基于運行交路分析的列車開行方案優化設計
——以南寧地鐵2號線為例

龐彥知 陳建球

（南寧學院交通學院 廣西·南寧 530200）

1 列車開行方案概述

列車開行方案由列車停站方案、列車交路計劃及列車編組方案這三個方案組成。在列車交路計劃制定時要綜合考慮列車折返站位置和運行軌道區段；列車停站方案規定列車是站站停模式或者非站站停模式；列車編組方案分為固定編組和非固定編組模式，規定了列車類型和列車開行對數，具體架構如圖1所示。

圖1：列車開行方案組成架構

列車開行方案是城市軌道交通運輸組織的基礎，主要影響因素包括：客流需求、運營需求、交路類型。在城市軌道交通運營中，由于受高峰時段或者節假日等特殊時期影響，會存在客運量大、短時大客流等現象，因此選用合適的列車開行方案，在保證列車運行安全的基礎上，盡可能的提高運行效率，并降低成本。

2 南寧地鐵2號線當前列車開行方案分析

2.1 列車交路計劃

（1）運行區段。

南寧地鐵2號線共18個地鐵車站，在早高峰、節假日會出現短時大客流并分布不均衡，根據分時客流分布情況顯示，南寧地鐵2號線乘客出行規律，整條線路中有4座大型客運站，還有南寧劇場及朝陽廣場大型商業區段，并與1號線在朝陽廣場和火車站進行并列換乘，南寧地鐵2號線線路客流特性呈現中間高、兩邊低不均衡現象。目前南寧地鐵2號線運行區段如圖2所示，該運行交路使用了玉洞站站后折返與西津站站前或站后折返，分別在玉洞站和西津站進行換端作業，屬于傳統的大交路，此大交路對于高峰時段中短時大客流，空間分布不均衡無法更好滿足乘客出行服務需求。

圖2：南寧地鐵2號線當前運行區段

（2）折返車站。

列車開行方案制定受行車條件制約，列車的通過能力受到線路和折返站的影響，其中運行線路越長，跨越區域越多。各車站的客流量又有所區別，線路越長，周轉時間就越長，需要投入運營車輛數量增加；在每個區間，部分小站不具備折返行車條件或折返方式會影響列車的通過能力。

（3）列車開行對數。

全日分時開行對數指列車在運營分時段內，根據分時最大斷面客流量大小及列車載客能力計算出來，它可以更直觀反映出全日列車開行對數。

2.2 列車運行交路分析

列車運行交路是指列車在規定的運行區段往返作業的方式，它是城市軌道交通運營技術的重要組成部分，列車運行交路根據客流分布特點、具備折返站條件，結合實際早晚高峰客流需求，按照列車編組方案、停站方案去滿足乘客出行服務需求，使行車效率和列車滿載率更具合理性。當前南寧地鐵2號線運行交路如表1所示。

表1：當前南寧地鐵2號線列車開行方案交路模式

（1）當前運行交路參數取值。

（2）線路斷面滿載率。

在實際生活中，線路斷面滿載率通常指早晚高峰小時，單向最大客流斷面列車載客能力利用率。當前南寧地鐵2號線列車開行方案運行指標如表2所示。

表2：當前南寧地鐵2號線列車開行方案運行指標

3 南寧地鐵2號線列車開行方案優化設計

3.1 制定交路計劃

根據前文南寧地鐵2號線客流需求特點分析得到最大斷面客流量為17580人/h，運營組織、行車條件，在傳統單一交路的運行基礎上，保證列車上線數目102輛車不變，保證列車最小發車間隔90s的前提下，通過大小交路模式方案對比，提高列車開行對數，降低高峰時段列車滿載率，縮短小交路發車間隔，在不降低乘客出行服務水平的情況下，滿足乘客出行需求。

3.1.1 基本假設構建

根據大小交路模式存在的特點，提出以下假設：

（1）列車正常運行過程中，不受小交路折返作業時所影響，且所有小交路折返時間一致，除朝陽廣場和火車站換乘站停站時間為1分鐘，其他站默認停站時間為30s；列車采用6節編組B型車，站站停車模式。

（2）大交路列車開行對數為小交路呈現整數倍關系，大小交路列車運行滿足最小列車追蹤間隔。

（3）大小交路列車成對發車，客流量根據早高峰小時來定。

（4）經實地調研，南寧2號線高峰期上線車輛數102輛，根據巴萊多定律，現假設大交路：小交路車輛運用比例為8:2。

3.1.2 大小交路方案優化分析

在城市軌道交通運營區段中，不同的區段客流量存在很大的差異，進而導致客流分布不均衡；列車在發車間隔及開行對數也會存在很大的差異，為了更好滿足客流出行服務需求，提高乘客出行服務水平，降低高峰時段列車滿載率，現運用大小交路方案對比分析法對南寧地鐵2號線開行方案進行優化。根據南寧地鐵2號線全日分時最大斷面客流分布特點，清晰可以看出南寧地鐵2號線客流呈現兩坨山峰，在早晚高峰客流量劇增，如圖3南寧地鐵2號線全日分時最大斷面客流分布比例顯示；根據南寧地鐵2號線區間斷面客流量分布顯示，南寧地鐵2號線線路客流特性呈現中間高、兩邊低不均衡現象，如圖4所示。表3為南寧地鐵2號線列車開行方案參數取值。

圖3：南寧地鐵2號線全日分時最大斷面客流分布比例

圖4：南寧地鐵2號線區間斷面客流量

表3：南寧地鐵2號線列車開行方案參數取值

（1）方案一（建設路站—秀廂站）。

根據南寧地鐵2號線客流時間和空間分布特點顯示，分別在早高峰8:00—9:00中朝陽廣場站出現最大斷面客流量17580人/h。現結合折返站條件和客流需求量大小，開行大交路玉洞站——西津站，線路全長21.2km，列車周轉時間100min列車折返時間為6min。小交路建設路站（站后折返）——秀廂站（站后折返），線路區段全長11.79km，列車周轉時間62min，列車均為編組為6節每列。在保證上線數目列車數量102輛車不變、滿足列車最小追蹤間隔90s前提下。根據巴萊多定律，假設大小交路列車運用車輛比例為8:2，經計算得出高峰時期大交路運用車輛數為78輛，小交路運用車輛數為24輛，得出大交路開行對數為8對/h，發車間隔為7.5min/對；大小交路為12對/h，發車間隔為5min/對，列車滿載率為95.7%。平峰時期運行單一交路，列車運用車輛78輛，開行對數10對/h，發車間隔8min/對。

表4：南寧地鐵2號線列車開行方案優化后運行指標

（2）方案二（石柱嶺站—秀廂站）。

根據南寧地鐵2號線客流時間和空間分布特點顯示，分別在早高峰8:00—9:00中朝陽廣場站出現最大斷面客流量17580人/h。現結合折返站條件和客流需求量大小，開行大交路玉洞站——西津站，線路全長 21.2km，列車周轉時間100min，列車折返時間為6min。小交路石柱嶺站（站后折返）——秀廂站（站后折返），線路區段全長8.31km，列車周轉時間47min，列車均為編組為6節每列。在保證上線數目列車數量102輛車不變、滿足列車最小追蹤間隔90s前提下。根據巴萊多定律，假設大小交路列車運用車輛比例為8:2，經計算得出高峰時期大交路運用車輛數為78輛，小交路運用車輛數為24輛，得出大交路開行對數為8對/h，發車間隔為7.5min/對；大小交路為 13對/h，發車間隔為 4.6min/對，列車滿載率為88.3%。平峰時期運行單一交路，列車運用車輛78輛，開行對數10對/h，發車間隔8min/對。

表5：南寧地鐵2號線列車開行方案優化后運行指標

（3）方案三（建設路—西津站）。

根據南寧地鐵2號線客流時間和空間分布特點顯示，分別在早高峰8:00—9:00中朝陽廣場站出現最大斷面客流量17580人/h。現結合折返站條件和客流需求量大小，開行大交路玉洞站——西津站，線路全長 21.2km，列車周轉時間100min，列車折返時間為6min。小交路建設路站（站后折返）——西津站（站前折返或站后折返），線路區段全長15.5km，列車周轉時間79min，列車均為編組為6節每列。在保證上線數目列車數量102輛車不變、滿足列車最小追蹤間隔90s前提下。根據巴萊多定律，假設大小交路列車運用車輛比例為8:2，經計算得出高峰時期大交路運用車輛數為78輛，小交路運用車輛數為24輛，得出大交路開行對數為8對/h，發車間隔為7.5min/對；大小交路為11對/h，發車間隔為5.5min/對，列車滿載率為104.3%。平峰時期運行單一交路，列車運用車輛78輛，開行對數10對/h，發車間隔8min/對。

表6：南寧地鐵2號線列車開行方案優化后運行指標

3.2 大小交路可行性分析

在早晚高峰運行時段，由表7數據表明，在列車上線數目不變的前提下，大小交路運行模式中發車間隔、列車開行對數、列車滿載率數值受小交路運行區段長短影響。

表7：南寧地鐵2號線列車開行方案優化后列車斷面滿載率

（1）列車斷面滿載率。

（2）列車最小追蹤間隔。

南寧地鐵2號線采用的信號系統為CBTC級別系統來進行列車追蹤運行，所以南寧地鐵2號線采用追蹤運行圖，運行間隔為追蹤列車間隔時間，閉塞方式為移動閉塞，根據長遠發展規劃表示，列車運行間隔為90s，其計算公式如下公式（1）：

Ti——第i時段的列車運行間隔時間，單位（min）；

P——每節車廂定員數，單位（人）；

n——列車編組數量，單位（輛/列）；

pi——第i時段的最大斷面客流量。

根據資料查詢南寧軌道交通集團有限公司官網可知，南寧地鐵2號線每節車廂定員232人，列車編組為6節編組，優化后列車滿載率為95.7%，最大斷面客流量為17580人/h。經過計算得出列車行車間隔為約為4.5min，滿足列車最小追蹤間隔90s。

4 結論

本文通過對南寧地鐵2號線客流量及運行交路分析，在保證列車上線數目不變為102輛、保證列車最小追蹤間隔90s前提下，高峰時期在方案一小交路列車斷面滿載率由114.8%下降為95.7%，分時內由原來開行10對/h列車增加為12對/h，發車間隔由原來6min/對縮短為5min/對，充分解決了南寧地鐵2號線客流分布不均衡導致列車滿載率過高，滿足乘客出行服務需求。通過可行性分析，南寧地鐵2號線通過方案一大小交路模式降低了列車滿載率19.1%，增開列車對數2對/h，縮短發車間隔1min，滿足高峰時段客運需求，提高了乘客出行服務水平。