魯麗莉 江 毅 李 琦 丁 晨

(西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司 西安 710016)

引言

2020年12月28日西安地鐵5號(hào)線、6號(hào)線一期、9號(hào)線同步開通試運(yùn)營。至此，西安軌道交通已實(shí)現(xiàn)7線聯(lián)運(yùn)，運(yùn)營里程達(dá)到215公里，實(shí)現(xiàn)年內(nèi)新增運(yùn)營里程83公里，城市公共交通分擔(dān)率超過50%[1]。目前根據(jù)西安市軌道交通集團(tuán)有限公司工期策劃要求，2號(hào)線南北延段將于2022年底建成開通試運(yùn)營。為做好新線運(yùn)營籌備工作，根據(jù)現(xiàn)已開通的線路客流分布及2號(hào)線南北延長段全線預(yù)測斷面客流預(yù)測值，開展行車組織方式研究，并為2號(hào)線南北延長段開通后的交路設(shè)計(jì)提供可行性依據(jù)。

1 二號(hào)線南北延長段基本概況

西安地鐵2號(hào)線現(xiàn)已運(yùn)營線路長26.133km，共設(shè)21座站，均為地下站[2]。2號(hào)線二期工程包括南北兩段，南延段工程起于韋曲南站，南至常寧站，線路長3.3km，設(shè)2座車站，均為地下站；北延段起于北客站，北至草灘北站，線路長3.5km，設(shè)2座車站，均為地下站[3]。待南北延段開通后2號(hào)線線路全長約32.933km，設(shè)站25座，北達(dá)渭河，南抵秦嶺，進(jìn)一步成為貫穿西安城市南北中軸線的核心線路。

2 客運(yùn)量情況分析

2.1 已通線路客流分析

西安地鐵自開通以來工作日和非工作日的客運(yùn)量均開始穩(wěn)步上升，隨著三條新線開通，2020年12月31日西安地鐵共平安運(yùn)送乘客404.81萬人次，首次破“4”、創(chuàng)歷史新高，3、4號(hào)線均突破本線路單日客流歷史新高[4]。其中2號(hào)線的單日客運(yùn)量最大值為110.97萬乘次。匯總5/6/9號(hào)線開通前后一周的客流數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)2號(hào)線各站的乘降量如圖1所示。

圖1 5/6/9號(hào)線開通前后二號(hào)線各站乘降量對比圖

根據(jù)圖1，新線路的開通對于已運(yùn)營線路客流量有一定正增長影響。南稍門站是西安地鐵2號(hào)線與5號(hào)線的換乘站，隨著5號(hào)線的開通，南稍門站的客流量大幅度增加。分析2號(hào)線全線21個(gè)車站的乘降量，除韋曲南站、航天城站、鳳棲原站的乘降量稍有降低外，其余各站的乘降量穩(wěn)步增加，所以隨著后期8/10/14號(hào)線、2號(hào)線南北延段的開通，2號(hào)線的客流勢必會(huì)增加[5]。

根據(jù)西安地鐵《客流分析月報(bào)》可計(jì)算2020年2號(hào)線6—12月高峰最大小時(shí)斷面，如表1所示。

表1 2020年6—12月高峰小時(shí)最大斷面客流表

續(xù)表

由表1可知，2號(hào)線2020年下半年的最大斷面客流均值為2.65萬人次，工作日早高峰最大小時(shí)斷面量數(shù)值為2.77萬人次，產(chǎn)生于07∶30-08∶45北大街—鐘樓上行區(qū)間，工作日晚高峰最大小時(shí)斷面客流的峰值為2.60萬人次，產(chǎn)生于鐘樓—北大街下行區(qū)間，早高峰的擁擠度均高于晚高峰。

2.2 南北延段客流分析

中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司對2號(hào)線南北延段初期預(yù)測客流數(shù)據(jù)如表2所示[6]。南北延段各站日均進(jìn)、出站客流量均低于1.2萬人次，4個(gè)車站的總進(jìn)、出站客流量小于3萬人次，南北延段最大斷面流量位于韋曲南至何家營區(qū)段下行區(qū)間數(shù)值達(dá)1.6萬人次/日，總體上南延段客流總量較低。

表2 2025年2號(hào)線南北延段全日流量(單位：人次/日)

3 交路配比及分析

經(jīng)過文章第二部分的2號(hào)線客運(yùn)量情況分析后，本章節(jié)將選取12月份的早高峰(07∶45-08∶45)斷面客流進(jìn)行深入的研究。2號(hào)線南北延段開通后全線客流會(huì)明顯上升，為了保證當(dāng)前2號(hào)線的服務(wù)水平，北客站—韋曲南站區(qū)段的行車間隔與現(xiàn)階段保持不變，此時(shí)的行車組織方案有兩種：方案一，采用單一交路，保持原有的行車間隔不變，隨著運(yùn)營線路的增加，運(yùn)營周期將增大，上線列數(shù)亦增加。方案二，為了保證已開通線路服務(wù)水平，保持北客站—韋曲南站區(qū)段的行車間隔不變，按照預(yù)測客流量設(shè)計(jì)南北延段的行車間隔，在上線列數(shù)增加數(shù)最小化的前提下保證南北延段的服務(wù)水平，故采用大小交路，大交路起終點(diǎn)設(shè)計(jì)為草灘北站—常寧站，小交路的起終點(diǎn)分別為北客站和韋曲南站。本論文中2號(hào)線所使用的大小交路列車以均衡方式行車，即大小交路在全天的運(yùn)行中各自的行車間隔均保持不變，各自的上下行行車間隔相同[7]。大小交路中的列車車組的選型及編組方案相同，即具有相同的列車定員[8]。

3.1 交路配比

目前西安地鐵2號(hào)線工作日采用的運(yùn)行圖為《Z02138》,運(yùn)營時(shí)間為06∶00—23∶50，共計(jì)17h50min，運(yùn)行周期T=101min 36s，設(shè)計(jì)5個(gè)峰期分別是超高峰、高峰、平峰、次平峰、低峰，其中超高峰的上線N=41車，行車間隔是t間=2min 28s，單向小時(shí)運(yùn)能Q=3.57。正常情況下，終點(diǎn)站均采用站后折返，北客站、韋曲南最小全折返時(shí)間均為t折=3min 35s。單程運(yùn)行時(shí)間上下行均為t=47min 13s(含停站時(shí)間11min4s)，上下行的技術(shù)速度和旅行速度分別為v技=44.17km/h和v旅=33.21km/h。

圖2 單一交路方案示意圖

其示意圖如圖3所示。

圖3 大小交路方案示意圖

根據(jù)目前北客站—韋曲南站各站點(diǎn)的停站時(shí)間參數(shù)、區(qū)間運(yùn)行時(shí)間參數(shù)及2020年平均最大斷面客流數(shù)據(jù)，結(jié)合中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司對2號(hào)線南北延段初期預(yù)測客流數(shù)據(jù)，按照“草灘北—常寧站”單一交路、“北客站—韋曲南站+草灘北—常寧站”大小交路分析,在保證現(xiàn)有行車間隔和旅行速度的前提下的超高峰上線列數(shù)、高峰運(yùn)能、滿載率等情況，如表3所示。

表3 交路對比

3.2 交路分析

3.2.1 單一交路

單一交路是目前在城市軌道交通行業(yè)中應(yīng)用最多的，其運(yùn)營組織比較簡單。假設(shè)2號(hào)線南北延段開通后采用單一交路，將北客站、韋曲南站如會(huì)展中心站可視作具有無人自動(dòng)折返的中間站，此時(shí)為了使超高峰時(shí)段的運(yùn)能與北大街—鐘樓上行區(qū)間最大斷面客流相匹配，繼續(xù)保持2分28秒行車間隔，則需全線上線51列車，在2號(hào)線目前所擁有的電客車數(shù)量基礎(chǔ)上至少要增購10列，造成了一定的運(yùn)營成本上升。全線使用單一交路時(shí)，重合區(qū)段的最大滿載率為95%，南北延段的最大滿載率為32%，易造成大客流量區(qū)段的擁擠以及小客流量區(qū)段的運(yùn)能浪費(fèi)，從而降低運(yùn)營效率。但單一交路具有優(yōu)點(diǎn)：列車運(yùn)行圖的編制較簡單；在運(yùn)行過程中若發(fā)生故障，行車調(diào)度可迅速做出行車調(diào)整，減少故障的影響，降低乘客對于故障的感知度，從而提高整體服務(wù)水平；相較于其他交路，其直達(dá)性最高，全線乘客的在站等待時(shí)間相同。

3.2.2 大小交路

西安地鐵2號(hào)線南北延段開通后，若采用大小交路，根據(jù)大小交路之比不同，非重合區(qū)段的運(yùn)行間隔不同，當(dāng)大小交路之比為1∶1時(shí)，按照該配比共計(jì)上線42列，在已有列車數(shù)的基礎(chǔ)上需至少增購一列。重合區(qū)段的最大滿載率為95%，非重合區(qū)段的滿載率為75%,從乘客服務(wù)水平的角度分析，非重合區(qū)段的乘客最大等待時(shí)間為5分56秒，重合區(qū)段的乘客等待時(shí)間與單一交路的乘客等待時(shí)間相同,均為2分28秒。該方案中小交路的起終點(diǎn)分別是北客站和韋曲南站，都具有自動(dòng)無人折返能力，在行車指揮中既能保證安全性，又可以通過大小交路減少上線列車總數(shù)。當(dāng)大小交路之比為1∶2時(shí)，此時(shí)非重合段的乘客最大等待時(shí)間等于大交路的行車間隔7分24秒，上線列數(shù)為44，相較于1∶1配比的大小交路，非重合區(qū)段的乘客等待時(shí)間增加了2分28秒，南北延段的乘客最大等待時(shí)間是北客站—韋曲南站乘客最大等待時(shí)間的3倍，相交于配比1∶1的方案，該方案不但列車總數(shù)增加了2列，而且增加了小交路區(qū)段外乘客以及跨交路出行的乘客的出行時(shí)間,從而降低了服務(wù)水平。且長時(shí)間的乘客等待會(huì)增加投訴率。若大小交路的配比為2∶1時(shí)，此時(shí)非重合區(qū)段的乘客最大等待時(shí)間是3分17秒,需要上線51列，與采用的單一交路時(shí)的上線列數(shù)相同，但是大小交路的行車間隔之比為非整數(shù)，編制列車運(yùn)行圖和指揮列車運(yùn)行有一定的難度，故不再進(jìn)一步分析。

4 總結(jié)

隨著西安地鐵的全面建設(shè)，整個(gè)線網(wǎng)的客流在穩(wěn)步提升，待2號(hào)線南北延段開通后線路客流也會(huì)進(jìn)一步提升。在線路列車保有量一定的情況下如何均衡區(qū)段最大斷面流量和運(yùn)能之間的關(guān)系是未來線路延長段開通時(shí)應(yīng)思考的問題。本論文將西安地鐵2號(hào)線已開通線路的實(shí)際客流與南北延段的預(yù)測客流相結(jié)合進(jìn)行深入分析，在保證現(xiàn)有線路服務(wù)水平的基礎(chǔ)上，提出了2號(hào)線南北延段開通后的列車開行方案：單一交路和大小交路。從最大上線列車數(shù)、乘客最大等待時(shí)間、最大滿載率、列車運(yùn)行圖編制難易程度、行車指揮難易程度等相關(guān)因素入手分析了單一交路和不同配比的大小交路的優(yōu)劣性。最后得出結(jié)論在線路列車保有量有限的情況下既要滿足已開通線路的客流需求，又要兼顧延長段的行車組織，從節(jié)省運(yùn)能的角度出發(fā)應(yīng)優(yōu)先考慮采用大小交路配比為1∶1的套跑交路，待后期延長段的客流量與現(xiàn)有運(yùn)能相匹配時(shí)可將其逐漸轉(zhuǎn)化為單一交路。