上海轨道交通“十四五”运能规划方法

2022-03-18赵源王越

交通科技与管理 2022年4期

赵源王越

摘要上海轨道交通网络运能规划工作形势严峻。文章针对运能的限制因素——折返能力、信号能力、列車配属、停车列位等因素，在客流预测的基础上对现状运能进行计算。根据2025年运量与现状运能匹配程度进行相应发车时间间隔的调整、列车配属的增加，停车场的扩建等。以上海轨道交通1号线、8号线为案例，对于运能规划思路进行实际说明，证明了方法的可行性，得到了两线满足运量需求的“十四五”运能规划方案。

关键词轨道交通;运能规划;“十四五”;折返能力;列车配属;发车间隔

中图分类号 U239.5 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）04-0056-04

0 引言

上海轨道交通面临网络规模扩大、客流加速增长、客流时空分布不均衡等现状，为了满足客流需求，提高轨道交通的服务水平，需要对未来年的运能进行规划。以五年为一个周期，既能对客流做较好的预期又能前瞻性实现运能规划，故需要对上海轨道交通进行“十四五”运能规划。

1 上海轨道交通“十四五”运能规划背景

1.1 网络规模不断扩大

截至2019年底，上海轨道交通全网运营线路总长首超700 km、增至705 km（不含磁悬浮，3号线、4号线共线段不重复计算，金山铁路不计）、车站共计416座（均含磁浮在内），运营规模列世界第一。

上海新一轮建设规划的9个项目包括崇明岛线、轨交19号线、轨交20号线一期、21号线一期、23号线一期、1号线西延伸线、13号线西延伸线、嘉闵线、机场联络线，规划长度共285 km，设站共103座。

1.2 网络客流快速增长

上海轨道交通1995年的运营客流日均1万人次，2019年底上海轨道交通以1 063.08万人次刷新纪录，网络的快速成长无疑对运营管理体系的抗压能力形成挑战。

1.3 网络客流时空分布上的变化

随着上海城市轨道交通网络规模的不断扩大，网络结构的不断复杂化，客流也越来越呈现出了时空分布不均衡的特点，具体体现在各条线路客流不均衡、上下行方向客流不均衡及线路上各区间的断面客流各不相同。日小时客流通常呈现双峰型，周内全日客流变化呈现规律性。

1.4 运能规划工作形势严峻

针对上海轨道交通的客流特性，已对路网各线列车运行方案进行了一些调整，列车运行交路也呈现多样化发展趋势，一定程度上改善了运能与运量的平衡关系，然而并没有从全网络的角度对运能运量进行全面准确的量化评估。随着网络规模的进一步扩大，轨道交通承担公共交通运输比例将在现有基础上更上一个台阶，同时将产生时空分布上的变化。如何准确预测客流，调整列车运行计划，评估当前和未来运能与客流的适应情况并以五年为周期建立长期动态规划机制[1-2]，反复论证，改进方法，最大限度地满足客流要求，是目前亟须解决的问题。

2 上海轨道交通“十四五”运能规划思路及方法

2.1 运能限制因素

主要集中在折返能力、列车配属、信号能力、停车列位等因素。

折返能力是地铁线路通过能力的限制因素。折返能力与车站配线布置形式、咽喉区长度、列车长度、运行速度、办理进路时间和车载ATO动作时间、折返模式（站前、站后）等有关。可以通过压缩折返作业时间与灵活的折返形式如增加折返列车数等[3-4]提高折返能力。

列车配属多少也是影响列车运行间隔长短的重要因素，进而影响列车通过能力。

信号能力也就是列车追踪运行的间隔时间，在自动闭塞行车时，列车停站时间与列车运行控制方式是决定追踪列车间隔时间的主要因素。列车间隔距离的缩短是有前提的，不能危及列车运行安全。采用先进的列车运行控制方式，在确保列车运行安全的同时使线路通过能力达到最大[5-6]。

车场线路股道数直接影响列车运用数量，从而影响当前列车运输能力。由于当前列车配属充足，尚未出现停车列位不足的矛盾。然而未来客流增长，就要增购列车，提高运输能力，届时势必要扩大停车列位。

2.2 运能规划思路

首先进行2025年客流预测。其次将信号能力、折返能力、运能现状所反映的运输能力取最小值与2025年预测客流相比较，得到运能运量匹配结果。最后根据匹配结果调整发车间隔，通过增加列车配属、改扩建停车场等调整运能。上述过程经过反复迭代验算得到满足未来年客流需求的运能方案。思路如图1所示。

2.3 运能规划方法

2.3.1 2025年客流预测

根据规律，2025年客流在当前客流的基础上势必有增长，主要包括既有线客流增长以及新线开通的诱增客流。客流预测模型包括趋势外推客流预测模型、四阶段客流预测模型以及三次吸引客流预测模型。原理分别是依据相关线路的客流增长规律来确定地铁客流的增长率，并据此推算地铁远期客流;按交通生成、分布、方式划分及分配获得所需的轨道交通需求数据;确定一个吸引范围，分析其土地利用性质，预测通过步行、自行车和常规公交三种方式到站乘车的人数，推算线路的断面客流量。

鉴于所获土地利用资料有限，采用趋势外推客流预测模型。2025年路网线路高峰小时最大断面客流预测结果见表1。

2.3.2 运能运量匹配分析

现状运能是通过现状高峰小时列车追踪间隔计算每小时列车对数，乘以相应的列车编组以及列车标准载客量来计算线路运能。

运能运量匹配结果有3种：

（1）运力严重不足：指轨道交通最大输送能力远小于高峰最高断面客流，即运能小于运量。运力严重不足造成车厢内过度拥挤，站台积压严重，运营方不得不考虑限流措施，使得乘客出行时间大幅度增加;

（2）运力与运量相适应：运力与运量相适应是指轨道交通最大输送能力基本接近高峰最高断面客流，即运能接近于运量。运力与运量相适应是最理想的状态，乘客感觉舒适，不会造成资源浪费，可使得运营方效益最大化;

（3）运力充足：运力充足指轨道交通最大输送能力大于高峰最高断面客流，即运能大于运量。刚开通的新线客流尚在培育，乘客比较少，列车内比较空荡，易造成运能浪费。

2.3.3 运能调整方法

目前上海轨道交通所采用的ATC（除5号线）系统均能实现30对/h的目标。

因此，当运能小于运量时，首先考虑缩短发车间隔。根据新的发车间隔计算列车配属，如果列车配属不足，需要购买新的列车。列车配属计算方法[7-8]如下：

其中，t间隔——列车追踪时间间隔;R高断——高峰小时断面客流量;R列载——列车额定载客量;m运车——运用列车数;v旅——单程旅行时间;t全折返——列车折返时间。

备用车、检修车按照列车配属的10%与15%计算，故检修车的数量m检车根据运用车数量求解如下：

m检车=m运车/0.75×0.15 （2）

停车列位根据列车配属计算，小于列车配属数时，需要改扩建停车场增加停车列位。

3 上海轨道交通运能规划方案

以上海轨道交通1号线、8号线为例对上述运能规划方法进行说明。

1号线：

现状莘庄～上海火车站、上海火车站～富锦路信号能力设计均为2 min 30 s的追踪间隔，每小时开行24对列车，运能是59 520人次/h，能满足2025年运量要求，因此不需要缩短时间间隔。按当前2个交路的追踪间隔，2025年列车运用车需求为54列，配属需求为72列。目前列车配属83列，运用列车58列，有25列作为检修维护列车，列车配属充足，不存在缺口。

8号线：

现状市光路-延吉中路交路信号能力设计为3 min 30 s的追踪间隔，每小时开行17列列车，运能24 990人次/h，不能满足2025年运量要求，故需要将信号能力设计为3 min的追踪间隔，运能29 400人次/h，能满足2025年运量要求。

延吉中路-东方体育中心交路信号能力设计为2 min 15 s，每小时开行26列列车，运能38 220人次/h，不能满足2025年运量要求，需缩短时间间隔至2 min并编组为8节，此时运能是50 400人次/h，能满足2025年运量要求。

东方体育中心-沈杜公路交路信号能力设计为2 min 15 s，每小时开行26列列车，运能38 220人次/h，能满足2025年运量要求，无需缩短时间间隔。

按市光路-延吉中路交路上下行时间间隔设计均为3 min，延吉中路～东方体育中心交路信号能力设计为2 min，东方体育中心～沈杜公路交路信号能力设计为2 min 15 s计算运用车69列，检修车为8。目前列车配属不足，存在列车6列缺口。

两线现状与2025年列车开行方案[9-10]如表2所示（上为现状，下为2025）。

4 总结

该文提出了上海轨道交通“十四五”运能规划的思路及方法。根据2025年客流预测值计算运量与运能的匹配程度，并根据结果进行追踪间隔、列车配属及停车列位的调整。最后给出了1和8号两条案例线路2025年的运能规划方案，论证了方法的可行性与适用性。

参考文献

[1]皇妍妍. 基于网络的城市轨道交通运输能力瓶颈问题研究[D]. 北京：北京交通大学， 2011.

[2]汪波，韩宝明，战明辉，等. 城市轨道交通运输能力计算及加强研究[J]. 城市轨道交通研究， 2013（4）： 38-43.

[3]苗沁，周天星. 城市轨道交通折返站折返能力分析[J]. 城市轨道交通研究， 2010（11）： 57-61+64.