城市軌道交通運營大高峰客流優(yōu)化研究

城市軌道交通運營大高峰客流優(yōu)化研究

1傳統(tǒng)線路客流結構隨著城市化進程的加快和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的需求顯著增加。城市軌道交通線路開通試運行后,客流表現(xiàn)與工程可行性研究報告(以下簡稱“工可報告”)當時預測的客流相差很大,有的線路在開通次年就達到工可報告的“近期”客運量;由于線網(wǎng)效應的作用,線網(wǎng)的不斷擴大對客流的吸引力也快速增長?？土鹘Y構一個鮮明的特點是上下班或節(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)出某個區(qū)段、某個方向的尖峰客流凸顯,使得個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及高峰方向客流的運輸需要,但是這很顯然容易造成列車運能在非高峰時段以及非高峰方向的浪費。因此,亟須在現(xiàn)有列車數(shù)的基礎上分析研究,尋求新的方式方法,挖潛增效,通過對現(xiàn)有運力在時空上的合理調(diào)配,解決運輸需求的不均衡問題,以滿足乘客運輸服務的需要,從而達到節(jié)能降耗的目的。2基于不均衡條件下的運輸組織方式優(yōu)選根據(jù)新線開通后的客流情況和增長趨勢,結合客流分布現(xiàn)狀對初步設計的運營交路進行運力匹配性評估,對原運營交路提出優(yōu)化和調(diào)整建議。為了分析上下班高峰期單方向的運能與運量矛盾,尋找有效而經(jīng)濟的解決辦法,優(yōu)化運輸組織方式,進行了4個方面的分析探討。首先,對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)的時間、區(qū)段及方向;其次,按《運營時刻表》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單向運輸能力及其對應的滿載率等信息,并了解未來增購車等運能提升計劃,找出運能與運量的矛盾所在,明確運輸需求及運輸計劃亟須解決的問題;第三,結合線路配線、車輛段/停車場位置,和信號、乘客信息及廣播等設備的功能,對有可能實施的大小交路、不均衡運輸?shù)冗\輸組織方式進行分析、比選,遵循一定的選擇原則,選定節(jié)能高效的運輸組織方式;第四,針對優(yōu)化后的運輸組織方式需求進行配套的運營籌備,組織開展實作演練,條件成熟時擇機實施。3地鐵運營組織管理本著向管理要效益的理念,在系統(tǒng)分析某線路運輸組織困難與需求的基礎上,拓寬思路,挖潛增效,以運輸組織為龍頭、以乘客服務為中心開展運營組織管理工作,持續(xù)優(yōu)化行車組織、客運組織,改善地鐵服務環(huán)境;通過挖潛增效、合理設置行車安排,有效提升運力,既滿足客流快速增長需要,又提高運營經(jīng)濟、社會效益。3.1解決方案3.1.1列車加密、抽線、方向運能行車組織優(yōu)化方案遵循以下4項原則:1)加密的列車運能盡量滿足客流集中區(qū)段需要;3)受列車抽線影響區(qū)段的方向運能須滿足客流需求;4)盡可能便利于現(xiàn)場實際操作。3.1.2關于運輸組織的研究1有效提高運營服務質(zhì)量在常規(guī)《運營時刻表》的基礎上設置了一個單向超高峰,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,減少客流較小方向的運能浪費,提高客流較大方向的運輸能力,緩解客流壓力,降低滿載率,有效提高運營服務水平。2其他功能組織值得注意的是,實施大小交路運輸組織方式需要信號系統(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、客運組織相匹配,給乘客清晰的告示與指引;同時,由于至少增加1~2個折返點,將使行車組織、調(diào)度指揮工作難度倍增。3交路運輸組織方式合作方面(1)以滿足客流運輸需求為首要原則;(2)結合和利用線路的主要運輸技術設備的功能,如配線的折返條件、信號系統(tǒng)的功能、PIS與廣播系統(tǒng)給乘客的必要告示與指引;(3)運輸能力得到最合理的分配,要做到把有限運力投放到客流量最大的區(qū)段,不能出現(xiàn)交路上一半線路運能利用度低下的現(xiàn)象;(4)使乘客的直達性和便捷性最大化,必須分析跨越小交路起止站的組團客流數(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)約運輸成本;(6)考慮行車調(diào)度員、客車司機、站務人員的業(yè)務技能狀況,以及運輸組織方式操作難度。根據(jù)上述運輸組織方式的優(yōu)化、選擇原則,科學合理地選擇適合本線路的運營交路。對于設備不符合實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輸?shù)姆绞浇鉀Q運力與運量間的矛盾。3.2運輸組織技術方面不均衡運輸組織方式具有以下優(yōu)點。1)打破軌道交通線路上/下行均衡運輸?shù)某Ｒ?guī)思路,創(chuàng)新地提出和應用不均衡運輸理念,科學部署運能,對客流尖峰進行有效的削峰,最大程度滿足客流集中方向的乘客出行需求,實現(xiàn)有效疏導客流及節(jié)能降耗的雙重目標。2)原設計沒有考慮不均衡運輸,在安全的前提下采用運輸組織技術創(chuàng)新,使線路單方向的行車間隔達到2min的設計能力水平,并有效地驗證了主要運輸技術設備2min最小行車間隔的設計與實際能力。3)不均衡運輸在節(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,不但是運輸組織方式的創(chuàng)新,而且填補了原系統(tǒng)設計上的空白。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,巧用編圖系統(tǒng)功能,靈活啟用個性化的列車運行圖編制辦法,一改之前人工臨時加開的局面,可以大大減輕工作難度和降低人為失誤,并能同步優(yōu)化運行圖技術參數(shù),提高運作效率。6)具有明顯的經(jīng)濟效益和巨大的社會效益,直接降低司機人工成本、牽引電費和客車維修等運營成本,可以有效縮短乘客的交通出行時間。3.3車輛段和停車場不均衡組織方式采用不均衡運輸組織方式也有其局限性。當某一線路只有1座車輛段時,要組織單向的超高峰就不得不跑一個往返了,因為列車要么在超高峰方向退出運營服務后,還要跑一個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單程,折返后才能到大客流的方向形成超高峰運力,完成大客流的運輸任務后退出運營服務,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,既造成運輸能力浪費,又不能降低運營成本,不能節(jié)能降耗。因此,當某一線路的兩端或靠近線路兩端設有車輛段或停車場時,不均衡運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)域的兩端分別設有車輛段和停車場,運輸效率高且經(jīng)濟效益好。根據(jù)研究結論,對新線規(guī)劃設計時,對于超過20km的軌道交通線路,其一段一場的位置選擇應該結合沿線客流的分布和車輛段/停車場選址時的限制條件,優(yōu)先滿足運營需求,使車輛段位置能有效覆蓋客流密集區(qū)域,為日后運營組織管理、節(jié)能降耗提供最有利條件。4不平衡運輸組織方式用于廣州地鐵的應用4.1客運量運行情況廣州地鐵2號線(廣州南站—嘉禾望崗,簡稱“2號線”)是連接市郊和中心城區(qū)的南北走向長大線路,全長31.14km,設24座車站,嘉禾車輛段和大洲停車場各1座,全線設有4座換乘站,分別與8號線昌崗站、1號線公園前站、5號線廣州火車站換乘,以及尚未開通的廣佛線南州站換乘;初步設計為單一交路運營。2010年12月考核客運量79.4萬人次/日,2011年12月考核客運量102.0萬人次/日,2012年12月考核客運量112.6萬人次/日。2011年和2012年客運量增長率分別為28%和10.4%,處于較高的增長水平。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,導致上下班高峰期單方向的運能與運量矛盾突出,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—海珠廣場站區(qū)間,達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為上行方向,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為下行方向,下行最大峰值區(qū)段的不均衡系數(shù)為1.4。4.2地面運行能力按《運營時刻表》參數(shù),2號線早、晚高峰上線32列車,正線備用車1列,高峰行車間隔3min23s,單向運輸能力為8246人次/15min,滿載率為106.7%;在增購車沒有投入運營服務之前,供車數(shù)已為原配車38列的極限。客運量隨時間不斷增長的情況使運能與運量的矛盾不斷擴大。4.32號線運行監(jiān)控和演練廣州地鐵2號線早高峰上下行方向客流的不均衡系數(shù)為2.3,而原設計為單一交路運營,實施大小交路前還需提升信號系統(tǒng)、PIS的功能,以滿足大小交路運行監(jiān)控和乘客導向需求,實施前需要時間進行技術儲備和實作演練。為盡快解決運力與客運量的矛盾,需要突破常規(guī),分析研究不均衡運輸組織方式在2號線的適用性。結論是運輸技術設備滿足行車組織的需要,不均衡運輸?shù)男熊嚥僮骰静蛔?運輸組織方式高效而經(jīng)濟,故采用了不均衡運輸?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,各大段的自適應段增設了重要能力,讓江泰路與三元里站5.22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222結合2號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%,這幾個區(qū)間的服務水平降低較多。4.3.2晚高峰時段設置2010年底,2號線最大供車數(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。針對客流分布特點,找準早晚高峰客流尖峰時段(約1h),早高峰時段在上行線7:30—8:30間設置超高峰,抽調(diào)的運力集中在上行線,早上超高峰的客車從大洲停車場出段,超高峰結束時在嘉禾望崗站退出服務,返回嘉禾車輛段;晚高峰時段在上行線18:00—19:00間設置超高峰,抽調(diào)的運力集中在下行線,晚上超高峰的客車從嘉禾車輛段出段,超高峰結束時在廣州南站退出服務,返回大洲停車場?？土鲾嗝媾c運力安排的情況如圖3、4所示。4.4療效判定標準2號線從2011年7月4日起實施不均衡運輸方式,在總供車數(shù)不變的情況下,運輸能力提高18%,高峰時段的滿載率下降12%,效果顯著。在總結經(jīng)驗的基礎上,2011年9月推廣到廣州地鐵3、5號線,2012年推廣到4號線。對2號線在工作日實施不均衡運輸組織方案、短時集中運能的新運輸方式,大大提升了早高峰上行和晚高峰下行方向的疏運能力,在超高峰期間,尖峰客流得到及時、有效的疏導,列車運行圖平均兌現(xiàn)率和正點率分別為99.76%和99.64%,整體實施情況良好,達到了預期效果。4.5運營成本估算實施不均衡運輸方式與實現(xiàn)同等間隔(超高峰)的均衡運輸相比,經(jīng)濟效益明顯,經(jīng)運營財務核算,節(jié)省乘務人員(司機)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項運營成本合計為97.61萬元/年;社會效益巨大,參照社會經(jīng)濟效益計算方法,初步估算節(jié)約乘客出行時間的社會經(jīng)濟效益達1414.12萬元。通過實施不均衡運輸組織方式,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)核心大運量線路(1、2、3、5號線),是目前唯一沒有關于“客流擁擠”負面社會輿論、媒體報道的線路,實現(xiàn)了廣州地鐵對市民的承諾,為公司贏得了較好的社會效益,同時也為市政府大力推進公交優(yōu)先政策、改善中心城區(qū)交通出行擁堵問題作出了貢獻。5深圳地鐵龍港線交通組織優(yōu)化5.1強化客流分布深圳地鐵龍崗線(益田—雙龍站)為東西走向的長大線路,全長41.1km,設30座車站,華新車輛段和塘坑停車場各1座,全線設有5座換乘站;2011年12月考核客運量為39.6萬人次/日,2012年12月考核客運量為46.8萬人次/日,增長率為18.2%,客流增長速度較快。上行最大斷面客流時段為8:31—8:45,達7865人次/15min,運行圖運能為4404人次/15min(AW2),滿載率高達178.6%。由行調(diào)組織早高峰8:31—9:00間每15min加開1列疏運大客流,而滿載率仍有133.9%;下行最大斷面客流時段為18:46—19:00,為4996人次/15min,運行圖運能為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,高峰客流分布情況如圖5、6所示。由于供車數(shù)已最大化,導致上下班高峰期單方向的運能與運量矛盾突出,車站客流控制常態(tài)化。5.2早高峰客流出行按原運輸安排,龍崗線早、晚高峰上線31列車,正線、車輛段/停車場各備用2列,高峰行車間隔5min,運行圖計劃的單向運輸能力為4404人次/15min,運輸能力與客運量需求的缺口大,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。客流不斷增長,而配屬43列車供35列已為極限,原有運輸組織方式將無法滿足運輸服務的需要。5.3物流組織的優(yōu)化方案5.3.1行車間隔導致客流浪費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,運力嚴重浪費。大小交路運輸組織方式如圖7所示。5.3.2風力10列車超高道德間隔根據(jù)客流分布特點,在早晚高峰期實行不均衡運輸:通過優(yōu)化運行圖參數(shù),早高峰期安排25列車上線、6min間隔,早高峰8:00—9:00時段在上行線設置超高峰,抽調(diào)的運力10列車集中在上行線,早上超高峰的客車從塘坑停車場出段,每個高峰間隔插入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,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間設置超高峰,抽調(diào)的7列運力集中在下行線,晚上超高峰的客車從華新車輛段出段,每1個或2個高峰間隔插入1列(通過調(diào)整益田—蓮花村間的行車間隔),形成連續(xù)50min時間的4mi