基于运行交路分析的列车开行方案优化设计——以南宁地铁2号线为例

庞彦知 陈建球

（南宁学院交通学院 广西·南宁 530200）

1 列车开行方案概述

列车开行方案由列车停站方案、列车交路计划及列车编组方案这三个方案组成。在列车交路计划制定时要综合考虑列车折返站位置和运行轨道区段；列车停站方案规定列车是站站停模式或者非站站停模式；列车编组方案分为固定编组和非固定编组模式，规定了列车类型和列车开行对数，具体架构如图1所示。

图1：列车开行方案组成架构

列车开行方案是城市轨道交通运输组织的基础，主要影响因素包括：客流需求、运营需求、交路类型。在城市轨道交通运营中，由于受高峰时段或者节假日等特殊时期影响，会存在客运量大、短时大客流等现象，因此选用合适的列车开行方案，在保证列车运行安全的基础上，尽可能的提高运行效率，并降低成本。

2 南宁地铁2号线当前列车开行方案分析

2.1 列车交路计划

（1）运行区段。

南宁地铁2号线共18个地铁车站，在早高峰、节假日会出现短时大客流并分布不均衡，根据分时客流分布情况显示，南宁地铁2号线乘客出行规律，整条线路中有4座大型客运站，还有南宁剧场及朝阳广场大型商业区段，并与1号线在朝阳广场和火车站进行并列换乘，南宁地铁2号线线路客流特性呈现中间高、两边低不均衡现象。目前南宁地铁2号线运行区段如图2所示，该运行交路使用了玉洞站站后折返与西津站站前或站后折返，分别在玉洞站和西津站进行换端作业，属于传统的大交路，此大交路对于高峰时段中短时大客流，空间分布不均衡无法更好满足乘客出行服务需求。

图2：南宁地铁2号线当前运行区段

（2）折返车站。

列车开行方案制定受行车条件制约，列车的通过能力受到线路和折返站的影响，其中运行线路越长，跨越区域越多。各车站的客流量又有所区别，线路越长，周转时间就越长，需要投入运营车辆数量增加；在每个区间，部分小站不具备折返行车条件或折返方式会影响列车的通过能力。

（3）列车开行对数。

全日分时开行对数指列车在运营分时段内，根据分时最大断面客流量大小及列车载客能力计算出来，它可以更直观反映出全日列车开行对数。

2.2 列车运行交路分析

列车运行交路是指列车在规定的运行区段往返作业的方式，它是城市轨道交通运营技术的重要组成部分，列车运行交路根据客流分布特点、具备折返站条件，结合实际早晚高峰客流需求，按照列车编组方案、停站方案去满足乘客出行服务需求，使行车效率和列车满载率更具合理性。当前南宁地铁2号线运行交路如表1所示。

表1：当前南宁地铁2号线列车开行方案交路模式

（1）当前运行交路参数取值。

（2）线路断面满载率。

在实际生活中，线路断面满载率通常指早晚高峰小时，单向最大客流断面列车载客能力利用率。当前南宁地铁2号线列车开行方案运行指标如表2所示。

表2：当前南宁地铁2号线列车开行方案运行指标

3 南宁地铁2号线列车开行方案优化设计

3.1 制定交路计划

根据前文南宁地铁2号线客流需求特点分析得到最大断面客流量为17580人/h，运营组织、行车条件，在传统单一交路的运行基础上，保证列车上线数目102辆车不变，保证列车最小发车间隔90s的前提下，通过大小交路模式方案对比，提高列车开行对数，降低高峰时段列车满载率，缩短小交路发车间隔，在不降低乘客出行服务水平的情况下，满足乘客出行需求。

3.1.1 基本假设构建

根据大小交路模式存在的特点，提出以下假设：

（1）列车正常运行过程中，不受小交路折返作业时所影响，且所有小交路折返时间一致，除朝阳广场和火车站换乘站停站时间为1分钟，其他站默认停站时间为30s；列车采用6节编组B型车，站站停车模式。

（2）大交路列车开行对数为小交路呈现整数倍关系，大小交路列车运行满足最小列车追踪间隔。

（3）大小交路列车成对发车，客流量根据早高峰小时来定。

（4）经实地调研，南宁2号线高峰期上线车辆数102辆，根据巴莱多定律，现假设大交路：小交路车辆运用比例为8:2。

3.1.2 大小交路方案优化分析

在城市轨道交通运营区段中，不同的区段客流量存在很大的差异，进而导致客流分布不均衡；列车在发车间隔及开行对数也会存在很大的差异，为了更好满足客流出行服务需求，提高乘客出行服务水平，降低高峰时段列车满载率，现运用大小交路方案对比分析法对南宁地铁2号线开行方案进行优化。根据南宁地铁2号线全日分时最大断面客流分布特点，清晰可以看出南宁地铁2号线客流呈现两坨山峰，在早晚高峰客流量剧增，如图3南宁地铁2号线全日分时最大断面客流分布比例显示；根据南宁地铁2号线区间断面客流量分布显示，南宁地铁2号线线路客流特性呈现中间高、两边低不均衡现象，如图4所示。表3为南宁地铁2号线列车开行方案参数取值。

图3：南宁地铁2号线全日分时最大断面客流分布比例

图4：南宁地铁2号线区间断面客流量

表3：南宁地铁2号线列车开行方案参数取值

（1）方案一（建设路站—秀厢站）。

根据南宁地铁2号线客流时间和空间分布特点显示，分别在早高峰8:00—9:00中朝阳广场站出现最大断面客流量17580人/h。现结合折返站条件和客流需求量大小，开行大交路玉洞站——西津站，线路全长21.2km，列车周转时间100min列车折返时间为6min。小交路建设路站（站后折返）——秀厢站（站后折返），线路区段全长11.79km，列车周转时间62min，列车均为编组为6节每列。在保证上线数目列车数量102辆车不变、满足列车最小追踪间隔90s前提下。根据巴莱多定律，假设大小交路列车运用车辆比例为8:2，经计算得出高峰时期大交路运用车辆数为78辆，小交路运用车辆数为24辆，得出大交路开行对数为8对/h，发车间隔为7.5min/对；大小交路为12对/h，发车间隔为5min/对，列车满载率为95.7%。平峰时期运行单一交路，列车运用车辆78辆，开行对数10对/h，发车间隔8min/对。

表4：南宁地铁2号线列车开行方案优化后运行指标

（2）方案二（石柱岭站—秀厢站）。

根据南宁地铁2号线客流时间和空间分布特点显示，分别在早高峰8:00—9:00中朝阳广场站出现最大断面客流量17580人/h。现结合折返站条件和客流需求量大小，开行大交路玉洞站——西津站，线路全长 21.2km，列车周转时间100min，列车折返时间为6min。小交路石柱岭站（站后折返）——秀厢站（站后折返），线路区段全长8.31km，列车周转时间47min，列车均为编组为6节每列。在保证上线数目列车数量102辆车不变、满足列车最小追踪间隔90s前提下。根据巴莱多定律，假设大小交路列车运用车辆比例为8:2，经计算得出高峰时期大交路运用车辆数为78辆，小交路运用车辆数为24辆，得出大交路开行对数为8对/h，发车间隔为7.5min/对；大小交路为 13对/h，发车间隔为 4.6min/对，列车满载率为88.3%。平峰时期运行单一交路，列车运用车辆78辆，开行对数10对/h，发车间隔8min/对。

表5：南宁地铁2号线列车开行方案优化后运行指标

（3）方案三（建设路—西津站）。

根据南宁地铁2号线客流时间和空间分布特点显示，分别在早高峰8:00—9:00中朝阳广场站出现最大断面客流量17580人/h。现结合折返站条件和客流需求量大小，开行大交路玉洞站——西津站，线路全长 21.2km，列车周转时间100min，列车折返时间为6min。小交路建设路站（站后折返）——西津站（站前折返或站后折返），线路区段全长15.5km，列车周转时间79min，列车均为编组为6节每列。在保证上线数目列车数量102辆车不变、满足列车最小追踪间隔90s前提下。根据巴莱多定律，假设大小交路列车运用车辆比例为8:2，经计算得出高峰时期大交路运用车辆数为78辆，小交路运用车辆数为24辆，得出大交路开行对数为8对/h，发车间隔为7.5min/对；大小交路为11对/h，发车间隔为5.5min/对，列车满载率为104.3%。平峰时期运行单一交路，列车运用车辆78辆，开行对数10对/h，发车间隔8min/对。

表6：南宁地铁2号线列车开行方案优化后运行指标

3.2 大小交路可行性分析

在早晚高峰运行时段，由表7数据表明，在列车上线数目不变的前提下，大小交路运行模式中发车间隔、列车开行对数、列车满载率数值受小交路运行区段长短影响。

表7：南宁地铁2号线列车开行方案优化后列车断面满载率

（1）列车断面满载率。

（2）列车最小追踪间隔。

南宁地铁2号线采用的信号系统为CBTC级别系统来进行列车追踪运行，所以南宁地铁2号线采用追踪运行图，运行间隔为追踪列车间隔时间，闭塞方式为移动闭塞，根据长远发展规划表示，列车运行间隔为90s，其计算公式如下公式（1）：

Ti——第i时段的列车运行间隔时间，单位（min）；

P——每节车厢定员数，单位（人）；

n——列车编组数量，单位（辆/列）；

pi——第i时段的最大断面客流量。

根据资料查询南宁轨道交通集团有限公司官网可知，南宁地铁2号线每节车厢定员232人，列车编组为6节编组，优化后列车满载率为95.7%，最大断面客流量为17580人/h。经过计算得出列车行车间隔为约为4.5min，满足列车最小追踪间隔90s。

4 结论

本文通过对南宁地铁2号线客流量及运行交路分析，在保证列车上线数目不变为102辆、保证列车最小追踪间隔90s前提下，高峰时期在方案一小交路列车断面满载率由114.8%下降为95.7%，分时内由原来开行10对/h列车增加为12对/h，发车间隔由原来6min/对缩短为5min/对，充分解决了南宁地铁2号线客流分布不均衡导致列车满载率过高，满足乘客出行服务需求。通过可行性分析，南宁地铁2号线通过方案一大小交路模式降低了列车满载率19.1%，增开列车对数2对/h，缩短发车间隔1min，满足高峰时段客运需求，提高了乘客出行服务水平。