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我国城市轨道交通多模式运营研究
发布日期:2018-09-18 17:25:46


 

杨安安1 , 汪      波2 , 陈艳艳1 , 黄建玲1,2
(1.北京工业大学北京市交通工程重点实验室, 北京 100124; 2.北京市交通信息中心, 北京 100161)
 

摘    要: 多模式运营是应对我国城市轨道交通客流需求多样化,提高运营效率和服务水平的有效途径。 基于 国外成功案例,提出我国城市轨道交通实施多模式运营的内涵。 从多交路、快慢车组合、跨线运营这 3 种运营 模式的特点出发,研究各运营模式的形式分类、客流特征、影响因素等适用条件。 结合我国城市轨道交通的实 际情况,给出我国实施多模式运营的建议,提出规划阶段就预留多模式运营的基本设备设施条件的必要性,并 从运营时间选择、空间设施改造等方面给出建议。
关键词: 城市轨道交通; 多模式运用; 交路; 快慢车; 跨线运营
中图分类号: U231        文献标志码: A      文章编号: 1672 -6073(2017)06- 0099 -  05
 

MuIti-modeOperationforUrbanRaiITransitinChina
YANG Ananl , WANG Bo2 , CHENYanyanl , HUANG JianIingl,2
(1.BeiJingKeyLahoratoryofTrafficEngineering, BeiJingUniversityofTechno1ogy, BeiJing100124;
2.BeiJingTransportation Information Center, BeiJing100161)

Abstract: MuIti-modeoperation isan effectiveway to improveoperation efficiency and serviceIeveIunderthecircumstancesof diversified passengerdemands.Based on theanaIysisofsuccessfuIcasesabroad, theconnotation ofmuIti-modeoperation ofur- ban raiItransit( URT) in Chinaisputforward.Then, from theaspectsofthecharacteristicsofthethreemodes, and incIuding muIti-routing modes, expressIIocaItrains, and inter-Iinemodes, thecIassification offorms, passengerfIowcharacteristics, and infIuencing  factorsarestudied.FinaIIy, combined with theactuaIsituation ofURTin China, suggestionsabouttheappIicabiIity ofmuIti-modeoperation in Chinaaregiven.Itispointed outthatitisnecessary to prepareand reservethebasicequipmentand faciIitiesformuIti-modeoperation in thepIanning stages.Suggestionsaboutoperation timeseIection and faciIitiesrenovation are given asweII.
Keywords: URT; muIti-mode; muIti-routing; expressIIocaItrains; inter-Iineoperation





1       我国城市轨道交通发展现状
      随着我国城市轨道交通线网规模的不断扩大,客 流急骤增长,出行特征越发复杂,表现在客流强度大、 出行距离长,需求多样化等特征越发突出。
      以北京为例,根据 AFC数据统计分析,2016 年日 均客运量超 1 000 万人次,乘客平均出行距离约16  km。 另一方面,乘客出行换乘系数居高不下,如北京城市轨 道交通平均换乘系数达 1.88,创全球最高,上海、广州 平均换乘系数约 1.6。 随着国内大城市 地 铁 建 设不断向市域、郊区拓展( 如北京平谷线已延伸至河北境内, 通州副中心城市建设与完善),乘客的出行距离以及中 心与区域之间的客流交换量势必还会不断增长。
      此外,运力运量不匹配,如平峰期多条线路满载率 低,运力浪费,以及中心城区车辆基地等基础设施不能 实现共享,征地压力大、资源利用率较低等问题都是运 营企业关注的重点问题。
      从运营效率来看( 见表 1 ),与国外典型城市相比, 我国部分城市轨道交通在线网规模与客流量方面处于 世界前列,但从单位吸引量这一指标来比较,并不占优 势且远低于东京、墨西哥等城市。
      从现有的运营模式来看,我国普遍采用的是单一 组织方式,如大交路、 列车站站亭、 单线独立运营等。 在城市轨道交通发展初期,线路少,客 流 需 求 小,单 一运营方式具有运营简单、互不干扰等优势。  迈入网络 化发展阶段后,多样化的客流需求对运营组织模式也 提出了更高要求。共享、便捷、 高效是城市轨道交通未来的发展趋势。  在此背景下,如何科学采用多种运营方式实施有 效的运营供给侧改革,以适应并匹配日益庞大的轨道 交通网络,提供网络化、层次化、多样化的运营组织服 务,对提高我国城市轨道交通运营管理安全性与效率 具有重要意义。

2   多模式运营案例与内涵
      综合应用多种运营模式的研究在国内尚处于起步 阶段,在国外典型城市已进行了很多研究,且有了成熟 应用,其成功经验值得深入分析与借鉴。
      以日本东京[1] 最为典型,东京都区部已开通 12 条 地铁线,有 9  条实现了与郊区铁路的相互跨线直通。 根据跨线列车所占比例的不同,分全直通类和均匀直 通类。  前者只为直通列车提供通道,仅运营极少量或 基本不运营地铁独立列车,如浅草线( 岳泉寺至押上) 半藏门线、南北线;后者独立运营列车和跨线直通列车 班次均占有一定比例,如有乐町线、副都心线。  根据平 峰高峰客流需求不同,有高峰直通列车,直通列车班次 占总班次的比例在通勤高峰时段高, 在平峰时段低。 如浅草线( 西马�至岳泉寺)、新宿线。
      通过提供上述多层次的跨线直通列车,有效提高 了东京城市内部通道、车辆基地等的资源利用率、缓解 换乘站客流压力,增强轨道出行吸引力。  以私铁东武 东上 线 为 例, 在 市 内 与 2  条 地 铁 全 线 直 通, 在 全 长 129  km范围内乘客不用换乘就可以直达。
      东京轨道交通列车停站方式更是丰富多样,仅东武东上线上就开行包括普通、准急、特急在内的 6 种列车,京成线上开行 7 种列车。  此外,多交路运营普遍应用于多条线路,如新宿线、池袋线、押上线等。
      东京都市国主要放射线路平均运距 13 ~15  km,其 多层次、多样化的列车组织模式、服务水平与效率值得 研究与学习。
      巴黎[4 5] 也 是 多 模 式 运 营 的 典 型 城 市, 以 快 铁( RER) 为例,快铁( RER) 运营长度达 110 多 km,在中 心城区不同线路列车通过共线实现跨线运行。  巴黎城 市轨道交通尤以高效的快慢车闻名,可根据客流需求 灵活设置。  如快铁 RER-A的 A4 的分支就具有 4 个运 营方案,即每站都停的慢车、只停主要站点的快车、只 停主要站点和次要站点的车以及为保证主线需求而在 中途折返的车次。  巴黎市区的地铁系统服务半径为 6  km,而巴黎大区拥有服务半径 60  km的系统,从郊区 终点到达 市 区 的 时 间 平 均 在 45  min, 运 营 方 式 值 得 学习。
      德国的慕尼黑地铁[6] , 共轨运营是其最大特点。 不同线路之间均有共轨区段,其中 U7 完全使用既有的 U1、U2、U5 轨道,当乘客在 U1 的某站上车,不用换乘 就可以在 U2 的某站下车,极大地节约了时间。  该市地 铁由 6 条线路构成,而接轨点就多达 8 处。
      借鉴国外城市轨道交通运营成功经验,在此提出 我国实施多模式运营的内涵:基于我国城市轨道交通 共享、便捷、高效的发展趋势,以提高乘客服务水平,共 享设施设备,提升运营效益为目的,与单一运营模式相 对应,综合应用大小交路、快慢车组合、跨线运营等多 种技术的运营组织方法。

 

3   多模式运营特征分析
3.1  多交路

      多交路设置的原则是基于客流需求分布特征,通过 多交路的组合,减少运用车数量,提高车体利用率,从而 实现运营成本和乘客服务水平的最佳平衡。  多交路设 置必然会增加运营组织的难度,以及跨区域出行乘客的 换乘时间,易使乘客难以辨别,出现坐错车的现象。  因 此,一般线路上运营交路数不宜过多,一般不超过 3 条。
      将单条线路的客流特征进行分类,以及适应交路 的形式进行整理,结果见表 2。
      另外,还有适合于环线线路的环线交路,运输组织 相对简单,这里不再介绍。  需要指出的是,上述只是多 交路的基本形式。  在实际运输中,单条线路上并不只 有这几种交路的形式,可以对各种典型的交路形式进 行灵活组合。

3.2  快慢车

       在大力建设城市轨道交通网络的背景下,随着交 通出行距离的不断增加,我国城市轨道交通长距离出 行的乘客比例也在增加,对轨道交通快线的诉求越发强烈。  开行非站站停的快车,可实现城市轨道交通线 路上某些大站之间的快速直达。  站站停慢车与大站停 快车优缺点对比如表 3 所示。

3.3  跨线运营
      跨线运营是指相互衔接的 2 条或多条轨道交通线 路上,列车可从一条线路运行到另一条线路上的一种 运营组织方式。  实施跨线运营优势如下:
      1)  满足乘客多样化的客流需求;
      2)  减小乘客换乘、提高乘客 直 达 性,缓 解 换 乘 站安全运营管理压力;
      3)  实现了不同线路的设施设备共享,提高了资源利用率,如不同线路之间可以共享车辆段。
 

3.3.1  跨线形式
      现有研究对跨线形式的分类各异,综合国内外的 运营案例,整理出 3 种基本形式,见表 4。

3.3.2  影晌因素
1)  客流需求。
      由日本东京经验[10] 可知,从客流总量上分析,过 轨站换乘客流需求均超过 1.5 万人次 Id;从比例上看, 过轨客流占近市区断面客流 50%以上,是断面客流的 主要组成。  这给我国实施跨线运营提供一定的参考。
2)  设备设施[11] 。
      线路:增设联络线将两条线路连接起来; 轨距统 一;统一限界,以适应车辆等设备尺寸的差异;过轨站 改建至同一标高,增设或扩展站台及折返线。
      供电:统一供电方式( 架空、刚体、第三轨),重新配 置供电设备及供电能力。
      通信及控制系统:采用同种闭塞方式、列车控制系统,或者改造使之相互兼容。
       车辆:由于通信、信号、安保等设备型号制式不同,需要对列车进行改造。


4   应用与建议
      多模式运营需以一定的设施设备条件为基础,我 国城市轨道交通在新线规划时应充分考虑远期客流需求,以前瞻视角进行科学论证,必要时预留多模式运营的基本设备设施条件,避免日后高成本改造。
 

4.1  多交路

      多交路运营在我国逐渐得到重视,多应用于线网 规模较大的城市,目前北京 4 号线与大兴线,上海、广州地铁 3 号线等早高峰都采用大小交路运营。
     北京地铁 10 号线北段客流较多,西段和南段客流较 少,最大断面比最小断面的客流多 1 倍以上。  客流的不 均衡程度较高,运用单一交路造成了运力浪费,目前地 铁运营公司正在研究论证运用大小交路嵌套模式运营。
 
4.2  快慢车
      目前,我国北京地铁 6 号线、上海地铁 16 号线、广州地铁 14、21 号线采用快慢车。  无越行条件是快慢车 得以应用的主要障碍。
      对于既有线,受越行条件的限制,可考虑在发车间 隔较大的平峰期,实现无越行的快慢车组合.对于新建线路,尤其是中长服务距离的市域线,应从规划阶段考虑
客流成熟之后预留开行快慢车的越行线配置的技术条件。

 

4.3  跨线运营

      目前国内, 重庆充分考虑到未来跨线的需要, 在 “ 规划阶段” 预留了跨线的条件。  北京地铁吕平线与 8 号线跨线贯通的可行性与必要性也在论证中,以期减少西二旗换乘站客流的压力。  其他大城市如上海、广 州等也 在 积 极 研 究 与 探 索。  就 跨 线 运 营, 提 出 以 下 2 点建议:
      1)  城市的中心城区功能聚集,线网密度大,土地 利用紧凑,过轨站点改造难度大、成本高。  建议过轨点 选在具有多功能组团,且易于改造的地铁线路末端。
     2)  大运量需求下,跨线运营会造成线路通行能力 的下降,要求线路能力有一定的冗余。  以北京为例,目 前北京地铁客流高速增长,高峰期间运能明显不足,大 部分线路饱和。  建议平峰期间增加跨线运营次数,提 高线路、车辆等设施设备的利用率。
      综上,多种运营模式,都是为了更好地满足多样化 的客流需求, 达到提高服务水平与运营效益的目的。 但各种运营模式并不是相互独立的,应根据具体情况 综合应用。
      多交路与快慢车相结合( 见图 1 ):嵌套交路模式, 开行大交路列车在小交路区段大站亭,非小交路区段 站站亭,满足客流需求的同时可加快大交路区段列车 的周转速度,平衡运能并降低运营成本。

      跨线运营与快慢车相结合( 见图 2 ):服务于远郊 的市域线,线路距离长,客流吸引范围广,若跨线接人 中心区地铁,再结合客流分布特征,设置大站快车,产 生的社会效益和经济效益会更加明显。

      跨线运营与单线多交路相结合( 见图 3 ):在客流 较大的非共线区段插人小交路,加快该区段列车的流 转速度,缓解该区段的客流压力,降低运能的不平衡性 带来的负面影响, 从而有效利用线路资源、 扩大服务 范围。

5       结语
      随着我国城市轨道交通线网规模的不断扩大,城 市通勤范围逐渐扩大,外围至城市中心客流也逐渐上 升,多模式运营是灵活应对城市发展可能出现的需求 变化的必然选择。  本文结合国外多模式运营的成功经 验,分析多交路、快慢车以及跨线运营的特征,并给出 在我国的适应性分析。  主要结论如下:
      1)  多模式运营的内涵不局限于上述 3 种运营模 式,它囊括任何科学有效的运营模式且各运营模式并 不是独立的,应结合具体客流特征,设施设备条件等影 响因素,综合应用。
      2)  多模式运营,在提高服务水平和运营效率的同 时也增加了运营组织的复杂度,对乘客引导工作要求较高,因此行车方案不宜过多、过复杂。
      3)  多模式运营模式下,列车相互交叉干扰,对线 路的整体通行能力都大打折扣。  高峰期我国大城市轨 道交通线路多数饱和,运力明显不足。  建议在平峰期 有一定冗余能力的前提下运营,以探索其适用性。
      4)  设施设备改造难度大、成本高是我国城市轨道 交通既有线路实施多模式运营最大的障碍。  在新线规 划阶段,应充分考虑多模式运营的可能性,预留必要的 站线布置、制式统一等基本条件。




收稿日期: 2017 03 17 修回日期: 2017 09 01
第一作者: 杨安安 女 博士研究生 从事城市轨道交通运营方面的 研究 yanganan778@126 com
基金项目: 交通部建设科技项目(2015318J37130) ; 北京市自然科学基金重点项目(8131001)

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