地铁快慢车运行方案效果的研究.doc

基于上海地铁16号线快慢车运行方案效果的研究一、 研究背景：随着城市人口的不断增长，尤其是北、上、广、深等一线城市，外来人口的不断增加，使得城市交通不得不往地下发展，地铁也就成为人口数量大，密集高等大中城市的必备交通工具。在地铁不断的发展过程中，对于速度、运量、服务水平也提出了一定的要求。现今，因为地铁的准时性，大多数人上班都是通过地铁实现的。所以提高地铁的运行效率使我们当下应该解决的问题。快慢车的运行方案在这种情况下诞生了。下面我们将对上海地铁16号线的快慢车运行方案进行定量分析，进一步了解快慢车运行方案的效果。采用快慢车组合运营模式的合理性:慢车是指在运行过程中站站停的车辆，以下我们称为慢车；与之相对的就是快车，不是每一站都会停的车辆，下面我们称之为快车。快慢车结合运行方式是一种有效的解决方案,通过设置越行车道，在车站已有列车停靠的情况下，允许后继列车不停站越行。这一方面可以满足交通需求，另一方面又能提升部分直达列车的旅行速度。下面我们将对旅客的运行时间、运营公司的成本和利润，以及有效的列车运行方案进行快慢车运行效果分析。二、 上海地铁16号线的信息概述：1. 16号线概况：上海市轨道交通16号线工程自浦东新区龙阳路枢纽至临港新城滴水湖畔，途径浦东新区、南汇及临港新城，线路将上海市规划建设的临港新城与中心城紧密地联系起来，将极大地促进临港新城的建设。上海市轨道交通16号线工程设计起点为龙阳路、白杨路东南侧的龙阳路站，终点为临港新城滴水湖畔的临港新城站，线路长约58962km，设站11座，最大站间距10601km，最小站间距为2699km。为使16号线能真正实现其快速、便捷的快线理念，解决中心城与周边新城、中心镇通往中心城的交通问题，充分发挥快线优势，缩短乘客在途时间，提高乘客服务水平和市场竞争力，对16号线进行快慢车组合方案研究。因为16号线属于新修路线，相关的资料并不多。16号线采用3种不同的车速，在这里只考虑快车和慢车运行的情况下给人们带来的益处。根据已有的信息进行分析说明1。2. 线路走向2浦东新区龙阳路站华夏中路站沿罗山路站周浦东站鹤沙航城航头东站新场站野生动物园站惠南站惠南东书院临港大道站滴水湖。其中有些站点现在还没有开通，但是我们考虑的整体的长远的效果，所以会将未开通的线路也包含在内；见图2.1.龙阳路站华夏西路站罗山路站周浦东站航头站新场站野生动物园站惠南站浦东火车站临港新城北临港新城站快车慢车图2.1 快慢车停靠站图3. 客流量分析下图为查找到的每个站点的相关客流信息，包括上车人数和下车人数。从客流预测总表中可以看出，16号线具有客流强度较低，平均乘距长，全日周转量高的客流特征。从远期早晚高峰上下客流量图可以看出，龙阳路站、华夏西路站、罗山路站、惠南站、临港新城北站和临港新城站上下客流量相对于大于车站客流量较多；早高峰往临港新城方向的上下客流量和往龙阳路方向均有一定规模，晚高峰也同样如此，可见本线不具有明显的早高峰进城客流和晚高峰出城客流现象，详细信息见图2.2。图2.2 各站点上下车乘客数量图4. 各区间运行时刻表：快慢车由于停靠站的数量不同，则到达不同站点的时间不同。则从列车开启时刻到列车再一次开启时刻的不同站点的时间不同，通过计算，将快慢车的停站时间计算成如下表，如表2.1，表2.2所示。 表2.1快车各区间运行时间表 各区间 区间运行时分（s） 龙阳路站华夏西路站 180华夏西路站罗山路站 111罗山路站周浦东站 197周浦东站航头站 230航头站新场站 151 新场站野生动物园 202 野生动物园惠南站 210 惠南站浦东火车站 241 浦东火车站临港新城北站 368 临港新城北站临港新城站 339 总时间 2229 表2.2慢车各区间运行时间表 各区间 区间运行时间 龙阳路站华夏西路站 218华夏西路站罗山路站 134罗山路站周浦东站 239周浦东站航头站 278航头站新场站 183 新场站野生动物园 245 野生动物园惠南站 254 惠南站浦东火车站 292 浦东火车站临港新城北站 446 临港新城北站临港新城站 410 总时间 2699 5. 快车的停车时刻表：表2.3是列车在每站停留的时间。 表2.3 各个车站停站时间表 车站 停站时分（S） 龙阳路站 45华夏西路站 40 罗山路站 40 周浦东站 30 航头站 30 新场站 30 野生动物园 30 惠南站 45 浦东火车站 30 临港新城北站 45 临港新城站 40 6各站点具体上下乘客量查考相关的资料，可以找到每个站点的上下车乘客量。例如在龙阳站上车，在华夏西路站下车的乘客有787人，在罗山路站下车的有1084人等信息可以通过此表获得。各占详情请参考表2.4。表2.4 各站点间的人流出行OD对龙阳路站华夏西路站罗山路站周浦东站航头站新场站野生动物园惠南站浦东火车站临巷新城北站临港新城站下车人数龙阳路站O787108432543033838715801523201312611410华夏西路站262O137337213764210104339200113876626罗山路站324267O35730913733613028713249524804周浦东站383338441O12598120320982281941183航头站405122281237O21105365132157200980新场站33972139209120O64211100123217715野生动物园45322935915316662O19731154138520惠南站16847371270357905873419O524173619274187浦东火车站14714395173230364123256O148127275临巷新城北站330619024482302653204361868550O26952695临港新城站315515818111952042282401651526406O0上车人数1045853913844189018901847121837751076406033395三、使用EXCEL软件计算分析计算时间效益根据查找相关的资料确定一下参数：（普遍的列车运行费用）研究时间长度：60 mins；停站次数：快车6站，慢车11站。列车开行比例：1:2时间对于出行者来说是最重要的参数，下面通过对时间的计算来分析快慢车结合对于人们出行时间的节省有多大的作用。通过Excel表格计算出快慢车达到每一站的时间。如下表2.5，和表2.6所示。红色字体是快车到达可停靠站的时间。根据每个站点上下车的人数，并已知各个乘客的上下车站点可以计算出每位乘客的出行花费时间。根据以上信息，在假设所有在快车可达到的线路之间出行的乘客都是乘坐快车的，没有快车的情况下乘客选择慢车出行的情况下，如计算从龙阳路上车到罗山路下车的乘客的出行总时间是用表2.5中的291与表2.4中的1084相乘，同理求从龙阳路站上车到航头站下车的乘客总出行时间是用表2.5中的869与表2.4中的430相乘。如此计算可以求出快慢车结合的乘客出行总时间为78089945s，约为21691.65小时。计算的结果见表2.7，快慢车结合乘客出行时间汇总。按照此种计算原理，再假设没有快车结合的情况下，乘客都是乘坐慢车出行的，每一站的达到时间与快车的不同那么乘客到达每一站的时间是表2.6所示的数值。同理可以计算出所有出行乘客的出行总时间。如计算从龙阳路上车到罗山路下车的乘客的出行总时间是用表2.6中的352与表2.4中的1084相乘，同理求从龙阳路站上车到航头站下车的乘客总出行时间是用表2.6中的869与表2.4中的430相乘。如此计算可以求出快慢车结合的乘客出行总时间为91190175s，约为25330.6小时。明显的我们可以看到节省了将近4000个小时的出行时间，那么当人流量越来越大，地铁的应用越来越广的情况下，节省的时间就会越来越多。从而我们可以得出结论，快慢车相结合的方案可以有效率高出行的效率。快慢车组合运营方案相比传统的站站停方案，在提高旅行速度、加快车底周转速度、提高乘客出行效率等方面具有较大优势，在国外部分城市也取得了比较好的应用效果表2.5 快车达到各站点的运行时间表龙阳路站华夏西路站罗山路站周浦东站航头站新场站野生动物园惠南站浦东火车站临巷新城北站临港新城站龙阳路站0180291591869105212971281184318902229华夏西路站180011137365183410791101162517102049罗山路站2911110239517700945990149115991938周浦东站5913732390278461706960125216982108航头站869651517278018342868297414201830新场站1052834700461183024549979112371647野生动物园1297107994570642824502545469921402惠南站128111019909606824992540292609948浦东火车站18431625149112529747915462920446785临巷新城北站1890170115991698142012379926094460339临港新城站22292049193821081830164714029488563390表2.6 慢车达到各站点的运行时间表龙阳路站华夏西路站罗山路站周浦东站航头站新场站野生动物园惠南站浦东火车站临巷新城北站临港新城站龙阳路站0218352591869105212971551184322892699华夏西路站218013437365183410791333162520712481罗山路站35213402395177009451199149119372347周浦东站5913732390278461706960125216982108航头站869651517278018342868297414201830新场站1052834700461183024549979112371647野生动物园1297107994570642824502545469921402惠南站15511333119996068249925402927381148浦东火车站18431625149112529747915462920446856临巷新城北站2289207119371698142012379927384460410临港新城站269924812347210818301647140211488564100表2.7 快慢车结合乘客出行时间汇总龙阳路站华夏西路站罗山路站周浦东站航头站新场站野生动物园惠南站浦东火车站临巷新城北站临港新城站龙阳路站01416603154441920754E+05355576501939202398028013660498906967854华夏西路站471600152403138756891875337622659011483436337534217102841963罗山路站94284296370853232E+0595900317520128898012971721170761844976周浦东站2263531260741053990347504517884720307200122696387144408952航头站35194579422145277658860384344940248930128568222940366000新场站3566286004897300963492196001568010528979100152151357399野生动物园587541247091339255108018710481519005003816926152768193476惠南站215720481143712573003427206E+05435627106426015300810572241826796浦东火车站2709212323751416452165962E+052879246715874752066008108712临巷新城北站624834032353027163523905404E+0539584043251211376122453000913605临港新城站7032495323946915717184110604E+0537551633648015651484502561376340总时间173728718202515484209320473232E+062E+062133965795027216690821376454515829733表2.8 乘坐慢车乘客出行时间汇总龙阳路站华夏西路站罗山路站周浦东站航头站新场站野生动物园惠南站浦东火车站临巷新城北站临港新城站龙阳路站0171566381568192075373670355576501939245058028013673270898437074华夏西路站571160183982138756891875337622659013903196337541440713441147罗山路站1140483577808532315975395900317520156109812971725645882234344周浦东站2263531260741053990347504517884720307200122696387144408952航头站35194579422145277658860384344940248930128568222940366000新场站3566286004897300963492196001568010528979100152151357399野生动物园587541247091339255108018710481519005003816926152768193476惠南站26118849824211522730342720617210435627106426015300812811682212196浦东火车站2709212323751416452165962240202879246715874752066008108712临巷新城北站75674343939042867776390540376300395840432512137858424530001104950临港新城站85153453922461190341741106037332037551633648018953484502561664600时间2065921597962785688349204732323412182E+062133965946213816690821646438718864250四、快慢车结合其他方面的效果1. 基础数据的设置除了时间的效益之外，地铁公司和国家更注重的是利润的效益，也就是经济性。如书上所说，快慢车的结合使得经济成本会降低，主要包括两个方面，一是可以优化彻底的运用，提高列车装载效率，提高车辆运用经济性，快车可以充分发挥列车的技术速度优势，使得经济效益更加明显；二是，与慢车相比快车的牵引和制动工况大大减少，极大降低了运行能耗。为了评估是否利润随着快车数量是否增长，使用系统动力学的模型进行分析。参数的确定选择以下数据2：假设固定成本：快车8000元/列，慢车6000元/列；停站成本：快车300元/列，慢车200元/列；列车最大载客量：快车2400人/列，；快车和普快采用3节编组，慢车6节编组。检测时间：60mins由于整个线路共耗时2229s，所以每列车一个小时内只出行一次）；2. 软件模拟及结果分析：使用系统动力学的原件vensim画出因果关系图，并设置参数值进行仿真计算。通过对比快车慢车设计的数量及发车的次数来比较相应的成本和利润，同时也将顾客的满意程度进行量化，比如花费，旅行时间等。从而对比出快慢车结合使用的效果。在假定增加快车数会增加乘客的服务率的前提下，设计不同快车数量下观察利润的增长量，当然快车是不能无限制的增长，当列车数量满足乘客的需求是快车数量不再增加。同理慢车的数量是不变的，只有当完全是慢车的情况下慢