毛嘉欣 王浩亮 張瑞芬 劉帆

摘?要：隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，日益凸顯的問題也逐漸增多，如客流量與列車運(yùn)能運(yùn)力不匹配，早晚高峰旅客出行體驗(yàn)下降，平峰時間造成運(yùn)力過剩等，針對如何在解決客流與列車運(yùn)力相匹配的情況下提高滿載率，文章將通過對于大小交路的模型建立，進(jìn)行開行交路的參數(shù)設(shè)置，組織列車全時段的合理開行，通過分析比對，對于列車運(yùn)力均衡性的調(diào)整和優(yōu)化可起到關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：滿載率均衡性;大小交路;列車開行方案

中圖分類號：F530.9??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

1?緒論

1.1?研究背景

隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，全國開通線路里程的逐年大幅增長，在城市化進(jìn)程加速推進(jìn)的同時，人口規(guī)模也大幅增加，客流出行需求與交通供給之間的矛盾越發(fā)凸顯。且隨著交通工具保有量的提升，導(dǎo)致交通擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重，其伴生的環(huán)境污染、能源消耗等問題已普遍困擾著全球各國，同時嚴(yán)重制約著城市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，與可持續(xù)發(fā)展理念背道而馳。城市軌道交通以其大運(yùn)量、高速度、準(zhǔn)時性、低能耗的優(yōu)勢，對緩解城市交通擁堵、提高城市交通運(yùn)行效率具有重要意義[1]。

1.2?研究目的

由于我國各大城市之間的地理走勢和區(qū)位規(guī)劃之間存在差異，我國城市軌道交通的初期規(guī)劃難免會產(chǎn)生與現(xiàn)有客流需求不匹配的情況，如線路不斷延長或超長開通運(yùn)營等情況，使客流的時間和空間分布產(chǎn)生不均衡性，目前單一的交路模式逐漸難以滿足日益復(fù)雜的客流需求。地鐵線路在城市不同區(qū)域之間的走向不同導(dǎo)致客流分布不均衡，從而導(dǎo)致車輛運(yùn)用效率不高，而目前大部分線路采用的是大交路的開行方案，在早晚高峰小時內(nèi)旅客在站等待時間較長，出行舒適度也有所下降。因此，可根據(jù)客流情況在不同時間段調(diào)整發(fā)車間隔和列車開行對數(shù)、調(diào)整列車運(yùn)行速度等方法，以此縮短旅客出行總時間，實(shí)現(xiàn)地鐵列車滿載率的均衡性，提高城市軌道交通企業(yè)的運(yùn)營效率。

1.3?研究意義

以大小交路列車滿載率的均衡為目標(biāo)之一，研究大小交路列車與開行方案的優(yōu)化，對于乘客和企業(yè)來講都有一定的現(xiàn)實(shí)意義：對于乘客來講，在不降低原有服務(wù)水平的基礎(chǔ)上，可以有效提高小交路運(yùn)行車站的客流運(yùn)轉(zhuǎn)，以此提高所以乘客的出行效益;對于企業(yè)來講，可以在控制列車原有編組均衡的基礎(chǔ)上，來提高大小交路列車間的滿載率，最大化地利用線路通過能力，科學(xué)合理地分配運(yùn)能，提高客流輸送效率，減少運(yùn)用車總量，合理控制企業(yè)最低運(yùn)營成本，顯著提高城市軌道交通在客流運(yùn)輸市場中的競爭力。

2?國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和優(yōu)缺點(diǎn)

2.1?國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)學(xué)者結(jié)合各城市的運(yùn)營實(shí)踐，探索研究了軌道交通多交路運(yùn)營組織方案。代存杰等人以客流需求時間、空間不均衡，以及列車交路模式為前提，以減少旅客平均等待時間、提高列車平均滿載率以和減少列車總公里數(shù)為最終優(yōu)化目標(biāo)，建立了多目標(biāo)混合整數(shù)非線性優(yōu)化模型[2]。陳福貴也基于地鐵客流，并結(jié)合既有線的運(yùn)輸組織對大小交路列車的運(yùn)行組織進(jìn)行了研究，對大小交路的列車運(yùn)行編制具有重要意義[3]。同時有多位學(xué)者運(yùn)用多種方法對模型進(jìn)行研究，尋找能夠滿足旅客出行需求和滿足企業(yè)運(yùn)營收益需求的列車運(yùn)行方式，為我國軌道交通開行方案的制訂提供了新的方向。

綜上，國內(nèi)學(xué)者針對列車開行方案的優(yōu)化的研究主要集中在客流需求、空間均衡及列車編組方案等方面，而模型的主要優(yōu)化目標(biāo)為列車最大載客量、企業(yè)最小運(yùn)營成本。優(yōu)化模型的主要約束條件為線路的客流量、運(yùn)營企業(yè)的車輛數(shù)與列車的擁擠度等。

2.2?國外研究現(xiàn)狀

國外早期的研究主要集中在區(qū)域運(yùn)營模式，Canca等以馬德里某條通勤線路為例，研究了客流突增情況下用小交路分擔(dān)最大客流為目標(biāo)的開行方案[4]。Y.JI等人考慮了公交車座位可用性以及旅客擁擠度來設(shè)計(jì)公交車的大小交路，開發(fā)了Markov模型來描述旅客的座位選擇過程，并結(jié)合Markov模型建立以運(yùn)營成本最優(yōu)、旅客等待時間最短為目標(biāo)的小交路方案優(yōu)化模型[5]。

綜述國外的研究現(xiàn)狀，國外學(xué)者對于列車開行方案中大小交路的研究相對較少，研究重點(diǎn)集中在大小交路模式的優(yōu)化方案上。

2.3?存在問題

通過對現(xiàn)有文獻(xiàn)的綜合分析整理，發(fā)現(xiàn)關(guān)于開行方案的優(yōu)化措施還存在一些不足，比如對大小交路模式下的列車開行方案的研究不夠深入。在大小交路實(shí)踐中，若將客流量較大的地區(qū)作為小交路折返站，則會延長清客時間，降低列車運(yùn)行效率。此外，關(guān)于區(qū)域運(yùn)營模式的研究最為常見，但此類研究的重點(diǎn)主要集中在確定運(yùn)營段數(shù)、車站數(shù)等方面。因此，需要綜合考慮列車的交路、發(fā)車頻率和列車編組，對大小交路進(jìn)行深入研究。并以減少旅客等待時間以及提高列車滿載率為優(yōu)化目標(biāo)。

2.4?優(yōu)勢所在

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營組織技術(shù)的發(fā)展，多編組和靈活編組的研究早就受到國內(nèi)學(xué)者的關(guān)注。在早晚高峰時段若增加全線列車，會造成一定程度上的資源浪費(fèi)。降低中間車站進(jìn)站列車滿載率，但也會提高中間車站對旅客的接納能力?！按笮〗宦贰笔且环N基本的交通組織形式，即小交路列車在相應(yīng)的站點(diǎn)清客后，經(jīng)渡線折返到另一條線路繼續(xù)運(yùn)行。且城市軌道交通是城市建設(shè)中最具有公益性的基礎(chǔ)設(shè)施，其通過放射狀的線路網(wǎng)連接城市的內(nèi)外環(huán)，能夠有效地緩解城市人口密度、居住環(huán)境、綠化面積、空氣污染等一系列問題。

3?大小交路設(shè)置方案優(yōu)化分析

當(dāng)城市軌道交通線路運(yùn)營長度過長，且伴隨客流不均衡等問題時，可以通過設(shè)置科學(xué)合理的交路方案，在充分利用既有資源控制運(yùn)營成本的同時提高運(yùn)輸組織服務(wù)水平，均衡滿載率與乘客乘車體驗(yàn)之間的矛盾關(guān)系。這種需要考慮列車交路的方法，叫作編制列車交路計(jì)劃，而線路斷面客流量就是制定交路方案的基礎(chǔ)，因此大小交路設(shè)置模型是以客流量為基礎(chǔ)進(jìn)行制定的[6]。