吳海軍
(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司,工程師,陜西 西安 710018)
西安地鐵二號線為南北走向,一期工程北起北客站,途經(jīng)張家堡廣場、城市中心北大街及鐘樓、南郊體育場、小寨商業(yè)文化中心等大型客流集散地,南至?xí)怪行?,線路全長20.62 km,共設(shè)車站17座,平均站間距1.21 km,建成后將成為西安市南北交通的骨干線路〔1〕。目前規(guī)劃中的線網(wǎng)有6條線,全長達(dá)到251.8 km,建成后將覆蓋西安市區(qū)各主要區(qū)域,極大緩解地面交通壓力,方便市民出行。
城市軌道交通的社會性質(zhì)決定了運(yùn)營管理單位追求社會效益為主,經(jīng)濟(jì)效益為輔。為建設(shè)經(jīng)濟(jì)節(jié)約型地鐵,各地鐵運(yùn)營企業(yè)都在探索經(jīng)濟(jì)節(jié)約的管理方式,調(diào)度組織方式就是其中之一。通過合理的調(diào)度組織方式,既能為旅客提供高質(zhì)量的服務(wù),又能最大可能地降低運(yùn)營成本。列車運(yùn)行交路是調(diào)度組織的表現(xiàn)形式,采用不同的列車交路對服務(wù)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益將產(chǎn)生很重要的影響。西安地鐵二號線作為西安市首條開通運(yùn)營的地鐵線路,社會關(guān)注度高,影響大。地鐵運(yùn)營公司不但要為乘客提供安全、便利的服務(wù),做好日常的運(yùn)營管理,還要能在遇到特殊情況時(尤其是區(qū)間故障),通過科學(xué)合理的組織方式,充分挖掘運(yùn)輸潛力,確保運(yùn)營不中斷,從而降低乘客恐慌情緒,減小社會影響。因此,開通運(yùn)營前就開展對西安地鐵二號線在正常和非正情況下的列車運(yùn)行交路模式進(jìn)行研究,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
軌道交通線各區(qū)段的斷面客流分布通常為中間大兩端小,或一端大一端小的情形。這就需要根據(jù)斷面客流在空間的分布,對各種列車交路方案進(jìn)行比選,采用最佳的交路方案,在不降低服務(wù)水平的前提下提高車輛運(yùn)用效率,避免運(yùn)能浪費(fèi),使運(yùn)營組織做到經(jīng)濟(jì)合理。在正常情況下,地鐵列車運(yùn)行交路模式的選擇,通常以各設(shè)計年度預(yù)測的高峰小時斷面客流為主要依據(jù)。在比選列車交路方案時,除了應(yīng)符合客流的空間分布特征外,還應(yīng)當(dāng)綜合考慮不同交路對服務(wù)質(zhì)量的影響〔2〕。
最理想的交路模式是全線客流平均分布,采用一個大交路,列車在線路的2個終點(diǎn)站間運(yùn)行,到達(dá)線路終點(diǎn)站后折返。但很多地鐵線路全線的實(shí)際客流并不均衡,采用不同的交路各有利弊,需要運(yùn)營單位結(jié)合不同線路的情況權(quán)衡選擇。
1.1 交路模式比選 根據(jù)客流調(diào)查分析,西安地鐵二號線客流呈現(xiàn)紡錘狀連續(xù)斷面分布,市民出行距離主要以3~9 km為主,占整體客運(yùn)量的58%~63%,表現(xiàn)為中間客流大,兩端逐漸遞減的特點(diǎn)〔1〕。因此,全線可以采用一個大交路和大小交路嵌套2種模式。
1.1.1 大交路 大交路是指列車在線路的2個終點(diǎn)站之間運(yùn)行,為全線提供服務(wù)的模式。這種交路方案行車組織簡單,乘客無需換乘。如果線路各區(qū)段斷面客流不均衡程度較大,則會產(chǎn)生部分區(qū)段列車運(yùn)能的浪費(fèi)。
1.1.2 大小交路嵌套 大小交路嵌套是指在線路上既開行大交路列車,也開行小交路列車的運(yùn)行組織模式。大交路列車在線路的2個終點(diǎn)站間運(yùn)行,而小交路列車在線路中間車站折返〔3〕。這種交路可根據(jù)客流需要,組織不同編組、不同開行對數(shù)的列車在各區(qū)段運(yùn)行。與單純采用大交路相比,可提高列車滿載率,加快列車周轉(zhuǎn),但部分乘坐大交路列車的乘客候車時間增加(如圖1)。
圖1 大小交路嵌套
1.2 交路選擇 若采用大小交路嵌套模式,雖然可以提高滿載率,加快列車周轉(zhuǎn),但二號線全線各區(qū)段斷面客流不均衡程度較小,采用小交路列車會在中間站折返,清客量相對較大,增加旅客不滿,降低服務(wù)質(zhì)量〔4〕。
若采用大交路,列車雖然在兩端滿載率相對較低,但中間站沒有折返,全線保持較高的運(yùn)能,長途旅客不用換乘,服務(wù)質(zhì)量高。
考慮到西安鐵路北客站將投入運(yùn)營,城市向北拓展戰(zhàn)略的實(shí)施以及南部大學(xué)城、高新區(qū)的發(fā)展,南北兩端客流量將會增大。綜上所述,在正常情況下北客站至?xí)怪行拈g全線采用一個大交路是科學(xué)合理的。如圖2所示。
圖2 正常情況交路
城市軌道交通是一個復(fù)雜的大系統(tǒng),在運(yùn)營過程中,不可避免地會產(chǎn)生各種故障或?yàn)?zāi)害,導(dǎo)致雙線中的一條線在某1個或幾個區(qū)間發(fā)生行車中斷事件。如果在短時間內(nèi)不能解決,正常的運(yùn)行交路無法實(shí)現(xiàn),在保證救援和搶修的情況下,應(yīng)充分發(fā)揮配線功能,利用渡線、停車線、存車線和折返線等,組織列車臨時交路,盡可能維持軌道交通的運(yùn)營〔5〕。
根據(jù)西安地鐵二號線一期工程全線車站的配線設(shè)置情況,有渡線、停車線、存車線和折返線,且具備組織列車臨時折返條件的車站有北客站、行政中心站、市圖書館站、北大街站、南稍門站、小寨站、會展中心站〔1〕。如果以這些車站為分界點(diǎn),將該線劃分為6個區(qū)間,若其中某一個區(qū)間發(fā)生故障時,可選擇相應(yīng)的臨時運(yùn)行交路。
當(dāng)發(fā)生故障時,故障區(qū)段把整條線路分割成幾個相對獨(dú)立的區(qū)段,不同區(qū)段可根據(jù)情況采用不同的交路方式。由于西安地鐵二號線采用了移動閉塞,完善的ATP系統(tǒng)為列車反向運(yùn)行的安全提供了保障。為提高行車效率,故障區(qū)段可采用單線雙向交路(俗稱“拉風(fēng)箱”),維持全線低水平的貫通運(yùn)行;非故障區(qū)段可組織列車按臨時小交路運(yùn)行。根據(jù)故障發(fā)生的區(qū)段不同,組織方法也有差異。
2.1 線路某一端發(fā)生故障 故障區(qū)段采用單線雙向運(yùn)行,在非故障區(qū)段列車?yán)枚删€或停車線等折返,采用小交路運(yùn)行。如圖3所示。
圖3 一端故障時的列車交路
2.2 線路中部發(fā)生故障 以行政中心至市圖書館站間發(fā)生區(qū)段故障為例在故障區(qū)段兩端列車?yán)枚删€或停車線等折返調(diào)頭,組織列車在線路兩端按小交路運(yùn)行,故障區(qū)段按單線雙向運(yùn)行,保持部分列車貫通運(yùn)行〔5〕。如圖4所示。
圖4 中部故障時的列車交路
線路中部發(fā)生故障時的列車交路需要優(yōu)化。在實(shí)際組織過程中,如果單線雙向運(yùn)行區(qū)段兩端站間距離過長,會引起旅客等待時間過長,為避免此情況,可以將該區(qū)段拆分為2段距離較短的小區(qū)間,分別由2列車在2個小區(qū)間內(nèi)往返運(yùn)行,可以明顯縮短乘客的單次最長候車時間,加快列車周轉(zhuǎn)。
以二號線為例〔1〕,若市圖書館站至北大街站之間出現(xiàn)故障,圖書館以北和北大街以南列車采用小交路運(yùn)行,市圖書館站至北大街站之間采用“拉風(fēng)箱”運(yùn)行(如圖5)。該故障區(qū)段長5.305 km,若一列車“拉風(fēng)箱”運(yùn)行,按旅行速度35 km/h計〔1〕,兩端折返清客、換端每次需3 min,乘客的單次最大候車時間T=5.305/35×60×2+3×2=24.2(min),等待時間太長,雖然在維持運(yùn)營,但服務(wù)質(zhì)量太低。若以龍首塬車站為分解點(diǎn),該區(qū)段是5站4區(qū)間,將該故障區(qū)段分為市圖書館至龍首塬和龍首塬至北大街2個小區(qū)間,2區(qū)間各為2個站間區(qū)間,長分別是2.857 km和2.448 km。按照上面的計算方法,市圖書館至龍首塬間乘客的單次最大候車時間為14 min48 s,而龍首塬站至北大街站間乘客的單次最大候車時間為14 min24 s。2個區(qū)間旅客的單次最大候車時間都在旅客可以接受的范圍以內(nèi)。
圖5 中部故障列車交路優(yōu)化
城市軌道交通以其舒適、便捷、安全、高效的特點(diǎn)極大地方便了市民出行,將成為城市交通的骨干力量。西安地鐵二號線作為西安城市軌道交通的首條運(yùn)營線路,社會關(guān)注度高,影響大。高質(zhì)量的服務(wù)不僅能吸引客流,也能為企業(yè)樹立良好的社會形象。西安地鐵雖然采用了目前行業(yè)內(nèi)很先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備,但并不能排除設(shè)備出故障的可能。為此論述了開通運(yùn)營前的調(diào)度組織方式:在正常情況下宜采用大交路模式;在非正常情況下,故障區(qū)段采用單線雙向模式,非故障區(qū)段采取小交路模式。這樣可以充分發(fā)揮地鐵設(shè)施設(shè)備的潛能,保證地鐵在發(fā)生故障時也能不間斷運(yùn)營,盡可能地提高服務(wù)質(zhì)量,降低對社會的負(fù)面影響。
〔1〕鐵道第一勘察設(shè)計院.西安市城市快速軌道交通二號線(鐵路北客站-長延堡段)初步設(shè)計〔R〕.西安:鐵道第一勘察設(shè)計院,2007.
〔2〕張國寶.城市軌道交通運(yùn)營組織〔M〕.北京:中國鐵道出版社,2000.
〔3〕王棟,展曉文.南京地鐵1號線列車小交路組織探析〔J〕.現(xiàn)代城市軌道交通,2006(4):42-45.
〔4〕袁博暉,王英濤.針對斷面客流量差異的行車組織適應(yīng)性探討〔J〕.城市軌道交通研究,2004(5):32-33.
〔5〕沈景炎.城市軌道交通配線的研究〔J〕.城市軌道交通研究,2006(9):1-5.