我国城市轨道交通多模式运营研究

杨安安， 汪 波， 陈艳艳， 黄建玲,

(1.北京工业大学北京市交通工程重点实验室， 北京 100124； 2.北京市交通信息中心， 北京 100161)

我国城市轨道交通多模式运营研究

杨安安1， 汪 波2， 陈艳艳1， 黄建玲1,2

(1.北京工业大学北京市交通工程重点实验室， 北京 100124； 2.北京市交通信息中心， 北京 100161)

多模式运营是应对我国城市轨道交通客流需求多样化，提高运营效率和服务水平的有效途径。基于国外成功案例，提出我国城市轨道交通实施多模式运营的内涵。从多交路、快慢车组合、跨线运营这3种运营模式的特点出发，研究各运营模式的形式分类、客流特征、影响因素等适用条件。结合我国城市轨道交通的实际情况，给出我国实施多模式运营的建议，提出规划阶段就预留多模式运营的基本设备设施条件的必要性，并从运营时间选择、空间设施改造等方面给出建议。

城市轨道交通； 多模式运用； 交路； 快慢车； 跨线运营

1 我国城市轨道交通发展现状

随着我国城市轨道交通线网规模的不断扩大，客流急骤增长，出行特征越发复杂，表现在客流强度大、出行距离长，需求多样化等特征越发突出。

以北京为例，根据AFC数据统计分析，2016年日均客运量超1 000万人次，乘客平均出行距离约16 km。另一方面，乘客出行换乘系数居高不下，如北京城市轨道交通平均换乘系数达1.88，创全球最高，上海、广州平均换乘系数约1.6。随着国内大城市地铁建设不断向市域、郊区拓展(如北京平谷线已延伸至河北境内，通州副中心城市建设与完善)，乘客的出行距离以及中心与区域之间的客流交换量势必还会不断增长。

此外，运力运量不匹配，如平峰期多条线路满载率低，运力浪费，以及中心城区车辆基地等基础设施不能实现共享，征地压力大、资源利用率较低等问题都是运营企业关注的重点问题。

从运营效率来看(见表1)，与国外典型城市相比，我国部分城市轨道交通在线网规模与客流量方面处于世界前列，但从单位吸引量这一指标来比较，并不占优势且远低于东京、墨西哥等城市。

从现有的运营模式来看，我国普遍采用的是单一组织方式，如大交路、列车站站停、单线独立运营等。在城市轨道交通发展初期，线路少，客流需求小，单一运营方式具有运营简单、互不干扰等优势。迈入网络化发展阶段后，多样化的客流需求对运营组织模式也提出了更高要求。

表1 国内外典型城市轨道交通网络规模与客流量对比[1-3]

共享、便捷、高效是城市轨道交通未来的发展趋势。在此背景下，如何科学采用多种运营方式实施有效的运营供给侧改革，以适应并匹配日益庞大的轨道交通网络，提供网络化、层次化、多样化的运营组织服务，对提高我国城市轨道交通运营管理安全性与效率具有重要意义。

2 多模式运营案例与内涵

综合应用多种运营模式的研究在国内尚处于起步阶段，在国外典型城市已进行了很多研究，且有了成熟应用，其成功经验值得深入分析与借鉴。

以日本东京[1]最为典型，东京都区部已开通12条地铁线，有9条实现了与郊区铁路的相互跨线直通。根据跨线列车所占比例的不同，分全直通类和均匀直通类。前者只为直通列车提供通道，仅运营极少量或基本不运营地铁独立列车，如浅草线(岳泉寺至押上)半藏门线、南北线；后者独立运营列车和跨线直通列车班次均占有一定比例，如有乐町线、副都心线。根据平峰高峰客流需求不同，有高峰直通列车，直通列车班次占总班次的比例在通勤高峰时段高，在平峰时段低。如浅草线(西马込至岳泉寺)、新宿线。

通过提供上述多层次的跨线直通列车，有效提高了东京城市内部通道、车辆基地等的资源利用率、缓解换乘站客流压力，增强轨道出行吸引力。以私铁东武东上线为例，在市内与2条地铁全线直通，在全长129 km范围内乘客不用换乘就可以直达。

东京轨道交通列车停站方式更是丰富多样，仅东武东上线上就开行包括普通、准急、特急在内的6种列车，京成线上开行7种列车。此外，多交路运营普遍应用于多条线路，如新宿线、池袋线、押上线等。

东京都市圈主要放射线路平均运距13～15 km，其多层次、多样化的列车组织模式、服务水平与效率值得研究与学习。

巴黎[4-5]也是多模式运营的典型城市，以快铁(RER)为例，快铁(RER)运营长度达110多km，在中心城区不同线路列车通过共线实现跨线运行。巴黎城市轨道交通尤以高效的快慢车闻名，可根据客流需求灵活设置。如快铁RER-A的A4的分支就具有4个运营方案，即每站都停的慢车、只停主要站点的快车、只停主要站点和次要站点的车以及为保证主线需求而在中途折返的车次。巴黎市区的地铁系统服务半径为6 km，而巴黎大区拥有服务半径60 km的系统，从郊区终点到达市区的时间平均在45 min，运营方式值得学习。

德国的慕尼黑地铁[6]，共轨运营是其最大特点。不同线路之间均有共轨区段，其中U7完全使用既有的U1、U2、U5轨道，当乘客在U1的某站上车，不用换乘就可以在U2的某站下车，极大地节约了时间。该市地铁由6条线路构成，而接轨点就多达8处。

借鉴国外城市轨道交通运营成功经验，在此提出我国实施多模式运营的内涵：基于我国城市轨道交通共享、便捷、高效的发展趋势，以提高乘客服务水平，共享设施设备，提升运营效益为目的，与单一运营模式相对应，综合应用大小交路、快慢车组合、跨线运营等多种技术的运营组织方法。

3 多模式运营特征分析

3.1 多交路

多交路设置的原则是基于客流需求分布特征，通过多交路的组合，减少运用车数量，提高车体利用率，从而实现运营成本和乘客服务水平的最佳平衡。多交路设置必然会增加运营组织的难度，以及跨区域出行乘客的换乘时间，易使乘客难以辨别，出现坐错车的现象。因此，一般线路上运营交路数不宜过多，一般不超过3条。

将单条线路的客流特征进行分类，以及适应交路的形式进行整理，结果见表2。

另外，还有适合于环线线路的环线交路，运输组织相对简单，这里不再介绍。需要指出的是，上述只是多交路的基本形式。在实际运输中，单条线路上并不只有这几种交路的形式，可以对各种典型的交路形式进行灵活组合。

表2 多交路形式与特征

3.2 快慢车

在大力建设城市轨道交通网络的背景下，随着交通出行距离的不断增加，我国城市轨道交通长距离出行的乘客比例也在增加，对轨道交通快线的诉求越发强烈。开行非站站停的快车，可实现城市轨道交通线路上某些大站之间的快速直达。站站停慢车与大站停快车优缺点对比如表3所示。

表3 快慢车特征对比

3.3 跨线运营

跨线运营是指相互衔接的2条或多条轨道交通线路上，列车可从一条线路运行到另一条线路上的一种运营组织方式。实施跨线运营优势如下：

1) 满足乘客多样化的客流需求；

2) 减小乘客换乘、提高乘客直达性，缓解换乘站安全运营管理压力；

3) 实现了不同线路的设施设备共享，提高了资源利用率，如不同线路之间可以共享车辆段。

3.3.1 跨线形式

现有研究对跨线形式的分类各异，综合国内外的运营案例，整理出3种基本形式，见表4。

表4 跨线运营分类与特征

3.3.2 影响因素

1) 客流需求。

由日本东京经验[10]可知，从客流总量上分析，过轨站换乘客流需求均超过1.5万人次/d；从比例上看，过轨客流占近市区断面客流50%以上，是断面客流的主要组成。这给我国实施跨线运营提供一定的参考。

2) 设备设施[11]。

线路：增设联络线将两条线路连接起来；轨距统一；统一限界，以适应车辆等设备尺寸的差异；过轨站改建至同一标高，增设或扩展站台及折返线。

供电：统一供电方式(架空、刚体、第三轨)，重新配置供电设备及供电能力。

通信及控制系统：采用同种闭塞方式、列车控制系统，或者改造使之相互兼容。

车辆：由于通信、信号、安保等设备型号制式不同，需要对列车进行改造。

4 应用与建议

多模式运营需以一定的设施设备条件为基础，我国城市轨道交通在新线规划时应充分考虑远期客流需求，以前瞻视角进行科学论证，必要时预留多模式运营的基本设备设施条件，避免日后高成本改造。

4.1 多交路

多交路运营在我国逐渐得到重视，多应用于线网规模较大的城市，目前北京4号线与大兴线，上海、广州地铁3号线等早高峰都采用大小交路运营。

北京地铁10号线北段客流较多，西段和南段客流较少，最大断面比最小断面的客流多1倍以上。客流的不均衡程度较高，运用单一交路造成了运力浪费，目前地铁运营公司正在研究论证运用大小交路嵌套模式运营。

4.2 快慢车

目前，我国北京地铁6号线、上海地铁16号线、广州地铁14、21号线采用快慢车。无越行条件是快慢车得以应用的主要障碍。

对于既有线，受越行条件的限制，可考虑在发车间隔较大的平峰期，实现无越行的快慢车组合。对于新建线路，尤其是中长服务距离的市域线，应从规划阶段考虑客流成熟之后预留开行快慢车的越行线配置的技术条件。

4.3 跨线运营

目前国内，重庆充分考虑到未来跨线的需要，在“规划阶段”预留了跨线的条件。北京地铁昌平线与8号线跨线贯通的可行性与必要性也在论证中，以期减少西二旗换乘站客流的压力。其他大城市如上海、广州等也在积极研究与探索。就跨线运营，提出以下2点建议：

1) 城市的中心城区功能聚集，线网密度大，土地利用紧凑，过轨站点改造难度大、成本高。建议过轨点选在具有多功能组团，且易于改造的地铁线路末端。

2) 大运量需求下，跨线运营会造成线路通行能力的下降，要求线路能力有一定的冗余。以北京为例，目前北京地铁客流高速增长，高峰期间运能明显不足，大部分线路饱和。建议平峰期间增加跨线运营次数，提高线路、车辆等设施设备的利用率。

综上，多种运营模式，都是为了更好地满足多样化的客流需求，达到提高服务水平与运营效益的目的。但各种运营模式并不是相互独立的，应根据具体情况综合应用。

多交路与快慢车相结合(见图1)：嵌套交路模式，开行大交路列车在小交路区段大站停，非小交路区段站站停，满足客流需求的同时可加快大交路区段列车的周转速度，平衡运能并降低运营成本。

图1 多交路与快慢车相结合Fig.1 Combination of multi-routing and express/local trains

跨线运营与快慢车相结合(见图2)：服务于远郊的市域线，线路距离长，客流吸引范围广，若跨线接入中心区地铁，再结合客流分布特征，设置大站快车，产生的社会效益和经济效益会更加明显。

图2 跨线运营与快慢车相结合Fig.2 Combination of inter-lines and express/local trains

跨线运营与单线多交路相结合(见图3)：在客流较大的非共线区段插入小交路，加快该区段列车的流转速度，缓解该区段的客流压力，降低运能的不平衡性带来的负面影响，从而有效利用线路资源、扩大服务范围。

图3 跨线运营与单线多交路相结合Fig.3 Combination of inter-lines and multi-routing mode

5 结语

随着我国城市轨道交通线网规模的不断扩大，城市通勤范围逐渐扩大，外围至城市中心客流也逐渐上升，多模式运营是灵活应对城市发展可能出现的需求变化的必然选择。本文结合国外多模式运营的成功经验，分析多交路、快慢车以及跨线运营的特征，并给出在我国的适应性分析。主要结论如下：

1) 多模式运营的内涵不局限于上述3种运营模式，它囊括任何科学有效的运营模式且各运营模式并不是独立的，应结合具体客流特征，设施设备条件等影响因素，综合应用。

2) 多模式运营，在提高服务水平和运营效率的同时也增加了运营组织的复杂度，对乘客引导工作要求较高，因此行车方案不宜过多、过复杂。

3) 多模式运营模式下，列车相互交叉干扰，对线路的整体通行能力都大打折扣。高峰期我国大城市轨道交通线路多数饱和，运力明显不足。建议在平峰期有一定冗余能力的前提下运营，以探索其适用性。

4) 设施设备改造难度大、成本高是我国城市轨道交通既有线路实施多模式运营最大的障碍。在新线规划阶段，应充分考虑多模式运营的可能性，预留必要的站线布置、制式统一等基本条件。

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Multi-modeOperationforUrbanRailTransitinChina

YANGAnan1,WANGBo2,CHENYanyan1,HUANGJianling1,2

(1.Beijing Key Laboratory of Traffic Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124; 2.Beijing Transportation Information Center, Beijing 100161)

Multi-mode operation is an effective way to improve operation efficiency and service level under the circumstances of diversified passenger demands. Based on the analysis of successful cases abroad, the connotation of multi-mode operation of urban rail transit (URT) in China is put forward. Then, from the aspects of the characteristics of the three modes, and including multi-routing modes, express/local trains, and inter-line modes, the classification of forms, passenger flow characteristics, and influencing factors are studied. Finally, combined with the actual situation of URT in China, suggestions about the applicability of multi-mode operation in China are given. It is pointed out that it is necessary to prepare and reserve the basic equipment and facilities for multi-mode operation in the planning stages. Suggestions about operation time selection and facilities renovation are given as well.

URT; multi-mode; multi-routing; express/local trains; inter-line operation

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.06.018

U231

A

1672-6073(2017)06-0099-05

2017-03-17

2017-09-01

杨安安，女，博士研究生，从事城市轨道交通运营方面的研究，yanganan778@126.com

交通部建设科技项目(2015318J37130); 北京市自然科学基金重点项目(8131001)

(编辑：曹雪明)