張文哲

（北京市地鐵運營有限公司運營三分公司，北京 100082）

0 引言

擁擠的道路交通嚴重影響著城市發(fā)展，以地下鐵路和地上輕軌為主的城市軌道交通體系越來越成為解決城市交通擁堵問題最有效的途徑。人們熟知的地鐵系統(tǒng)，有著種種地上交通系統(tǒng)沒有的優(yōu)勢，如速度快，載客量大，到達時間準確，安全性高，環(huán)保等。大中型城市的發(fā)展，離不開軌道交通的支持，軌道交通的運營里程、運營線路的增加，也逐漸迎來客運和列車運營組織方式的升級，尤其是針對不同交路模式的組織方式。以客流特征和流量為主要依據(jù)，合理安排列車運行計劃，既能提高出行服務(wù)水平，同時還可以有效降低企業(yè)的運營成本，這對于我國城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 國內(nèi)外軌道交通發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1 國外軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀

世界上首條地下鐵道建于英國倫敦，全長約6.5km，所用機車為蒸汽機車，1906年倫敦市內(nèi)開通的地鐵全數(shù)電氣化。自此以后，世界上主要大中型城市和地區(qū)也逐漸意識到地鐵的重要性，并加速建設(shè)，1897年波士頓地鐵開通，1900年巴黎地鐵開通，1904年紐約地鐵開通，1927年東京地鐵開通。經(jīng)過100 多年發(fā)展，截止到2020年底，全世界共有77 個國家和地區(qū)的538 座城市開通城市軌道交通，營運里程達到33346 公里，車站數(shù)超過34220 個。如紐約、倫敦、東京、首爾、上海、北京、廣州等全球特大型城市基本都具備較為完善的軌道交通系統(tǒng)，可以在很大程度上減輕城市地上交通的負擔，提升城市整體客運質(zhì)量。一些城市的地鐵客運量，已經(jīng)超過了地上交通的客運量，比如俄羅斯的莫斯科地下軌道交通系統(tǒng)，就分擔了整個莫斯科一半以上的客運，還有的甚至超過八成，比如東京。東京地鐵擁有13 條地鐵線路，總長312.6km，每天要運送超過八百萬人通勤，這就占了東京每日客運量的八成左右。

1.2 國內(nèi)軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀

回顧我國首都北京的地鐵發(fā)展，早在建國初期，我們就開始規(guī)劃并建設(shè)北京地鐵。1969年的國慶，一個所有地鐵人都銘記的日子，北京地鐵一號線正式通車。截至2021年5月，我國已有超過40 個大中型城市，包括北上廣深、天津、重慶、大連、青島、廈門等在內(nèi)的很多大中型城市，包括大部分省會城市，都已經(jīng)建設(shè)了包括地下鐵路和地上輕軌的城市軌道交通系統(tǒng)，運營里程，含規(guī)劃里程，早已超過10000km。建設(shè)規(guī)模、里程規(guī)模、線路規(guī)模以及包括客運規(guī)模，已躍居世界第一。北京作為新中國第一個擁有軌道交通系統(tǒng)的城市，1971年開始試運營。經(jīng)過50年的發(fā)展，北京已建成通車運營線路共計24 條，運營總里程達到727km，年客運量達到45 億人次，車站428 座，疫情前日均客運量超過1000 萬人次。上海地鐵是繼北京、天津之后內(nèi)地第3 個擁有軌道交通系統(tǒng)的城市，上海地鐵1 號線始建于1990年初，1995年4月建成通車。隨后上海地鐵飛速發(fā)展，截至2020年底，上海軌道交通共開通線路19 條，車站459 座，全網(wǎng)運營總里程達772km，在世界城市軌道交通線路長度排名當中高居榜首。

2 北京地鐵主要交路形式優(yōu)缺點分析

隨著客流壓力不斷增加，城市軌道線路的客運量在各個區(qū)間通常會出現(xiàn)不均衡分布的現(xiàn)象，部分區(qū)間會出現(xiàn)運力緊張、乘客擁擠程度較高，部分區(qū)間又呈現(xiàn)運力萎靡，列車資源配置過剩的現(xiàn)象。那么，分析與研究如何在運用相同數(shù)量列車的情況下，針對不同線路特點，制定合理的列車運行交路方案，提高列車在大客流區(qū)段的運輸頻率，減少該區(qū)段乘客的候車時間，降低列車的擁擠程度，顯得尤為重要。列車交路是城市軌道交通中的運行模式，是地鐵或輕軌運行線路的區(qū)間，是城市軌道交通線路的主要技術(shù)標準之一。想要使地鐵現(xiàn)有資源得到充分利用，想要成本低量化，想要提高客戶的滿意程度，并且提升效率，包括運營效率和車輛調(diào)度效率，那么一種優(yōu)化的、高效的列車交路形式是必不可少的。這種列車交路形式既要縮小運能損失，又要在應(yīng)急情況下，如故障、極端天氣下，快速調(diào)整，準確轉(zhuǎn)換為正常狀態(tài)。列車運行交路與列車運行圖密切相關(guān)，根據(jù)總客運量和高峰小時斷面客流密度確定列車開行對數(shù)，制定列車運行交路計劃。

列車運行交路從形式上分為以下幾種形式：單一列車交路、大小列車交路、環(huán)形運行交路、分段運行交路和交錯運行交路等形式，本文針對北京地鐵最常用的三種交路模式的優(yōu)缺點即適用特點進行分別分析和討論。

2.1 單一列車運行交路優(yōu)缺點分析

單一列車運行交路形式最為簡單，是指列車在線路兩個終點站間運行，到達線路終點站后再折返運行，目前大部分線路運營初期大多采用單一運行交路的形式，如北京地鐵1 號線、9 號線，其優(yōu)點在于，運營組織容易，乘客引導(dǎo)方便，運營秩序紊亂時，調(diào)整壓力小，可快速利用就近道岔進行折返，恢復(fù)常態(tài)運行快。缺點是當全線客流分布不均勻時，會造成運力損失，不利于客流大的區(qū)間快速疏散乘客，因此單一運行交路適用全線客流比較均勻，無明顯客流斷點的情況。

2.2 大小列車運行交路優(yōu)缺點分析

大小列車運行交路，即大小圈車套跑形式，大交路全線運行，小交路為在某區(qū)段通過運行，如北京地鐵6 號線及4 號線與大興線。6 號線2021年早高峰時刻，正常列車從始發(fā)金安橋站至終點潞城站全線均停車上下乘客，大站快車為褡褳坡至北運河?xùn)|站，通過不停車其目的，一是保證首都副中心通勤效率，二是列車折返后，快速補充下行去往中心城區(qū)運力。4 號線在工作日以大小交路的模式運營，按一定比例開行安河橋北至新宮站的小交路車次；在雙休日，除列車回庫需要，4 號線所有下行列車均運行至大興線以天宮院為終點站。

當城市發(fā)展處于中心城區(qū)主導(dǎo)格局下時，中心城區(qū)內(nèi)部出行的客流量非常大，郊區(qū)段的客流相對較小，某區(qū)段斷面客流量有明顯差距，開行相對密度的小交路可以滿足郊區(qū)段以及穿城區(qū)的客流需求。以適用于各區(qū)段客流不均衡情況，更好地適應(yīng)市區(qū)客流與郊區(qū)客流密度分布不均。

2.3 環(huán)形列車運行交路優(yōu)缺點分析

環(huán)形列車運行交路如北京地鐵2 號線、10 號線。其優(yōu)點是列車無須折返，提高運力，單邊故障時另一側(cè)運力不受影響，但環(huán)形交路若出現(xiàn)故障事件，因?qū)?cè)車輛處于飽和狀態(tài)，列車無法通過就近道岔進行折返變?yōu)樾〗宦愤\行，因此恢復(fù)運營組織難度大，需要較長時間恢復(fù)運營秩序。

2.4 其他交路形式對北京地鐵交路形式運用的啟示

分段列車運行交路適用于高峰小時斷面客流量不均衡情況，但在每一個區(qū)段有典型的向心聚集客流，是在城市發(fā)展過程中市區(qū)的持續(xù)近郊化及郊區(qū)城市化形成的。分段運行交路由若干小交路銜接而成，列車只在自己小交路運行，優(yōu)點是可以保證每個區(qū)段具有較高的運營服務(wù)水平，但是去往線路另一端的乘客必須進行換乘，增加出行時間。

交錯運行交路，適用于郊區(qū)至市區(qū)的客流。郊區(qū)客流出行比例相對于大小交路的郊區(qū)客流明顯增大，所以開行低密度的大交路無法適應(yīng)郊區(qū)客流增長的需求，如果開行高密度的大交路將會導(dǎo)致線路載客能力降低。當客流呈現(xiàn)明顯的向城區(qū)單峰客流時，開行兩端郊區(qū)至城區(qū)的小交路可以滿足不斷增長的郊區(qū)到中心城區(qū)的客流需求，兩個小交路在城區(qū)交叉重疊，可以滿足中心城區(qū)內(nèi)部出行需求。但是這種交路形式行車組織難度極大，特別是對于中心城區(qū)重疊線路的占用率幾乎達到飽和，一旦發(fā)生故障等特殊情況，無法迅速調(diào)整運營秩序，目前北京地鐵沒有采用上述兩種交路模式的地鐵線路。但如果設(shè)備到位、技術(shù)成熟，安全條件均符合的情況下，北京地鐵有可能會逐步引入這些復(fù)雜的交路運行模式。

3 對既有線路運行交路形式的優(yōu)化建議

通過上述對于各種列車交路形式的分析，結(jié)合北京地鐵目前既有線路交路形式及實際行車組織采取的方式，提出一些優(yōu)化建議，以北京地鐵8 號線北段為例。該線呈單一交路運行，沿途經(jīng)過奧林匹克旅游區(qū)、南鑼鼓巷步行街、回天居住區(qū)，全長28km，日均客運量39.9 萬人次。8 號線信號系統(tǒng)采用全路通公司的CBTC 移動閉塞系統(tǒng)，2012年開始改造使用，經(jīng)過多年的探索與磨合，8 號線信號系統(tǒng)平穩(wěn)且高效。8 號線平日列車運行圖最小間隔已經(jīng)達到3 分鐘列車追蹤運行，最高上線運用車35 組，日均開行468 列，雙體圖最小間隔5 分07 秒，運用車21 組，開行379 列，雖然單一交路行車組織方式很簡單。但是由于8 號線高峰期列車間隔達到3 分鐘，育新、永泰莊、回龍觀東大街、霍營、朱辛莊等大客流車站，遇大客流換乘時主要采取人工限流或者延長換乘距離的方式來增加乘客換乘距離，使乘客分散于站臺、通道內(nèi)、出入口的方式緩解站臺壓力。

根據(jù)列車交路運行方式，結(jié)合北京地鐵高峰客運量（采用樣本為疫情前2019年4月30日和2019年9月30日最具代表性的節(jié)前兩日早高峰7∶00～9∶00 進站客流總量及疫情前2019年5月2日和2019年10月2日9∶00～11∶00 節(jié)日進站客流高峰總量作為參考依據(jù)）。

3.1 8 號線平日圖交路形式優(yōu)化建議

8 號線早高峰乘客進站量最高區(qū)間為永泰莊站至朱辛莊站，此區(qū)域為回龍觀、霍營大型居住區(qū)，客流屬性為典型郊區(qū)段至城中心通勤特點，在編制平日列車早高峰運行圖時可以考慮使用大小列車運行交路形式。大交路依然為朱辛莊至美術(shù)館站全線運行。為緩解北部車站候車客流壓力，結(jié)合站場圖最優(yōu)方案為森林公園南門站至回龍觀東大街站開行小交路。因為這兩站均有存車庫線，且列車在運用小交路運行在該站清人完畢后，可以順向進行列車折返作業(yè)，減小出庫所需時間，降低對其他列車運行的影響。通過此方法可以快速緩解永泰莊至回龍觀東大街站臺候車乘客壓力。

3.2 8 號線雙體圖交路形式優(yōu)化建議

遇與挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代化的軌道交通不應(yīng)局限于機車、信號、通信等技術(shù)裝備水平，更應(yīng)該包括現(xiàn)代化的運輸理念、服務(wù)理念。未來軌道交通運營更應(yīng)該從提高管理理念、服務(wù)水平以及節(jié)約成本等方面考慮，制訂更加科學(xué)、高效、節(jié)能的運營方案，充分發(fā)揮現(xiàn)有潛能，滿足日益增長的運營需求。目前，北京地鐵中心線路的列車間隔已經(jīng)很小，進一步縮小列車間隔的可能性不大，在這種前提下，如何利用各種列車運行交路形式，合理控制不均衡的客流分布顯得更為重要。本文基于客流模型及客流分布特點，分析了主要交路模式的優(yōu)缺點及適用條件，并以8 號線為例，進一步優(yōu)化了現(xiàn)有交路模式的運行效率。相信通過制定出更加合理、高效的列車運行方案，可以使整個線網(wǎng)的承載能力不斷提高、運力不斷增加，不但從客運組織和運營效率上得到優(yōu)化，更在乘客乘車體驗上有明顯提升。

8 號線節(jié)假日高峰乘客進站量最高區(qū)域為永泰莊站至朱辛莊站，結(jié)合上述交路方式，編制節(jié)假日運行圖時，仍然可考慮采取大小列車運行交路的形式，根據(jù)站場圖實際情況，最優(yōu)方案為從永泰莊站至朱辛莊開行小交路運行列車，大交路運行列車依然為朱辛莊至鼓樓全線運行。通過此方法可以快速緩解霍營、朱辛莊等大客流換乘站站臺候車客流壓力。

3.3 運用新理念、新成果、新視角助力地鐵新發(fā)展

通過以上分析可以看出，雖然技術(shù)手段可以提高乘客出行服務(wù)質(zhì)量，但理念上的創(chuàng)新更加重要。結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢和軌道交通運營理念的更新迭代，未來可以從三方面助力北京地鐵運營發(fā)展：第一方面，當今社會智能手機普及化程度很高，手機客戶端可以開發(fā)更便捷的軟件，利用實時大數(shù)據(jù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能讓乘客隨時了解地鐵列車車廂擁擠程度、出行最短路徑、突發(fā)故障情況、采取限流措施情況，使用APP 推送功能，讓乘客及時獲取相應(yīng)信息，自我掌控出行選擇，減少因地鐵故障造成的負面影響。第二方面，可以通過改造地鐵現(xiàn)有設(shè)備來提高網(wǎng)絡(luò)運營效率，比如升級信號系統(tǒng)，提高信號網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，優(yōu)化列車運行圖，減少人工調(diào)度干預(yù)，全自動列車折返，進一步縮短列車間隔，降低故障率，提升乘客出行舒適度。第三方面，利用大數(shù)據(jù)和智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，更加清楚地研判各主要線路客運情況，幫助決策者決定更加合理的交路方式。不久的將來，諸如大數(shù)據(jù)、人工智能、5G 傳輸、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈、量子通信等尖端技術(shù)一定能夠應(yīng)用到城市軌道交通各個領(lǐng)域，為乘客提供更加優(yōu)質(zhì)的軌道交通出行服務(wù)。

4 結(jié)語

目前，北京地鐵網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，預(yù)計2025年底運營里程將達到1600km 以上。隨著新技術(shù)、新理念、新需求的不斷涌現(xiàn)，北京軌道交通將面臨新的機