城市軌道交通線路運(yùn)營(yíng)初近期配屬列車數(shù)的計(jì)算

趙 雯

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司，710016，西安//工程師)

隨著城市軌道交通的發(fā)展，行車間隔、列車開行密度、乘車舒適度等運(yùn)營(yíng)服務(wù)指標(biāo)要求越來越高。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過程中，運(yùn)營(yíng)單位常因配置車輛不足而不得不面對(duì)“以車定運(yùn)”的窘迫局面。因此找到車輛配置的制約因素，科學(xué)計(jì)算運(yùn)營(yíng)初近期配屬列車數(shù)十分重要。

1 配屬列車計(jì)算方法

1.1 配屬列車數(shù)計(jì)算公式

配屬列車數(shù)應(yīng)為高峰最大上線列車數(shù)m車與備用車及檢修車車數(shù)之和。其中，

m車=(2l/v旅+2t全折返)/t間隔

(1)

式中：

m車——最大上線列車數(shù)；

l線——運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度

v旅——旅行速度；

t全折返—折返時(shí)間，包括純折返時(shí)間，以及列車在折返站上下行站臺(tái)的停站時(shí)間；

t間隔——最小行車間隔，且t間隔≤r列/R高峰，其中，r列為每列車定員人數(shù)，R高峰為高峰小時(shí)斷面客流量。

由式(1)可見,除了線路長(zhǎng)度、列車編組及列車定員等定量因素外，v旅、R高峰等變量對(duì)配屬列車數(shù)影響也很大。此外，運(yùn)力匹配度、配套設(shè)施、車輛生產(chǎn)周期、備用車及檢修車設(shè)置等因素也會(huì)影響配屬列車數(shù)的確定。

1.2 配屬列車計(jì)算影響因素

1.2.1 客流預(yù)測(cè)

客流預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)一般為初步設(shè)計(jì)階段的客流預(yù)測(cè)結(jié)果。由于初步設(shè)計(jì)階段客流預(yù)測(cè)較線路實(shí)際開通運(yùn)營(yíng)提前2～3 a左右，這期間城市人口規(guī)模及線路周邊環(huán)境均會(huì)發(fā)生較大變化，所以初步設(shè)計(jì)階段的客流預(yù)測(cè)結(jié)果通常會(huì)小于運(yùn)營(yíng)初期實(shí)際客流。以上海市軌道交通3號(hào)線為例，最初設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)2006年早高峰最大客流斷面值為1.8萬(wàn)人次/h，而實(shí)際上2002年即已達(dá)到這一水平。

因此，建議在新線開通運(yùn)營(yíng)前由運(yùn)營(yíng)單位再次組織科研單位對(duì)新線開通初期的客流進(jìn)行預(yù)研。一方面，可更好地為設(shè)置新線運(yùn)營(yíng)服務(wù)指標(biāo)提供依據(jù)；另一方面，也為其他受影響線路的購(gòu)車安排提供參考。

1.2.2 運(yùn)力匹配度

運(yùn)力匹配度的科學(xué)設(shè)置以運(yùn)營(yíng)后的客流需求為依據(jù)，是在保證運(yùn)營(yíng)服務(wù)、滿足客流需求的同時(shí)，減少運(yùn)力浪費(fèi)、科學(xué)合理規(guī)劃線路運(yùn)力的過程。運(yùn)力匹配的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)會(huì)直接影響到配屬車數(shù)量的大小。運(yùn)力匹配原則為：①要保證高峰滿足客流、低峰考慮服務(wù)；②在開通運(yùn)營(yíng)初期階段，一般按“以需定運(yùn)”原則制定；為吸引客流，高峰時(shí)段列車擁擠度應(yīng)控制在85%以下；③在運(yùn)營(yíng)近、遠(yuǎn)期階段，一般將高峰時(shí)段各區(qū)間單向小時(shí)列車擁擠度控制在100%以下。

1.2.3 旅行速度

旅行速度會(huì)影響到列車運(yùn)行周期的大小。如在設(shè)計(jì)階段將旅行速度設(shè)置過高，則會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行周期過小，從而使所需配屬車輛計(jì)算數(shù)小于實(shí)際需求數(shù)量。偏差較大時(shí)甚至?xí)绊懙竭\(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。例如，西安地鐵2號(hào)線在初步設(shè)計(jì)階段將列車旅行速度設(shè)置為36 km/h左右，而實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的旅行速度最高僅為33 km/h，其列車配置數(shù)量出現(xiàn)缺口。因此， 一方面，建議設(shè)計(jì)單位在計(jì)算列車采購(gòu)數(shù)量時(shí)，應(yīng)采用較小的設(shè)計(jì)旅行速度，從而為配車數(shù)量留足一定冗余；另一方面，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)能力時(shí)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)提高對(duì)信號(hào)等系統(tǒng)的采購(gòu)要求。

1.2.4 備用及檢修車

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)營(yíng)初期備用車和檢修車在配屬車中的占比應(yīng)為25%。結(jié)合運(yùn)營(yíng)實(shí)際需求，一般備用車占比可設(shè)置為10%，檢修車占比為15%。兩者比例也可結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。

1.2.5 車輛生產(chǎn)周期

由于地鐵車輛生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，采購(gòu)時(shí)序處理不當(dāng)也會(huì)造成無(wú)車可用的情況發(fā)生。根據(jù)北京及廣州等城市地鐵采購(gòu)列車的經(jīng)驗(yàn)，從列車增購(gòu)申請(qǐng)立項(xiàng)報(bào)批至列車生產(chǎn)到貨大概需2 a左右時(shí)間。因此，必須科學(xué)預(yù)測(cè)、縝密預(yù)判、及時(shí)行動(dòng)。此外，從采購(gòu)成本考慮，應(yīng)避免頻繁增購(gòu)列車，盡量實(shí)現(xiàn)批量購(gòu)買，以降低列車采購(gòu)價(jià)。

2 案例

西安地鐵2號(hào)線(以下簡(jiǎn)為“2號(hào)線”)為例計(jì)算運(yùn)營(yíng)初近期的配屬列車數(shù)。該線于2011年9月16日開通運(yùn)營(yíng)，為西安市南北走向的骨干線路，線路長(zhǎng)度26.1 km，共設(shè)21座車站(含2座換乘站)。

2.1 客流預(yù)測(cè)及調(diào)整

2號(hào)線在初步設(shè)計(jì)階段曾預(yù)測(cè)其近期(至2021年)日均客運(yùn)量為76.49萬(wàn)人次，高峰小時(shí)最大斷面客流量為2.59萬(wàn)人次/h。實(shí)際上，2號(hào)線在2017年初的日均客運(yùn)量就已達(dá)約73萬(wàn)人次，其早高峰最大小時(shí)斷面客流量為2.7萬(wàn)人次/h，已接近設(shè)計(jì)文件中2021年的客流預(yù)測(cè)指標(biāo)。為確保其配屬列車數(shù)更為科學(xué)合理，故結(jié)合實(shí)際客流增長(zhǎng)規(guī)律對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

通過研究北京地鐵等其他成熟城市地鐵的客流增長(zhǎng)規(guī)律發(fā)現(xiàn)，各地地鐵客量流變化趨勢(shì)非常相似，而且線網(wǎng)擴(kuò)張對(duì)骨干線路的影響更為顯著。伴隨著相鄰新線的開通，一般骨干線路在開通初期及近期日客運(yùn)量上升幅度均較大，而遠(yuǎn)期增長(zhǎng)則相對(duì)緩慢。以2號(hào)線2012—2017年的月度客運(yùn)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以前一年的各月度客運(yùn)量為基準(zhǔn)值，通過月度同比的方式，分別計(jì)算出2號(hào)線每年的年變系數(shù)。排除客流異動(dòng)因素，2號(hào)線年變系數(shù)均為1.1，即2號(hào)線客運(yùn)量年度自然增長(zhǎng)幅度約為10%左右。根據(jù)歷史客流增長(zhǎng)規(guī)律，對(duì)2號(hào)線初近期(2018—2021年)客流預(yù)測(cè)值調(diào)整結(jié)果如表1所示。

表1 2號(hào)線2018—2021年客流預(yù)測(cè)調(diào)整值

2.2 周期及配屬列車數(shù)計(jì)算

目前2號(hào)線運(yùn)行周期為104 min，配屬列車數(shù)為47列。根據(jù)運(yùn)力匹配原則，計(jì)算得到2號(hào)線運(yùn)營(yíng)初近期最大上線列車數(shù)及配屬列車總數(shù)(如表2所示)。

由表2可見，隨著年份推移，2018—2021年2號(hào)線配屬列車需求數(shù)逐年遞增。因此，需綜合考慮贈(zèng)購(gòu)車到貨年限、場(chǎng)段停放能力及采購(gòu)價(jià)成本等因素，合理安排采購(gòu)數(shù)量及時(shí)機(jī)。

表2 2號(hào)線運(yùn)營(yíng)初近期配屬車數(shù)

3 結(jié)語(yǔ)

本文從線路配屬列車數(shù)計(jì)算公式入手，結(jié)合實(shí)際運(yùn)營(yíng)問題分析了影響城市軌道交通配屬列車數(shù)計(jì)算的五大因素。通過結(jié)合運(yùn)營(yíng)實(shí)際困境對(duì)五大因素進(jìn)行深入分析，給出明確的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)化方案。最后以西安地鐵2號(hào)線為例，結(jié)合優(yōu)化方案計(jì)算出2號(hào)線初近期配屬列車數(shù)，為其車輛采購(gòu)需求提供依據(jù)。同時(shí)需指出的是，雖然城市軌道交通設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)營(yíng)的配置列車數(shù)計(jì)算方法不可避免地存在差異，但是通過加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)單位與設(shè)計(jì)單位的溝通合作，可以用設(shè)計(jì)單位的全局觀來擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)單位的視角，用運(yùn)營(yíng)單位的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來填補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷，從而縮小差異。

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