趙源 王越

摘要 上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)能規(guī)劃工作形勢(shì)嚴(yán)峻。文章針對(duì)運(yùn)能的限制因素——折返能力、信號(hào)能力、列車配屬、停車列位等因素，在客流預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)狀運(yùn)能進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)2025年運(yùn)量與現(xiàn)狀運(yùn)能匹配程度進(jìn)行相應(yīng)發(fā)車時(shí)間間隔的調(diào)整、列車配屬的增加，停車場(chǎng)的擴(kuò)建等。以上海軌道交通1號(hào)線、8號(hào)線為案例，對(duì)于運(yùn)能規(guī)劃思路進(jìn)行實(shí)際說明，證明了方法的可行性，得到了兩線滿足運(yùn)量需求的“十四五”運(yùn)能規(guī)劃方案。

關(guān)鍵詞 軌道交通;運(yùn)能規(guī)劃;“十四五”;折返能力;列車配屬;發(fā)車間隔

中圖分類號(hào) U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）04-0056-04

0 引言

上海軌道交通面臨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大、客流加速增長(zhǎng)、客流時(shí)空分布不均衡等現(xiàn)狀，為了滿足客流需求，提高軌道交通的服務(wù)水平，需要對(duì)未來年的運(yùn)能進(jìn)行規(guī)劃。以五年為一個(gè)周期，既能對(duì)客流做較好的預(yù)期又能前瞻性實(shí)現(xiàn)運(yùn)能規(guī)劃，故需要對(duì)上海軌道交通進(jìn)行“十四五”運(yùn)能規(guī)劃。

1 上海軌道交通“十四五”運(yùn)能規(guī)劃背景

1.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大

截至2019年底，上海軌道交通全網(wǎng)運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)首超700 km、增至705 km（不含磁懸浮，3號(hào)線、4號(hào)線共線段不重復(fù)計(jì)算，金山鐵路不計(jì)）、車站共計(jì)416座（均含磁浮在內(nèi)），運(yùn)營(yíng)規(guī)模列世界第一。

上海新一輪建設(shè)規(guī)劃的9個(gè)項(xiàng)目包括崇明島線、軌交19號(hào)線、軌交20號(hào)線一期、21號(hào)線一期、23號(hào)線一期、1號(hào)線西延伸線、13號(hào)線西延伸線、嘉閔線、機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線，規(guī)劃長(zhǎng)度共285 km，設(shè)站共103座。

1.2 網(wǎng)絡(luò)客流快速增長(zhǎng)

上海軌道交通1995年的運(yùn)營(yíng)客流日均1萬人次，2019年底上海軌道交通以1 063.08萬人次刷新紀(jì)錄，網(wǎng)絡(luò)的快速成長(zhǎng)無疑對(duì)運(yùn)營(yíng)管理體系的抗壓能力形成挑戰(zhàn)。

1.3 網(wǎng)絡(luò)客流時(shí)空分布上的變化

隨著上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷復(fù)雜化，客流也越來越呈現(xiàn)出了時(shí)空分布不均衡的特點(diǎn)，具體體現(xiàn)在各條線路客流不均衡、上下行方向客流不均衡及線路上各區(qū)間的斷面客流各不相同。日小時(shí)客流通常呈現(xiàn)雙峰型，周內(nèi)全日客流變化呈現(xiàn)規(guī)律性。

1.4 運(yùn)能規(guī)劃工作形勢(shì)嚴(yán)峻

針對(duì)上海軌道交通的客流特性，已對(duì)路網(wǎng)各線列車運(yùn)行方案進(jìn)行了一些調(diào)整，列車運(yùn)行交路也呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢(shì)，一定程度上改善了運(yùn)能與運(yùn)量的平衡關(guān)系，然而并沒有從全網(wǎng)絡(luò)的角度對(duì)運(yùn)能運(yùn)量進(jìn)行全面準(zhǔn)確的量化評(píng)估。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，軌道交通承擔(dān)公共交通運(yùn)輸比例將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上更上一個(gè)臺(tái)階，同時(shí)將產(chǎn)生時(shí)空分布上的變化。如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)客流，調(diào)整列車運(yùn)行計(jì)劃，評(píng)估當(dāng)前和未來運(yùn)能與客流的適應(yīng)情況并以五年為周期建立長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)規(guī)劃?rùn)C(jī)制[1-2]，反復(fù)論證，改進(jìn)方法，最大限度地滿足客流要求，是目前亟須解決的問題。

2 上海軌道交通“十四五”運(yùn)能規(guī)劃思路及方法

2.1 運(yùn)能限制因素

主要集中在折返能力、列車配屬、信號(hào)能力、停車列位等因素。

折返能力是地鐵線路通過能力的限制因素。折返能力與車站配線布置形式、咽喉區(qū)長(zhǎng)度、列車長(zhǎng)度、運(yùn)行速度、辦理進(jìn)路時(shí)間和車載ATO動(dòng)作時(shí)間、折返模式（站前、站后）等有關(guān)?？梢酝ㄟ^壓縮折返作業(yè)時(shí)間與靈活的折返形式如增加折返列車數(shù)等[3-4]提高折返能力。

列車配屬多少也是影響列車運(yùn)行間隔長(zhǎng)短的重要因素，進(jìn)而影響列車通過能力。

信號(hào)能力也就是列車追蹤運(yùn)行的間隔時(shí)間，在自動(dòng)閉塞行車時(shí)，列車停站時(shí)間與列車運(yùn)行控制方式是決定追蹤列車間隔時(shí)間的主要因素。列車間隔距離的縮短是有前提的，不能危及列車運(yùn)行安全。采用先進(jìn)的列車運(yùn)行控制方式，在確保列車運(yùn)行安全的同時(shí)使線路通過能力達(dá)到最大[5-6]。

車場(chǎng)線路股道數(shù)直接影響列車運(yùn)用數(shù)量，從而影響當(dāng)前列車運(yùn)輸能力。由于當(dāng)前列車配屬充足，尚未出現(xiàn)停車列位不足的矛盾。然而未來客流增長(zhǎng)，就要增購(gòu)列車，提高運(yùn)輸能力，屆時(shí)勢(shì)必要擴(kuò)大停車列位。

2.2 運(yùn)能規(guī)劃思路

首先進(jìn)行2025年客流預(yù)測(cè)。其次將信號(hào)能力、折返能力、運(yùn)能現(xiàn)狀所反映的運(yùn)輸能力取最小值與2025年預(yù)測(cè)客流相比較，得到運(yùn)能運(yùn)量匹配結(jié)果。最后根據(jù)匹配結(jié)果調(diào)整發(fā)車間隔，通過增加列車配屬、改擴(kuò)建停車場(chǎng)等調(diào)整運(yùn)能。上述過程經(jīng)過反復(fù)迭代驗(yàn)算得到滿足未來年客流需求的運(yùn)能方案。思路如圖1所示。

2.3 運(yùn)能規(guī)劃方法

2.3.1 2025年客流預(yù)測(cè)

根據(jù)規(guī)律，2025年客流在當(dāng)前客流的基礎(chǔ)上勢(shì)必有增長(zhǎng)，主要包括既有線客流增長(zhǎng)以及新線開通的誘增客流?？土黝A(yù)測(cè)模型包括趨勢(shì)外推客流預(yù)測(cè)模型、四階段客流預(yù)測(cè)模型以及三次吸引客流預(yù)測(cè)模型。原理分別是依據(jù)相關(guān)線路的客流增長(zhǎng)規(guī)律來確定地鐵客流的增長(zhǎng)率，并據(jù)此推算地鐵遠(yuǎn)期客流;按交通生成、分布、方式劃分及分配獲得所需的軌道交通需求數(shù)據(jù);確定一個(gè)吸引范圍，分析其土地利用性質(zhì)，預(yù)測(cè)通過步行、自行車和常規(guī)公交三種方式到站乘車的人數(shù)，推算線路的斷面客流量。

鑒于所獲土地利用資料有限，采用趨勢(shì)外推客流預(yù)測(cè)模型。2025年路網(wǎng)線路高峰小時(shí)最大斷面客流預(yù)測(cè)結(jié)果見表1。

2.3.2 運(yùn)能運(yùn)量匹配分析

現(xiàn)狀運(yùn)能是通過現(xiàn)狀高峰小時(shí)列車追蹤間隔計(jì)算每小時(shí)列車對(duì)數(shù)，乘以相應(yīng)的列車編組以及列車標(biāo)準(zhǔn)載客量來計(jì)算線路運(yùn)能。

運(yùn)能運(yùn)量匹配結(jié)果有3種：

（1）運(yùn)力嚴(yán)重不足：指軌道交通最大輸送能力遠(yuǎn)小于高峰最高斷面客流，即運(yùn)能小于運(yùn)量。運(yùn)力嚴(yán)重不足造成車廂內(nèi)過度擁擠，站臺(tái)積壓嚴(yán)重，運(yùn)營(yíng)方不得不考慮限流措施，使得乘客出行時(shí)間大幅度增加;

（2）運(yùn)力與運(yùn)量相適應(yīng)：運(yùn)力與運(yùn)量相適應(yīng)是指軌道交通最大輸送能力基本接近高峰最高斷面客流，即運(yùn)能接近于運(yùn)量。運(yùn)力與運(yùn)量相適應(yīng)是最理想的狀態(tài)，乘客感覺舒適，不會(huì)造成資源浪費(fèi)，可使得運(yùn)營(yíng)方效益最大化;

（3）運(yùn)力充足：運(yùn)力充足指軌道交通最大輸送能力大于高峰最高斷面客流，即運(yùn)能大于運(yùn)量。剛開通的新線客流尚在培育，乘客比較少，列車內(nèi)比較空蕩，易造成運(yùn)能浪費(fèi)。

2.3.3 運(yùn)能調(diào)整方法

目前上海軌道交通所采用的ATC（除5號(hào)線）系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)30對(duì)/h的目標(biāo)。

因此，當(dāng)運(yùn)能小于運(yùn)量時(shí)，首先考慮縮短發(fā)車間隔。根據(jù)新的發(fā)車間隔計(jì)算列車配屬，如果列車配屬不足，需要購(gòu)買新的列車。列車配屬計(jì)算方法[7-8]如下：

其中，t間隔——列車追蹤時(shí)間間隔;R高斷——高峰小時(shí)斷面客流量;R列載——列車額定載客量;m運(yùn)車——運(yùn)用列車數(shù);v旅——單程旅行時(shí)間;t全折返——列車折返時(shí)間。

備用車、檢修車按照列車配屬的10%與15%計(jì)算，故檢修車的數(shù)量m檢車根據(jù)運(yùn)用車數(shù)量求解如下：

m檢車=m運(yùn)車/0.75×0.15 （2）

停車列位根據(jù)列車配屬計(jì)算，小于列車配屬數(shù)時(shí)，需要改擴(kuò)建停車場(chǎng)增加停車列位。

3 上海軌道交通運(yùn)能規(guī)劃方案

以上海軌道交通1號(hào)線、8號(hào)線為例對(duì)上述運(yùn)能規(guī)劃方法進(jìn)行說明。

1號(hào)線：

現(xiàn)狀莘莊～上?；疖囌?、上?；疖囌尽诲\路信號(hào)能力設(shè)計(jì)均為2 min 30 s的追蹤間隔，每小時(shí)開行24對(duì)列車，運(yùn)能是59 520人次/h，能滿足2025年運(yùn)量要求，因此不需要縮短時(shí)間間隔。按當(dāng)前2個(gè)交路的追蹤間隔，2025年列車運(yùn)用車需求為54列，配屬需求為72列。目前列車配屬83列，運(yùn)用列車58列，有25列作為檢修維護(hù)列車，列車配屬充足，不存在缺口。

8號(hào)線：

現(xiàn)狀市光路-延吉中路交路信號(hào)能力設(shè)計(jì)為3 min 30 s的追蹤間隔，每小時(shí)開行17列列車，運(yùn)能24 990人次/h，不能滿足2025年運(yùn)量要求，故需要將信號(hào)能力設(shè)計(jì)為3 min的追蹤間隔，運(yùn)能29 400人次/h，能滿足2025年運(yùn)量要求。

延吉中路-東方體育中心交路信號(hào)能力設(shè)計(jì)為2 min 15 s，每小時(shí)開行26列列車，運(yùn)能38 220人次/h，不能滿足2025年運(yùn)量要求，需縮短時(shí)間間隔至2 min并編組為8節(jié)，此時(shí)運(yùn)能是50 400人次/h，能滿足2025年運(yùn)量要求。

東方體育中心-沈杜公路交路信號(hào)能力設(shè)計(jì)為2 min 15 s，每小時(shí)開行26列列車，運(yùn)能38 220人次/h，能滿足2025年運(yùn)量要求，無需縮短時(shí)間間隔。

按市光路-延吉中路交路上下行時(shí)間間隔設(shè)計(jì)均為3 min，延吉中路～東方體育中心交路信號(hào)能力設(shè)計(jì)為2 min，東方體育中心～沈杜公路交路信號(hào)能力設(shè)計(jì)為2 min 15 s計(jì)算運(yùn)用車69列，檢修車為8。目前列車配屬不足，存在列車6列缺口。

兩線現(xiàn)狀與2025年列車開行方案[9-10]如表2所示（上為現(xiàn)狀，下為2025）。

4 總結(jié)

該文提出了上海軌道交通“十四五”運(yùn)能規(guī)劃的思路及方法。根據(jù)2025年客流預(yù)測(cè)值計(jì)算運(yùn)量與運(yùn)能的匹配程度，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行追蹤間隔、列車配屬及停車列位的調(diào)整。最后給出了1和8號(hào)兩條案例線路2025年的運(yùn)能規(guī)劃方案，論證了方法的可行性與適用性。

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