西安地铁二号线南北延长段开通行车组织方式可行性研究

鲁丽莉 江 毅 李 琦 丁 晨

(西安市轨道交通集团有限公司运营分公司 西安 710016)

引言

2020年12月28日西安地铁5号线、6号线一期、9号线同步开通试运营。至此，西安轨道交通已实现7线联运，运营里程达到215公里，实现年内新增运营里程83公里，城市公共交通分担率超过50%[1]。目前根据西安市轨道交通集团有限公司工期策划要求，2号线南北延段将于2022年底建成开通试运营。为做好新线运营筹备工作，根据现已开通的线路客流分布及2号线南北延长段全线预测断面客流预测值，开展行车组织方式研究，并为2号线南北延长段开通后的交路设计提供可行性依据。

1 二号线南北延长段基本概况

西安地铁2号线现已运营线路长26.133km，共设21座站，均为地下站[2]。2号线二期工程包括南北两段，南延段工程起于韦曲南站，南至常宁站，线路长3.3km，设2座车站，均为地下站；北延段起于北客站，北至草滩北站，线路长3.5km，设2座车站，均为地下站[3]。待南北延段开通后2号线线路全长约32.933km，设站25座，北达渭河，南抵秦岭，进一步成为贯穿西安城市南北中轴线的核心线路。

2 客运量情况分析

2.1 已通线路客流分析

西安地铁自开通以来工作日和非工作日的客运量均开始稳步上升，随着三条新线开通，2020年12月31日西安地铁共平安运送乘客404.81万人次，首次破“4”、创历史新高，3、4号线均突破本线路单日客流历史新高[4]。其中2号线的单日客运量最大值为110.97万乘次。汇总5/6/9号线开通前后一周的客流数据，统计2号线各站的乘降量如图1所示。

图1 5/6/9号线开通前后二号线各站乘降量对比图

根据图1，新线路的开通对于已运营线路客流量有一定正增长影响。南稍门站是西安地铁2号线与5号线的换乘站，随着5号线的开通，南稍门站的客流量大幅度增加。分析2号线全线21个车站的乘降量，除韦曲南站、航天城站、凤栖原站的乘降量稍有降低外，其余各站的乘降量稳步增加，所以随着后期8/10/14号线、2号线南北延段的开通，2号线的客流势必会增加[5]。

根据西安地铁《客流分析月报》可计算2020年2号线6—12月高峰最大小时断面，如表1所示。

表1 2020年6—12月高峰小时最大断面客流表

续表

由表1可知，2号线2020年下半年的最大断面客流均值为2.65万人次，工作日早高峰最大小时断面量数值为2.77万人次，产生于07∶30-08∶45北大街—钟楼上行区间，工作日晚高峰最大小时断面客流的峰值为2.60万人次，产生于钟楼—北大街下行区间，早高峰的拥挤度均高于晚高峰。

2.2 南北延段客流分析

中铁第一勘察设计院集团有限公司对2号线南北延段初期预测客流数据如表2所示[6]。南北延段各站日均进、出站客流量均低于1.2万人次，4个车站的总进、出站客流量小于3万人次，南北延段最大断面流量位于韦曲南至何家营区段下行区间数值达1.6万人次/日，总体上南延段客流总量较低。

表2 2025年2号线南北延段全日流量(单位：人次/日)

3 交路配比及分析

经过文章第二部分的2号线客运量情况分析后，本章节将选取12月份的早高峰(07∶45-08∶45)断面客流进行深入的研究。2号线南北延段开通后全线客流会明显上升，为了保证当前2号线的服务水平，北客站—韦曲南站区段的行车间隔与现阶段保持不变，此时的行车组织方案有两种：方案一，采用单一交路，保持原有的行车间隔不变，随着运营线路的增加，运营周期将增大，上线列数亦增加。方案二，为了保证已开通线路服务水平，保持北客站—韦曲南站区段的行车间隔不变，按照预测客流量设计南北延段的行车间隔，在上线列数增加数最小化的前提下保证南北延段的服务水平，故采用大小交路，大交路起终点设计为草滩北站—常宁站，小交路的起终点分别为北客站和韦曲南站。本论文中2号线所使用的大小交路列车以均衡方式行车，即大小交路在全天的运行中各自的行车间隔均保持不变，各自的上下行行车间隔相同[7]。大小交路中的列车车组的选型及编组方案相同，即具有相同的列车定员[8]。

3.1 交路配比

目前西安地铁2号线工作日采用的运行图为《Z02138》,运营时间为06∶00—23∶50，共计17h50min，运行周期T=101min 36s，设计5个峰期分别是超高峰、高峰、平峰、次平峰、低峰，其中超高峰的上线N=41车，行车间隔是t间=2min 28s，单向小时运能Q=3.57。正常情况下，终点站均采用站后折返，北客站、韦曲南最小全折返时间均为t折=3min 35s。单程运行时间上下行均为t=47min 13s(含停站时间11min4s)，上下行的技术速度和旅行速度分别为v技=44.17km/h和v旅=33.21km/h。

图2 单一交路方案示意图

其示意图如图3所示。

图3 大小交路方案示意图

根据目前北客站—韦曲南站各站点的停站时间参数、区间运行时间参数及2020年平均最大断面客流数据，结合中铁第一勘察设计院集团有限公司对2号线南北延段初期预测客流数据，按照“草滩北—常宁站”单一交路、“北客站—韦曲南站+草滩北—常宁站”大小交路分析,在保证现有行车间隔和旅行速度的前提下的超高峰上线列数、高峰运能、满载率等情况，如表3所示。

表3 交路对比

3.2 交路分析

3.2.1 单一交路

单一交路是目前在城市轨道交通行业中应用最多的，其运营组织比较简单。假设2号线南北延段开通后采用单一交路，将北客站、韦曲南站如会展中心站可视作具有无人自动折返的中间站，此时为了使超高峰时段的运能与北大街—钟楼上行区间最大断面客流相匹配，继续保持2分28秒行车间隔，则需全线上线51列车，在2号线目前所拥有的电客车数量基础上至少要增购10列，造成了一定的运营成本上升。全线使用单一交路时，重合区段的最大满载率为95%，南北延段的最大满载率为32%，易造成大客流量区段的拥挤以及小客流量区段的运能浪费，从而降低运营效率。但单一交路具有优点：列车运行图的编制较简单；在运行过程中若发生故障，行车调度可迅速做出行车调整，减少故障的影响，降低乘客对于故障的感知度，从而提高整体服务水平；相较于其他交路，其直达性最高，全线乘客的在站等待时间相同。

3.2.2 大小交路

西安地铁2号线南北延段开通后，若采用大小交路，根据大小交路之比不同，非重合区段的运行间隔不同，当大小交路之比为1∶1时，按照该配比共计上线42列，在已有列车数的基础上需至少增购一列。重合区段的最大满载率为95%，非重合区段的满载率为75%,从乘客服务水平的角度分析，非重合区段的乘客最大等待时间为5分56秒，重合区段的乘客等待时间与单一交路的乘客等待时间相同,均为2分28秒。该方案中小交路的起终点分别是北客站和韦曲南站，都具有自动无人折返能力，在行车指挥中既能保证安全性，又可以通过大小交路减少上线列车总数。当大小交路之比为1∶2时，此时非重合段的乘客最大等待时间等于大交路的行车间隔7分24秒，上线列数为44，相较于1∶1配比的大小交路，非重合区段的乘客等待时间增加了2分28秒，南北延段的乘客最大等待时间是北客站—韦曲南站乘客最大等待时间的3倍，相交于配比1∶1的方案，该方案不但列车总数增加了2列，而且增加了小交路区段外乘客以及跨交路出行的乘客的出行时间,从而降低了服务水平。且长时间的乘客等待会增加投诉率。若大小交路的配比为2∶1时，此时非重合区段的乘客最大等待时间是3分17秒,需要上线51列，与采用的单一交路时的上线列数相同，但是大小交路的行车间隔之比为非整数，编制列车运行图和指挥列车运行有一定的难度，故不再进一步分析。

4 总结

随着西安地铁的全面建设，整个线网的客流在稳步提升，待2号线南北延段开通后线路客流也会进一步提升。在线路列车保有量一定的情况下如何均衡区段最大断面流量和运能之间的关系是未来线路延长段开通时应思考的问题。本论文将西安地铁2号线已开通线路的实际客流与南北延段的预测客流相结合进行深入分析，在保证现有线路服务水平的基础上，提出了2号线南北延段开通后的列车开行方案：单一交路和大小交路。从最大上线列车数、乘客最大等待时间、最大满载率、列车运行图编制难易程度、行车指挥难易程度等相关因素入手分析了单一交路和不同配比的大小交路的优劣性。最后得出结论在线路列车保有量有限的情况下既要满足已开通线路的客流需求，又要兼顾延长段的行车组织，从节省运能的角度出发应优先考虑采用大小交路配比为1∶1的套跑交路，待后期延长段的客流量与现有运能相匹配时可将其逐渐转化为单一交路。