□文/刘 冰
【摘 要】：文章通过研究新线开通，分析得出新线开通对既有线客流的影响并基于历史客流的研究，将新线开通后的客流按一定规律分配到线网各区间断面，寻求线网各线运量与运能的匹配的最大契合度。同时对既有线运量与运能匹配的影响利用列车拥挤度及列车晚点率来量化，根据新线介入既有线网各区间的OD情况，计算新线开通后各区间的列车拥挤度。最终通过计算，提出既有线供给侧调度方案：一是提升既有线线网的运输能力，缓解运能不足的矛盾，提高瓶颈区间的列车通行能力；二是优化线网运营组织方式，保证线网运输能力的高效、均衡。
【关键词】：既有线；供给侧；运量与运能；调度方案；轨道交通
城市轨道交通的快速发展，给城市交通带来了活力。地铁最大的亮点是安全、准时、方便以及能使市民免受行车难、停车难之苦。但是在运营组织过程中也发现一些问题，主要是地铁进出站及换乘不便，无法实施全天候运行。一线城市人口高密度街区，地铁运能供小于求，高峰时拥挤不堪，地铁到达的范围有限，仍需要由其他交通工具来补充。而一些市郊地铁线，却长时期出现供过于求的经营疲态。
城市轨道交通发展的初衷，主要是为了应对城市交通拥堵难题。然而地铁只能疏堵和缓堵，无法根治道路拥堵顽症。随着北京、天津、上海等一些城市的运营发展来看，线网运营规模的不断扩大，但是交通拥堵依旧存在，甚至成为常态。
城市交通拥堵是世界性痼疾，以往治堵事倍功半，甚至是屡战屡败和屡败屡战，其原因是致堵病理不明、诊断治理不力以及供给方式不当。面对空前旺盛的城市交通内需，地铁供给方式是否优质高效，市场已经作出了公正的定论。当前国内正在实施供给侧改革，城市轨道交通运营后，若运能过剩会出现运营成本的浪费，运能不足时则导致地铁客流的堆积等，针对供需不均衡引发的一系列问题。本文主要基于国内成熟运行图运用的基础上，分析新线开通后对既有线客流冲击，解决新线开通影响既有线供给侧方案，以提升网络化运营服务质量、优化列车出入库方式、延长运营时间、促进网络化运营行车组织调整的灵活性以及降低运营成本为目的，寻求线网运营组织中运量与运能间的最优契合度。
随着国内城市轨道交通迅速发展，结合天津轨道交通的发展规划，2015—2020年每年至少一条新线开通，新线开通对既有线运营影响将是一个长期的问题。新线开通后，对既有线线网的进站、出站及换乘客流均有一定的影响，其中对换乘站的影响尤为明显。在客流影响分析中将换乘站的换乘量与新线开通后的新增客运量叠加并与换乘站的换乘能力比较，当换乘能力不足时，势必会造成部分换乘通道的拥挤、站台客流的滞压、列车拥挤度增加以至于影响线网的行车组织。
新线开通后对既有线网产生的影响主要表现在运量与运能的不匹配，参照全国城市轨道交通行业相关的经验值，1条新线开通对既有线路客流影响倍数为1.30～1.70；2条新线同时开通对既有线路客流影响倍数为1.5～2.55。结合天津城市轨道交通客流运营特点，6号线开通对既有线客流影响取其1.40倍（换乘系数的平均值），届时预计线网总量达到110万人次左右（新线开通后即有线预计客流分别是：1号线39.6万人次、2号线21.7万人次、3号线36.4万人次），对比新线开通前后既有线客流总量较当下增长率达40%以上。
1.1 运营现状及断面客流预测
新线开通后线网总量会出现急剧的增长趋势，不仅影响的是换乘站的客流，从各站的进站分量上也可以看出，新线开通后，路网各站的客流均会出现不同程度的增长，根据城市轨道交通在不同交通方式的分担率，天津城市轨道交通客流特点及新线开通对既有线的影响系数（取1.40倍）进行客流预测。3条既有线间拥有3个换乘站，新线开通后换乘站增加至5个。目前运营中车辆配备情况分别是1号线25组车，2号线23组车，3号线27组车，见表1。
表1 断面客流及车辆供给情况统计
线路现有情况小时最大断面客流/人次高峰车辆配备数/列高峰平均最小行车间隔/m i n预测情况小时最大断面客流/人次高峰车辆配备数/列高峰平均最小行车间隔/m i n 1号线2号线3号线1 2 2 1 4 6 6 8 5 1 2 9 5 3 1 9 + 2 1 7 + 2 2 2 + 2 5 . 2 6 6 . 1 1 5 . 8 1 1 8 3 2 1 8 6 9 1 1 8 1 3 5 2 2 + 2 1 3 + 2 2 8 + 2 4 . 6 8 . 5 4 . 6
由表1可知，2号线车辆配备情况满足预测客流需求，1、3号线车辆配备情况无法满足预测客流需求。那么引发的问题就需要实际情况下进一步分析保障供给侧的平衡。
1.2 进站客流影响运量运能的预测
从图1和图2得出，早高峰客流运能的瓶颈出现在7：30—8：10，晚高峰客流运能瓶颈出现在17：30—18：10，按乘客进站过闸候车走行的平均速度，列车拥挤度最高将出现在进站客流最高峰的10 min后，因此在研究新线开通时对既有线运能运量影响时，重点研究解决上述时段的运能瓶颈问题。
图1 早高峰30 min进站客流预测
图2 晚高峰30 min进站客流预测
新线开通后的客流按一定规律分配到线网各区间断面，以便分析既有线运量与运能的匹配情况，依据历史客流分布特点，重点研究各时段的线网间客流的互相影响。确定既有线网中新线换乘站客流在线网各区间的分布情况，得到新线对既有线影响的客流比例，同时将新线与既有线客流叠加，确定新线介入既有线网后各区间的断面客流，具体计算方法[1]
式中：K区间为新线客流在既有线各区间的客流分配比例；P区间既有线网换乘站进站量在各区间的分配量；P汇入换乘站的进站量；D为开通前后的断面客流。
新线开通后对既有线运量与运能匹配的影响可用列车拥挤度及列车晚点率来量化，根据新线介入既有线网各区间的OD情况，计算新线开通后各区间的列车拥挤度。
式中：Y为列车拥挤度；D为不同区间的断面客流；N为不同区间的运能。
新线开通后对既有线网产生的影响主要体现在运量与运能的匹配，结合预测的客流以及上述计算公式，可以分析得出既有线的响应的供给侧方案：
1）提升既有线线网的运输能力，缓解运能不足的矛盾，提高瓶颈区间的列车通行能力；
2）设施设备进行技术改造，提升换乘站的通行能力；
3）强化客运组织，减少换乘站之间的客流对冲；
4）优化线网运营组织方式，保证线网运输能力的高效、均衡。
本文重点从运能提升优化运营组织方式方面提出其相应的供给侧调度方案。
3.1 制定列车采购计划满足供需平衡
通过研究分析，天津城市轨道交通随着线网规模的不断扩大，部分线路运能不足已严重影响了行车组织及客运组织，需要根据运量的情况加紧制定列车采购计划，使运能提升得到最起码的保障，为乘客出行提供舒适的乘坐环境，具体采购方案这里不做重点研究。
3.2 延长运营时间的供给侧方案
其中1号线运能的提升受限于车辆的保有量，在运能不足的情况下，考虑延长运营时间，同时考虑到线网间的换乘衔接因素，线网运营规模的不断扩大，客流量快速增长，考虑延长1号线的运营时间时，对全路网运营时间做出调整，调整早、末班车的发车时间。现将1、2、3号线早、末班车发车时间进行调整，早班车从不同车站提前载客运营，末班车较当下延长30 min运营时间，见表2。
表2 各线早、末班车发车时间
线路发车站早班车发车末班车发车末班车终到1号线上行刘园1号线下行双林2号线上行曹庄2号线下行机场3号线上行小淀3号线下行南站6∶00 22∶45 23∶30 22∶50 23∶35 22∶42 23∶24 22∶40 23∶22 22∶33 23∶24 22∶44 23∶35
通过延长运营时间，优点是提升了部分时段的运能，方便乘客的出行，带动周围相关产业的快速发展；缺点是收车时间的延后，导致夜间“天窗”检修时间缩短；缺少延长运营时间后的客流数据，列车运行间隔不宜把控；运营成本的增加。
3.3 出入段方式优化后的供给侧方案
从运量与运能的供给侧平衡出发，除了保证运量与运能的匹配外，还需要考虑运输成本、行车组织及客运组织的供给平衡。因此结合天津城市轨道交通的实际特点，可以在现有基础上对出车方式及回段方式进行优化。
出车方式的优化：出车方式保持现有不变，2、3号线根据客流特点、车辆段位置布局（车辆段在线路中间）等因素，早高峰列车出段方式选择交替出车（段出，空港或高新区直接担当载客列车+段出，排空至机场或南站担当载客列车），机场、南站最大行车间隔在15 min[2]；晚高峰上线列车直接由空港、高新区作为始发站，担当载客列车，见图4。
回段方式的优化：1号线收车方式保持现有不变，2、3号线根据车辆段位置布局，早、晚高峰列车下线回段方式由空港、高新区清客直接回段，最大行车间隔15 min；运营结束后，列车回段方式统一由机场、南站排空段，见图5。
图4 出车效果
图5 列车回段效果
与现有行车组织方式比较，通过出车方式及回段方式的优化，从供给侧需求方面而言，存在几大优点：首先节约了运能的输出，运输成本的降低；其次行车组织效率的提高，可避免部分列车上线时对后续列车的积压，规避部分列车上线过程中的进路冲突；再次，从客运组织方面可以提前使乘客适应新型的行车组织方式。但是同样也存在一定的缺陷，首先是机场、南站的行车间隔最大达到15 min，易引起乘客的投诉；其次是客运组织方面，需要车站配合清客；最后是需要对PIS等软件设施设备进行升级改造，需一定的成本投入。
3.4 列车存放于站台时的供给侧方案
考虑线路首班车的安全运营，优化运营组织方式，对于1、2、3号线早高峰出车时段，各线提前安排列车作为轧道车，运行至车站站台后停车。
方式1。1号线在首班车前可将列车分别存放于勤俭道上行站台和土城下行站台；2号线除空港、机场的首班车外，可分别将列车存放于咸阳路上行站台，靖江路下行站台；3号线除高新区、南站的首班车外，可分别将列车存放于铁东路上行站台，红旗南路下行站台。运营开始后，存放站台的列车与首班车同时担当载客列车运行。
方式2。1号线在首班车前可将列车分别存放于勤俭道上、下行站台和土城上、下行站台；2号线除空港、机场的首班车外，可分别将列车存放于咸阳路上、下行站台，靖江路路上、下行站台；3号线除高新区、南站的首班车外，可分别将列车存放于铁东路上、下行站台，红旗南路上、下行站台。运营开始后，存放站台的列车与首班车同时担当载客列车运行。
通过优化线网运营组织方式，可以保证线网运输能力的高效、均衡，降低运营成本；出车方便，可避免部分列车上线时对后续列车的积压，规避部分列车上线过程中的进路冲突；部分列车存放站台时，雪天、大风天气可提前上线，可以起到轧道车的作用，降低首班车受影响的概率；部分车站的“首列车”到达车站时间提前。但是美中不足是设施设备的升级改造等。
通过研究新线开通，分析得出新线开通对既有线客流的影响，新线开通不仅影响换乘站的客流，而且影响线网各站的客流。基于历史客流的研究，新线开通后的客流按一定规律分配到线网各区间断面，本文重点分析线网各线运量与运能的匹配情况，确定既有线网中新线换乘站客流在线网各区间的分布，得到新线对既有线影响的客流比例，同时将新线与既有线客流叠加，确定新线介入既有线网后各区间的断面客流。
研究过程中对既有线运量与运能匹配的影响利用列车拥挤度及列车晚点率来量化，根据新线介入既有线网各区间的OD情况，计算新线开通后各区间的列车拥挤度。
最终通过计算，对既有线从以下两方面提出供给侧方案：一是提升既有线线网的运输能力，缓解运能不足的矛盾，提高瓶颈区间的列车通行能力；二是优化线网运营组织方式，保证线网运输能力的高效、均衡。
参考文献：
[1]汪 波，胡明辉，鲁 放.城市轨道交通新线开通对既有线网运营的影响[J].都市快轨交通，2012，25（6）：60-64.
[2]GB/T30013—2013，城市轨道交通试运营基本条件[S].
□中图分类号：U231+.92
□文献标志码：C
□文章编号：1008-3197（2017）02-74-04
□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2017.02.028
□收稿日期：2017-03-02
□作者简介：刘 冰/女，1965年出生，高级工程师，天津轨道交通集团有限公司，从事轨道行车、应急指挥客运组织和安全管理等工作。
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