城市格局的变化，城市轨道交通采用了多种运行模式，以达到更高水平的乘客服务。其中快慢车组合运行模式作为轨道交通网络化运行模式的一种行车方式，已经在国内外的多家轨道交通中有了实际应用。其基本原则如下：（1）最大限度地满足客流的需要;（2）具备快速、远距离的优点;（3）结合轨道交通线路技术设施的要求;（4）考虑与其它轨道交通线路的

衔接、配合;（5）考虑列车运行正点和可靠性[1]。

本文通过对哈尔滨地铁1号线客流特征进行分析，提出了快慢车运营组织在该线路应用的可行性，以及在该运营条件下的开行比例，并讨论了该运营方案能够产生的社会效益。

2 哈尔滨地铁1号线客流特征分析

2.1 OD客流分析

通过乘客进出站的OD，可以直觀地看出乘客的流向及各站的出行量。一号线三期乘客出行的主要目的地为一号线一二期车站。三期内各站间的出行量较少，客流主要集中在新疆大街站。而一、二期去往三期的客流较少，乘车目的地主要为新疆大街站。

2.2 哈地铁客流乘降量分析

乘降量是指单位时间内城市轨道交通单个车站上下车的乘客总量，是该车站相关设施设计与建设的数据基础。从其分布特征可以判断出线路是否适合采用快慢车运营模式[2]。车站乘降量不均衡系数为各车站总乘降量与全线平均乘降量之比。通过各时段车站进出客流情况，得出1号线车站各时段乘降量及乘降系数。

Qi-车站i的总乘降量;

N-车站数量。

由工作日各时段客流上下车情况可以看出，1号线渤海路站至同江路站各时段的乘降量远远小于其它各站。结合OD日均统计也可以发现，早高峰客流流向主要集中在学府路站、博物馆站两个商业中心附近，博物馆站尤为明显。因为新疆大街站位于平房区主城区，居民有上班、上学的出行需求，早晨至早高峰期间新疆大街站的进站量要远远大于出站量，且人员流动方向主要为1号线一、二期。傍晚因下班和放学等因素，相关人员由主要商业区向其它人员居住区或车站进行流动。其中博物馆站客流在晚高峰至低峰期进站量始终高于其它车站，新疆大街站出站量高于进站量，渤海路至同江路站进、出站人数仍旧远小于其它各站。

现对高峰时段车站乘降量分布特征进行深入分析。乘降量最大的车站为博物馆站，总人数为7644人，不均衡系数为3.21，超过线路平均值的3倍。其次为和兴路站、医大一院站和西大桥站，总人数分别为4188、3971和3008人，不均衡系数分别为1.76、1.67和1.26。乘降量最小的车站为瓦盆窑站，总人数为333人，不及博物馆站的1/20，不均衡系数为0.14，仅为平均值的1/6。乘降量相对小的站还有同江路站、渤海路站以及镜泊路站。总人数为468、612和699人，相关系数为 0.20、0.26、0.29，不及平均值的1/3，且均为1号线三期车站。

3 快慢车组织方式选择

快慢车运营模式是一种特殊的行车组织方式，常用于连接城市周边的长线路和进、出站人数相差较大的线路，进而缩短进、出站人数较多的车站乘客的远距离出行时间。因此，该模式适用于空间断面分布不均衡、运距较大以及乘降量不均衡的轨道。

3.1 快慢车的分类

3.1.1 越站型快慢车

当线路具备越行能力时，快车可以赶超慢车进行越行。这类组织方案平均旅速较快，同时慢车会因快车越站越行而导致延误，对通过能力影响最小。若使线路满足越行条件，可通过在区间增设股道或在车站增设越行线实现。

3.1.2 无越站型快慢车

快车不具备超过慢车的条件时，在保持安全追踪情况下才能越行。此种运营方案会影响线路通过能力，适用于线路不具备越站条件、快慢车共用一条线路，且快车不能超越慢车的情形。

3.2 无越行快慢车方案的优点

（1）提高快车旅行速度，尤其是在乘降量较大的大客流车站间的旅行速度，实现大型客流集散点间快速到达。

（2）减少在乘降量较大的大客流车站间出行乘客的出行时间，提高快车服务水平。

（3）对城市轨道交通线路要求较低，利用既有双线线路即可开行无越行快慢车;无需增加额外的工程投资。

3.3 无越行快慢车方案的缺点[3]

（1）快车无法越过前方慢车，无法充分发挥其的优势。

（2）制约线路通过能力，制约程度取决于快车不停站数量。

（3）对于出行起讫点位于快车不停站的乘客来说，将

会延长其候车时间，影响城市轨道交通对客流的吸引能力。

4 哈地铁1号线快慢车运营可行性研究

限于哈尔滨地铁1号线的线路特点，并不适用于越站型快慢车组织，仅在足学府路站利用存车线有上行越站的可能性，但可行性不高。因此可采用快慢共轨且无越行行为的快慢车运营模式。该模式可以提升线路设备使用率，占用空间相对较小。

4.1 快慢车站的选取

从车站乘降量分析中可以得出渤海路至同江路这4个车站重要度都较低，新疆大街作为三期始发站客流量占比较大。因此，结合1号线线路特点，运营快慢车时这4个车站可以作为慢车站，可为新疆大街站至一二期方向出行的乘客节约大量时间。

4.2 快慢车行车影响因素

当线路采取快慢车运营模式时，乘客可以自由选择出行方式。此种模式最大的优点是节约了列车停站时间和列车进、出站的启停附加时间。同等价位时，快车具备节约时间的优点。

4.2.1 停站时间

经过对列车开门时间、旅客上下车时间、列车停稳至开门时间、列车关门至启动时间的测算，1号线列车停站时长约为35s。

4.2.2 启停附加时间

慢车进出站时因制动和启动会增加运行时间，其启停附加时间计算公式如下：

其中：tqt-列车启动复加时间;

vmax-列车最大运行速度;

a1、a2-列车进站制动、离站加速度。

哈地铁1号线vmax为80km/h，a1、a2为0.9m/s2。因此快车越站节省的启动复加时间约为24.69s，快车在每个越行站节省的时长为1min。

4.3 最小行车间隔及快慢车开行比例

城市轨道交通系统中，列车间隔时间由列车最大停站时间和列车最小追踪间隔时间组成。

列车追踪状态下线路通过能力为：

1号线采取站站停车时，t站为35s，t间隔为120s，所以最小行車间隔为155s，此时线路最大通过能力为23列/h。当采用快慢车运营模式而无越行时，线路需采用追踪形式。

假设将两列车编为一组，先发慢车、后发快车，该线路有N个车站，l个慢车站，由于要保证两列车之间的安全距离，因而在第N-1个车站时，慢车驶离车站时间和后一列快车到达车站时间间隔应大于t追。关系如下：

无越行快慢车运营模式的线路通过能力受快车越站数量、列车启停附加时间、被越行车站的停站时间以及第 N-1站的停站时间等因素的影响。显然ltqt+■t站i+tN>t间隔，所以无越行的快慢车运营模式会降低线路的通过能力。因此，通常情况下该模式线路上慢车数大于等于快车数且开行比例为1：n，以减少对线路通过能力的影响。

当发车比例为1：n时，线路通过能力为：

由表3可知，当快慢车比例为1：1时线路通行能力最小，慢车数量越少，通行能力越低。当快慢车比例为1：n时，线路通行能力应小于23列/h。各种开行比例下每小时的运能满足当前1号线高峰小时断面客流量，当线路快车数增加时，虽然减少了快车旅客的出行时间，但慢车旅客候车时间将会增多。因此，为保障快车站乘客快速出行需求又兼顾慢车站旅客的出行需要。哈地铁1号线快车与慢车开行比例为1：2或1：1较为合适。

4.4 快慢车开行方案收益

由表4可以看出，无越行行为的快慢车因停站数减少，旅行速度得到提升，线路的旅行时间缩短了8.51%，提高了远距离出行乘客的服务质量。

从新疆大街上车的旅客，若搭乘快车前往哈东至哈南各站，将节省4min的旅行时间。设定快车乘客为受益客流，将总的受益人数与时间的乘积作为效益评价指标[4]。结合表1中OD月度客流出行情况，可以得出，在特定的线路客流条件下，尽管最大通行能力有所减小，但乘客出行总节省时间明显，总的社会收益效果较为显著。

5 结论

本研究通过对哈尔滨地铁的客流进行分析，探讨了无越行行为的快慢车运行的可能性、快慢车的开行比例及社会收益。该行车方式既可以提高旅行速度，满足长距离乘客出行的需求，同时也可以较好地解决当前1号线客流分布不均衡的问题，提高乘客服务水平。

参考文献：

[1]徐瑞华，李侠，陈菁菁.市域快速轨道交通线路列车运行交路研究[J].城市轨道交通研究，2006（5）：36.

[2]朱浩.轨道交通快慢车停站方案研究[D].长安大学，2019.

[3]王乐.城市轨道交通快慢车与路线运行组合开行方案优化研究[D].北京交通大学，2019.

[4]潘寒川，杨涛.市域轨道交通快慢车组合运营的通行能力研究[J].城市轨道交通研究，2009（10）：51.