城市轨道交通开行跨站停列车的综合评价研究

2012-04-26屈明月

石家庄铁道大学学报(自然科学版) 2012年2期

屈明月

(西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都 610031)

0 引言

列车停站方案作为列车开行方案的基础环节，其合理性和适应性至关重要。目前，站站停车方案是国内城市轨道交通普遍采用的运营方案，但随着城镇居民出行需求的日益高标准化，能提高列车旅行速度的非站站停车方案越来越受到人们的关注，其中，跨站停车方案对线路通过能力的影响最小、适应性最强。现有文献主要是以乘客总体出行时间节省最多为目标，兼顾列车费用消耗，建立0-1规划模型，求解最优的列车跨站方案［1-3］，而没有考虑方案实施对线路通过能力、运营组织的影响。因此，建立城市轨道交通跨站停车方案评价指标体系，从各方面对其综合评价，以分析其优劣并找出瓶颈所在，实现居民出行、运营组织和费用支出之间合理协调是本文研究的主要内容。

1 跨站停车方案概述

城市轨道交通跨站停车方案的运营组织形式如图1所示:A类列车不停靠B类车站，B类列车也不停靠A类车站，一般情况下，两类列车轮流发车。

图1 跨站停车方案运营组织形式

很显然，这种停站方案能提高列车旅行速度、缩短乘客乘车时间、减少运营所需车辆数、均衡列车上座率;但方案也存在不足:降低线路通过能力、降低居民出行可达度及A(B)类车站服务频率、增加车站设施投资及运营组织难度。

2 评价指标体系的构建

跨站停车方案的优缺点涵盖了服务水平、运营组织及费用支出等方面，涉及到了乘客、运营者和投资者，借鉴文献［3-5］对城市轨道交通运营指标的描述，将跨站停车方案的评价指标分为以下几类。

2.1 通过能力

____线路所能达到的最大通过能力是一定值，一旦确定了列车的跨站方案就能求出，其必须大于线路运营所需能力，是判断能否开行跨站停列车的前提条件，属于硬性指标。城市轨道交通小时通过能力的计算公式［6］为n=60/I，其中，I为列车追踪间隔时间。

2.2 服务水平

服务水平指标包括旅行速度、可达度、服务频率和上座率均衡程度。但对同一条轨道交通线路来说，旅行速度、服务频率和可达度指标仅与列车的跨站次数有关，只要列车的跨站次数相同，计算的指标值就相同，为了表示出线路上被跨车站和客流的分布情况，故用人均出行时间、人均候车时间和人均换乘时间做评价分析。

(1)人均出行时间。它由乘车时间、候车时间和换乘时间三项组成，其中，列车每跨一站，乘客的乘车时间就节省1min(按起停附加时分0.5min、在站停留时间0.5min计算)。

(2)人均候车时间。通常情况下，平均每位乘客的候车时间为其出行起点站列车发车间隔的一半，故A(B)类车站乘客的候车时间增加，AB类车站乘客的候车时间变化不大。

(3)人均换乘时间。这里所说的换乘时间是指乘客的同线换乘时间，均发生在AB类车站，在数值上等于AB类车站两类列车的发车间隔。

(4)上座率均衡程度。跨站停车方案所能带来的这种效益主要表现在高峰时段，它较好的解决了站站停车方案导致的部分列车由于客流集中到达而严重超员，而其后续列车能力虚糜的问题。

2.3 运营效率

运营效率指标能直观的反映运输组织方案的优劣，主要包括:客流流失率、运用车辆数和运营组织复杂程度。

(1)客流流失率。开行跨站停列车后，部分乘客候车时间增加，特别是出行复杂程度增加使其有可能转向其他运输方式，但同时列车旅行速度的提高会吸引一些长距离出行客流，运营者应对此综合考虑。

(2)运用车辆数。列车运营周期是影响该指标的关键因素，其计算公式［6］为:NbT周/I，其中，T周为运行图周期，包括列车上下行旅行时间和交路两端折返站的折返时间，b为列车编组辆数。

统计分析结果表明(表3)：不同施肥处理间新竹株数、胸径以及产量均无明显差异；不同密度条件下，新竹株数与产量同样没有产生明显差异，而对于平均胸径，则低密度林分明显高于高密度林分(P=0.041<0.05)。

(3)运营组织复杂程度。列车停站的规律性降低导致运营组织的复杂程度增加，主要表现在运营部门需投入更多的精力以正确、有效地组织列车运行和乘客乘车。

2.4 费用支出

费用支出属于成本指标，指标值越小越好，受列车停站影响的费用支出包括车辆购置费和车站设施投资。

(1)车辆购置费。在车辆单价χ(万元)相同的情况下，车辆购置费仅与运营部门需要配备的车辆数有关，N配备= N运用+N备用+N检修= N运用+ α备用N运用+β检修N运用，其中，α备用为备用系数，可取10%［4］，β检修为检修系数，与检修制度有关，可取15%。

(2)车站设施投资。对于新建的轨道交通线路来说，其车站设施一般都比较完善，故只需在现有基础上增设部分引导设施即可满足开行跨站停列车的要求。

由此，建立城市轨道交通跨站停车方案评价指标体系，其层次结构如图2所示。

3 评价方法研究

图2 城市轨道交通跨站停车方案评价指标体系

目前，国内还没有轨道交通线路将跨站停车方案作为常规停站方案来组织运营，其各项指标没有经验值可供参考，只能以站站停车方案作为基准，请专家进行评议。基于此，本文选用AHP-F评价方法，该方法能够对一些模糊概念或在项目建设初期缺少准确、可靠的原始数据时，对多因素、多层次的复杂问题得到较为理想的评价结果［7］，具体步骤、方法［8-9］如下:

(1)设定评语集E={9，7，5，3，1}={好，较好，一般，较差，差}，组织n名专家根据评判标准对方案中的每一个指标打分，得评价值向量V={v1，v2，…，vn}。

(3)运用AHP法原理，构造两两比较判断矩阵，如图3所示。

图3 各层次对上一层次的判断矩阵

经一致性检验，上述判断矩阵的一致性比率CR均为0，计算各级指标的权重分配向量如下:

准则层U对目标层O的权重分配:WO=(0.455 0.455 0.09);指标层R对准则层U的权重分配WU1=(0.562 5 0.087 5 0.062 5);WU2=(0.455 0.455 0.09);WU3=(0.083 3 0.166 7)。

(4)运用公式B=W◦R，进行一级和二级综合评判。

(5)根据最大隶属度原则确定综合评价结果。

4 实例分析

某轨道交通线路近期开通车站23座，总运营里程为36 km，高峰时段列车开行对数为18对，采用6辆编组，列车在各站的停靠时间和起停附加时分均按0.5min计，A站和W站为其终点折返站，折返时间各为5min，站站停列车的运营周期为上行方向47min6 s、下行方向47min42 s，高峰时段OD客流量已知。

根据客流OD生成下行方向高峰时段各站上下车客流分布柱状图如图4所示。