陳福貴

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地鐵單向加車小交路方案研究

陳福貴

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

從減少運營列車配置和運營成本的角度，探討一種更經(jīng)濟有效的列車運行交路設計方案?；谏钲诘罔F3號線的案例，提出單向加車小交路方案，對其方案的優(yōu)缺點進行分析，得出以下結論：單向發(fā)車交路方案在節(jié)約車輛購置費、運營成本、場段規(guī)模等方面均有優(yōu)勢，可以提高運營效率，是緩解局部高峰客流非常行之有效的手段?？偨Y采用該方案的若干適用條件（客流潮汐現(xiàn)象明顯、場段分布及規(guī)模適宜等），希望能為業(yè)內(nèi)設計及運營實踐提供一定的幫助。

城市軌道交通；行車組織；列車交路；單向加車；運營成本

1 概述

目前我國城市軌道交通發(fā)展方興未艾，截至2017年6月30日，全國共有31座城市開通運營軌道交通，運營里程達4 066 km；另有11座城市開通運營現(xiàn)代有軌電車，運營里程約233 km；已開工建設軌道交通的有53座城市（其中國家批復建設規(guī)劃的城市43座），規(guī)劃建設規(guī)模超9 000 km；在建規(guī)模約5 770 km，每年完成固定資產(chǎn)投資規(guī)模近4 000億元。

隨著各地地鐵建設和運營規(guī)模的迅速擴張，面對投資規(guī)模大、投資回收難的問題，如何尋求一條建設運營可持續(xù)發(fā)展的道路成為業(yè)內(nèi)及各地政府高度關注的問題。因此，在項目建設階段重點做好投資控制，在運營階段做好成本控制，最大程度上發(fā)揮項目的效益，提高地鐵盈利能力。

國內(nèi)地鐵在建設運營過程中，基于既有設計規(guī)范[1-2]，對地鐵運營交路設計已經(jīng)提出了許多有益的探討[3-10]。在此基礎上，筆者擬通過深圳地鐵3號線運營交路方案設計研究，提出一種結合場段布置，可以有效應對潮汐客流特征、降低運營成本的運營思路，為今后在規(guī)劃設計階段的場段選址和行車組織設計，以及為運營部門的運營管理提供借鑒。

2 深圳地鐵3號線概況及客流特征分析

深圳地鐵3號線規(guī)劃起于福田保稅區(qū)，終點坪地，普速服務，全長52 km。3號線列車采用B型車，6輛編組，最高運行速度為100 km/h。設1段2場，分別為橫崗車輛段、中心公園停車場、坪地停車場，場段接軌站分別為塘坑站、華新站、富坪街站。

其中3號線一期工程建設范圍起自羅湖區(qū)草埔站，止于龍崗區(qū)雙龍站，設橫崗車輛段1座，半地下站1座，高架站15座，主變電站2座。線路經(jīng)過深圳市羅湖區(qū)、龍崗區(qū)。二期工程（西延段工程）起于草埔站站后折返線末端與首期段接續(xù)，止于福田區(qū)益田站，途經(jīng)深圳市福田、羅湖區(qū)，全部為地下線路。設中心公園停車場1座和車站14座。

目前，已經(jīng)開通運營的線路為3號線一、二期工程，從福田中心區(qū)的益田站至龍崗區(qū)的雙龍站，總長約41.7 km，設車站30座。

另外根據(jù)規(guī)劃，3號線三期工程南延段由原益田站引出，到福田保稅區(qū)，線路長1.5 km，設1座車站。東延線由原雙龍站引出，到坪地六聯(lián)，線路長9.4 km，設7座車站。

深圳地鐵3號線全線線路如圖1所示。

圖1 深圳地鐵3號線線路

2.1 現(xiàn)狀客流特征

2011年6月28日，深圳地鐵二期工程全面開通運營，總長約178.3 km，標志著深圳城市軌道交通進入網(wǎng)絡化運營階段。其中，深圳地鐵3號線的開通范圍為益田站—雙龍站，設站30座。

二期工程開通以來，隨著線路周邊居民小區(qū)、商業(yè)中心、綜合交通樞紐等物業(yè)陸續(xù)投入使用，3號線客流快速增長，客運組織壓力加劇。

據(jù)統(tǒng)計，目前3號線日均客流已由2011年6月全線開通時的22.8萬人次/d增長至62.1萬人次/d，較之前增長了近2倍，客流效益較好?，F(xiàn)狀客流呈現(xiàn)了以下2個特征：

1）潮汐現(xiàn)象明顯。由于3號線原特區(qū)外段居住密度較高，且在原特區(qū)內(nèi)就業(yè)比重大，導致現(xiàn)有運營條件下，高峰時段單向運能飽和，客流潮汐現(xiàn)象嚴重。2014年10月，3號線早高峰雙龍至益田方向高斷面達到3.38萬人次/h，反方向僅為0.6萬人次/h，高低斷面比達到了6︰1。

2）換乘車站集散量高。3號線換乘車站集散量較高，其中老街站達到11.5萬人次/d，全網(wǎng)最高；購物公園站、布吉站集散客流均達到7萬人次/d。非換乘站中，雙龍站集散客流量較高，達到5萬人次/d，如圖2所示。

圖2 現(xiàn)狀3號線車站集散客流

現(xiàn)狀3號線全日換乘客流37.9萬人次，占全線客運量的60%。其中老街站換乘客流最高，達到全日15.7萬人次。福田站換乘客流相對較低，如表1所示。

現(xiàn)狀3號線本線客流約27.8萬人次/d，其中來往原特區(qū)內(nèi)外的客流占總量的40%，如圖3所示。

表1 現(xiàn)狀換乘客流情況（人次）

2.2 預測客流特征

根據(jù)《深圳市軌道交通3號線東延線客流預測專題研究報告》，3號線東延線初、近、遠期客流預測指標匯總詳見表2。

圖3 現(xiàn)狀3號線本線區(qū)段客流

表2 客流預測指標匯總

主要客流特征分析如下：

1）客流交換集中于中心城區(qū)段。根據(jù)3號線的線站位，結合城市規(guī)劃功能分區(qū)、沿線區(qū)域土地利用及各段交通需求特征，將3號線分為6個區(qū)段：福保站—紅嶺站（福田段）；老街站—水貝站（羅湖段）；草鋪站—丹竹頭站（布吉段）；六約站—荷坳站（中部組團段）；大運站—雙龍站（龍崗段）；內(nèi)環(huán)路—六聯(lián)站（坪地段）。

遠期片區(qū)內(nèi)部客流分布中，福田段客流最高，占全線客流的20 %，羅湖段與龍崗段次之；各片區(qū)間客流交換分布中，福田至羅湖段客流最高，占全線客流比重為13.6%；坪地段相關客流占全線客流的17.7%。

2）斷面形態(tài)潮汐現(xiàn)象明顯。受城市客流的影響，3號線早高峰上下行客流不均衡性較為明顯，客流方向為六聯(lián)站至保稅區(qū)站（上行方向），與城市早高峰客運形態(tài)相似。

各設計年度早高峰客流斷面圖呈“橄欖形”分布，初、近、遠期高峰小時最高客流斷面均位于上行方向老街站—曬布站區(qū)間。

從以上現(xiàn)狀及預測客流特征可知，3號線潮汐現(xiàn)象明顯，導致高峰時段大客流方向運能緊張；但同時反高峰方向運能浪費嚴重；從斷面形態(tài)來看，高峰斷面位于曬布—老街區(qū)間，且過高峰斷面后急劇下降，說明現(xiàn)狀進入原特區(qū)方向通勤客流主要還是在東門片區(qū)集散或換乘分流至1號線，與城市就業(yè)分布相吻合。因此，應研究并制定更為符合本線特征的行車組織方案，尤其列車運行交路方案。

圖4 3號線東延線遠期區(qū)段客流分布

圖5 3號線遠期高峰小時客流斷面

3 單向加車小交路方案

3.1 現(xiàn)狀運行交路情況

2013年1月21日起，3號線在早晚高峰特定時段，加開華新站—塘坑站的高峰區(qū)間車，實施長短交路套跑模式。目前的行車間隔為平峰8～10 min、高峰小交路段3 min、大交路段6 min，全程運行約70 min。列車運行交路如圖6所示。

3.2 設計推薦交路方案

在總體設計和初步設計階段，根據(jù)客流預測結果及全線配線布置，設計單位推薦采用“保稅區(qū)站—新城路站”的小交路方案，如圖7所示。該方案可以很大程度上包容現(xiàn)狀及預測客流特征需求，但同時也存在配車數(shù)量多，運營成本較高等問題。

圖6 已運營段3號線列車運行交路

Fig 6 Train operation diagram of the current Line 3

3.3 列車運行交路優(yōu)化方案

為了更好地適應客流特征，從運營可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，提出高峰單向加車的小交路方案。主要基于以下幾個因素：

1）客流特征具有明顯潮汐性，上下行客流量級不對稱；

2）大斷面集中位于華新站—塘坑站之間，該區(qū)段以外的最大斷面約為全線最大斷面的60%；

3）華新站、塘坑站分別為中心公園停車場、橫崗車輛段接軌站；

4）華新站、塘坑站均為雙島接軌站的形式，車站中間設有專門清客線；

5）系統(tǒng)規(guī)模預留34對/h，對起終點（尤其福田保稅區(qū)站）折返壓力較大。

基于以上分析，提出大小交路比例按2︰1，早高峰時段由塘坑站向華新站單向加車，晚高峰由華新站向塘坑站單向加車的方案，可以達到高峰小時正線加密的目的，大大節(jié)約運營成本。早、晚高峰交路如圖9、圖10所示。

圖7 3號線列車運行交路方案

圖8 場段接軌站與線路關系

該方案的一些主要影響分析如下：

1）對高峰小時加車能力的影響。華新站接軌的中心公園停車場僅18列位停車規(guī)模，初期按單向小交路9列/h，可以維持2 h高峰密集加車；近、遠期按單向小交路10列/h，則可以維持1.8 h高峰密集加車。

圖9 早高峰單向加車交路方案

通過分析客流時段分布，3號線客流高峰出現(xiàn)在8：00—9：00，18：00—19：00，并且在高峰小時中，發(fā)生站臺擁擠的時段一般約15 min。因此，單向小交路加車方案對于有效疏解高峰客流能力是足夠的。

2）對運營指標的影響。按以上調整交路方案配置系統(tǒng)運能及車輛，初期對數(shù)下調1對/h，近、遠期運能保持一致，該方案初期減少列車配屬8列，近、遠期各減少6列。

3）對行車計劃及運營成本的影響。由于高峰僅單向發(fā)車，比較方案的列車走行公里初期節(jié)約747萬車公里/年，近、遠期節(jié)約615萬車公里/年；運營成本初期節(jié)約1.49億元/年，近、遠期節(jié)約1.23億元/年。

4）對終點站折返能力的影響。當采用大小交路開行列車比例為20︰10時，全線最小行車間隔均為2 min，因此采用調整方案未減輕終點站的折返壓力，但可通過運營調整手段（例如增加停站時間），將到達終點站的列車間隔加大，從而減小折返壓力。

圖10 晚高峰單向加車交路方案

3.4 交路優(yōu)化研究結論

通過交路方案的優(yōu)化可知，單向發(fā)車交路方案的主要優(yōu)點有如下3點：

1）利用華新站和塘坑站在早晚高峰小交路收發(fā)車方案，可以節(jié)約車輛配置，初期減少8列，近、遠期減少6列，系統(tǒng)停車規(guī)?？梢怨?jié)約5列位。鑒于客流特征在未來發(fā)展過程中的不可預見性，設計階段的配車數(shù)建議仍按對稱交路進行計算。

2）該方案有效利用客流潮汐性節(jié)約運營成本：初期節(jié)約1.49億元/年，近、遠期節(jié)約1.23億元/年。

3）通過運營調整，可以減輕起、終點站折返壓力（例如福田保稅區(qū)站）。

該方案的缺點是，小交路覆蓋范圍較小，尤其對福田區(qū)段的換乘客流服務水平降低。

綜上分析，單向發(fā)車交路方案在節(jié)約車輛購置費、運營成本、場段規(guī)模等方面均有優(yōu)勢，可以提高運營效率，是緩解局部高峰客流非常行之有效的手段。

4 單向加車小交路方案的適用條件

通過深圳地鐵3號線的案例，總結可以開行單向加車小交路的幾個適用條件：

1）線路客流潮汐現(xiàn)象明顯，上下行客流量級相差較大，通過單向加車達到削峰和節(jié)約運營成本的目的；

2）場、段分布均勻，且位于高峰斷面以外，才有利于均衡大小交路的擁擠度；

3）場、段規(guī)模應能確保單向2 h加車的列車停放需求，才可確保高峰時段服務的持續(xù)時間；

4）場、段接軌站應能滿足單向加車及收車的功能需求，才能確保方案成立，且盡可能提高收發(fā)車效率。

5 結語

近年來，全國地鐵進入了大規(guī)模的修建熱潮，地方政府財政壓力也隨著地鐵的建設日益增大。一方面，地鐵修建需要大規(guī)模資金投入；另一方面，建成后地鐵的運營費用也非常高。因此，在做好方案優(yōu)化和工程投資控制的同時，建議在設計階段也要加強對運營成本的控制，最大程度提高地鐵的可持續(xù)發(fā)展能力。

基于深圳地鐵3號線的案例，綜合客流特點和場段位置等因素，提出了單向加車小交路方案，對其方案的優(yōu)缺點進行了分析，得出以下結論：單向發(fā)車交路方案在節(jié)約車輛購置費、運營成本、場段規(guī)模等方面均有優(yōu)勢，可以提高運營效率，是緩解局部高峰客流非常行之有效的手段。同時總結了采用該方案的若干適用條件，如：線路客流潮汐現(xiàn)象明顯、場段分布均勻且規(guī)模適宜等，希望能為業(yè)內(nèi)設計及運營實踐提供一定的幫助。

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（編輯：郝京紅）

On the Metro’s Single Direction Route Scheme

CHEN Fugui

(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610031)

As the country is witnessing a subway construction boom, there has been increasing financial pressure on the local government. Therefore, in the project design phase, we explore a few suggestions relating to scheme optimization and engineering investment control; I also look at ways to tighten control over operating costs and ensure that subway development follows a sustainable approach to the greatest possible extent. This article explores a more economical and efficient approach to subway train operations from the perspective of reducing train configuration and operating costs. This article considers the case of the Shenzhen Metro Line 3 and proposes extra one-way buses for small roads; it also analyzes the advantages and disadvantages of the metro scheme. I arrive at the following conclusions: the one-way routing scheme in vehicle purchase expense saving operation cost section size and so on all have advantages, which can improve operational efficiency and offer an effective means to alleviate local peak passenger flow. This article summarizes some of the conditions for optimal operation of the scheme and shares certain ideas for the future design and operational practice.

urban rail transit; train organization; train routing; single direction adding trains; operating costs

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.05.023

U292

A

1672-6073(2018)05-0123-07

2017-11-13

2017-12-12

陳福貴，男，碩士研究生，高級工程師，主要從事地鐵行車組織設計與研究，fgchen@163.com