陳曉峰

（上海地鐵第一運(yùn)營(yíng)有限公司，201100，上?！喂こ處煟?/p>

上海軌道交通16號(hào)線快慢車運(yùn)行方案研究

陳曉峰

（上海地鐵第一運(yùn)營(yíng)有限公司，201100，上海∥工程師）

目前，上海軌道交通采用站站停方式，但是用于遠(yuǎn)郊線路時(shí)，這種方式的運(yùn)行效率和服務(wù)水平無(wú)法滿足需求，而快慢車結(jié)合運(yùn)行方式是一種有效的解決方案。即將開(kāi)通的上海軌道交通16號(hào)線就采用了車站越行側(cè)線設(shè)計(jì)，快慢車結(jié)合的運(yùn)行方式，快車在部分站點(diǎn)或全部中間站不停站，利用越行車道對(duì)慢車超越方式，縮短旅行時(shí)間。但在使用快慢車運(yùn)行方式的同時(shí)，也造成了線路通過(guò)能力下降、行車組織難度加大等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)快慢車運(yùn)行方案進(jìn)行分析，對(duì)通過(guò)能力、行車組織方案等的比對(duì)，對(duì)16號(hào)線近期快慢車運(yùn)行方案提出了建議。

城市軌道交通；快慢車運(yùn)行方案；行車組織

Author'saddressShanghai No.1 Metro Opertion Co.，Ltd.，201100，Shanghai，China

隨著上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的發(fā)展，軌道交通線路正逐漸向遠(yuǎn)郊延伸。所以，連接遠(yuǎn)郊到中心城區(qū)的交通客運(yùn)服務(wù)日顯重要。通過(guò)分析，遠(yuǎn)郊線路的客流動(dòng)態(tài)特征主要是：遠(yuǎn)距離出行、目的地明確、通勤客流為主。目前，上海軌道交通采用站站停方式，但是用于遠(yuǎn)郊線路時(shí)，這種方式的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、服務(wù)質(zhì)量水平不太適應(yīng)，而快慢車結(jié)合運(yùn)行方式相比能滿足遠(yuǎn)郊線路運(yùn)行組織。即將開(kāi)通的上海軌道交通16號(hào)線就采用了車站越行側(cè)線設(shè)計(jì)、快慢車結(jié)合的運(yùn)行方式，快車在部分站點(diǎn)或中間站全部不停站，利用越行車道超越慢車，縮短快車旅行時(shí)間。但在使用快慢車運(yùn)行方式的同時(shí)，也造成了線路通過(guò)能力下降、行車組織難度加大等問(wèn)題。本文結(jié)合上海軌道交通16號(hào)線近期設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及快慢車運(yùn)行方式特點(diǎn)，研究快慢車運(yùn)行組織中快慢車運(yùn)行比例，旨在提高上海軌道交通行車安全和線路效能。

1 上海軌道交通16號(hào)線基本情況簡(jiǎn)介

1.1 線路簡(jiǎn)況

16號(hào)線從浦東龍陽(yáng)路——浦東南匯臨港新城，通過(guò)在龍陽(yáng)路站與軌道交通2號(hào)線、7號(hào)線、磁浮列車換乘，滿足連接遠(yuǎn)郊臨港新城到中心市區(qū)的要求，線路長(zhǎng)度達(dá)到58.962 km。根據(jù)采用快慢車組合運(yùn)行的需要，在羅山路站設(shè)置單島四線的越行線形式；在航頭站、野生動(dòng)物園站、浦東火車站站設(shè)置雙島四線的越行線形式；在臨港新城北站設(shè)停車線，為一島一側(cè)配線形式，并兼臨時(shí)故障線使用。同時(shí)考慮采用快慢車組合運(yùn)行后，列車的出發(fā)間隔和到達(dá)間隔不均衡，起點(diǎn)站龍陽(yáng)路站和終點(diǎn)站臨港新城站采用站前折返雙島四線的配線形式（見(jiàn)圖1）。

1.2 運(yùn)行條件

（1）終端站龍陽(yáng)路站和臨港新城站設(shè)站前折返雙島四線，接發(fā)車能力能滿足60 s要求；

（2）列車采用A型車，定員216人/輛（站立標(biāo)準(zhǔn)4人/m2），最高行車速度為120 km/h，車輛構(gòu)造速度135 km/h；

（3）近期快車和普快采用3節(jié)編組，慢車6節(jié)編組，可用列車數(shù)未知；

（4）快車、普快車和慢車的全程旅行時(shí)間和平均旅行速度見(jiàn)表1。

圖1 上海軌道交通16號(hào)線線路示意圖

表1 3種列車旅行時(shí)間和旅行速度

1.3 客流數(shù)據(jù)

16號(hào)線近期客流數(shù)據(jù)分別見(jiàn)圖2、圖3及圖4。

圖2 16號(hào)線近期上行全日客流

圖3 16號(hào)線近期上行早高峰客流量

2 快慢車運(yùn)行組織概念

2.1 快慢車運(yùn)行組織概念

快慢車運(yùn)行組織，是從運(yùn)輸組織適應(yīng)客流特征的角度出發(fā)，根據(jù)線路的長(zhǎng)、短途客流特點(diǎn)和通過(guò)能力情況，將在慢車停于越行站側(cè)線的基礎(chǔ)上，同時(shí)安排普快列車在越行站停站上下客、直達(dá)快車通過(guò)越行站的列車運(yùn)行組織方案。3種列車以不同旅行速度運(yùn)行是種長(zhǎng)期性、固定性的方式。

圖4 16號(hào)線近期上下行早高峰斷面客流量

2.2 快慢車運(yùn)行分類

根據(jù)車站建造種類分，一般的越行站分布有島式和側(cè)式兩種（見(jiàn)圖5）。

圖5 島式、側(cè)式越行站示意圖

根據(jù)列車停站方式可分為站站停運(yùn)行、區(qū)段停站式運(yùn)行、點(diǎn)到點(diǎn)直達(dá)運(yùn)行（見(jiàn)圖6）。

圖6 列車停站方式圖示

3 快慢車運(yùn)能計(jì)算

3.1 線路運(yùn)輸能力

線路運(yùn)輸能力由線路追蹤能力和線路折返能力共同制約，線路追蹤能力和折返能力中較小的一個(gè)就是線路運(yùn)輸能力；線路追蹤間隔和折返出發(fā)間隔中較大的一個(gè)就是線路的運(yùn)行間隔。

16號(hào)線的終點(diǎn)站設(shè)置站前雙島四線配置，列車折返能滿足60 s行車間隔，行車組織采用自動(dòng)信號(hào)，區(qū)間最小追蹤間隔為90 s，線路最小間隔為90 s。

3.2 單一交路周轉(zhuǎn)時(shí)間

16號(hào)線近期全日斷面客流分析見(jiàn)圖7。全日客流總體較平穩(wěn)，沒(méi)有很大的波動(dòng)，線路采用單一交路運(yùn)行比較合理。

單一交路周轉(zhuǎn)時(shí)間計(jì)算公式為：

式中：

T周——列車周轉(zhuǎn)時(shí)間；

T上——列車上行運(yùn)行所需時(shí)間；

T下——列車下行運(yùn)行所需時(shí)間；

T站——列車停站時(shí)間；

T待避——慢車待避所用時(shí)間；

T折——列車折返所用時(shí)間。

圖7 16號(hào)線近期全日斷面客流量

設(shè)定16號(hào)線列車不越行，每站停站時(shí)間30 s，站前折返60 s，慢車待避停站時(shí)間180 s，快車越行慢車次數(shù)越多，線路通過(guò)能力就越低，還影響到短途乘客的出行時(shí)間。越行要綜合考慮，尋找到平衡點(diǎn)。16號(hào)線采用3種不同速度列車，考慮到近期列車發(fā)車間隔等原因，每列慢車固定二次被越行，越行等待時(shí)間等同停站時(shí)間，下列計(jì)算每站越行等待為180 s?？炻囋趩我唤宦返闹苻D(zhuǎn)時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 16號(hào)線快慢車單一交路周轉(zhuǎn)時(shí)間s

3.3 線路運(yùn)能計(jì)算

快慢車的運(yùn)行方式不同于現(xiàn)在軌道交通站站停運(yùn)行方式。以快慢車運(yùn)行時(shí)，列車的發(fā)車間隔會(huì)因快慢車不同的運(yùn)行速度而采用不同的發(fā)車間隔。目前比較普遍的是將快慢車按比例組合固定作為一個(gè)周期來(lái)計(jì)算，具體如下：

式中：

N——快慢車組合下最大通過(guò)能力；

T——一組快慢車組合所需要的時(shí)間，s；

K周——快慢車組合時(shí)間內(nèi)所包含的列車數(shù)；

PK周——快慢車組合運(yùn)輸能力；

P——列車運(yùn)輸能力；

n——列車數(shù)；

m——列車編組數(shù)；

p——車輛定員數(shù)。

由此可知，列車發(fā)車間隔決定線路通過(guò)能力。為滿足長(zhǎng)途出行乘客出行時(shí)間，同時(shí)兼顧短途乘客候車時(shí)間，滿足早高峰最大斷面客流運(yùn)載能力及考慮列車運(yùn)用數(shù)，通過(guò)對(duì)3種列車運(yùn)行比例研究，以達(dá)到最合理運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

4 16號(hào)線快慢車運(yùn)行方案研究

4.1 快慢車運(yùn)行組合

按線路客流分布特征和列車配置狀況，快慢車運(yùn)行組合可分為3種組合：①慢車+普快；②慢車+快車；③慢車+普快+快車。

上海軌道交通16號(hào)線客流特點(diǎn)從全日各站上下客流和客流組團(tuán)表分析：早高峰占全日客流17%，晚高峰客流占全日客流14%，最大小時(shí)斷面客流1.7萬(wàn)人次；平均乘距25.9 km，遠(yuǎn)距離出行需求較大；從龍陽(yáng)路到臨港新城北站及終點(diǎn)站臨港新城站的組團(tuán)客流占29%～41.7%左右，從中心城區(qū)到南匯城區(qū)組團(tuán)客流占24.4%，平谷時(shí)段客流相對(duì)平穩(wěn)。根據(jù)這些客流特征，可采用快車+普快+慢車的組合方式，這種方式可以有效縮短乘客的出行時(shí)間。慢車采用站站停，普快列車中間停華夏西路、羅山路、惠南站、臨港新城北站；快車中間只停臨港新城北站。

4.2 組合方案

（1）方案一?？燔嚕?輛編組）、普快（3輛編組）、慢車（6輛編組）的比例為1∶1∶1，定員均為216人/輛）計(jì)算如下：

為滿足高峰小時(shí)最大斷面客流1.7萬(wàn)人需求，在高峰小時(shí)內(nèi)需開(kāi)行的快慢車組合數(shù)為：17 000/ 2592≈6.6個(gè)。由此可得高峰小時(shí)內(nèi)每個(gè)快慢車組合所用的時(shí)間

因此，快慢車組合中，3種列車的平均發(fā)車間隔

平均發(fā)車間隔182 s，由于采用1∶1∶1運(yùn)行方式，因此每個(gè)快慢車組合的發(fā)車間隔相等，都是546 s，運(yùn)用車數(shù)見(jiàn)表3。

表3 方案一車輛運(yùn)用數(shù)

（2）不同快、普、慢車組合比例的比選方案見(jiàn)表4和圖8。

表4 比選方案

圖8 不同方案的列車運(yùn)行數(shù)及其平均發(fā)車間隔

4.3 方案分析

4.3.1 運(yùn)能分析

16號(hào)線客流的平均乘距長(zhǎng)，組團(tuán)間客流交換量占總客流的70%，直達(dá)比例在29%～41.7%左右（見(jiàn)圖9）。

圖9 16號(hào)線客流組團(tuán)比例

根據(jù)早高峰斷面客流計(jì)算出乘坐快慢車數(shù)量：快車（龍陽(yáng)—臨港）=8 000人次×32.4%=2 592

人次；普快（中間停四站）=15 000人次×24.4%= 3 660人次。

在實(shí)際運(yùn)行中A型車以定員310人/輛計(jì)算，從長(zhǎng)途運(yùn)行舒適性考慮，本文以理論數(shù)據(jù)216人/輛計(jì)算。表5是根據(jù)兩種不同定員數(shù)分別計(jì)算出的線路斷面滿載率。

表5 不同方案斷面滿載率

由表5可以分析，按實(shí)際310人/輛計(jì)算，方案三和方案五斷面滿載率低，運(yùn)能比較浪費(fèi)，但乘客乘坐舒適性比較好；方案四中快車運(yùn)能適中，滿足運(yùn)行組織需求，但普快滿載率較高，乘客乘車擁擠。但考慮到快慢車運(yùn)行組織中快慢車發(fā)車平均間隔，乘客的主觀選擇比較多，可以分流一部分客流。綜合考慮運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，方案四比較適合。

4.3.2 行車組織分析

（1）平均發(fā)車間隔分析?？炻囘\(yùn)行方式因受越行站設(shè)計(jì)固定不可改變性，以及快慢車組合中對(duì)快車越行慢車采用相對(duì)固定車站的影響。快車對(duì)慢車的越行需通過(guò)快慢車一個(gè)組合中調(diào)整快慢車不同發(fā)車間隔來(lái)實(shí)施，平均發(fā)車間隔大對(duì)運(yùn)行調(diào)整的空間就大，3種方案中方案四的平均發(fā)車間隔231 s，比其他二種方案具有優(yōu)勢(shì)。

（2）終端站作業(yè)分析。16號(hào)線終點(diǎn)站設(shè)置雙島四線配置，車站采用交替接發(fā)車，能滿足60 s間隔。但在快慢車運(yùn)行中，由于快慢車旅行速度不同，因而快慢車到達(dá)終端站的時(shí)間也會(huì)不同，往往后行的快車比慢車先到達(dá)終端站，只能占用股道等待慢車。由此可以分析出快慢車組合中快車和普快占有比例越高，終端站接發(fā)車能力越低，行車組織難度越大。方案五中快車和普快占組合中用車的50%，對(duì)終端站的行車組織壓力比較大，相對(duì)而言，方案四在幾個(gè)方案中比較占優(yōu)勢(shì)。

4.4 方案比選

在同等斷面客流情況下，以下對(duì)幾個(gè)比選方案的運(yùn)能和行車組織進(jìn)行分析。

（1）方案三：在長(zhǎng)距離運(yùn)輸運(yùn)能方面還有空余量，從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性考慮不合理，在行車間隔方面不如方案四。

（2）方案四：在長(zhǎng)距離運(yùn)能上比較緊張，乘客乘坐舒適性比其他二方案稍差些，但由于快慢車運(yùn)行中，存在著多種乘車方式選擇，考慮到乘客主觀意愿，還是能滿足近期客流需求。在行車組織中平均發(fā)車間隔的增大，有利于快慢車組合中的發(fā)車間隔調(diào)整，對(duì)慢車越行和終端站的行車壓力較小。

（3）方案五：快車和普快在組合中占的比例大，造成終端站的接發(fā)車壓力大，同時(shí)對(duì)車站的行車組織要求比較高。運(yùn)能上，普快的運(yùn)能空余量大，造成能耗浪費(fèi)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差。

通過(guò)比對(duì)，本文認(rèn)為方案四在運(yùn)行組織中綜合優(yōu)勢(shì)比較明顯，推薦采用方案四。

5 結(jié)語(yǔ)

上海軌道交通不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行也在不斷成熟與完善。運(yùn)行組織中的各種狀況都具有隨機(jī)性、動(dòng)態(tài)性等不確定因數(shù)，多種運(yùn)行方式結(jié)合是運(yùn)行組織而必然趨勢(shì)。各種運(yùn)行方式如何有效結(jié)合，以比選出高效、節(jié)能、達(dá)到乘客與公司雙贏的運(yùn)行組織方案，還有待分析探索。

［1］ 張國(guó)寶.城市軌道交通運(yùn)行組織［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006.

［2］ 毛保華，劉明君，黃榮，等.軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行組織理論與關(guān)鍵技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2011.

［3］ 上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，上海申通軌道交通研究咨詢有限公司.上海軌道交通11號(hào)線南段工程可行性研究報(bào)告［R］.上海：上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，上海申通軌道交通研究咨詢有限公司，2007.

［4］ 宋鍵，徐瑞華，繆和平.市域快速軌道交通線開(kāi)行快慢問(wèn)題的研究［J］.城市軌道交通研究，2006（12）：23.

On Express/Slow Train Operation Program on Shanghai Rail Transit Line16

Chen Xiaofeng

Shanghai rail transit adopts the slow train model which could not adapted to the economic and service requirements for suburban lines，while the express/slow train operationcould satisfy the traffic organization.Line 16 is about to put into operation，it adopts the uses the express/ slow operation model with station overtaking line design，this model will shorten the passenger's travel time and enhance the level of service.But this model also causes new problems in traffic organization and reduces the rail transport capability.Through analysis and comparison of the operation programs，some suggestions are put forward for the operation of Line 16 in the near future.

urban rail transit；express/slow train operation；traffic organization of train

U 292.4

2012-09-26）