洛陽軌道交通1號線開通初期行車組織方案研究

王麗紅，周立波

（1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)車車輛學(xué)院，副教授，河南鄭州 451460 2.洛陽市軌道交通有限責(zé)任公司 總工辦，高級工程師，河南洛陽 471023）

洛陽軌道交通1 號線于2016 年12 月31 日開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2021年12月通車運(yùn)營。作為線網(wǎng)內(nèi)首建線路的城市軌道交通1 號線西起谷水西站，東至文化街站，覆蓋了中心城區(qū)東西向最主要的交通走廊，串聯(lián)銜接澗西、西工、老城、瀍河區(qū)核心區(qū)域，線路全長22.34 km，設(shè)車站18 座，平均站間距1.30 km。線路西端設(shè)楊冢車輛段，接軌于谷水西站，東部設(shè)瀍東停車場，接軌于文化街站，與規(guī)劃線網(wǎng)中的2 號、3號、4號線各有一座換乘站。

1 客流預(yù)測結(jié)果及特性分析

1.1 客流預(yù)測結(jié)果城市軌道交通開通初期的行車組織方案主要取決于預(yù)測年的客流出行特征、高峰單向最大斷面客流量和全日斷面客流量[1]。

根據(jù)洛陽軌道交通1 號線工程建設(shè)籌劃和目標(biāo)要求，1號線將于2021年12月建成并投入正式運(yùn)營，故本次客流預(yù)測年限初期為2024年，近期為2031年，遠(yuǎn)期為2046年。各預(yù)測年份的客流預(yù)測結(jié)果見表1所示。

表1 各預(yù)測年客流預(yù)測結(jié)果

1.2 全日客運(yùn)量分析由表1 客流預(yù)測結(jié)果可知，初期年平均日客運(yùn)量為22.31萬人次，客流強(qiáng)度達(dá)到1 萬人次/km；近期，受整體客運(yùn)需求增加影響，日客運(yùn)量迅速增長至38.99 萬人次，年均增長率約為8.3%；近期至遠(yuǎn)期客運(yùn)量增速減緩，遠(yuǎn)期全線客運(yùn)量達(dá)到57.42 萬人次/日，年均增長率為2.6%。1 號線客流遵循客流增長的一般規(guī)律，客運(yùn)量隨著時間呈現(xiàn)拋物曲線增長。

1.3 斷面客流分析

1.3.1 全日斷面客流分析 1 號線開通初期全日斷面客流情況見圖1 所示。可以看出1 號線全日客流在空間上的不均衡程度較大，兩端小、中間部分大，呈典型的“紡錘形”結(jié)構(gòu)，但是上下行斷面客流分布相似，相對均衡。

圖1 1號線初期全日斷面客流分布圖

1.3.2 高峰小時斷面客流分析 初期1號線早、晚高峰小時斷面客流量分布情況見圖2、圖3所示。

圖2 1號線初期早高峰小時斷面流量圖

圖3 1號線初期晚高峰小時斷面流量圖

由圖2 和圖3 可以看出，初期早、晚高峰斷面客流在空間上仍然呈現(xiàn)出中間大兩端小的形態(tài)，但是受城市布局影響，本線客流具有較強(qiáng)的潮汐性，上下行方向客流不均衡程度較大。早高峰上行方向最大斷面流量為1.23 萬人次，所在區(qū)間為解放路至東周王城廣場區(qū)間，下行方向最大斷面流量僅有0.77 萬人次，所在區(qū)間為王城大道至解放路區(qū)間，早高峰谷水西至文化街上行方向客流明顯大于下行方向客流；晚高峰文化街至谷水西下行方向客流明顯大于上行方向。

1.4 客流時段分析洛陽軌道交通1 號線客流時段分布與城市居民一日出行時段分布類似，客流呈駝峰形分布，一日中有早、晚兩次高峰，早高峰更為明顯。早高峰時段為7：00～8：00，高峰時段均值系數(shù)為14.1%，晚高峰時段為18：00～19：00，高峰時段均值系數(shù)為12.7%，略低于早高峰時段，其他時段客流分布較均勻，自夜間20：00 起客流量下降幅度較大。1 號線初期全日分時段客流分布情況見圖4 所示。

圖4 1號線初期全日分時段客流比例分布圖（%）

2 行車組織方案

2.1 車輛選型及列車編組根據(jù)客流預(yù)測資料，1號線遠(yuǎn)期高峰小時最大斷面約為2.99萬人，根據(jù)《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，本線屬于II 級中運(yùn)量級地鐵，車輛宜采用B型車。

列車編組輛數(shù)與高峰小時最大斷面客流量、車輛載客標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)[2]。考慮到洛陽地處我國北方，具有冬春時間長、高峰時間集中、北方人身材相對魁梧且冬季穿著較厚等特點(diǎn)，應(yīng)適當(dāng)放寬站立密度標(biāo)準(zhǔn)，這也順應(yīng)了逐步提高軌道交通舒適度的發(fā)展趨勢。故軌道交通1號線宜采用5人/m2的站立標(biāo)準(zhǔn)，4輛、5 輛、6 輛編組的列車定員分別為828 人、1044人、1260人。

從車輛購置的可操作性看，奇數(shù)編組現(xiàn)在運(yùn)營的實(shí)例較少，且車輛不易實(shí)現(xiàn)單一編組單元。若遠(yuǎn)期采用4輛編組方案，按照需要滿足2 min 的行車間隔，高峰小時上線列車30 對計(jì)算，828×30=24 840人，則無法滿足遠(yuǎn)期高峰小時最大斷面約為2.99 萬人次的出行需求。分析結(jié)論為，1號線遠(yuǎn)期宜采用6輛編組方案。

4 輛編組方案在開通初期雖然能滿足出行需求，但考慮到后期擴(kuò)編以及4 輛/6 輛混跑存在的問題，建議洛陽軌道交通1號線在開通初期選擇6輛編組的B型車，和遠(yuǎn)期的列車編組保持一致。

2.2 列車運(yùn)行交路由表1 客流預(yù)測結(jié)果可知，初期早高峰單向最大斷面客運(yùn)量為1.23 萬人次，最大客流斷面出現(xiàn)在解放路站～東周王城廣場站區(qū)間，客流比較小。若考慮開行大小交路，則必然將導(dǎo)致部分區(qū)段服務(wù)水平較低，故開通初期的行車交路推薦采用單一交路。

根據(jù)GB50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》3.2.6“初期高峰時段列車最小運(yùn)行間隔不宜大于5 min”的規(guī)定，1 號線開通初期早高峰時段設(shè)計(jì)開行12 對列車。1號線初期運(yùn)行交路如圖5所示。

圖5 1號線初期運(yùn)行交路示意圖

按1號線開通初期早高峰時段設(shè)計(jì)開行12對列車計(jì)算，系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力為1260×12=15 120 人，而開通初期1號線早高峰小時單向最大斷面客流量為1.23 萬人次，故本次設(shè)計(jì)有一定的能力儲備。1號線初期的設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力見表2所示[3]。

表2 1號線初期單向運(yùn)輸能力

2.3 全日行車計(jì)劃全日行車計(jì)劃是確定地鐵設(shè)備容量，計(jì)算運(yùn)行量和編制列車運(yùn)行圖的依據(jù)[4]。根據(jù)客流預(yù)測全日各時段客流分布特征及市民乘車規(guī)律，1 號線的運(yùn)營時間為5：00～23：00，全日運(yùn)營18 h，其余時間進(jìn)行線路設(shè)備檢修。

根據(jù)1 號線開通初期全日分時客流分布特征及列車載客量，考慮盡可能縮短乘客等待時間，為乘客提供舒適、便捷的服務(wù)，同時考慮運(yùn)營成本設(shè)計(jì)全日分時客車開行計(jì)劃。1 號線運(yùn)營初期全日行車計(jì)劃見表3所示。

表3 1號線運(yùn)營初期行車計(jì)劃表

從表3可以看出，1號線運(yùn)營初期全日開行對數(shù)為130對，高峰小時列車最小發(fā)車間隔為5 min。

2.4 列車停站時間列車停站時間取決于各站上下車人數(shù)、車輛的車門數(shù)及其寬度、列車編組和售票方式等因素[5]。1 號線采用B 型車輛，每側(cè)設(shè)4個車門，采用車下售票方式，每個車門平均上或下一名乘客的綜合時間按0.6 s 計(jì)算，考慮車門開關(guān)動作附加時間取17 s，計(jì)算列車停站時間。此外考慮高峰時間及各種可能的不利因素的影響（如運(yùn)營初期，運(yùn)營管理人員的水平需要逐步熟練和提高，乘客出行素質(zhì)也需要培養(yǎng)等），以及每個車門上、下客流分布的不均衡性，各站停站時間的最終取值應(yīng)留有余量，且上、下行方向取其大者。列車停站時間計(jì)算公式如下：

式中：為車門開關(guān)動作附加時間；t上下為平均上或下一名乘客的綜合時間；N車門為車輛每側(cè)的車門數(shù)；N列為高峰小時開行列車對數(shù)；N編成為列車編成輛數(shù)。

1 號線各站超高峰系數(shù)取值在1.1～1.25 之間，牡丹廣場站、解放路站、金業(yè)路站為換乘站，停站時間考慮適當(dāng)增加，折返站考慮清客停站時間適當(dāng)增加。停站時間取值在計(jì)算值的基礎(chǔ)上以5 s 為基準(zhǔn)向上進(jìn)整，不足30 s的按30 s計(jì)。

按上述計(jì)算原則，1 號線運(yùn)營初期18 個站點(diǎn)中停站時間為35 s 的有6 個，分別為：谷水西站、景華路站、牡丹廣場站、解放路站、金業(yè)路站、文化街站，其余站點(diǎn)停站時間均為30 s。

3 應(yīng)對潮汐客流的行車組織方案

由圖2、圖3可知，1號線運(yùn)營初期早晚高峰客流具有較強(qiáng)的潮汐特性，早高峰谷水西至文化街上行方向客流大于文化街至谷水西下行方向，晚高峰則反之。為應(yīng)對高峰時段上下行方向客流的不均衡性，可組織高峰時段上下行方向開行不同行車量的運(yùn)營方案來適應(yīng)客流需求，以提高運(yùn)營效益。

1 號線的車輛段和停車場分別位于線路兩端，結(jié)合該場段位置的分布特點(diǎn)，可以利用線路兩端場段的存車條件，早高峰時段，由楊冢車輛段加發(fā)開往文化街方向的列車，列車達(dá)到文化街站后，部分列車不折返直接進(jìn)入瀍東停車場存車；晚高峰時段，則反之。

早高峰時段上行方向最大斷面客流為12 266人次，下行方向最大斷面客流為7 699 人次，客流量比例為1.59；晚高峰時段下行方向最大斷面客流為10 426 人次，上行方向最大斷面客流為6 544 人次，客流量比例為1.59。根據(jù)上下行方向高峰時段最大斷面客流量比例，建議上下行方向高峰列車對數(shù)可按3：2開行，應(yīng)對方案如圖6所示。

圖6 應(yīng)對潮汐客流的行車交路示意圖

4 結(jié)束語

城市軌道交通開通初期的行車組織方案直接影響到線路開通初期的行車效率、服務(wù)水平及乘客滿意度。洛陽軌道交通1號線作為洛陽城市軌道交通線網(wǎng)內(nèi)的首建線路，開通初期的行車組織方案既要滿足初期的客流需求，其車輛選型、系統(tǒng)制式選擇還要考慮到開通近期、遠(yuǎn)期的客流增長，也應(yīng)適用于后續(xù)建設(shè)線路。本文在客流預(yù)測及客流分析的基礎(chǔ)上，提出了洛陽軌道交通1 號線開通初期的行車組織方案，以期為洛陽軌道交通1 號線的正式運(yùn)營提供一定的依據(jù)及參考,亦期望能為其他城市軌道交通建設(shè)提供借鑒。