西安地铁3号线客流特征及运营方案优化研究

张建平 庞 瑾

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，710043，西安//第一作者，高级工程师)

客流需求是制定地铁运营方案的依据，研究地铁运营方案与客流需求的匹配性是评价与优化运营方案、提高运营效率和服务水平的关键。目前，西安地铁3号线的运营方案不尽合理，主要表现在早高峰时段下行拥挤、平峰时段客流满载率过低、车底运用不合理等方面。3号线是西安首条实施大小交路运营的线路，目前缺乏对该线客流特征和运营匹配性的研究。本文以西安地铁3号线实测运营数据为基础，通过研究其客流特征，分析运营方案与客流需求的匹配性，研究运营方案存在的问题并提出相应的优化措施，为3号线运营组织优化提供依据。

1 西安地铁3号线概况

西安地铁3号线于2016年11月8日开通，是西安市开通运营的第3条地铁线路。线路西南起自鱼化寨站，东北止于保税区站，运营里程38.0 km，设置车站26座，与已开通运营的1号线、2号线分别在通化门站、小寨站换乘。西安地铁3号线线路走向及车站设置如图1所示。

图1 西安地铁3号线线路图

2 西安地铁3号线客流特征

2.1 全日分时客流特征

西安地铁3号线工作日、非工作日和节假日的客流时间分布特征存在明显差异(见图2)。工作日客流存在明显的“双驼峰”；非工作日、节假日无明显早、晚高峰，17:00—20:00为高峰时段，且峰值远小于工作日。

工作日早高峰出现在8:00—9:00，早高峰小时系数14.1%；晚高峰出现在18:00—19:00，晚高峰小时系数10.6%，早高峰客流明显高于晚高峰。非工作日和节假日客流特征相似，全日客流分布较为均衡，最大高峰小时系数仅8%。

图2 西安地铁3号线全日分时客流特征

2.2 断面客流分布特征

2.2.1 工作日高峰小时断面客流特征

工作日早、晚高峰断面客流分布如图3、图4所示。由图3、图4可见：早高峰(8:00—9:00)最大断面客流量高于晚高峰(18:00—19:00)；早高峰下行断面客流整体高于上行客流，下行客流以通勤客流为主，晚高峰反之，断面客流呈现方向不均衡性；早、晚高峰上、下行最大客流断面均是吉祥村站—小寨站断面，鱼化寨站—小寨站区段客流逐渐增加，小寨站—辛家庙站区段客流较高且平稳，辛家庙站—保税区站区段客流为全线最少。

图3 西安地铁3号线周一早高峰断面客流

图4 西安地铁3号线周一晚高峰断面客流

2.2.2 非工作日及节假日高峰小时断面客流特征

非工作日断面客流总体较工作日低，如图5所示(以周六为例)。由图5可见，高峰小时最大断面客流出现在上行，断面客流位置分布特征与工作日类似。

节假日最大断面客流高于周末，低于工作日，如图6所示。由图6可见：上行客流高峰时段出现在10:00—11:00，最大断面客流为8 945人次/h，位置在吉祥村站—小寨站区间；下行高峰时段出现在18:00—19:00，最大断面客流为10 129人次/h，位置在大雁塔站—小寨站区间。

图5 西安地铁3号线周六高峰断面客流

图6 西安地铁3号线节假日高峰断面客流

3 西安地铁3号线运营方案匹配性分析

3.1 列车运行交路

西安地铁3号线列车采用大小交路运行，如图7所示。鱼化寨站—保税区站为大交路，全线运行26站；鱼化寨站—香湖湾站为小交路，运行21站。3号线早、晚高峰断面客流分布不均衡，分布特征如图3、图4所示。其中辛家庙站—保税区站高峰小时断面客流小于3 500人次。现行小交路基本符合客流特征，而在辛家庙站—香湖湾站的4个区间存在运能虚糜。

图7 西安地铁3号线列车运行交路图

3.2 全日行车计划

西安地铁3号线列车采用B型车6辆编组，参考文献[5]并结合国内各城市地铁实际运营情况，本文选取5人/m2的站立标准，每列定员1 244人。基于此的3号线现状运营方案如表1所示。

表1 西安地铁 3号线现状运营方案

工作日和非工作日高峰小时运能与客流匹配情况如图8、图9、图10所示。工作日早高峰小交路运能为18 660人次/h，香湖湾站—保税区站运能为6 220人次/h；下行小寨站—吉祥村站、吉祥村站—太白南路站两区间断面客流超过运能，分别为20 238人次/h和19 446人次/h，满载率分别为1.08和1.04。该段列车处于拥挤状态，其他区段运能远高于客流量。工作日晚高峰运能与早高峰相同，全线断面客流均小于运能，最大满载率仅为0.82。

图8 西安地铁3号线周一早高峰运能与客流匹配情况

非工作日高峰小交路运能为16 586人次/h，香湖湾站—保税区站运能为8 293人次/h，上、下行客流均远小于运能，全线满载率低于0.54，运能富余。

图10 西安地铁3号线非工作日运能与客流匹配情况

4 西安地铁3号线运营组织优化

4.1 现状运营方案存在问题分析

结合西安地铁3号线的客流特征分析、运营方案与客流匹配情况可知，3号线现状运营方案存在以下问题：

(1)工作日高峰小时上、下行断面客流分布不均衡，早高峰下行断面客流整体高于上行，方向不均衡系数为1.27；晚高峰反之，方向不均衡系数为1.21。高峰行车计划采用上、下行成对发车方案，早高峰上行、晚高峰下行运能存在较大富余。

(2)工作日早高峰上、下行满载率大于0.50的区间数占比分别为16%、44%；晚高峰该值分别为24%、4%；非工作日高峰该值分别为4%、0%。由此可知，现状运能浪费较为严重。

(3)小交路终点站为香湖湾站，辛家庙站为客流突变点，辛家庙站—保税区站断面客流均低于3 500人次/h，因此在辛家庙站—香湖湾站的4个区间存在运能虚糜，小交路终点位置的选择有待优化。

4.2 运营优化分析

(1)针对工作日上、下行客流不均衡问题，可在早高峰下行方向加开列车，减少上行上线列车；晚高峰上行方向加开列车，减少下行上线列车。

(2)针对目前客流状况，可适当减少工作日晚高峰、非工作日高峰上线列车数，减少运能浪费。对于香湖湾站—保税区站区间断面客流极小的情况，除周末高峰外，发车间隔均超过10 min，为了保持一定的服务水平，结合文献[6]对运营组织的要求，暂不作调整。

(3)依据断面客流，小交路终点站合理位置可向城区推进，设置在辛家庙站，小交路运营长度将从29.8 km缩短至22.8 km，减少辛家庙站—香湖湾站区段运能浪费。

4.3 优化效果分析

根据断面客流并参考文献[6]，对西安地铁3号线运营方案进行优化，优化前后各指标对比如表2所示。

(1)优化后，工作日早晚高峰、非工作日高峰运用列车数共减少8列。优化了高峰小时运力调配，在保证服务质量的前提下减少了运营成本。

(2)优化后，工作日早高峰下行、晚高峰上行发车间隔缩小，早高峰上行、晚高峰下行发车间隔增大，提高了大客流方向的服务水平，更适应客流方向不均衡现状；非工作日客流较小，高峰发车间隔相应增大。

(3)优化后，运能更符合客流特征，最大满载率较优化前更为均衡，使得车内拥挤和运能富余情况同时得到改善。

表2 西安地铁3号线运营方案优化前后对比

5 结语

本文研究了西安地铁3号线客流特征，并分析了该线运营方案与客流的匹配性，总结了运营方案存在的问题。为完善运营方案，提高运营效率，本文提出了更符合客流特征的运营方案优化措施，并从上线列车数、发车间隔、满载率3个方面对优化效果进行了分析。结果表明，优化后的运营组织方案能更好地适应3号线的客流特征，提高了高峰时段大客流方向的服务水平，并在保证运营质量的前提下减少了上线列车数，节省了运营成本，使车底运用更为合理。