成都軌道交通環(huán)線客流特征分析及運(yùn)營模式研究

趙 壹，譚小土，陳福貴，曹世超，張遷凡，湯 玨

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031；2.成都市交通運(yùn)輸委員會(huì)，成都 610000)

1 概述

環(huán)線在軌道交通網(wǎng)絡(luò)中具有特殊的地位和作用，對(duì)其客流特征、運(yùn)營模式等問題的探討長(zhǎng)期以來備受關(guān)注[1]。截至2016年6月底，全球約有32座城市共41條環(huán)形線路開通運(yùn)營。其中倫敦、莫斯科、東京分別有2條環(huán)線，馬德里、新加坡有3條環(huán)線。目前環(huán)線的平均長(zhǎng)度約為20 km，長(zhǎng)度從3 km(邁阿密，芝加哥)到57 km(北京)不等[2-4]。

截止至2017年4月，在我國，北京市軌道交通線網(wǎng)(運(yùn)營規(guī)模573.9 km)中有2條環(huán)線(10號(hào)線、2號(hào)線)[5-6]，上海市軌道交通線網(wǎng)(運(yùn)營規(guī)模618.3 km)中有1條環(huán)線(4號(hào)線)[7]，廣州、沈陽、武漢等城市的軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中均設(shè)有環(huán)線。經(jīng)調(diào)查，目前國內(nèi)外環(huán)線多采用內(nèi)外環(huán)獨(dú)立運(yùn)營的運(yùn)營模式[8]。

根據(jù)《成都市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃修編》(2016年版)[9]，成都市遠(yuǎn)景推薦線網(wǎng)由46條線路組成，總長(zhǎng)約2 450 km。其中環(huán)線包括7號(hào)、9號(hào)線。本文將重點(diǎn)分析這兩條環(huán)線的功能作用以及客流特征，在此基礎(chǔ)上對(duì)其運(yùn)營組織模式進(jìn)行研究，以期對(duì)后續(xù)其他城市環(huán)線的設(shè)計(jì)提供一定的借鑒意義。

2 成都軌道交通環(huán)線規(guī)劃概況

鑒于成都市餅狀的城市空間結(jié)構(gòu)[10]，成都軌道交通線路的布設(shè)多以放射狀展開，在主城區(qū)范圍內(nèi)各條放射狀線路形成“一對(duì)一”或“一對(duì)二”換乘節(jié)點(diǎn)。為緩解各條放射狀線路外圍之間的客流交換壓力，成都市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃根據(jù)城市空間結(jié)構(gòu)、線網(wǎng)形態(tài)，規(guī)劃了7號(hào)、9號(hào)線兩條環(huán)形線路[11]，如圖1所示。

圖1 7號(hào)線、9號(hào)線與遠(yuǎn)景線網(wǎng)關(guān)系示意

7號(hào)、9號(hào)線的設(shè)置分別緩解了城市中心區(qū)和外圍區(qū)兩個(gè)層面上的放射狀軌道線路間客流交換的壓力；兩條環(huán)形線路的設(shè)置，滿足了城市中心區(qū)軌道交通主干線及加密線間客流轉(zhuǎn)換功能，是發(fā)揮成都市軌道線網(wǎng)整體功能作用的重要組成部分。

7號(hào)線位于成都市2.5環(huán)附近城市核心區(qū)，敷設(shè)于成都市居住用地最密集地帶的環(huán)形交通走廊上。7號(hào)線具有換乘客流所占比例大、換乘系數(shù)大、全日客流量大、負(fù)荷強(qiáng)度高、全日及高峰小時(shí)客流斷面較均衡的客流特征，擬采用內(nèi)外環(huán)獨(dú)立運(yùn)營且開行對(duì)數(shù)相同的運(yùn)營模式。該運(yùn)營模式服務(wù)水平較高，能適應(yīng)7號(hào)線高峰小時(shí)內(nèi)客流斷面較均衡的客流特點(diǎn)。目前，7號(hào)線正在建設(shè)中，計(jì)劃于2017年底通車試運(yùn)營[12]。不同于中心區(qū)環(huán)線7號(hào)線，9號(hào)線是位于成都市三環(huán)、四環(huán)間的多中心環(huán)線，位于中心城區(qū)的邊緣片區(qū)及南部CBD區(qū)域，因此其客流特征、運(yùn)營模式均有別于7號(hào)線。重點(diǎn)針對(duì)以上2條環(huán)線的客流特點(diǎn)，對(duì)其運(yùn)營模式進(jìn)行深入研究。7號(hào)、9號(hào)線項(xiàng)目概況見表1。

表1 成都軌道交通環(huán)線7號(hào)線與9號(hào)線項(xiàng)目概況

3 成都軌道交通環(huán)線客流特征分析

3.1 客流總體指標(biāo)分析

根據(jù)成都市部分先期建設(shè)線路客流總體指標(biāo)(表2)的對(duì)比可以看出，不同于放射性線路，7號(hào)、9號(hào)線具有以下幾個(gè)顯著的客流特征。

表2 成都市部分先期建設(shè)線路客流總體指標(biāo)對(duì)比

注：資料來源見文獻(xiàn)[11]。

(1)換乘客流所占比例大

換乘客流量占全日客流量比例：7號(hào)線為58.4%，9號(hào)線為50.0%。換乘比例均高于其他放射性軌道交通線路(一般為25%左右)。

(2)換乘系數(shù)大

遠(yuǎn)期的換乘系數(shù)：7號(hào)線為2.4，9號(hào)線為2.0。換乘系數(shù)均高于其他放射性軌道交通線路(一般為1.3左右)。

(3)負(fù)荷強(qiáng)度高

遠(yuǎn)期全日負(fù)荷強(qiáng)度：7號(hào)線為3.87萬人次/km、9號(hào)線為3.58萬人次/km。均高于其他放射性軌道交通線路(一般為2.5萬人次/km)。

3.2 客流斷面分布特征分析

在常規(guī)的城市軌道交通放射性線路的客流特征分析過程中，客流斷面分布情況通常用“魚刺圖”表示，如圖2所示。

圖2 9號(hào)線遠(yuǎn)期早晚高峰小時(shí)客流斷面示意

該表達(dá)方式針對(duì)環(huán)線直觀性不強(qiáng)，提出通過環(huán)形客流斷面(圖3、圖4)表示客流斷面分布情況，該法巧妙適應(yīng)環(huán)線線路走向，客流特征表達(dá)更直觀。

據(jù)圖3可以看出，7號(hào)線全線的全日、高峰小時(shí)客流斷面均較均衡。

圖3 7號(hào)線遠(yuǎn)期客流斷面示意

圖4 9號(hào)線遠(yuǎn)期客流斷面示意

據(jù)圖4，可以直觀發(fā)現(xiàn)9號(hào)線客流斷面特征如下。

(1)全日客流斷面較均衡

9號(hào)線全線的全日客流斷面較均衡。

(2)內(nèi)外環(huán)客流量級(jí)差異大

遠(yuǎn)期早高峰最大客流斷面值外環(huán)5.33萬人次/h>內(nèi)環(huán)3.85萬人次/h；遠(yuǎn)期晚高峰最大客流斷面值內(nèi)環(huán)4.54萬人次/h>外環(huán)3.49萬人次/h。

(3)內(nèi)外環(huán)高峰斷面客流區(qū)段不對(duì)稱

遠(yuǎn)期早高峰外環(huán)客流較大區(qū)段，對(duì)應(yīng)內(nèi)環(huán)客流較小區(qū)段；遠(yuǎn)期晚高峰內(nèi)環(huán)客流較大區(qū)段，對(duì)應(yīng)外環(huán)客流較小區(qū)段。

(4)客流重心偏西半環(huán)。

3.3 環(huán)線9號(hào)線與7號(hào)線客流斷面分布特征對(duì)比分析

(1)相同點(diǎn)

全日客流斷面分布較均衡，這與放射性線路一般是兩端低、中間高的形態(tài)有明顯差異。

(2)差異情況

7號(hào)線早、晚高峰客流斷面分布均較均衡，主要是因?yàn)?號(hào)線作為中心區(qū)小環(huán)，設(shè)置在城市核心區(qū)，沒有明顯的向心客流，周邊土地開放強(qiáng)度較高。

9號(hào)線早、晚高峰斷面客流波動(dòng)性較大，則主要是因?yàn)?號(hào)線作為多中心大環(huán)，設(shè)置在城市核心區(qū)邊緣，沿線周邊土地利用不平衡性明顯。

4 成都軌道交通環(huán)線運(yùn)營模式選擇研究

4.1 7號(hào)線運(yùn)營模式情況

圖5 7號(hào)線列車運(yùn)行交路示意

根據(jù)7號(hào)線的線路特點(diǎn)及客流特征，在項(xiàng)目前期研究及設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)充分論證，采用最高運(yùn)行速度80 km/h的A型車6輛固定編組，運(yùn)營模式采用內(nèi)外環(huán)對(duì)稱方案，各設(shè)計(jì)年度的交路如圖5所示[12]。

目前7號(hào)線項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入緊張的設(shè)備安裝階段，將于2017年底開通試運(yùn)營，因此，以下重點(diǎn)針對(duì)9號(hào)線的客流特征進(jìn)行運(yùn)營模式比選分析。

4.2 9號(hào)線運(yùn)營模式研究

相比7號(hào)線而言，9號(hào)線平均站間距較大(2.0 km)，客流量級(jí)較大(5.33萬人次/h)，因此，經(jīng)研究，推薦9號(hào)線采用最高運(yùn)行速度100 km/h的A型車8輛固定編組[3]。

基于9號(hào)線內(nèi)外環(huán)客流量級(jí)差異大、各區(qū)段分布不均衡、客流重心偏西半環(huán)的客流特征及配線設(shè)置情況，提出了以下4種運(yùn)營模式方案，如圖6、表3所示。

圖6 遠(yuǎn)期早高峰列車運(yùn)行交路方案示意

表3 列車運(yùn)行交路方案對(duì)比

注：運(yùn)營成本初步按20元/車公里進(jìn)行測(cè)算。

經(jīng)研究，4個(gè)方案的適應(yīng)性及優(yōu)缺點(diǎn)如下。

(1)方案1

該方案各區(qū)段通行能力均等，適應(yīng)于高峰時(shí)段環(huán)線各區(qū)段客流分布較均衡、且內(nèi)外環(huán)客流量級(jí)相當(dāng)?shù)木€路。

該方案服務(wù)水平最高，運(yùn)營管理最為簡(jiǎn)單，但車輛購置費(fèi)最高，運(yùn)營成本最高。

(2)方案2

該方案內(nèi)外環(huán)通行能力不均等，適應(yīng)于高峰時(shí)段環(huán)線各區(qū)段客流分布較均衡、但內(nèi)外環(huán)客流量級(jí)相差較大的線路。

該方案服務(wù)水平較高，運(yùn)營管理較為簡(jiǎn)單，且車輛購置費(fèi)最低，運(yùn)營成本較低。

(3)方案3

該方案通行能力呈階梯狀，適應(yīng)于環(huán)線高峰時(shí)段各區(qū)段客流分布不均衡的線路。但由于設(shè)置小交路折返，會(huì)導(dǎo)致部分乘客選擇性乘車或者二次換乘，對(duì)環(huán)線客流的出行選擇不利。

該方案車輛購置費(fèi)較低，運(yùn)營成本較低，但運(yùn)營管理較復(fù)雜。

(4)方案4

該方案內(nèi)外環(huán)通行能力不均等且呈階梯狀，適應(yīng)內(nèi)外環(huán)高峰時(shí)段客流量級(jí)相差較大且各區(qū)段客流分布不均衡的情況。

該方案車輛購置費(fèi)較低，運(yùn)營成本最低，但運(yùn)營管理較復(fù)雜。

考慮到環(huán)線9號(hào)線沿線有大量的待開發(fā)區(qū)域，規(guī)劃發(fā)展存在一定的不確定性，為了應(yīng)對(duì)今后客流風(fēng)險(xiǎn)，確保足夠的列車配置規(guī)模，故在設(shè)計(jì)階段推薦采用方案1內(nèi)外環(huán)對(duì)稱方案。該方案最具有包容性，在今后的實(shí)際運(yùn)營過程中，可靈活采用其他比選方案，有效節(jié)省運(yùn)營成本。

5 結(jié)語

環(huán)線客流有別于放射性線路具有以下客流特征：(1)換乘客流所占比例大；(2)換乘系數(shù)大：(3)負(fù)荷強(qiáng)度高；(4)全日客流斷面均衡。但同一城市不同位置的環(huán)線，由于所處位置用地性質(zhì)等差異，早、晚高峰客流斷面分布特征也存在明顯差異：中心區(qū)環(huán)線較均衡；多中心環(huán)線不均衡。運(yùn)用環(huán)形客流斷面圖反映環(huán)線客流特征，直觀性大幅度提高。針對(duì)環(huán)線客流特征，本文提出了內(nèi)外環(huán)對(duì)稱、內(nèi)外環(huán)不對(duì)稱、大小交路、單向收發(fā)車4種運(yùn)營模式，在具體項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)可采用環(huán)形斷面圖來分析其客流特征，運(yùn)營組織模式應(yīng)結(jié)合實(shí)際線路沿線站點(diǎn)情況及客流特征進(jìn)行進(jìn)一步研究比選。

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，各大城市的軌道交通建設(shè)已逐步進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化格局時(shí)代，基于自身城市發(fā)展格局和軌道交通線網(wǎng)建設(shè)需求，將會(huì)有更多城市在軌道交通線網(wǎng)中規(guī)劃和建設(shè)1條或多條環(huán)線[13-15]。同一城市、不同位置的環(huán)線，功能作用、客流特征有共通之處，也具有差異性，對(duì)不同環(huán)線運(yùn)營組織方案，應(yīng)開展更廣泛的課題研究，以更好地發(fā)揮環(huán)線在軌道交通線網(wǎng)中的骨架作用。

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