最新《交通规划年会公共交通》056-区域快速轨道交通运营组织研究.pdf

1区域快速轨道交通运营组织模式研究 高德辉 胡春斌 宗晶【摘要】【摘要】提出了区域快速轨道系统的概念和主要特征，通过与传统站站停运营模式的对比，阐述了快慢车结合运营的组织模式的两种形式，重点论述了快慢车运营模式的优缺点和适用条件。结合日本筑波快线的运营组织方法，提出了金义轻轨可行的快慢车运营模式和越行站的设置，并从旅行时间节省、通行能力损失、实施可行性三个方面对实施效果进行了分析。【关键词】【关键词】区域快速轨道交通 运营模式 快慢车结合 随着我国城市轨道交通的高速发展，很多大城市第一圈层的轨道交通网络已经比较完善，轨道交通的建设逐渐向都市区扩展。对于覆盖都市区的轨道交通线网，线路长度较长，客流特征较为复杂，且中长距离出行的乘客比例较大，通过简单的直接把城市轨道交通线路延伸到都市区的做法无法满足差异化的乘客出行需求，需要建设适应都市区发展特点的轨道交通系统。目前服务于都市区的轨道交通系统缺乏明确的标准和规范，铁路和城市轨道交通都有采用。本文通过对区域快速轨道交通的快慢车结合运营组织模式的利弊进行分析，结合金义轻轨的研究案例，分析了快慢车结合的运营组织模式的实施效果，论证了这一模式的可行性。1.区域快速轨道交通概念与特征区域快速轨道交通概念与特征（1）区域快速轨道交通定义）区域快速轨道交通定义我国轨道交通网络可以划分为国家干线铁路网络、区域轨道交通网络和城市轨道交通网络三个层次。区域轨道交通地位和作用介于国家干线铁路与城市轨道交通之间。区域轨道交通线路与干线铁路、城市轨道交通线路在功能和服务水平等方面既有重合又有区分。目前，我国对区域快速轨道交通并没有明确的定义，也没有建立相关的标准和规范。建设部颁发的城市公共交通分类标准(CJJ/T1142007)将城市轨道交通划分为地铁、轻轨、单轨、有轨电车、磁浮系统、自动导向轨道系统和市域快速轨道系统。其中市域快速轨道系统定义为一种大运量的轨道运输系统，客运量可达 2045 万人次/日（一般不采用高峰小时客运量的概念）。市域快速轨道系统适用于城市区域内重大经济区之间中长距离的客运交通，由于线路较长，站间距相应较大，必要时可不设中间车站，因而可选用最高运行速度在 120km/h 以上的快速特种车辆，也可选用中低速磁悬浮列车进行技术经济比较。本文所讨论的区域快速轨道交通系统类似于城市公共交通分类标准所定义的“市域快速轨道交通系统”，主要差别是区域快速轨道交通系统不仅局限于市域内部，也可服务于都市区或者城市群。“区域快速轨道交通”是主要承担都市区或市域城镇密集地区中长距离交通出行的快速轨道交通，适用于城市中心区与新区的联系，或城镇连绵地区各城镇之间的中长途客流，最高运行速度可达到 120160km/h。（2）区域快速轨道交通主要特征）区域快速轨道交通主要特征2区域快速轨道交通与铁路和城市轨道交通相比具有以下特征1：服务范围。通常为市域或都市区，这一区域是城镇连绵发展且相对密集的区域；客流组成及特征。主要服务于公务、通勤、探亲、旅游等中长距离出行需求；乘客出行距离较长；相对于城市轨道交通，区域快速轨道交通出行距离较长；线路建设标准。目前缺乏相应的建设标准，只能参考铁路和城市轨道交通的建设标准；运营组织。根据线路的客流特征合理确定发车间隔和运营速度，运营组织较灵活，可以采用大站直达或站站停的模式，也可采用单交路或多交路的运营组织方式，此外还可以增加支线。2.区域快速轨道交通运营组织模式分析区域快速轨道交通运营组织模式分析 目前，我国城市轨道交通线路基本上采用的是传统的站站停运营组织方式，这种运营组织方式简单，旅客无需换乘，对于人口密集的中心城区是适用的。而区域快速轨道交通连接市区和郊区，线路较长，客流特征复杂，且长距离出行的乘客比例较大，采用快慢车结合运营模式，可以有效提高列车旅行速度，压缩旅客出行时间，可以达到更好的运营效果。2.1 快慢车结合的运营组织模式快慢车结合的运营组织模式 快慢车结合运营是从运输组织适应客流特征的角度出发，根据线路的长、短途客流特点和通行能力利用状况，结合长短交路的组合形式，在开行站站停慢车的基础上，同时开行跨站直达快车的列车开行方案。快慢车结合的运营组织，根据快车越行方式的不同，可以分为站间越行和车站越行两种。站间越行。要求越行区段为三线（双向共用越行线）或四线区段，快慢列车在线路的部分区段追踪运行，快车通过越行线越行慢车；车站越行。要求越行车站配备侧线，越行车站股道一般包含 2 条正线和 2 条侧线。一般而言，在城市轨道交通系统中，由于受工程难度和造价的影响，很难做到在每一个可能发生越行的车站设置越行线。因此，可以通过调整列车在始发站的间隔来改变列车的越行地点。这种方法可以在既保证能力的同时，又能保证列车在合适的车站越行。2.2 区域快速轨道交通越行模式的利弊分析区域快速轨道交通越行模式的利弊分析 快慢车结合的区域快速轨道交通运营组织方式，通过减少停站提高列车旅行速度，缩短郊区至中心城区的旅行时间，可以满足乘客长距离的出行需要，但也会带来一定的负面影响。优点：区域快速轨道交通线开行快车后，能提高列车的旅行速度，缩短旅行时间，为长距离旅客提供更高水平的服务；长短交路的组合适应不同区段的总体客流特征，可以提高列车的运营效率，加快列车车底周转，减少运营车辆数。缺点：3 增加施工难度和工程投资。有越行作业要求的车站需设置越行线，增加工程投资，特别是地下车站设置越行线增加的投资更大，建议更多的选择地面或高架车站。降低线路通行能力。要求线路设计能力有较大富余。不越行模式下列车运行图是平行运行图，线路使用能力最大；越行模式下，为非平行运行图，降低线路使用能力，要求线路设计能力有较大富余。增加站站停列车的旅行时间，跨交路出行的乘客需要换乘。不越行情况下站站停列车的停站时间为停站上下客所需的时间，越行模式下站站停列车由于被越行，需要额外增加停站时间，站站停列车每被越行一次，约延误 3 分钟2。运输组织复杂、对运营管理水平要求高，对运营安全有一定影响。2.3 快慢车结合的适用条件快慢车结合的适用条件（1）客流空间分布特征适应客流的空间分布特征是快慢车结合运营方式设计的基本依据，对于连接城市中心区与市郊边缘区或城市新区的长大线路，全线各站乘降量分布不均衡，可设置快慢车结合的运营组织模式。（2）满足线路通行能力需要开行快慢车结合的运行模式对通行能力有一定损失，因此这种模式通常适用于中运量的轨道系统，对于大运量的轨道系统建议采用三线或四线的方式。（3）快车停靠站的确定原则快车停靠车站选择是确定城市轨道交通快慢车结合开行方案时需解决的主要问题。快车停靠站的确定需综合分析轨道各车站各时段总的客流乘降量特点，尽量将组团中心站、重要换乘站，以及重要客流集散点确定为快车停靠站。（4）经济性分析采用快慢车结合的线路，必须为三线或四线区段，或者在车站设置越行线，以同时满足慢车停靠和快车通过的功能。当组织快慢车行车组织方式时，会产生快车对慢车的越行，越行站股道配置比非越行站多 12 条。一般而言，与普通岛式单站台车站相比，增加越行线和一个站台是设置越行车站的主要追加成本，约为 1400 万元(地下)或 1100 万元(高架)3。在快慢车结合的运营组织模式下，运营公司的经济效益主要体现为运营成本的降低，主要包括两个方面：一方面可以优化车底运用，与一般开行方案相比，采用快慢车结合的运营组织方式提高了列车装载率，从而提高车辆运用经济性、降低运营成本；另一方面，就运营成本中的能耗而言，与慢车相比，快车的牵引与制动工况大大减少，从而极大地降低了运行能耗。同时，增加越行线后，除给在运营期间组织快车越行慢车提高服务质量外，还会带来诸多便利，其便利功能还表现在以下三个方面：越行线可以作为区间运行列车的折返线，以满足高峰时加开区间列车的需要；可以作为夜间列车的停留线，减少列车折返段的停车线数量和工程规模；并可作为事故列车的临时停留线，减小或避免因事故对正常运营的影响程度4。43.筑波快线运营模式案例分析筑波快线运营模式案例分析 筑波快线是一条连接日本东京千代田区秋叶原站与茨城县筑波市筑波站之间的近郊通勤交通线，由首都圈新都市铁道拥有与经营，于 2005 年 8 月 24 日正式通车。筑波快线全长58.3km，设 20 站，靠近城市中心区为地下站，站间距小，远离城市靠近筑波的车站为高架站，站间距较大，最大站间距 6.6km，列车 6 辆编组，最高速度 130km/h5。由于线路比较长，为了提高线路利用率，运营上开行直达、区间和站站停等组合列车，筑波到东京时间缩小到 45 分钟，为沿线和筑波到东京中心城区提供极大的便利。图 1 筑波快线车站与运营组织图6 列车种别分三类：快速、区间快速与普通。快速电车从秋叶原站到筑波站，需时 45 分钟。快速（Rapid，红色）：最快的种别。停车站包括：秋叶原至北千住的所有车站、南流山、流山大鹰之森、守谷与筑波。区间快速（SemiRapid，蓝色）：介于快速与普通之间的种别。所谓“区间”，就是指部分地方的停车型态与快速不同（比快速多停车），但仍然比普通要快。停车站包括：秋叶原至北千住的所有车站、八潮、三乡中央、南流山、流山大鹰之森、柏之叶学园、以及守谷至筑波的所有车站。普通（Local，灰色）：最慢的种别，基本上只行走秋叶原至守谷之间，但清晨与深夜的普通班次，就行走秋叶原至筑波全线。根据筑波快线的配线图，八潮、流山大鹰之森和守谷三座车站是越行站，可以办理越行作业。4.金义快速轨道交通运营组织金义快速轨道交通运营组织 4.1 金义轻轨概括金义轻轨概括 为了打造金华义乌都市区，为沿线各组团之间提供快速、舒适的公共客运交通服务，金华与义乌之间规划了一条区域快速轨道交通线路：金义轻轨，线路长度 78.7km，24 座车站，平均站间距 3.4km。根据轨道交通客流预测，远期高峰小时最大断面客流量超过 1 万人5次/h，全日客运量超过 30 万人次，平均运距约为 15.8km。图 2 远期金义轻轨全日各站点上下客量预测图（单位：人次）4.2 越行站的设置越行站的设置 为了金华至义乌的出行时间，提高快速的旅行速度，金义轻轨采用快慢车组合运营方案，在保证安全、运营组织灵活等要求的条件下，需要在适当的位置设置相应越行站。在以往的研究中，通常是根据列车运行交路安排以及运行图铺画，通过理论计算确定最优的越行站设置位置。本文希望通过在轨道交通规划阶段，根据城市建设用地条件、工程造价、客流需求等因素设置越行站，在运营阶段根据越行站的设置，调整优化列车运行图，通过运营组织以适应越行站的设置。快慢车结合的区域快速轨道交通系统适用于客流量相对较低的线路，为了减少慢车的等候时间，越行站数量不宜过多。根据客流条件、敷设方式、工程投资等影响因素，金义轻轨在孝顺和义亭姑塘工业园设置两座越行站。越行站选择位于郊区的车站，断面客流量和站点上下客流量小，在敷设方式上，为了减少投资，尽量选择地面和高架车站。图 3 金义轻轨越行站设置与快慢车运营组织图 4.3 实施效果分析实施效果分析 开行越行列车可以缩短直达旅客的旅行时间，提高长途乘客的服务质量；但同时也降低了部分列车的服务水平，一方面被越行车站的乘客候车时间增加了，另一方面慢车的旅行速6度也由于停站时间的增加也相应降低了，慢车上的乘客需在车上等待快车通过，对这部分乘客心理影响较大。因此，应对越行方案对旅行时间、通行能力的影响等方面进行综合评价，以确定越行方案实施的效果和实施的必要性。（1）旅行时间节省通过模拟列车牵引计算，选用最高运行速度 120km/h 的列车，快车比慢车全程节省时间约 12min，金华市中心到义乌市中心快车旅行时间约为 40min，有助于实现金华义乌都市区一体化的发展要求。表 1 不同速度目标值列车全程旅行时分表 最高运行速度（km/h）全程运行时间节省时间（min）慢车（min）快车10072.261.610.612068.857.011.814066.753.912.8（2）通行能力的影响根据快慢车开行的比例，可以分别计算出三种情况下越行方案的最大列车开行对数计算公式7，系统最小行车间隔取 2min，列车停站时间按 0.5min 估算，金义轻轨在快慢车开行比例分别为 2:1、1:1 和 1:2 的情况下，最大开行对数分别是 16 对、21 对和 24 对。按照城市轨道交通 B 型车 4 辆编组计算，高峰小时通行能力见表 2。其中快慢车开行比例为 1:1 和1:2 的情况下，金义轻轨的通行能力可以很好的满足客流需求。表 2 不同快慢车开行比例情况下线路通行能力表 快慢车开行比例最大通行能力（对/h）理论通行能力（对/h）可以达到的理论通行能力的比例最小发车间隔（min）通行能力（万人次/h）2:1163053%3.71.501:1213070%2.81.971:2243080%2.52.26（3）可行性分析 金义轻轨越行站采用地面站和高架站的方式，在工程投资上比地下站节省，在投资上是可行的；金义轻轨客流属于中运量系统，系统发车间隔和通行能力可以满足客流需求。快慢车结合的区域快速轨道交通系统在技术上是可行的，通过运营组织方案优化和合理设置越行站，可以达到比较好的运营效果。5.研究结论研究结论 采用快慢车结合的运营组织模式，使得区域快速轨道交通系统具有更大的灵活性，适合于分散组团的城镇密集地区，可以兼顾长距离的快速出行和沿线站站停的旅客出行需求，例如金义都市区。对于我国都市区的发展具有很大的发展前途。对于区域快速轨道交通系统，在线网规划阶段就要充分考虑快慢车越行组织的要求，对越行方式和设施进行规划预留，为下阶段轨道交通的建设提供规划依据，为越行组织运营模式创造硬件条件。7【参考文献】【参考文献】1黄庆潮，池利兵，汤宇轩，胡春斌.区域城际轨道交通功能定位与建设标准J.城市交通，2010，8(4):60-66.2中铁第四勘察设计院集团有限公司.我国市郊铁路发展对策研究(讨论稿)R.武汉:中铁第四勘察设计院集团有限公司，2011.3黄 荣.城市轨道交通网络化运营的组织方法及实施技术研究D.北京：北京交通大学.2010.4王印富，雷志厚.城市轨道交通行车组织方法的探讨J.铁道工程学报，2001，72(4):59-63.5维基百科.筑波快线.http:/zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%91%E6%B3%A2%E5%BF%AB%E7%B7%9A 6駅駅報情.http:/www.mir.co.jp/route_map/akihabara/7徐吉庆，陈福贵，汤 珏.城市轨道交通越行方案行车组织设计J.四川建筑，2012，32(1)：75-77.【作者简介】【作者简介】高德辉，男，硕士，中国城市规划设计研究院城市交通专业研究院，工程师。电子信箱：胡春斌，男，硕士，杭州市城市规划设计研究院城市交通与轨道规划研究所，工程师。电子邮箱： 宗晶，女，硕士，中国城市规划设计研究院城市交通专业研究院，工程师。电子邮箱：