重庆市轨道交通快慢车运营方案设计研究

陈 阳，缪道平，陈福贵

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031）

1 引言

近年来，我国主要城市的轨道交通网络已呈现出普线网络基本成型、快线网络发展迅猛态势。其中，普线网络以传统站站停为主的运行模式，将难以适应服务范围进一步扩展至市域后的多样化功能需求。作为拓展城市空间骨架、引导全域规划发展的必然产物，快线系统大多采用快慢车、互联互通相结合的差异化运营方案，其服务范围涵盖市域及市区，更能满足客流快速、直达、便利出行的需求，势必成为城市轨道交通行车组织设计的发展趋势。目前，国内外已有多条快线采用快慢车模式设计并运营，如上海地铁16号线、成都地铁18 号线及广州地铁21号线等。本文以重庆市轨道交通 27号线与璧铜线贯通运营为研究背景，综合考虑线路功能定位、客流特征等因素，系统分析、研究其运营方案。

2 线路概况及功能需求分析

2.1 线路概况

27号线为串联重庆市三大槽谷、贯穿东西向的一条骨干快线。线路全长约51.89 km，起于璧山站，终于重庆东站，全线共设车站14座，其中换乘站13座，平均站间距4 km，线路走向如图1所示。27号线拟采用速度目标值140 km/h的城市轨道交通快线车（在市域D型车基础上增加最大爬坡能力至50‰），AC25kV供电制式。系统规模按单一交路24对/h控制。同时根据规划要求，27号线建成后将与先期建成的市郊铁路璧铜线（接驳点璧山站）贯通运营。璧铜线线路长度37.35 km，设站9座（含地下站1座，其余均为地面、高架站），平均站间距4.67 km，服务于铜梁区与璧山区间交通联系，具有明显市郊线路特征。璧铜线线路走向如图2所示。

图1 27号线线路走向示意图

图2 璧铜线线路走向示意图

为满足贯通运营要求，两线主要的技术标准（包括：车辆、供电、通信、信号等系统）均已保持相同或兼容。贯通运营后，将组合形成1条长达88.7 km，服务范围覆盖市郊，横贯主城，平均站间距达4.23 km的东西向快线，其行车组织设计势必要两线统筹考虑且适应多样化的客流需求。

2.2 功能需求分析

为缓解重庆市核心城区地面交通压力，进一步强化中心城区东部、中部、西部槽谷横向快速交通联系，适应并促进城市经济发展，27号线需服务于重庆主城一体化区域，承担东部、中部、西部槽谷间跨组团长距离出行客流需求，属于重庆市轨道交通快线层次。其建成后即与璧铜线贯通运营，线路功能定位则为：

（1）串联重庆市三大槽谷、贯穿东西向的一条轨道交通骨干快线；

（2）连接沙坪坝站、重庆站、重庆东站等重要对外枢纽，实现城市内外组团间的快速联系；

（3）与璧铜线贯通运营，构建铜梁、璧山至主城的快线联系，带动沿线城镇用地开发，促进铜梁、璧山融入主城一体化的进程。

27号线与璧铜线贯通运营后，主要服务于沿线通勤客流及跨组团、跨市域的长距离客流，同时需满足三大槽谷间客流的快速交换及三大铁路枢纽间客流的快速集散。

3 快慢车开行方案设计

3.1 客流特征分析

根据客流预测成果，27号线和璧铜线贯通运营后，全线车站乘降量分布示意图和远期高峰时段组团客流交换示意图分别如图3和图4所示。基于图3和图4的分析研究，27号线和璧铜线客流具有如下特征及需求。

图3 车站乘降量分布示意图

图4 远期高峰时段组团客流交换示意图

（1）车站乘降量分布组团化。在黛山大道站以西（璧铜线范围）各站乘降量明显较低，均低于全线平均水平；黛山大道站以东各站乘降量均处于较高水平，但西永站、磁器口站、后堡站低于全线平均水平。

（2）跨组团、长距离出行乘客占比高。从平均运距分布分析，平均运距在20 km以上的长距离出行客流占比约36.9%。从组团起讫点（OD）交通出行量分析，组团间出行为27号线客流出行的主体，约占总出行量的64%。其中长距离跨组团OD交换量占比达12.78%，主要发生在西部槽谷至中部槽谷间。

（3）铁路枢纽站集、散客流量占比高。远期到达三大铁路枢纽站的全日客流为19.6万人次，占全日客流量约18.8%；早高峰客流为3.2万人次，占早高峰客流量约20%，占比相对较大。

综合上述客流特征分析，27号线和璧铜线贯通运营后适宜采用快慢车运营模式，以满足长运距跨组团客流、铁路枢纽客流等多样化出行需求，并且充分体现快线技术优势，提升运营服务品质。

3.2 快车停站方案设计

基于27号线和璧铜线全线车站性质及分级、乘降量占比及换乘关系进行综合评价，大站快车停站方案具体如图5所示。其中，各组团中心站、特殊功能站、重要客流集散点以及重要换乘站基本均为快车停靠点。大站快车全线共停站15座，即璧铜线范围停站5座，27号线范围停站10座；全线共不停站7座，即璧铜线范围4站不停，27号线范围3站不停。

图5 大站快车停站方案示意图

3.3 快慢车开行对数确定

大站快车主要服务于“主城以西—三大槽谷”间跨组团、长距离出行客流。其列车开行对数的设计，以满足客流需求为下限，以符合系统能力要求为上限。

3.3.1 客流需求因素

跨组团、长距离出行客流是大站快车的主要服务对象，一般将最大跨组团OD断面客流量作为大站快车行车量的确定依据。而高峰时段最大断面客流则是快、慢车的共同服务对象，是确定总行车量的依据。根据远期高峰时段组团客流交换示意图（图4），可分别计算大站快车及快慢车总行车量。

（1）大站快车行车量。远期高峰最大跨组团OD断面客流占比12.78%，列车定员为1 554人/列，可推算出大站快车行车量则不宜低于3对/h。

（2）快、慢车总行车量。远期高峰最大断面客流约3.05万人次/h，则快、慢车总行车量不宜低于21对/h（总运能富余量约6.5%）。

3.3.2 系统能力限制因素

线路系统能力设计为24对/h，快慢车模式下系统能力与快车开行对数、不停站节约时间及系统最小行车间隔相关，即单位小时内每增开1对快车，可开行的总行车量减少t节约，造成系统能力损失。

（1）快车不停站节约时间。快车不停站通过站台所节省时间，包含起、停附加时间和停站时间，如式（1）所示：

式（1）中，t节约为快车不停站通过所节省时间，min；t停附加为慢车从高速制动进站与快车限速过站的时间差，min；t起附加为慢车启动出站与快车限速过站的时间差，min；t停站为车站停站时间，min。该工程大站快车过站速度按100 km/h考虑，依据列车过站压力波计算结论，线路中心至侧墙的净距按不小于2.9 m设计。同时根据牵引模拟结果，该线快车以100 km/h过站时，列车起、停附加时间约35～40 s，停站时间约30～35 s，故快车不停站节约时间平均按70 s考虑（即t节约=1.17 min）。

（2）系统能力损失。快慢车模式下系统能力损失，如式（2）所示：

式（2）中，N为快慢车模式下系统最大开行总对数，对/ h；n快为大站快车开行对数，对/ h；t节约为大站快车不停站所节约时间，取1.17 min；h为系统最小行车间隔，取2.5 min。

根据公式（1）和公式（2），可计算出远期不同快车开行对数下，系统最大开行对数、慢车可开行对数，如表1所示。

表1 不同快车开行对数比选

在适应客流需求方面，需满足快车开行对数大于3 对/h且总开行对数大于21对/h要求，上述方案1、方案2、方案3、方案4均满足；在符合系统能力要求方面，上述方案1、方案2、方案3、方案4也均满足。但从有利于行车计划制定、行车间隔均衡及车站客流组织等方面考虑，建议快、慢车开行对数成比例设置。此外，越行站设置数量（或越行站工程总投资）随快车开行对数的增加而增加，建议快车开行对数不宜过高。

综上，选择方案1作为快慢车运营方案，考虑快慢车开行对数成比例，故设计快、慢车开行对数推荐为3 : 18对/h，该方案可满足通道总客流需求、跨组团客流需求及系统能力要求。同时该方案越行站设置数量最少，可有效节省越行站工程总投资。

3.4 越行站设置方案设计

按快慢车开行对数1 : 1的模式分析，快车均匀发车时，越行点的确定方法如式（3）所示：

式（3）中，M为越行点设置间隔，站；t快为快车发车间隔，min；h为系统最小行车间隔，min；t节约为快车不停站节约时间，min。

27号线远期快车开行3对/h，按快慢车开行比例1 : 1情况下，快车等间隔发车时，越行点的设置间隔宜为12站（均为不停靠车站）。同时根据交路运营范围及快慢车开行比例的不同，分段考虑越行点设置间隔，具体如图6所示。

图6 远期快、慢车运营方案示意

（1）璧铜线范围。快慢车开行对数为3 : 9对/h，需在这间隔的12站中增设2个越行点，则越行点的设置间隔为4站或3站。该方案开行比例由1 : 1增至1 : 3，故越行点需增设2站。

（2）27号线范围。快慢车开行对数为3 : 18对/h，需在这间隔的12站中增设5个越行点，越行点的设置间隔为2站或1站。

结合车站工程实施条件及本线停车线布局分析，建议全线共设置2处越行站，分别位于璧铜线河边站和27 号线磁器口站。两站配线均需满足以下功能需求：① 快车越行、站站停列车待避功能；② 故障列车停放功能；③故障状态下临时折返功能，故均采用双岛四线方案。

4 快慢车开行效果分析

4.1 越行站方案适应性分析

越行站设置方案是以远期客流特征为设计依据，基于远期停站方案、快慢车开行比例及土建实施条件后综合确定：全线共设置2处越行站（河边站、磁器口站）。因全线初、近、远期客流特征基本一致，仅存在客流量大小差异，故初、近、远期停站方案保持一致，同时初、近期客流量的降低导致快、慢车开行对数的同步减少，因此远期越行站设置方案能满足行车密度更低的初、近期运营方案。

考虑到目前不少快线运营阶段与设计阶段快慢车方案存在明显差异及调整，因此提出在设计阶段进一步分析既定越行站设置方案下快慢车开行方案，为建成运营后提供参考。

（1）初、近期快车可不停靠车站数。根据公式（3），初、近期快慢车开行对数及比例降低后，越行站设置间隔车站数可进一步增加。因此按远期行车要求所设置的越行站方案，支持初、近期快车停站方案进一步增加不停靠车站数量。快慢车开行对数既定下，初期快车可选择13座站不停（增加6站），近期可选择10 座站不停（增加3站），能够进一步发挥快车的时间节省效果。

（2）远期快慢车开行方案。在既定停站方案基础上，经过高峰时段运行图铺画验证，快慢车开行方案还可组织2 : 20对/h、3 : 18对/h及4 : 16对/h，如表2所示。

表2 越行站设置方案下快慢车可开行对数

4.2 运行时间总节省分析

根据停站方案，每开行1列快车单程可不停靠7站，故单程旅行时间可节省约8.2 min；而站站停列车每被越行1次，需停站等待快车通过，前后各需等待1个最小行车间隔（2.5 min），故旅行时间增加约4.5 min。

结合列车运行图铺画分析，相较于站站停运营模式，快慢车运营模式下初、近、远期均存在明显出行时间节省效果，如表3所示。通过初、近、远期越行特征可以看出，随着快、慢车开行对数的逐步增加，近期快慢车模式出行时间节省效果最佳（因平峰时段无慢车待避）；但在远期平峰时段则存在慢车待避，导致出行时间节省效果较差。因此，建议快线实际运营后应尽可能平衡平峰时段快慢车开行对数，避免平峰时段存在慢车待避现象。

表3 快慢车运营模式下总节省运行时间

5 结语

文章以27号线与璧铜线贯通运营为研究背景，更注重从线路功能需求及客流特征角度分析快慢车运营方案的适应性，并强调方案的灵活性和经济性。通过优化快慢车行车量、分段设置越行站间隔来降低土建工程投资。同时考虑到实际运营与设计阶段的快慢车方案存在差异及调整可能，在既定越行站设置方案下提出了多套可行的快慢车方案，可为实际运营提供灵活参考。目前在城市轨道交通运营中采用快慢车、互联互通等模式已是发展趋势，文章结合工程实践所进行的快慢车运营方案设计及应用，也将为后续类似线路设计提供有效参考。