龐彥知,陳建球

摘 要：列車發(fā)車間隔是運(yùn)行計(jì)劃的主導(dǎo)因素，影響列車發(fā)車間隔主要因素有停站時(shí)間、行車安全間距、車輛滿載率等。本文以南寧地鐵2號線為研究對象，通過南寧地鐵2號線大沙田站相關(guān)數(shù)據(jù)信息并加以分析，得出影響列車發(fā)車間隔的主要因素為停站時(shí)間，并基于影響停站時(shí)間的相關(guān)因素做更深入的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)乘客上下車速度、進(jìn)出站客流量及各車門前等候上下車人數(shù)的分布不均衡等都對停站時(shí)間有一定的影響。最后分析計(jì)算得出各車門前分布不均衡系數(shù)和乘客上下車速度具有一定的南寧特性，并構(gòu)建了南寧地鐵2號線停站時(shí)間優(yōu)化模型，以大沙田站為實(shí)例加以驗(yàn)證，得出優(yōu)化后具體停站時(shí)間并與實(shí)際停站時(shí)間對比，由實(shí)際停站時(shí)間35 s變?yōu)閮?yōu)化后的停站時(shí)間34 s。

關(guān)鍵詞：發(fā)車間隔;停站時(shí)間;乘客上下車速度;乘客上下車分布不均衡系數(shù)

1 城市軌道交通列車發(fā)車間隔概述

列車發(fā)車間隔指同一軌道線路上一列車頭部到另一列車的頭部所需要的安全間隔時(shí)間，使軌道線路上運(yùn)行的列車數(shù)量和間距處于合理水平。列車發(fā)車間隔是運(yùn)行計(jì)劃的主導(dǎo)因素，主要影響因素為停站時(shí)間、安全間距、列車載客率、軌道公司效益。目前優(yōu)化列車發(fā)車間隔的措施主要有優(yōu)化列車停站時(shí)間、提高列車速度、優(yōu)化列車車站折返能力等，本文主要以南寧地鐵2號線為例，針對當(dāng)前的列車開行方案進(jìn)行分析，基于停站時(shí)間提出對應(yīng)的優(yōu)化措施。

2 南寧地鐵2號線當(dāng)前發(fā)車間隔現(xiàn)狀分析

2.1 停站時(shí)間及行車間隔

南寧地鐵2號線客流量主要分布在南寧市中心地段朝陽廣場站、以及客運(yùn)樞紐站火車站、位于南寧市政府機(jī)構(gòu)行政區(qū)域的福建園站，且2號線的玉洞站及西津站作為全線的始發(fā)終到站，須有一定的停站時(shí)間等待乘客下車并進(jìn)行清客，所以根據(jù)南寧地鐵2號線各站具體情況設(shè)定的停站時(shí)間及列車發(fā)車間隔如表1和表2所示。

根據(jù)表1及表2得出南寧地鐵2號線各站點(diǎn)的客流量，并實(shí)地調(diào)研得出各時(shí)段客流分布圖，見圖1。

由圖1可得出南寧地鐵2號線晚高峰比早高峰的客流量大，早高峰具體時(shí)間段為7：30-9：00，晚高峰具體時(shí)間段為17：30-19：30。

2.2 每天發(fā)車對數(shù)

線路上由上行起點(diǎn)站開向終點(diǎn)站的列車及又下行起點(diǎn)站開向終點(diǎn)站的列車稱作一對，每天由上行起點(diǎn)站開向終點(diǎn)站的列車及又下行起點(diǎn)站開向終點(diǎn)站的列車總數(shù)除以2即每天發(fā)車對數(shù)。表3為南寧地鐵2號線發(fā)車對數(shù)表格，記錄南寧地鐵2號線每天發(fā)車對數(shù)。

2.3 車型

南寧地鐵2號線列車采用4動2拖6節(jié)編組B型車，運(yùn)行允許最高時(shí)速為80 km/h，座位232個(gè)，定員載客1 460人，最大載客量可達(dá)2 062人。每節(jié)車廂8個(gè)車門，總共48個(gè)車門，一側(cè)24個(gè)車門供乘客上下車，實(shí)現(xiàn)“快上快下”、“上下車不遠(yuǎn)走”。

2.4 首末班車時(shí)間

2.5 其他技術(shù)參數(shù)

3 南寧地鐵2號線發(fā)車間隔優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 停站時(shí)間影響因素

停站時(shí)間是影響發(fā)車間隔的重要因素，而乘客上下車時(shí)間是列車停站時(shí)間的重要組成部分，對乘客上下車時(shí)間的合理安排把控是影響列車停站時(shí)間的重要因素，是整個(gè)軌道交通運(yùn)行效率的重要指標(biāo)。

乘客上下車時(shí)間主要為乘客平均上下車速度與車門前乘客候車數(shù)的乘積，在列車停站時(shí)間過程中，各車門前最大的乘客上下車時(shí)間將為確定停站時(shí)間的最終參數(shù)。所以乘客上下車時(shí)間的主要影響因素為乘客平均上下車速度、各車門前乘客數(shù)、乘客分布不均衡系數(shù)等。乘客平均上下車速度又受乘客年齡階層段、行為特征如是否攜帶物品、上下車秩序是否混行及車內(nèi)擁擠程度等因素影響;各車門前乘客數(shù)受停站時(shí)間、上下行混沖、進(jìn)出站人數(shù)等因素影響;乘客分布不均衡系數(shù)主要受樓梯、扶梯、電梯數(shù)量及分布，乘務(wù)員運(yùn)營組織管理等因素影響。

3.2 模型假設(shè)及取值

（1）實(shí)際最小停站時(shí)間應(yīng)為客流均勻分布在各車門前，然而候車廳內(nèi)乘客流動性大分布不均勻，所以實(shí)際停站時(shí)間應(yīng)考慮車門前上下車乘客最大值所需時(shí)間，故做以下假設(shè)：

①各車門前都有乘客上下車，且人數(shù)分布不均勻;

②乘客按照先下后上秩序，不混行;

③不考慮車廂擁擠程度;

④不考慮乘客年齡階層段的影響;

⑤不考慮乘客所攜帶物品負(fù)重的影響。

因此，得到某站點(diǎn)單向運(yùn)行方向停站時(shí)間估計(jì)模型如下：

（3-1）

TZ表示車站Z停站時(shí)間估計(jì)值（單位：s）;

SZ表示車站Z某單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)站客流量（單位：人/min）;

XZ表示車站Z某單位時(shí)間內(nèi)出站客流量（單位：人/min）;

M表示車站Z某單位時(shí)間內(nèi)列車發(fā)車數(shù)（單位：列/min）;

N表示車站Z停站列車單側(cè)總車門數(shù)（單位：個(gè)/列）;

t均表示乘客平均上下車速度（單位：s/人）;

k表示車門前乘客上下車分布不均衡系數(shù);

t開表示列車開門所需時(shí)間;

t關(guān)表示列車關(guān)門所需時(shí)間。

（2）乘客上下車時(shí)間（t均）：

①乘客上下車時(shí)間是影響停站時(shí)間的主要因素，國家標(biāo)準(zhǔn)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50157》規(guī)定乘客平均上下車時(shí)間估計(jì)值一般為0.6 s/人。然而在實(shí)際生活中，地鐵乘客上下車速度所受影響因素頗多，與規(guī)范估計(jì)值有一定的偏差，所以本文以南寧地鐵2號線大沙田站作為研究對象，調(diào)研統(tǒng)計(jì)高峰小時(shí)內(nèi)上下車時(shí)間與上下車人數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)。

（3-2）

t均表示乘客平均上下車速度（單位：s/人）;

t表示某車門的乘客上下車總時(shí)間;

q表示某車門的乘客上下車總?cè)藬?shù)。

②通過在南寧地鐵2號線高峰期實(shí)地調(diào)研得出乘客平均上下車速度實(shí)際值的分布頻率確定較合理的取值范圍，根據(jù)南寧地鐵2號線大沙田站高峰期實(shí)地調(diào)研統(tǒng)計(jì)記錄得出南寧地鐵2號線乘客上下車速度分布圖，如圖2所示。

由圖2可知，南寧地鐵2號線大沙田站高峰期乘客上下車速度分布在0.6 s～1.3 s范圍內(nèi)占比最多，達(dá)到88%，所以本文乘客平均上下車速度t均取其平均值為0.95 s較為合理。

（3）乘客上下車分布不均衡系數(shù)（k）：

在站內(nèi)等候地鐵的乘客是動態(tài)流動的，受其時(shí)間段、客流量大小、扶梯位置及站臺站務(wù)員指揮管理等影響，所以其不均衡性是影響列車停站時(shí)間的重要因素。實(shí)際停站時(shí)間應(yīng)考慮車門前上下車乘客最大值，因此本文定義乘客上下車分布不均衡系數(shù)為：

（3-3）

k表示車門前乘客上下車分布不均衡系數(shù);

q列均表示一列車各車門的平均上下車人數(shù);

qmax表示一列車某車門最大的上下車人數(shù)。

通過高峰期實(shí)地調(diào)研總結(jié)得出一列車各車門平均上下車人數(shù)以及一列車某車門最大的上下車人數(shù)數(shù)據(jù)，并代入公式（3-3）算出乘客上下車分布不均衡系數(shù)k，如圖3所示。

由圖3所知，通過數(shù)據(jù)比對，乘客上下車不均衡系數(shù)主要分布在1.5～1.8范圍內(nèi)，故乘客上下車不均衡系數(shù)k取其均值1.65較合理。

（4）列車開門、關(guān)門時(shí)間（t開、t關(guān)）：

開門準(zhǔn)備所需時(shí)間和開門動作所需時(shí)間的總和就可稱為列車開門時(shí)間，而關(guān)門動作所需時(shí)間和列車起動所需的時(shí)間的總和稱為列車關(guān)門時(shí)間。本文經(jīng)過對南寧地鐵2號線大沙田站列車開門、關(guān)門時(shí)間做實(shí)地調(diào)研，相關(guān)數(shù)據(jù)如表6。

由表6可知，開關(guān)門時(shí)間相對較穩(wěn)定，幅度波動較小，故本文取平均值列車開門所需時(shí)間t開為8.53 s，列車關(guān)門所需時(shí)間t關(guān)為10.27 s。

（5）單位時(shí)間內(nèi)列車發(fā)車數(shù)、停站列車單側(cè)總車門數(shù)（M、N）：

設(shè)定模型所需單位時(shí)間為1 h，且選取南寧地鐵2號線高峰小時(shí)的發(fā)車間隔6 min發(fā)一趟列車時(shí)間作基數(shù)，得出1 h時(shí)間內(nèi)的列車發(fā)車數(shù)為60 min除以6 min/趟得M為10;而南寧地鐵2號線列車采用4動2拖6節(jié)編組B型車，每節(jié)車廂8個(gè)車門，總共48個(gè)車門，單側(cè)供乘客上下車為24個(gè)車門，故停站列車單側(cè)總車門數(shù)N取24。

3.3 實(shí)例驗(yàn)證

對南寧地鐵2號線大沙田站高峰小時(shí)段單向進(jìn)出站客流進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，得出南寧地鐵2號線大沙田站高峰小時(shí)段單向進(jìn)出站客流量約為2 320人（SZ+XZ），且將上述的乘客平均上下車速度t均=0.95 s，乘客上下車不均衡系數(shù)k=1.65，列車開門所需時(shí)間t開=8.53 s，列車關(guān)門所需時(shí)間t關(guān)=10.27 s。大沙田站晚高峰1 h內(nèi)列車發(fā)車數(shù)M=10;大沙田站停站列車單側(cè)總車門數(shù)N=24。將數(shù)據(jù)一一代入式（3-1）得出如下結(jié)果：

得出優(yōu)化后的大沙田站的停站時(shí)間為34 s，與優(yōu)化前的35 s減少1 s，停站時(shí)間減少了也就意味著2號線的發(fā)車間隔也可以隨之減少1 s，既然大沙田站選用的是高峰時(shí)期做優(yōu)化，意味著平峰期也適用。

對優(yōu)化前后進(jìn)行對比，得出表7。

4 結(jié)論

本文通過對停站時(shí)間影響因素進(jìn)行分析并做出約束條件建立優(yōu)化模型，并以南寧地鐵2號線大沙田站為例，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出具有南寧特性的乘客上下車速度、乘客上下車分布不均衡系數(shù)、列車開門、關(guān)門時(shí)間、單位時(shí)間內(nèi)列車發(fā)車數(shù)、停站列車單側(cè)總車門數(shù)取值，并將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入模型得出優(yōu)化結(jié)果，停站時(shí)間縮短1 s，發(fā)車間隔高峰縮短1 s，平峰縮短1 s。

參考文獻(xiàn)：

[1]王通，郝妍熙，胡華，等.地鐵乘客乘降時(shí)間分析與優(yōu)化[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2020（1）：84-88.

[2]劉東曉.城市軌道的客流數(shù)據(jù)分析與發(fā)車間隔優(yōu)化研究[D].長春：長春理工大學(xué)，2019.

[3]周明.上海地鐵停站時(shí)間影響因素分析及優(yōu)化[J].交通世界，2018（9）：166-168.

[4]劉東曉，姜志俠，周圣杰.城市軌道列車發(fā)車間隔的優(yōu)化方法研究[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（4）：

115-119.

[5]陳伽申，蒲琪，涂穎菲.城市軌道交通乘客上下車行為與停站時(shí)間研究[J].城市軌道交通研究，2017（1）：61-64+78.

[6]苗沁，潘琢.城市軌道交通列車停站時(shí)間研究[J].城市軌道交通研究，2017（6）：37-40.

[7]何紅.基于調(diào)研數(shù)據(jù)的城市軌道交通列車停站時(shí)間規(guī)律分析及預(yù)測模型研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2016.