王 軍

(南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司 南京 210012)

2010年南京地鐵1號(hào)線南延線開(kāi)通后，改變了原有1號(hào)線單線單交路的運(yùn)營(yíng)模式，采取Y字形交路的運(yùn)營(yíng)模式。隨著1號(hào)線南延線客流的不斷增長(zhǎng)，特別是早高峰時(shí)段的客流增長(zhǎng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期，如何改變1號(hào)線高峰期的擁擠現(xiàn)狀，按照客流規(guī)律合理安排運(yùn)能，最大限度發(fā)揮現(xiàn)有車輛及設(shè)備的能力，實(shí)現(xiàn)Y字形交路2∶1的運(yùn)營(yíng)模式是本文研究的重點(diǎn)。

1 背景介紹

南京地鐵1號(hào)線于2005年9月4日開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)，北起邁皋橋，西至奧體中心線路長(zhǎng)度為21.72 km，設(shè)16座車站，配20列車。2010年5月28日南延線開(kāi)通后，在安德門站與原1號(hào)線合并運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)新1號(hào)線運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度共46.72 km，設(shè)31座車站，配45列車。安德門—邁皋橋?yàn)楣簿€區(qū)段，安德門—奧體中心和安德門—藥科大學(xué)為支線區(qū)段。其中，邁皋橋至安德門之間共線段為14.74 km，12座車站;安德門站至奧體站之間的西延伸線的線路長(zhǎng)度為6.98 km，4座車站;安德門車站至藥科大學(xué)站之間的南延伸線線路長(zhǎng)度為25 km，15座車站(見(jiàn)圖1)。

圖1 1號(hào)線線路示意

由于在南延線開(kāi)通后，新1號(hào)線是Y字形的線路，目前國(guó)內(nèi)地鐵在運(yùn)營(yíng)類似線路時(shí)，選擇的模式均為分段運(yùn)營(yíng)，南京地鐵在選擇運(yùn)營(yíng)模式時(shí)，也傾向于分段運(yùn)營(yíng)，并有2種方案，即:

1)邁皋橋—奧體中心單交路運(yùn)營(yíng)，安德門—藥科大學(xué)單交路運(yùn)營(yíng)，在安德門實(shí)現(xiàn)換乘;

2)邁皋橋—藥科大學(xué)單交路運(yùn)營(yíng)，安德門—奧體中心單交路運(yùn)營(yíng)，在安德門實(shí)現(xiàn)換乘。

但由于安德門站缺乏渡線(見(jiàn)圖2)，不具備折返條件，導(dǎo)致分段運(yùn)營(yíng)在南京地鐵1號(hào)線不具備可行性。在經(jīng)過(guò)比選后，南京地鐵1號(hào)線最終采用貫通運(yùn)營(yíng)的Y字形交路方式組織運(yùn)營(yíng)，開(kāi)往奧體中心方向和藥科大學(xué)方向的列車比例為1∶1。在1∶1的情況下，支線的運(yùn)能只能是主線的一半，當(dāng)隨著支線開(kāi)通時(shí)間的增加和小區(qū)入住率的提高，支線的運(yùn)能將會(huì)難以滿足客流增長(zhǎng)的需要。

圖2 安德門站示意

2 因素分析

2.1 客流分析

縱觀1號(hào)線的地域分布，共線區(qū)段地處南京市主城區(qū)，周邊商業(yè)發(fā)達(dá)、小區(qū)成熟、與2號(hào)線交會(huì)，客流相對(duì)充裕且穩(wěn)定;南延線地處南京最大的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)江寧，為南京副城區(qū)，住宅小區(qū)眾多，南延線開(kāi)通后，吸引了大量的年輕市民前往落戶定居，每天往返于主城與江寧，潮汐式客流明顯;西延線地處河西奧體中心附近，目前客流雖然較開(kāi)通初期有所增長(zhǎng)，但由于站點(diǎn)少，西延線總體客流不大(見(jiàn)表1)。

表1 工可預(yù)測(cè)客流與實(shí)際客流對(duì)比

目前，上線列車34列，其中西延線13列，南延線21列，共線間隔3 min7 s，支線間隔6 min15 s，共線最大運(yùn)能3.58萬(wàn)人次，支線最大運(yùn)能1.79萬(wàn)人次。

表1中數(shù)據(jù)表明，目前的客流斷面已經(jīng)超過(guò)了工可預(yù)測(cè)中2012年的客流，1號(hào)線除西延線外，共線區(qū)段和南延線在高峰期均接近或超過(guò)A型車定員人數(shù)，其中南延線已經(jīng)超過(guò)2400人，實(shí)際的個(gè)別列車局部可能會(huì)更加擁擠。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，客流依然在強(qiáng)勁增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率在15%左右，今后客流壓力將更為巨大。

2.2 列車分析

目前，1號(hào)線共有列車45列，其中原1號(hào)線列車20列，南延線新配列車25列，20列老車已經(jīng)經(jīng)過(guò)改造可以在南延線運(yùn)行。按照較高(90%)的上線率計(jì)算，最大上線列車數(shù)為41列，但目前依然有2列新車未交付使用。同時(shí)1號(hào)線的老車正處于架修階段，同一時(shí)期將有1列車處于架修狀態(tài)，無(wú)法上線運(yùn)營(yíng)，且隨著大修的啟動(dòng)，2013年將會(huì)有1列車處于大修狀態(tài)，屆時(shí)，將同時(shí)有2列車因修程無(wú)法上線運(yùn)營(yíng)。因此，如果新車全部到齊，最多上線列車也僅為39列。

由于列車的不足，已逐漸造成以下局面:

1)高峰時(shí)段列車內(nèi)擁擠不堪.經(jīng)常出現(xiàn)乘客擠不上車的情況。

2)架修、大修無(wú)法按規(guī)定修程進(jìn)行，車輛普遍存在超期服役的現(xiàn)象，形成車輛欠檢修、運(yùn)營(yíng)拼設(shè)備的被動(dòng)局面。

3)由于列車欠修嚴(yán)重，列車上線運(yùn)行的故障率隨之增加。同時(shí)高峰時(shí)段無(wú)備用車，列車故障下線后，該間隔只能通過(guò)調(diào)整在線列車間隔來(lái)彌補(bǔ)，導(dǎo)致后續(xù)列車更加擁擠，更容易發(fā)生車門故障，從而增加了行車組織的難度，同時(shí)延長(zhǎng)了乘客在站候車的時(shí)間，直接影響到行車安全和客運(yùn)服務(wù)的質(zhì)量。

3 方案比選

3.1 增加上線列車的1∶1模式

如果繼續(xù)按照1∶1模式組織運(yùn)營(yíng)，要緩解客流壓力，只能通過(guò)增加上線列車的方式提高運(yùn)能。按照最高上線39列車的現(xiàn)有條件，開(kāi)往奧體中心和藥科大學(xué)方向各需要15列車和24列車。共線間隔達(dá)到2 min 45 s，支線間隔達(dá)到5 min 30 s(見(jiàn)表2)。

表2 增加上線列車1∶1模式運(yùn)能情況

根據(jù)前面的客流分析，此方案雖然能夠滿足共線和西延線區(qū)段的客流，但滿足不了南延線的客流需求。

3.2 完全2∶1模式

2∶1模式即根據(jù)客流規(guī)律，將開(kāi)往南延線和開(kāi)往西延線的列車比例按照2∶1的模式進(jìn)行分配。完全2∶1模式即上下行都按照2∶1模式開(kāi)行。按照最高上線39列車的現(xiàn)有條件，開(kāi)往奧體中心和藥科大學(xué)方向各需要9列車和30列車。共線間隔達(dá)到3 min，南延線間隔達(dá)到4 min 30 s，西延線間隔達(dá)到9 min(見(jiàn)表3)。

表3 完全2∶1模式運(yùn)能情況

根據(jù)前面的客流分析，此方案雖然能夠滿足支線區(qū)段的客流需求，但滿足不了共線區(qū)段的客流需求。

3.3 高峰區(qū)段2∶1模式

完全2∶1模式即在上下行均為2∶1模式，如果在列車數(shù)能夠滿足的情況下，此方案為最優(yōu)。但由于最大供車數(shù)不足，為確保運(yùn)能滿足各線需求，在高峰區(qū)段采用2∶1模式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)。即為了滿足局部高峰而在局部增大行車密度，采用局部2∶1的模式組織行車。按照最高上線39列車的現(xiàn)有條件，開(kāi)往奧體中心和藥科大學(xué)方向各需要12列車和27列車，2∶1開(kāi)行時(shí)間可持續(xù)1 h，共線間隔達(dá)到2 min 20 s，南延線間隔達(dá)到3 min 30 s，西延線間隔達(dá)到7 min(見(jiàn)表4)。

表4 高峰區(qū)段2∶1模式運(yùn)能情況

由此可見(jiàn)，通過(guò)高峰區(qū)段2∶1開(kāi)行方式，滿足了高峰區(qū)段的客流需求，即滿足了共線與南延線斷面，西延線間隔也增加不多，較符合南京地鐵目前的現(xiàn)狀，故此方案較為可行。

4 方案實(shí)施

4.1 FALKO 簡(jiǎn)介

南京地鐵1號(hào)線采用西門子信號(hào)系統(tǒng)，與信號(hào)系統(tǒng)接口的編圖系統(tǒng)采用FALKO系統(tǒng)，F(xiàn)ALKO是在德國(guó)和歐洲鐵路系統(tǒng)廣泛使用的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證運(yùn)行時(shí)刻表的專業(yè)軟件。編輯一個(gè)新的運(yùn)行圖，需要考慮所有相關(guān)的運(yùn)行條件，即列車運(yùn)行的路徑、時(shí)刻表使用的具體時(shí)間段、在不同車站的停站時(shí)間、運(yùn)行間隔、需要的列車號(hào)等。FALKO會(huì)優(yōu)化列車使用的時(shí)間表，生成一個(gè)符合基本要求的運(yùn)行時(shí)刻表(見(jiàn)圖3)。

圖3 Y字形交路運(yùn)行圖2∶1模式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4.2 高峰區(qū)段2∶1在FALKO中的實(shí)現(xiàn)

因FALKO系統(tǒng)在處理單交路中能夠滿足需求，但在處理多交路時(shí)會(huì)因系統(tǒng)限制過(guò)多或操作復(fù)雜而不能編制出符合運(yùn)營(yíng)要求的運(yùn)行圖。特別是在編制2∶1運(yùn)行圖過(guò)程中，編制的復(fù)雜程度成倍增長(zhǎng)，易出現(xiàn)各種編譯失敗，造成一些在人工鋪畫運(yùn)行圖中較容易的運(yùn)行圖在FALKO中難以實(shí)現(xiàn)，或者需要更多的人工干預(yù)。為了在編制完成后的實(shí)施過(guò)程中減少行車調(diào)度員的人工干預(yù)，通過(guò)不斷的實(shí)踐，得出在FALKO中編制多交路或2∶1運(yùn)行圖的一些經(jīng)驗(yàn)和方法(見(jiàn)圖3)。

1)需要建立多個(gè)運(yùn)行路徑。在FALKO中需設(shè)置L0、L1為奧體中心—邁皋橋上下行交路，L2、L3為藥科大學(xué)—邁皋橋上下行交路，L4、L5為藥科大學(xué)—邁皋橋上下行2∶1交路運(yùn)行路徑。

2)需要建立多個(gè)行程(trips)，可避免單個(gè)行程在多交路的各時(shí)段間隔時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤，基本上可按照每天的峰期設(shè)置，南京地鐵一般按照早平峰、早高峰、平峰、晚高峰、晚平峰、晚低峰共6個(gè)時(shí)段分別設(shè)置行程。

3)設(shè)置2∶1高峰期共線區(qū)段的串行交路間隔(gaps for serial circuits)，在滿足最小折返時(shí)間的情況下，縮短列車在共線區(qū)段折返線的停留時(shí)間，以提高小間隔運(yùn)行效率，防止因此而產(chǎn)生編譯失敗。

4)不同交路在共線區(qū)段的停站時(shí)間需要一致，即L0、L1、L2、L3、L4、L5 在安德門—邁皋橋上下行的停站時(shí)間設(shè)置需要完全一致，確保在共線區(qū)段運(yùn)行時(shí)的平行間隔，以及經(jīng)過(guò)幾圈運(yùn)行，不同交路間不會(huì)發(fā)生沖突。

5)在FALKO編制順序上，先將藥科大學(xué)—邁皋橋交路的線條進(jìn)行設(shè)定，間隔為420 s，生成的運(yùn)行圖如圖4所示，圖中橫向代表車站，縱向代表時(shí)間。

圖4 共線區(qū)段南延線運(yùn)行圖

之后，將奧體中心—邁皋橋交路的線條依然按照420 s的間隔進(jìn)行設(shè)定，起始時(shí)間需精確到秒，將線條放置在藥科大學(xué)—邁皋橋交路線條之上140 s，同時(shí)，需要考慮從1∶1至2∶1過(guò)渡期間的轉(zhuǎn)化，包括1∶1向2∶1轉(zhuǎn)換和2∶1結(jié)束后向1∶1轉(zhuǎn)換，起始時(shí)間需精確到秒，確保間隔的均等(見(jiàn)圖5)。

圖5 共線區(qū)段南延線與西延線1∶1的運(yùn)行圖

圖5中黑色線條為1∶1至2∶1的分界點(diǎn)，以下為1∶1，以上為2∶1，紅色線條為西延線線條，藍(lán)色為南延線線條。

最后，需要單獨(dú)設(shè)置藥科大學(xué)—邁皋橋的交路L4、L5，與L2、L3單獨(dú)運(yùn)行，互不干擾。通過(guò)此舉，可以有效地避免出現(xiàn)編譯失敗，將剩余的列車按照420 s的間隔加入到以上交路中。圖6中綠色線條為2∶1插入的列車，起始時(shí)間和終止時(shí)間需要精確到秒，最終形成在正線2 min 20 s的間隔，3趟列車中2趟來(lái)自藥科大學(xué)，1趟來(lái)自?shī)W體中心的2∶1發(fā)車模式。

圖6 共線區(qū)段南延線與西延線2∶1的運(yùn)行圖

同時(shí)，中國(guó)藥科大學(xué)—安德門支線區(qū)段為了間隔均勻，避免因?yàn)楣簿€2∶1而導(dǎo)致支線出現(xiàn)2 min20 s和4 min 40 s的交替間隔，造成乘客不均衡，需對(duì)綠線(藥科大學(xué)—邁皋橋上行)在藥科大學(xué)—安德門區(qū)段的各站停站時(shí)間做延時(shí)75 s的處理，確保綠色線條在兩條藍(lán)色線條中間始發(fā)，到達(dá)安德門站時(shí)可以順利按照2 min 20 s的間隔接入共線區(qū)段(見(jiàn)圖7)。

圖7 南延線區(qū)段運(yùn)行圖

通過(guò)以上辦法和一些細(xì)節(jié)的把握，可以在FALKO中實(shí)現(xiàn)編譯正常的運(yùn)行圖，可以將此運(yùn)行圖通過(guò)西門子信號(hào)系統(tǒng)的檢測(cè)傳入COM機(jī)中供運(yùn)營(yíng)調(diào)用。

5 結(jié)語(yǔ)

從2∶1開(kāi)行比例的研究到2∶1模式的確立，再到最終在FALKO中實(shí)現(xiàn)，根據(jù)客流規(guī)律和變化，最終從理論變成了現(xiàn)實(shí)，并在2011年下半年開(kāi)始在南京地鐵1號(hào)線使用。目前運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定，南延線早高峰期間的車廂舒適度大為改觀，以前由于擁擠導(dǎo)致的乘客扒門及車門故障現(xiàn)象也大大減少，高峰期間的正點(diǎn)率也隨之提高，運(yùn)營(yíng)秩序進(jìn)入良性循環(huán)。

2014年，1號(hào)線西延段將劃入10號(hào)線，南延線與1號(hào)線共線區(qū)段將組成新的1號(hào)線。屆時(shí)，新的1號(hào)線將貫通運(yùn)營(yíng)，在列車有限的情況下，也將利用這種思想在新1號(hào)線進(jìn)行大小交路套跑，以優(yōu)化運(yùn)營(yíng)模式，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高運(yùn)營(yíng)效率。

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