城市轨道交通运营大高峰客流优化研究

城市轨道交通运营大高峰客流优化研究

1传统线路客流结构随着城市化进程的加快和社会经济的快速发展，人们的需求显著增加。城市轨道交通线路开通试运行后,客流表现与工程可行性研究报告(以下简称“工可报告”)当时预测的客流相差很大,有的线路在开通次年就达到工可报告的“近期”客运量;由于线网效应的作用,线网的不断扩大对客流的吸引力也快速增长。客流结构一个鲜明的特点是上下班或节假日的客流高度集中,存在明显的单向性和向心性,呈现出某个区段、某个方向的尖峰客流凸显,使得个别线路高峰客流不均衡系数超过3.0。传统的单一交路在均衡运输组织方式下,只有投入更多的列车才能满足客流迅速增长及高峰方向客流的运输需要,但是这很显然容易造成列车运能在非高峰时段以及非高峰方向的浪费。因此,亟须在现有列车数的基础上分析研究,寻求新的方式方法,挖潜增效,通过对现有运力在时空上的合理调配,解决运输需求的不均衡问题,以满足乘客运输服务的需要,从而达到节能降耗的目的。2基于不均衡条件下的运输组织方式优选根据新线开通后的客流情况和增长趋势,结合客流分布现状对初步设计的运营交路进行运力匹配性评估,对原运营交路提出优化和调整建议。为了分析上下班高峰期单方向的运能与运量矛盾,寻找有效而经济的解决办法,优化运输组织方式,进行了4个方面的分析探讨。首先,对上下班高峰期客流突出,且上下行客流呈现出明显的不均衡分布等特点的线路,通过分析高峰期客流方向不均衡系数,分别明确其在上下班高峰期的最大断面客流出现的时间、区段及方向;其次,按《运营时刻表》参数,分析在早、晚高峰上线的列车、备用车、高峰行车间隔,掌握15min单向运输能力及其对应的满载率等信息,并了解未来增购车等运能提升计划,找出运能与运量的矛盾所在,明确运输需求及运输计划亟须解决的问题;第三,结合线路配线、车辆段/停车场位置,和信号、乘客信息及广播等设备的功能,对有可能实施的大小交路、不均衡运输等运输组织方式进行分析、比选,遵循一定的选择原则,选定节能高效的运输组织方式;第四,针对优化后的运输组织方式需求进行配套的运营筹备,组织开展实作演练,条件成熟时择机实施。3地铁运营组织管理本着向管理要效益的理念,在系统分析某线路运输组织困难与需求的基础上,拓宽思路,挖潜增效,以运输组织为龙头、以乘客服务为中心开展运营组织管理工作,持续优化行车组织、客运组织,改善地铁服务环境;通过挖潜增效、合理设置行车安排,有效提升运力,既满足客流快速增长需要,又提高运营经济、社会效益。3.1解决方案3.1.1列车加密、抽线、方向运能行车组织优化方案遵循以下4项原则:1)加密的列车运能尽量满足客流集中区段需要;3)受列车抽线影响区段的方向运能须满足客流需求;4)尽可能便利于现场实际操作。3.1.2关于运输组织的研究1有效提高运营服务质量在常规《运营时刻表》的基础上设置了一个单向超高峰,利用有限资源,在最大程度地保障客流密集方向乘客出行的同时,减少客流较小方向的运能浪费,提高客流较大方向的运输能力,缓解客流压力,降低满载率,有效提高运营服务水平。2其他功能组织值得注意的是,实施大小交路运输组织方式需要信号系统、乘客信息系统(PIS)、车站及列车广播系统的功能支持,需要与行车、客运组织相匹配,给乘客清晰的告示与指引;同时,由于至少增加1~2个折返点,将使行车组织、调度指挥工作难度倍增。3交路运输组织方式合作方面(1)以满足客流运输需求为首要原则;(2)结合和利用线路的主要运输技术设备的功能,如配线的折返条件、信号系统的功能、PIS与广播系统给乘客的必要告示与指引;(3)运输能力得到最合理的分配,要做到把有限运力投放到客流量最大的区段,不能出现交路上一半线路运能利用度低下的现象;(4)使乘客的直达性和便捷性最大化,必须分析跨越小交路起止站的组团客流数据,做到方便乘客出行;(5)符合节能降耗的要求,有效节约运输成本;(6)考虑行车调度员、客车司机、站务人员的业务技能状况,以及运输组织方式操作难度。根据上述运输组织方式的优化、选择原则,科学合理地选择适合本线路的运营交路。对于设备不符合实施大小交路条件而且上下行方向客流不均衡现象明显的线路,需要通过组织不均衡运输的方式解决运力与运量间的矛盾。3.2运输组织技术方面不均衡运输组织方式具有以下优点。1)打破轨道交通线路上/下行均衡运输的常规思路,创新地提出和应用不均衡运输理念,科学部署运能,对客流尖峰进行有效的削峰,最大程度满足客流集中方向的乘客出行需求,实现有效疏导客流及节能降耗的双重目标。2)原设计没有考虑不均衡运输,在安全的前提下采用运输组织技术创新,使线路单方向的行车间隔达到2min的设计能力水平,并有效地验证了主要运输技术设备2min最小行车间隔的设计与实际能力。3)不均衡运输在节假日也有使用,但把这非常规的做法变成工作日常态化,不但是运输组织方式的创新,而且填补了原系统设计上的空白。4)与大小交路的解决方案相比,不但可提高乘客直达性和便捷性,而且还能降低行车组织操作难度。5)充分利用线路配置特点,巧用编图系统功能,灵活启用个性化的列车运行图编制办法,一改之前人工临时加开的局面,可以大大减轻工作难度和降低人为失误,并能同步优化运行图技术参数,提高运作效率。6)具有明显的经济效益和巨大的社会效益,直接降低司机人工成本、牵引电费和客车维修等运营成本,可以有效缩短乘客的交通出行时间。3.3车辆段和停车场不均衡组织方式采用不均衡运输组织方式也有其局限性。当某一线路只有1座车辆段时,要组织单向的超高峰就不得不跑一个往返了,因为列车要么在超高峰方向退出运营服务后,还要跑一个单程才能返回车辆段;要么列车提前出段,在非大客流的方向跑一个单程,折返后才能到大客流的方向形成超高峰运力,完成大客流的运输任务后退出运营服务,返回车辆段。这样使得非大客流方向的列车满载率很低或产生空车,既造成运输能力浪费,又不能降低运营成本,不能节能降耗。因此,当某一线路的两端或靠近线路两端设有车辆段或停车场时,不均衡运输组织方式是最直接、高效的。像深圳地铁龙岗线,在线路客流密集区域的两端分别设有车辆段和停车场,运输效率高且经济效益好。根据研究结论,对新线规划设计时,对于超过20km的轨道交通线路,其一段一场的位置选择应该结合沿线客流的分布和车辆段/停车场选址时的限制条件,优先满足运营需求,使车辆段位置能有效覆盖客流密集区域,为日后运营组织管理、节能降耗提供最有利条件。4不平衡运输组织方式用于广州地铁的应用4.1客运量运行情况广州地铁2号线(广州南站—嘉禾望岗,简称“2号线”)是连接市郊和中心城区的南北走向长大线路,全长31.14km,设24座车站,嘉禾车辆段和大洲停车场各1座,全线设有4座换乘站,分别与8号线昌岗站、1号线公园前站、5号线广州火车站换乘,以及尚未开通的广佛线南州站换乘;初步设计为单一交路运营。2010年12月考核客运量79.4万人次/日,2011年12月考核客运量102.0万人次/日,2012年12月考核客运量112.6万人次/日。2011年和2012年客运量增长率分别为28%和10.4%,处于较高的增长水平。上下班高峰期客流突出,且上下行客流呈现出明显的不均衡分布等特点,导致上下班高峰期单方向的运能与运量矛盾突出,车站客流控制常态化。工作日最大断面客流出现在早高峰8:16—8:30的上行方向市二宫—海珠广场站区间,达8800人次/15min;高峰客流现象突出,存在明显的单向性和向心性,早晚高峰走向不一致,早高峰主要客流走向为上行方向,上行最大峰值区段的不均衡系数为2.3;晚高峰主要客流走向为下行方向,下行最大峰值区段的不均衡系数为1.4。4.2地面运行能力按《运营时刻表》参数,2号线早、晚高峰上线32列车,正线备用车1列,高峰行车间隔3min23s,单向运输能力为8246人次/15min,满载率为106.7%;在增购车没有投入运营服务之前,供车数已为原配车38列的极限。客运量随时间不断增长的情况使运能与运量的矛盾不断扩大。4.32号线运行监控和演练广州地铁2号线早高峰上下行方向客流的不均衡系数为2.3,而原设计为单一交路运营,实施大小交路前还需提升信号系统、PIS的功能,以满足大小交路运行监控和乘客导向需求,实施前需要时间进行技术储备和实作演练。为尽快解决运力与客运量的矛盾,需要突破常规,分析研究不均衡运输组织方式在2号线的适用性。结论是运输技术设备满足行车组织的需要,不均衡运输的行车操作基本不变,运输组织方式高效而经济,故采用了不均衡运输的方式。4.3.1道路封321配比,方案4:2221配,方案4,5.22222222222222232222222222221配,5下,各大段的自适应段增设了重要能力,让江泰路与三元里站5.22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222结合2号线的折返条件和客流分布,可以增加江泰路—三元里的小交路,按大小交路开行列数2∶1配比,高峰期32列上线,重合段高峰行车间隔2min56s,非重合段高峰行车间隔4min25s,但是这样做导致江泰路站以南、三元里站以北的2~3区间的满载率大于85%,这几个区间的服务水平降低较多。4.3.2晚高峰时段设置2010年底,2号线最大供车数33列,安排高峰期30列车上线,行车间隔3min40s,超高峰期组织33列上线,行车间隔2min56s。针对客流分布特点,找准早晚高峰客流尖峰时段(约1h),早高峰时段在上行线7:30—8:30间设置超高峰,抽调的运力集中在上行线,早上超高峰的客车从大洲停车场出段,超高峰结束时在嘉禾望岗站退出服务,返回嘉禾车辆段;晚高峰时段在上行线18:00—19:00间设置超高峰,抽调的运力集中在下行线,晚上超高峰的客车从嘉禾车辆段出段,超高峰结束时在广州南站退出服务,返回大洲停车场。客流断面与运力安排的情况如图3、4所示。4.4疗效判定标准2号线从2011年7月4日起实施不均衡运输方式,在总供车数不变的情况下,运输能力提高18%,高峰时段的满载率下降12%,效果显著。在总结经验的基础上,2011年9月推广到广州地铁3、5号线,2012年推广到4号线。对2号线在工作日实施不均衡运输组织方案、短时集中运能的新运输方式,大大提升了早高峰上行和晚高峰下行方向的疏运能力,在超高峰期间,尖峰客流得到及时、有效的疏导,列车运行图平均兑现率和正点率分别为99.76%和99.64%,整体实施情况良好,达到了预期效果。4.5运营成本估算实施不均衡运输方式与实现同等间隔(超高峰)的均衡运输相比,经济效益明显,经运营财务核算,节省乘务人员(司机)人工成本、牵引电耗成本、车辆维修人员成本和车辆维修成本等4项运营成本合计为97.61万元/年;社会效益巨大,参照社会经济效益计算方法,初步估算节约乘客出行时间的社会经济效益达1414.12万元。通过实施不均衡运输组织方式,有效地解决早晚高峰乘客出行的难题。作为广州地铁线网核心大运量线路(1、2、3、5号线),是目前唯一没有关于“客流拥挤”负面社会舆论、媒体报道的线路,实现了广州地铁对市民的承诺,为公司赢得了较好的社会效益,同时也为市政府大力推进公交优先政策、改善中心城区交通出行拥堵问题作出了贡献。5深圳地铁龙港线交通组织优化5.1强化客流分布深圳地铁龙岗线(益田—双龙站)为东西走向的长大线路,全长41.1km,设30座车站,华新车辆段和塘坑停车场各1座,全线设有5座换乘站;2011年12月考核客运量为39.6万人次/日,2012年12月考核客运量为46.8万人次/日,增长率为18.2%,客流增长速度较快。上行最大断面客流时段为8:31—8:45,达7865人次/15min,运行图运能为4404人次/15min(AW2),满载率高达178.6%。由行调组织早高峰8:31—9:00间每15min加开1列疏运大客流,而满载率仍有133.9%;下行最大断面客流时段为18:46—19:00,为4996人次/15min,运行图运能为4404人次/15min(AW2),满载率113.4%。该线路的上下班高峰期客流突出,且上下行客流呈现出明显的不均衡分布等特点,高峰客流分布情况如图5、6所示。由于供车数已最大化,导致上下班高峰期单方向的运能与运量矛盾突出,车站客流控制常态化。5.2早高峰客流出行按原运输安排,龙岗线早、晚高峰上线31列车,正线、车辆段/停车场各备用2列,高峰行车间隔5min,运行图计划的单向运输能力为4404人次/15min,运输能力与客运量需求的缺口大,早高峰组织客流控制后,8:00—9:00间还需等候2~3趟车才能挤上车。早高峰草埔—水贝站上下行不均衡系数高达14.0,晚高峰田贝—水贝站上下行不均衡系数为5.7,早高峰的客流高峰现象非常明显,而且客流高度集中在六约—老街站间。客流不断增长,而配属43列车供35列已为极限,原有运输组织方式将无法满足运输服务的需要。5.3物流组织的优化方案5.3.1行车间隔导致客流浪费从深圳龙岗线的折返条件和客流分布,可以增加塘坑—华新间小交路,按大小交路开行列数1∶1配比,高峰期32列上线,重合段高峰行车间隔3min30s,非重合段高峰行车间隔7min,这使得非重合的行车间隔从原来5min减至7min,并出现客流小的方向满载率仅有10%左右,运力严重浪费。大小交路运输组织方式如图7所示。5.3.2风力10列车超高道德间隔根据客流分布特点,在早晚高峰期实行不均衡运输:通过优化运行图参数,早高峰期安排25列车上线、6min间隔,早高峰8:00—9:00时段在上行线设置超高峰,抽调的运力10列车集中在上行线,早上超高峰的客车从塘坑停车场出段,每个高峰间隔插入1列,形成连续1h的3min超高峰间隔,开行单向高峰短线到华新站退出服务,直接返回车辆段;晚高峰期安排27列车上线、5.5min间隔,在下行线18:11—19:00间设置超高峰,抽调的7列运力集中在下行线,晚上超高峰的客车从华新车辆段出段,每1个或2个高峰间隔插入1列(通过调整益田—莲花村间的行车间隔),形成连续50min时间的4mi