城市轨道交通设计

1、城市轨道交通客流分析与行车组织设计学院：汽车学院专 业：交通运输规划与管理姓 名：宋川学 号：2012122066指导老师：马超群二一三年六月城市轨道交通客流分析与行车组织设计宋川（长安大学，汽车学院，陕西，西安，710064）摘 要：城市轨道交通其快速发展使旅客运输发生了历史性变革，其优越性己经得到了全世 界的认可，近年来更是被世界各国公认为是城市交通新的发展方向。而其中行车组织的研究 是实现城市轨道交通发展的重要组成部分。本文以理论研究为主，结合西安地铁实例针对城 市轨道交通客流流量大、阶段性高峰明显及变化大等特点进行研究，分析了城市轨道客流量 变化与行车组织的关系，并设计出相应的解决方案

2、。关键词：城市轨道交通，客流，行车组织Urban rail transit traffic passenger flow analysis and trafficorganizational designSong Chuan(School of Automobile,Chang'an University,Xi'an 710064,Shaanxi,China)Abstract: The rapid developme nt of urba n rail traffic make passe nger tran sport to the historic revolution,i

3、ts advantage has obtained the world recognition.ln recent years ,it is more recog ni zed by world as the city trafficnew direct ionof developme nt.The research of traffic organization is an important part of realizethe developmentof urban rail traffic.This paper mainly studies the theory, combines w

4、ith the example of xi'an subway to study the characteristics of metro traffic passenger flow, obvious stage high peak and big cha nges and so on,an alyzes the urba n rail traffic cha nges of passe nger flow and the relati on ship of train operati on orga ni zati on with it,a nd design appropriat

5、e solutions.Keyword ； Urban rail traffic,Passenger flow, Traffic organization、八0前言随着我国经济状况的快速发展及人民生活水平的不断提高，大多数都市都开始逐步加强了城市轨 道交通的建设，尤其是地铁的建设。通过发展轨道交通，不仅改善了人们的日常出行情况，减少了由 于在路上堵车所浪费的时间，而且还明显加快了人们到达目的地的速度。而居民出行形成的交通流是 城市交通客流的主体。城市轨道交通的客流是动态变化的，但这种变化归根结底是通过该地区的轨道交 通系统的特点来反映。所以城市轨道交通中行车组织的研究是非常有必要的。1行车组织

6、的基本要素行车组织的基本要素主要有以下四个方面：人一一乘客。运载对象。需求为出发点。按客流预测、确定设计客流和运营规模。车一一车辆。运载工具。车辆选型、定员、速度、与编组，实现运能设计。路一一线路。运载路线。运行的线路和车站，配置运行交路和运行模式信一一信息。运输调度。信息传输，运行控制、安全间隔，实现最大运能。由此可见，客流是行车组织的基础和条件；线路是轨道交通行车组织的基础；车辆及列车运行是 行车组织设计的对象；信息是行车组织的资源和手段。乘客是服务对象，而行车组织是实现目标的方 案。即行车组织应该依据客流量变化进行计划。2城市轨道交通的客流特点城市轨道交通中的客流具有小时客流不均衡和各断

7、面客流不均衡两大特点。目前，城市居民出行原因中上班与上学所引起的双高峰客流使小时客流量呈波状变化，早高峰时段的客流量占全日客流量15%20% ；晚高峰时段的客流由于离散度较大，客流量相对早高峰小，但也大大超过非高峰时段的客流量。另外，在高峰时段中还存在 1520 min左右的超高峰期，客流的骤增突然性增加使这种不均衡性显 得尤为突出。轨道交通线路上各个车站的上下车人数不同，则引起在不同区段上的断面客流量有较大差别。2.1客流在时间上的动态特性客流形态客流形态由于受外界因素影响而经常发生变动，在一定的时间与范围内，其变化程度具有某些规律性。掌握客流动态的变化规律，是城市轨道交通单位进行行车组织运

8、营计划的基础。一个昼夜内各个单位时间的客流动态各不相同。根据客流量在一昼夜不同时间段内的分布情况 可以划分为以下几种峰型（如图1所示）1:(1) 单向峰型：轨道交通的线路所在的交通走廊具有明显的潮汐特征，即上下班高峰或车站周边地区用地功能性质单一时，车站客流分布较集中，有早、晚错开的一个上车高峰和一个下车高峰。这种类 型客流动态在许多大城市都是很典型的。(2) 双向峰型：车站位于综合功能用地区位时 ，客流分布与其它交通方式的客流分布一致，有两个配对的早、晚上下车高峰。该类型客流特性比单向峰型客流特性多出一个上午高峰(6:008:00)和一个下午高峰(17:0019:00)(3) 全峰型：轨道交

9、通线路位于用地已高度开发的交通走廊或车站位于公共建筑和公用设施高度集中的地区时，客流分布无明显的低谷，双向上下车客流全天都很大。其客流特性比双峰型多出两个客 流高峰，一般出现在中午(12:0014:00)和晚上(20:0022:00)，而高峰值比上下午高峰要小，且高峰维持的时间也比较短。(4) 突峰型：车站位于体育场、影剧院等大型公用设施附近，演出或体育比赛结束时有一个持续时间较短的突变的上车高峰。一段时间后，其他部分车站可能有一个突变的下车高峰。(5) 无峰型：当轨道交通本身的运能比较小即很少有较多人上下车或车站位于用地还没有完全开 发的地区时，客流无明显的上下车高峰，双向上下车客流全天都较

10、小。图1城市轨道交通客流时段分布示意图客流在时间上的不均衡规律客流动态在时间上的不均衡性一般用时间不均衡指数pt表示，其计算方法是：pt= Vmax/(刀 Vi/h) (1)式中:Vmax为单向最大断面客流量，人/h ;Vi为单项断面分时客流量，人/h ;h为全日营业小时数量。显然，pt越大，则单向分时最大断面客流不均衡程度越大。一般线路的pt为23。线路往往以高,需投入的车辆数越多。峰小时的客流量作为确定配备车辆数的依据。高峰小时客流量的比重越大2.2客流在空间上的分布特性客流在方向上的分布特性一般线路都有上下行两个方向。同一时段内，有的路线双向客流几乎相等，有的路线双向客流的差异很大。空间

11、客流分布在方向上有双向型和单向型两种型式。(1) 双向型：单位时段(一般为1h)内上下行的运量数值接近相等。一般是市区线路属于双向型的较 多。(2) 单向型：单位时段(一般为1h)内上下行的运量数值差异很大。特别是通向郊区或工业区的线路属于单向型的较多。对于客流分布在方向上的不均衡性一般用方向不均衡指数pd表示，其计算方法是：pd=2Vd/( Vd+ Vd ' )(2)式中:Vd为单向高峰小时最大断面客流量，人/h ;Vd '为对应Vd的另一方向最大断面客流量，人/h。pd越大，则上下行方向最大断面客流不均衡程度越大。一般线路的pd为1.11.2,工业区线路为1.41.5。客流

12、在断面上的分布特性若把一条线路各断面通过量的数值按上行或下行的前后次序排成一个数列，这个数列就能显示出断面上的客流动态。客流在线路各断面上的分布是有一定特点的，但从整条线路归纳起来，大致有以下几种主要类型同：(1) 凸起型：即各断面的通过量以中间几个断面值为最高，断面的客流呈现凸起形状。(2) 凹陷型：与凸起型的通过量分布特点正好相反，中间几个断面的通过量低于线路两端的通过量全线路断面的通过量分布呈凹陷型。(3) 均等型：即各车站的上下车客流接近相等，沿线客流基本一致，不存在客流明显突增的路段。(4) 渐变型：即随着线路延伸，线路客流逐渐增大或逐渐缩小。(5) 不规则型：即线路各断面的通过量分

13、布不能明显的表示为某种类似的形状。断面不均衡规律用断面不均衡系数ph表示。其计算方法是：ph= nV max/ 刀 Vi(3)式中:Vmax及Vi同式(1);n为轨道交通所设区间数量。ph达1.5以上的线路，要采取措施增大最大断面的运输能力，以保持线路各个断面运力与运量的平衡。解决客流在空间分布上不均衡性的行车组织原则(1) 对于p d值较大的线路，环形的轨道线路上可以考虑通过上行和下行线路安排不同的运力方 案来解决。(2) 对于p h值较大的线路，一般采取在客流量大的区段加开区段列车的措施，即采用长短交路结合的行车组织方案3。但是随着行车密度的增加，此方案又对运营组织和车站的折返设备提出了新

14、的要求。3实例分析与设计由西安某地铁站在地铁开通首日高峰情况（如图2）可知，目前地铁在高峰期间，很大程度上会产生站内及车厢内人满为患，过度拥挤，环境很差，且存在较大安全隐患的情况。图2西安地铁2号线某地铁站地铁2号线整条线路建于西安市相对繁华的商业、经济、交通枢纽的集中地。以西安地铁2号线为例，根据相关客流数据分析， 拟定相应的轨道交通行车组织计划。 图3为西安地铁2号线初期（2014 年）、近期（2021年）、远期（2036年）客流预测数据。根据以上数据分析，可以拟定西安地铁1号线2014年行车组织初步方案：（1）如图3,西安地铁2号线在断面上属凸起型，钟楼附近地处西安市的城中心 ，客流发生

15、量和吸 引量都比较大，所以产生高峰是不可避免的。如果按照全线长交路方式的行车组织可能会造成路线中间拥挤不堪，而导致两边运输效率低靡。因此在行车组织上可采用长短交路互跑的混合交路列车行车组织方案。即全线可以采用大交路为 主，在龙首原与小寨之间配合小交路的列车交路计划，组织列车在线路上按不同的密度行车。行车组织方案如图4所示。（2）由图3知，2014年西安地铁2号线在上行和下行的方向分布上呈现为双向型分布。双向型客 流由于上行和下行旅客数接近，车辆运行调度比较容易。因此，采用常规行车组织计划可以解决问题，且每辆车的利用效率较高。I m 34 fHlD 36 OU" J J DOO 3ii

16、 f)nn 27 OOU 24 HH 21 000 IH (HMJ15 (XW12 (MW北苑站行政中心凤城五路市圏书馆大明宫西龙首匣奏远门永宁门航天城韦曲南t2M4年由北向南-2WI年由瞬向北-2021年由北向爾TX"年由南向北图3预测年度各区间高峰小时断面客流起点终点(3) 西安地铁二号线 2011年9月16日正式开通试运行， 某报记者当日晚上 22时从地铁运营分公 司了解到了最新数字， 从上午11时50分开出首发列车至晚上 21时30分末班车，共有300796位市民 乘坐西安地铁，运行首日即迎来三波高峰。开通首日，地铁二号线共迎来三波高峰。上午11时在会展中心站、小寨站等入口处

17、，距离首班车发车还有1个小时时，入口外就聚集了数百名市民。入口门打开后，市民蜂拥而入，抢先体验西安地 铁。体验乘客中以中老年人居多，还有有部分专门赶来体验的大中院校的学生，这波客流形成了今天 体验客流的第一波高峰。至下午15点左右，再次迎来第二波体验高峰。据多路记者采访发现，这波高峰中年轻人多了很多，钟楼、小寨、北门等地铁站内人流量较大，记者下午在地铁内试乘时，在部分区间运行的地铁内乘客 站满车厢。部分站点甚至启动了紧急预案，站台广播不断提醒乘客“请勿在站内停留”。第三波客流高峰即下午下班时，大批中轴线上班族下班后乘地铁回家。记者乘坐下午6时08分的地铁从行政中心站出发，前往会展中心，上车时车

18、厢内还有座位，抵达凤城5路站后上车人数逐渐增多，座位逐渐坐满，从市图书馆站、大明宫西站开始，大批乘客涌入地铁，车厢内一度无法顺利通行， 站满乘客，这种状态一直持续到小寨站。区几个主要商业和旅游区及交通枢纽站决定的，该线路的时间不均衡情况一般，每个时间段客流量都 比较多。因此可采用以下解决方案：第一，在特殊日期的时间段，可以将小编组列车合二为一，以满足特殊日期的各高峰时段的客运需 求。第二，可以加大引导以体验地铁为主要目的乘客选取在非高峰时段进行体验，从而可以缓解在高 峰时段客流压力。4结论轨道交通客流在时间和空间的动态分布特性决定着轨道交通行车运行计划和车辆的编制配备情况。然而，由于不同城市不同轨道线路的具体情况差别很大，因此各个设计计划的制定除了要满足理论总耗费最小外，还必须充分考虑到每条线路的实际条件，验证理论研究的可行性，根据各站线实际情 况结合理论研究制定出最佳的决策方案。本文根据地铁客流的特点提出了相应的行车组织方案，并以 西安地铁2号线为例设计出了具体的行车组织