城市軌道交通運(yùn)營(yíng)大高峰客流優(yōu)化研究

城市軌道交通運(yùn)營(yíng)大高峰客流優(yōu)化研究

1傳統(tǒng)線路客流結(jié)構(gòu)隨著城市化進(jìn)程的加快和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的需求顯著增加。城市軌道交通線路開通試運(yùn)行后,客流表現(xiàn)與工程可行性研究報(bào)告(以下簡(jiǎn)稱“工可報(bào)告”)當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)的客流相差很大,有的線路在開通次年就達(dá)到工可報(bào)告的“近期”客運(yùn)量;由于線網(wǎng)效應(yīng)的作用,線網(wǎng)的不斷擴(kuò)大對(duì)客流的吸引力也快速增長(zhǎng)?？土鹘Y(jié)構(gòu)一個(gè)鮮明的特點(diǎn)是上下班或節(jié)假日的客流高度集中,存在明顯的單向性和向心性,呈現(xiàn)出某個(gè)區(qū)段、某個(gè)方向的尖峰客流凸顯,使得個(gè)別線路高峰客流不均衡系數(shù)超過3.0。傳統(tǒng)的單一交路在均衡運(yùn)輸組織方式下,只有投入更多的列車才能滿足客流迅速增長(zhǎng)及高峰方向客流的運(yùn)輸需要,但是這很顯然容易造成列車運(yùn)能在非高峰時(shí)段以及非高峰方向的浪費(fèi)。因此,亟須在現(xiàn)有列車數(shù)的基礎(chǔ)上分析研究,尋求新的方式方法,挖潛增效,通過對(duì)現(xiàn)有運(yùn)力在時(shí)空上的合理調(diào)配,解決運(yùn)輸需求的不均衡問題,以滿足乘客運(yùn)輸服務(wù)的需要,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。2基于不均衡條件下的運(yùn)輸組織方式優(yōu)選根據(jù)新線開通后的客流情況和增長(zhǎng)趨勢(shì),結(jié)合客流分布現(xiàn)狀對(duì)初步設(shè)計(jì)的運(yùn)營(yíng)交路進(jìn)行運(yùn)力匹配性評(píng)估,對(duì)原運(yùn)營(yíng)交路提出優(yōu)化和調(diào)整建議。為了分析上下班高峰期單方向的運(yùn)能與運(yùn)量矛盾,尋找有效而經(jīng)濟(jì)的解決辦法,優(yōu)化運(yùn)輸組織方式,進(jìn)行了4個(gè)方面的分析探討。首先,對(duì)上下班高峰期客流突出,且上下行客流呈現(xiàn)出明顯的不均衡分布等特點(diǎn)的線路,通過分析高峰期客流方向不均衡系數(shù),分別明確其在上下班高峰期的最大斷面客流出現(xiàn)的時(shí)間、區(qū)段及方向;其次,按《運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表》參數(shù),分析在早、晚高峰上線的列車、備用車、高峰行車間隔,掌握15min單向運(yùn)輸能力及其對(duì)應(yīng)的滿載率等信息,并了解未來增購車等運(yùn)能提升計(jì)劃,找出運(yùn)能與運(yùn)量的矛盾所在,明確運(yùn)輸需求及運(yùn)輸計(jì)劃亟須解決的問題;第三,結(jié)合線路配線、車輛段/停車場(chǎng)位置,和信號(hào)、乘客信息及廣播等設(shè)備的功能,對(duì)有可能實(shí)施的大小交路、不均衡運(yùn)輸?shù)冗\(yùn)輸組織方式進(jìn)行分析、比選,遵循一定的選擇原則,選定節(jié)能高效的運(yùn)輸組織方式;第四,針對(duì)優(yōu)化后的運(yùn)輸組織方式需求進(jìn)行配套的運(yùn)營(yíng)籌備,組織開展實(shí)作演練,條件成熟時(shí)擇機(jī)實(shí)施。3地鐵運(yùn)營(yíng)組織管理本著向管理要效益的理念,在系統(tǒng)分析某線路運(yùn)輸組織困難與需求的基礎(chǔ)上,拓寬思路,挖潛增效,以運(yùn)輸組織為龍頭、以乘客服務(wù)為中心開展運(yùn)營(yíng)組織管理工作,持續(xù)優(yōu)化行車組織、客運(yùn)組織,改善地鐵服務(wù)環(huán)境;通過挖潛增效、合理設(shè)置行車安排,有效提升運(yùn)力,既滿足客流快速增長(zhǎng)需要,又提高運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。3.1解決方案3.1.1列車加密、抽線、方向運(yùn)能行車組織優(yōu)化方案遵循以下4項(xiàng)原則:1)加密的列車運(yùn)能盡量滿足客流集中區(qū)段需要;3)受列車抽線影響區(qū)段的方向運(yùn)能須滿足客流需求;4)盡可能便利于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作。3.1.2關(guān)于運(yùn)輸組織的研究1有效提高運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量在常規(guī)《運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表》的基礎(chǔ)上設(shè)置了一個(gè)單向超高峰,利用有限資源,在最大程度地保障客流密集方向乘客出行的同時(shí),減少客流較小方向的運(yùn)能浪費(fèi),提高客流較大方向的運(yùn)輸能力,緩解客流壓力,降低滿載率,有效提高運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。2其他功能組織值得注意的是,實(shí)施大小交路運(yùn)輸組織方式需要信號(hào)系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)(PIS)、車站及列車廣播系統(tǒng)的功能支持,需要與行車、客運(yùn)組織相匹配,給乘客清晰的告示與指引;同時(shí),由于至少增加1~2個(gè)折返點(diǎn),將使行車組織、調(diào)度指揮工作難度倍增。3交路運(yùn)輸組織方式合作方面(1)以滿足客流運(yùn)輸需求為首要原則;(2)結(jié)合和利用線路的主要運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備的功能,如配線的折返條件、信號(hào)系統(tǒng)的功能、PIS與廣播系統(tǒng)給乘客的必要告示與指引;(3)運(yùn)輸能力得到最合理的分配,要做到把有限運(yùn)力投放到客流量最大的區(qū)段,不能出現(xiàn)交路上一半線路運(yùn)能利用度低下的現(xiàn)象;(4)使乘客的直達(dá)性和便捷性最大化,必須分析跨越小交路起止站的組團(tuán)客流數(shù)據(jù),做到方便乘客出行;(5)符合節(jié)能降耗的要求,有效節(jié)約運(yùn)輸成本;(6)考慮行車調(diào)度員、客車司機(jī)、站務(wù)人員的業(yè)務(wù)技能狀況,以及運(yùn)輸組織方式操作難度。根據(jù)上述運(yùn)輸組織方式的優(yōu)化、選擇原則,科學(xué)合理地選擇適合本線路的運(yùn)營(yíng)交路。對(duì)于設(shè)備不符合實(shí)施大小交路條件而且上下行方向客流不均衡現(xiàn)象明顯的線路,需要通過組織不均衡運(yùn)輸?shù)姆绞浇鉀Q運(yùn)力與運(yùn)量間的矛盾。3.2運(yùn)輸組織技術(shù)方面不均衡運(yùn)輸組織方式具有以下優(yōu)點(diǎn)。1)打破軌道交通線路上/下行均衡運(yùn)輸?shù)某Ｒ?guī)思路,創(chuàng)新地提出和應(yīng)用不均衡運(yùn)輸理念,科學(xué)部署運(yùn)能,對(duì)客流尖峰進(jìn)行有效的削峰,最大程度滿足客流集中方向的乘客出行需求,實(shí)現(xiàn)有效疏導(dǎo)客流及節(jié)能降耗的雙重目標(biāo)。2)原設(shè)計(jì)沒有考慮不均衡運(yùn)輸,在安全的前提下采用運(yùn)輸組織技術(shù)創(chuàng)新,使線路單方向的行車間隔達(dá)到2min的設(shè)計(jì)能力水平,并有效地驗(yàn)證了主要運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備2min最小行車間隔的設(shè)計(jì)與實(shí)際能力。3)不均衡運(yùn)輸在節(jié)假日也有使用,但把這非常規(guī)的做法變成工作日常態(tài)化,不但是運(yùn)輸組織方式的創(chuàng)新,而且填補(bǔ)了原系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的空白。4)與大小交路的解決方案相比,不但可提高乘客直達(dá)性和便捷性,而且還能降低行車組織操作難度。5)充分利用線路配置特點(diǎn),巧用編圖系統(tǒng)功能,靈活啟用個(gè)性化的列車運(yùn)行圖編制辦法,一改之前人工臨時(shí)加開的局面,可以大大減輕工作難度和降低人為失誤,并能同步優(yōu)化運(yùn)行圖技術(shù)參數(shù),提高運(yùn)作效率。6)具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會(huì)效益,直接降低司機(jī)人工成本、牽引電費(fèi)和客車維修等運(yùn)營(yíng)成本,可以有效縮短乘客的交通出行時(shí)間。3.3車輛段和停車場(chǎng)不均衡組織方式采用不均衡運(yùn)輸組織方式也有其局限性。當(dāng)某一線路只有1座車輛段時(shí),要組織單向的超高峰就不得不跑一個(gè)往返了,因?yàn)榱熊囈丛诔叻宸较蛲顺鲞\(yùn)營(yíng)服務(wù)后,還要跑一個(gè)單程才能返回車輛段;要么列車提前出段,在非大客流的方向跑一個(gè)單程,折返后才能到大客流的方向形成超高峰運(yùn)力,完成大客流的運(yùn)輸任務(wù)后退出運(yùn)營(yíng)服務(wù),返回車輛段。這樣使得非大客流方向的列車滿載率很低或產(chǎn)生空車,既造成運(yùn)輸能力浪費(fèi),又不能降低運(yùn)營(yíng)成本,不能節(jié)能降耗。因此,當(dāng)某一線路的兩端或靠近線路兩端設(shè)有車輛段或停車場(chǎng)時(shí),不均衡運(yùn)輸組織方式是最直接、高效的。像深圳地鐵龍崗線,在線路客流密集區(qū)域的兩端分別設(shè)有車輛段和停車場(chǎng),運(yùn)輸效率高且經(jīng)濟(jì)效益好。根據(jù)研究結(jié)論,對(duì)新線規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)于超過20km的軌道交通線路,其一段一場(chǎng)的位置選擇應(yīng)該結(jié)合沿線客流的分布和車輛段/停車場(chǎng)選址時(shí)的限制條件,優(yōu)先滿足運(yùn)營(yíng)需求,使車輛段位置能有效覆蓋客流密集區(qū)域,為日后運(yùn)營(yíng)組織管理、節(jié)能降耗提供最有利條件。4不平衡運(yùn)輸組織方式用于廣州地鐵的應(yīng)用4.1客運(yùn)量運(yùn)行情況廣州地鐵2號(hào)線(廣州南站—嘉禾望崗,簡(jiǎn)稱“2號(hào)線”)是連接市郊和中心城區(qū)的南北走向長(zhǎng)大線路,全長(zhǎng)31.14km,設(shè)24座車站,嘉禾車輛段和大洲停車場(chǎng)各1座,全線設(shè)有4座換乘站,分別與8號(hào)線昌崗站、1號(hào)線公園前站、5號(hào)線廣州火車站換乘,以及尚未開通的廣佛線南州站換乘;初步設(shè)計(jì)為單一交路運(yùn)營(yíng)。2010年12月考核客運(yùn)量79.4萬人次/日,2011年12月考核客運(yùn)量102.0萬人次/日,2012年12月考核客運(yùn)量112.6萬人次/日。2011年和2012年客運(yùn)量增長(zhǎng)率分別為28%和10.4%,處于較高的增長(zhǎng)水平。上下班高峰期客流突出,且上下行客流呈現(xiàn)出明顯的不均衡分布等特點(diǎn),導(dǎo)致上下班高峰期單方向的運(yùn)能與運(yùn)量矛盾突出,車站客流控制常態(tài)化。工作日最大斷面客流出現(xiàn)在早高峰8:16—8:30的上行方向市二宮—海珠廣場(chǎng)站區(qū)間,達(dá)8800人次/15min;高峰客流現(xiàn)象突出,存在明顯的單向性和向心性,早晚高峰走向不一致,早高峰主要客流走向?yàn)樯闲蟹较?上行最大峰值區(qū)段的不均衡系數(shù)為2.3;晚高峰主要客流走向?yàn)橄滦蟹较?下行最大峰值區(qū)段的不均衡系數(shù)為1.4。4.2地面運(yùn)行能力按《運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表》參數(shù),2號(hào)線早、晚高峰上線32列車,正線備用車1列,高峰行車間隔3min23s,單向運(yùn)輸能力為8246人次/15min,滿載率為106.7%;在增購車沒有投入運(yùn)營(yíng)服務(wù)之前,供車數(shù)已為原配車38列的極限。客運(yùn)量隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)的情況使運(yùn)能與運(yùn)量的矛盾不斷擴(kuò)大。4.32號(hào)線運(yùn)行監(jiān)控和演練廣州地鐵2號(hào)線早高峰上下行方向客流的不均衡系數(shù)為2.3,而原設(shè)計(jì)為單一交路運(yùn)營(yíng),實(shí)施大小交路前還需提升信號(hào)系統(tǒng)、PIS的功能,以滿足大小交路運(yùn)行監(jiān)控和乘客導(dǎo)向需求,實(shí)施前需要時(shí)間進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備和實(shí)作演練。為盡快解決運(yùn)力與客運(yùn)量的矛盾,需要突破常規(guī),分析研究不均衡運(yùn)輸組織方式在2號(hào)線的適用性。結(jié)論是運(yùn)輸技術(shù)設(shè)備滿足行車組織的需要,不均衡運(yùn)輸?shù)男熊嚥僮骰静蛔?運(yùn)輸組織方式高效而經(jīng)濟(jì),故采用了不均衡運(yùn)輸?shù)姆绞健?.3.1道路封321配比,方案4:2221配,方案4,5.22222222222222232222222222221配,5下,各大段的自適應(yīng)段增設(shè)了重要能力,讓江泰路與三元里站5.22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222結(jié)合2號(hào)線的折返條件和客流分布,可以增加江泰路—三元里的小交路,按大小交路開行列數(shù)2∶1配比,高峰期32列上線,重合段高峰行車間隔2min56s,非重合段高峰行車間隔4min25s,但是這樣做導(dǎo)致江泰路站以南、三元里站以北的2~3區(qū)間的滿載率大于85%,這幾個(gè)區(qū)間的服務(wù)水平降低較多。4.3.2晚高峰時(shí)段設(shè)置2010年底,2號(hào)線最大供車數(shù)33列,安排高峰期30列車上線,行車間隔3min40s,超高峰期組織33列上線,行車間隔2min56s。針對(duì)客流分布特點(diǎn),找準(zhǔn)早晚高峰客流尖峰時(shí)段(約1h),早高峰時(shí)段在上行線7:30—8:30間設(shè)置超高峰,抽調(diào)的運(yùn)力集中在上行線,早上超高峰的客車從大洲停車場(chǎng)出段,超高峰結(jié)束時(shí)在嘉禾望崗站退出服務(wù),返回嘉禾車輛段;晚高峰時(shí)段在上行線18:00—19:00間設(shè)置超高峰,抽調(diào)的運(yùn)力集中在下行線,晚上超高峰的客車從嘉禾車輛段出段,超高峰結(jié)束時(shí)在廣州南站退出服務(wù),返回大洲停車場(chǎng)?？土鲾嗝媾c運(yùn)力安排的情況如圖3、4所示。4.4療效判定標(biāo)準(zhǔn)2號(hào)線從2011年7月4日起實(shí)施不均衡運(yùn)輸方式,在總供車數(shù)不變的情況下,運(yùn)輸能力提高18%,高峰時(shí)段的滿載率下降12%,效果顯著。在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,2011年9月推廣到廣州地鐵3、5號(hào)線,2012年推廣到4號(hào)線。對(duì)2號(hào)線在工作日實(shí)施不均衡運(yùn)輸組織方案、短時(shí)集中運(yùn)能的新運(yùn)輸方式,大大提升了早高峰上行和晚高峰下行方向的疏運(yùn)能力,在超高峰期間,尖峰客流得到及時(shí)、有效的疏導(dǎo),列車運(yùn)行圖平均兌現(xiàn)率和正點(diǎn)率分別為99.76%和99.64%,整體實(shí)施情況良好,達(dá)到了預(yù)期效果。4.5運(yùn)營(yíng)成本估算實(shí)施不均衡運(yùn)輸方式與實(shí)現(xiàn)同等間隔(超高峰)的均衡運(yùn)輸相比,經(jīng)濟(jì)效益明顯,經(jīng)運(yùn)營(yíng)財(cái)務(wù)核算,節(jié)省乘務(wù)人員(司機(jī))人工成本、牽引電耗成本、車輛維修人員成本和車輛維修成本等4項(xiàng)運(yùn)營(yíng)成本合計(jì)為97.61萬元/年;社會(huì)效益巨大,參照社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算方法,初步估算節(jié)約乘客出行時(shí)間的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1414.12萬元。通過實(shí)施不均衡運(yùn)輸組織方式,有效地解決早晚高峰乘客出行的難題。作為廣州地鐵線網(wǎng)核心大運(yùn)量線路(1、2、3、5號(hào)線),是目前唯一沒有關(guān)于“客流擁擠”負(fù)面社會(huì)輿論、媒體報(bào)道的線路,實(shí)現(xiàn)了廣州地鐵對(duì)市民的承諾,為公司贏得了較好的社會(huì)效益,同時(shí)也為市政府大力推進(jìn)公交優(yōu)先政策、改善中心城區(qū)交通出行擁堵問題作出了貢獻(xiàn)。5深圳地鐵龍港線交通組織優(yōu)化5.1強(qiáng)化客流分布深圳地鐵龍崗線(益田—雙龍站)為東西走向的長(zhǎng)大線路,全長(zhǎng)41.1km,設(shè)30座車站,華新車輛段和塘坑停車場(chǎng)各1座,全線設(shè)有5座換乘站;2011年12月考核客運(yùn)量為39.6萬人次/日,2012年12月考核客運(yùn)量為46.8萬人次/日,增長(zhǎng)率為18.2%,客流增長(zhǎng)速度較快。上行最大斷面客流時(shí)段為8:31—8:45,達(dá)7865人次/15min,運(yùn)行圖運(yùn)能為4404人次/15min(AW2),滿載率高達(dá)178.6%。由行調(diào)組織早高峰8:31—9:00間每15min加開1列疏運(yùn)大客流,而滿載率仍有133.9%;下行最大斷面客流時(shí)段為18:46—19:00,為4996人次/15min,運(yùn)行圖運(yùn)能為4404人次/15min(AW2),滿載率113.4%。該線路的上下班高峰期客流突出,且上下行客流呈現(xiàn)出明顯的不均衡分布等特點(diǎn),高峰客流分布情況如圖5、6所示。由于供車數(shù)已最大化,導(dǎo)致上下班高峰期單方向的運(yùn)能與運(yùn)量矛盾突出,車站客流控制常態(tài)化。5.2早高峰客流出行按原運(yùn)輸安排,龍崗線早、晚高峰上線31列車,正線、車輛段/停車場(chǎng)各備用2列,高峰行車間隔5min,運(yùn)行圖計(jì)劃的單向運(yùn)輸能力為4404人次/15min,運(yùn)輸能力與客運(yùn)量需求的缺口大,早高峰組織客流控制后,8:00—9:00間還需等候2~3趟車才能擠上車。早高峰草埔—水貝站上下行不均衡系數(shù)高達(dá)14.0,晚高峰田貝—水貝站上下行不均衡系數(shù)為5.7,早高峰的客流高峰現(xiàn)象非常明顯,而且客流高度集中在六約—老街站間?？土鞑粩嘣鲩L(zhǎng),而配屬43列車供35列已為極限,原有運(yùn)輸組織方式將無法滿足運(yùn)輸服務(wù)的需要。5.3物流組織的優(yōu)化方案5.3.1行車間隔導(dǎo)致客流浪費(fèi)從深圳龍崗線的折返條件和客流分布,可以增加塘坑—華新間小交路,按大小交路開行列數(shù)1∶1配比,高峰期32列上線,重合段高峰行車間隔3min30s,非重合段高峰行車間隔7min,這使得非重合的行車間隔從原來5min減至7min,并出現(xiàn)客流小的方向滿載率僅有10%左右,運(yùn)力嚴(yán)重浪費(fèi)。大小交路運(yùn)輸組織方式如圖7所示。5.3.2風(fēng)力10列車超高道德間隔根據(jù)客流分布特點(diǎn),在早晚高峰期實(shí)行不均衡運(yùn)輸:通過優(yōu)化運(yùn)行圖參數(shù),早高峰期安排25列車上線、6min間隔,早高峰8:00—9:00時(shí)段在上行線設(shè)置超高峰,抽調(diào)的運(yùn)力10列車集中在上行線,早上超高峰的客車從塘坑停車場(chǎng)出段,每個(gè)高峰間隔插入1列,形成連續(xù)1h的3min超高峰間隔,開行單向高峰短線到華新站退出服務(wù),直接返回車輛段;晚高峰期安排27列車上線、5.5min間隔,在下行線18:11—19:00間設(shè)置超高峰,抽調(diào)的7列運(yùn)力集中在下行線,晚上超高峰的客車從華新車輛段出段,每1個(gè)或2個(gè)高峰間隔插入1列(通過調(diào)整益田—蓮花村間的行車間隔),形成連續(xù)50min時(shí)間的4mi