贯通运营条件下城市轨道交通列车开行方案优化措施

刘星星

（中铁十六局集团铁运工程有限公司， 河北 高碑店 074000）

在城市轨道交通体系中，跨线列车常表现出线路长、区域性直达等多重特点，在此基础上结合开行快慢车的方式有助于缩短单程运行时间，解决以往列车周转效率低的问题，给乘客提供高效便捷的出行服务。

1 工程概况

重庆轨道江跳线起于5号线跳磴站，全长约28.22km，具体包含地下线长5.80km（20.55%）、高架线长19.62km（69.53%）、地面及过渡段长2.80km（9.92%）三部分。沿线新建6座高架车站，平均站间距4.39km，采用双流制As车辆，速度120km/h。项目建成后标志着5号线可全面贯通。

2 贯通运营模式概述

贯通运营是地铁运营领域的全新模式，列车可在多条物理线路间行驶，依托于该模式能够减少乘客的换乘次数、缩短通勤时间，使乘客享受到便捷、高效的出行服务，同时也有利于发挥出现有轨道交通系统软硬件设施的应用优势，提高经济效益[1-2]。在贯通运营模式中，需跨越多条线路完成列车运行计划，其具有系统性，会对客流、线路能力等多方面带来影响[3]。在应用贯通运营模式后将加剧车站运输组织的复杂性，为了切实发挥出该模式的应用优势，则需要在特定的条件下采用该模式：

（1）客流条件：在贯通运营模式中切实保证运输组织的合理性，必要时可根据现状线路的运行特性采取改造措施，并存在足量的跨线需求客流量，相比于贯通运营的改造费用，乘客节省的时间价值应更为可观，以免出现投入与产出不成正比的情况。

（2）工程条件：两条或多条贯通线路间应当在信号、调度指挥等多个层面具有协调性，同时在线路间增设渡线，发挥出连接作用。

3 贯通运营列车开行的可行性分析

3.1 工程条件

地铁线路需形成相互连通的关系，同时各自的下属子系统应具有彼此兼容的特性，主要考虑如下几项内容：

（1）车辆。参照原线的车辆车型，要求贯通运营的车型与之保持一致。根据现阶段的城市轨道交通建设状况，应用较为广泛的车辆主要有三类，即A型、B型及C型，各自在设计时速、尺寸方面均有独特性，同时车载设备、受电弓安装位置等均存在差异。此外，当列车从某条线转至另一条线时，该过程中还将受到限界、信号制式等多方面的影响，因此需要确保贯通运营的车型具有一致性。

（2）站台长度。根据所掌握的站台长度信息，分析贯通运营列车编组方案与之是否具有相匹配的关系。在线路走向和覆盖范围的双重作用下，各线路的时空特征均有其独特性，因此每条线路所对应的车辆编组方案也不尽相同，对应于各运行列车而言，其长度自然存在差异。此外，对于形成交汇点的两条线路，其初始建设时间相距较远，受设计理念、施工方法等方面的影响，其站台预留长度难以实现统一。在列车贯通运营时，若沿线车站站台长度不足列车的长度，则会出现车辆无法正常停泊、乘客无法顺利上下车的情况。

（3）线路轨道。贯通运营所涵盖的线路轨道需要采取一致的设计标准，具体涉及到钢轨、轨距等方面。以轨距为例，若两条线路的轨距存在差异，则需要将其统一化，或是在某条线路上额外增设一条钢轨，使其除了原轨距外还提供一种新轨距，以便贯通运营车辆的正常通行。还需在线路轨道间增设联络线，以满足列车折返于特定线路的需求。

（4）信号及机电设备。各线路在信号及机电设备方面应具有一致性，例如供电方式、信号制式、闭塞方式等。城市轨道交通系统具有规模化的特征，与之相配套的信号及机电设备也较为丰富，所需投入的成本过高，若缺乏合理的设计方案将直接对线网运营的稳定性带来影响。对此，在建设期间需以前瞻性的眼光看待问题，合理预留机电设备，此举能够给后续的贯通运营创设坚实的基础，并减少建设成本，充分发挥出现有资源的应用优势。

3.2 列车发车间隔及线路通过能力

贯通运营模式可省去以往过轨乘客的换乘行为，主要考虑的是过轨乘客，因此将其视为研究对象较为适宜。列车发车间隔时间是影响乘客出行总时间的关键因素，需要将列车发车间隔时间作为切入点，探讨在开行贯通运营列车后是否具有可行性。秉承着安全第一的原则，假设列车行驶到衔接线路后，与线路的本线列车在区间运行时间和停站时间两方面均具有一致性。

在未开行贯通运营列车的条件下，过轨乘客可能出现的行为有如下四种：（1）在A线站台等候，随后乘坐的是本线列车；（2）在换乘站换乘；（3）在换乘站乘坐B线本线列车；（4）经一段时间的行驶后，到达目的地。

式中：T1为跨线乘客在未开行贯通运营列车时的出行时间；h1、h2分别为A线、B线本线列车的发车间隔；t换乘为乘客的换乘走行时间（发生于换乘站）；Σti为乘客总在车时间。

根据上述计算公式做进一步的分析，在开行贯通运营列车时，乘客的出行行为可以精简至两项，即在A线站台等候贯通运营以及乘车到达目的地。假定此时过轨乘客的总出行时间为T2，则有：

式中，h3为贯通运营列车的发车间隔。

在假定沿线乘客无变化的前提下，分析在贯通运营前后出行时间的差值，即ΔT，具体计算方法如下：

从如下两种情况对ΔT展开分析：

（1）ΔT≥0，在开行贯通运营列车后，有助于缩短过轨乘客的出行时间，从而在几乎相同运行资源的条件下提高城轨系统的服务水平，理论上具有ΔT越大则承轨系统服务水平越高的变化特点。

（2）ΔT＜0，若在此条件下开行贯通运营列车，反而会出现适得其反的局面，即过轨乘客的出行时间增加，为了缩短出行时间，该类乘客通常不会将贯通运营列车作为首选对象，此时不建议采用贯通运营模式。

4 贯通运营条件下列车开行方案的优化措施

列车开行方案主要涵盖列车交路方案、编组方案及停站方案，作为一项综合性较强的方案，其是城市轨道交通列车运营中不可或缺的部分，同时也是编制列车运行图的关键依据。在制定完善的轨道交通列车开行方案后，可以大幅度提高系统服务质量水平，在满足客流需求的同时减少运营成本，达到提质增效的发展效果。图1为城市轨道交通列车开行方案架构图。

图1 城市轨道交通列车开行方案架构图

4.1 优化方案的编制要点

（1）主要内容。以客运量为主要分析依据，根据客流的性质合理部署车辆的类型、数量、线路、编组模式等，由此形成以客流为核心的完整方案。

（2）编制流程。不同运营阶段的列车开行方案也存在差异，因此需要针对性考虑。在线路正式运营前以预测客流为主要参考，推导列车开行方案，随着后续线路运营工作的持续开展，深度优化客流列车开行方案，寻找不合理的部分，采取优化措施。通常需按照“客流预测→客流分析→生成开行方案→验证及优化”的流程有序落实各项工作。

（3）线路选定。作为贯通运营条件下列车开行方案的优化措施，线路的选定尤为关键。众所周知，贯通运行列车的开行对硬件配备要求偏高，而在成网必备的条件之下，相较独立运营的单线模式，其优势尽显的同时也具备一定的缺点。比如经济效益方面，贯通运行列车的项目建设不仅会增加额外投资，还会使原有的交通线路由1变2，更为复杂，这就与高效、快捷、准时等客运标准相违背。所以，在决定实行贯通运行列车开行前，需要全面评估其可行性和必要性，以一个区段的对应列车开行实际情况，将运行路线的选择作为关键工作，并讲究科学的、合理的方法，去比选和确定方案。

而就贯通运行列车运行线路的合理选择方面也涵盖一些主观及客观的因素。首先是运输组织的复杂性，因为在同一个线路区段里，如出现过多的交路列车会严重影响到各列车之间的行车路径及行车时间，像客流量较大的单站点和中转站会极大降低出行效率，更会给乘客带来不便捷的乘车体验。其次是线路连接方面，贯通运行列车交路的范围具有选择性，不同的换成方向数量及过轨客流量都是重要影响因素，需要因地制宜，考察和制定两条不同线路的连接方式，使之具备科学性；还要前期评估和判定工程条件、车站调度水平、信号灯等硬件设备，以此确定开行贯通列车的实际条件。最后是过轨和折返因素，要想贯通运行列车开行，车站还需要具备一定的过轨条件，待该项作业安全完成才能彻底实行贯通运行列车交路的开行。而目前列车的控制系统已经足够成熟，但在此基础上各车站的折返数量较多，会直接影响贯通列车的开行。所以，除综合考虑出行需求和客流特征之外，贯通列车开行的路线选择还需根据城市的实际情况确定，杜绝理想化和高额的资金投入。

4.2 建立优化模型

以现状轨道交通运行情况为立足点，结合贯通运营经验，认为在郊区线与中心线间增设贯通运营列车较为合适。此外，快慢车模式的可行性较低，在此条件下为切实提高模型的可操作性，可对列车的运输工作做出特定的约束，即采用的是固定编组、站站停的模式，由此形成相应的模型，仅考虑列车交路方案和发车频率两项重点内容。在建立优化模型时可参照如下方法：

（1）A、B线路间具备采用贯通运营模式的条件；两条线路沿线各车站的站间OD客流为已知参数，同时该部分乘客所表现出的到站规律可以满足均匀分布的要求。

（2）引入固定编组模式，停站方案采取的是站站停模式，乘客可根据自身需求挑选能够满足其OD直达需求的列车，若并不存在可供选择的直达车，则挑选满足最短出行时间要求的方案。

（3）全面满足沿线各OD的客流需求，交路运行的列车总量具有合理性，换言之，其能够满足沿线各乘客所提出的运输需求；已经明确各交路区间的运行时间，随着贯通运营列车的持续行驶，当其到达B线后，能够与所在新线列车的各项运行参数保持一致，形成协同运行的关系；此外，车底周转方式为各交路独立运用。

5 结束语

综上所述，贯通运营能够实现对现状城市轨道交通列车资源的深度整合，从而提高交通运输服务能力，给乘客提供更加便捷的出行服务。而纵观未来发展趋势，在城市人口逐步增加的背景下，贯通运营模式的应用频率也将逐步提高，是一种兼顾乘客出行需求和地铁运行效率需求的优质方案。在本次分析中，则对具体的贯通运营列车开行方案展开分析，希望所提内容可为相关工作人员提供参考。