成都地铁一号线列车开行方案研究

Ｅ　置圃　上海铁道科技２００６年第４　ｔｌ　４３　文章编号ＣＮ　３１—１５０２￣（２００６）０４—０４３—０３　成都地铁一号线列车开行方案研究　摘要本文主要研究成都地铁一　号线的列车开行方案。首先系统分　析影响城市轨道交通列车开行方案　的各个因素，在此基础上建立列车　开行方案优化模型。最后将模型应　用于成都地铁一号线，得出成都地　铁一号线的５，１车交路计划和全日分　时段行车计划。　关键词城市轨道交通列车开行　方案影响因素优化模型　列车　行车计划列车交路计划　中图分类号Ｕ　２３１　文献标识码Ａ　１列车开行方案影响因素分析：　１．１客流量及客流性质　客流量及客流性质反映了旅客的出　行需求，是制定旅客列车开行方案的基　础，即所谓“按流开车”。由于旅客对列车　的选择具有主动性，因此只有充分考虑　旅客的出行需求、出行心理及特点，掌握　客流特征，才能确定良好的列车开行方　案，最大化列车吸引的客流，更好地满足　旅客出行需求。　１．２地铁的效益　企业在生产产品、供给服务时，考虑　的最多的就是这个产品或者服务能为企　业带来多大的效益，运输企业也是如此，　所以地铁的收益是影响开行方案的一个　重要因素，它等于运营收入与运营成本　之差。地铁部门开行列车的运营收入主　要是客票收入。客票收入是列车运营的　主要收入，其大小取决于地铁在各运行　区间的载客量及地铁票价。运营成本分　郭丽丽西南交通大学　为变动成本和同定成本两个部分。其中　变动成本包括列车公里费用、列车的停　站费用和旅客的中转组织费用　列车公　费用是指列车运行单位公里的费＿｝｛＝ｊ消　耗，包含列车的折『门费、能耗、材料费、维　修费、人员ｌＩ　资津贴等。同定成本包括午　辆、线路等吲定资产折旧、维持【古１定人员　一ｒ　资等：列车停站增加ｒ铁路所需列车　车底总数量、列车起停引起额外的能耗、　占用线路通过能力的费用、乘务组费用　以及车站额外费用的增加等。　１．３旅客旅行时间的消耗　旅客的旅行时问影响旅客的满意　度，ｘ，ｊ　列车开行方案中的诸多方面会产　生影响，是制定旅客列车升行方案所要　考虑的重要因素。为ｒ减少旅客的旅行　时问，提高旅客的满意度，需要对影响旅　客旅行时间的各因素进行统筹考虑。旅　客的旅行时间消耗主要分为旅客的候车　时间消耗、旅客因列车停站的时问消耗、　旅客在列车运行过程中的时问消耗和旅　客换乘时间消耗４部分。对于一个理性　的旅客而言，往往要提前了解列车的发　车时间，不会提前太多时间到达车站候　车，因此旅客的候车时间基本上为常数，　在开行方案的优化过程中可以不考虑。　旅客因列车停车的时间消耗是指由　于列车的中途停站而使车　旅客增加的　时间消耗，其大小主要与旅客选择的乘　车方案中列车的停站方案有关　成都地　铁一号线的列车停站方案采取站站停模　式。旅客在列车运行过程中的时间消耗　是旅客旅行过程中的主要时间消耗，　ｊ　列车在各区间运行的平均技术速度和区　间里程有关，在运行径路确定的情况下，　各区间的　程无法改变，闪此婴减少旅　客在列　运行过程中的时间消耗只能提　高列车存区间内运行的技术速度一换乘　时间是指旅客由于换乘列车而消耗的时　间，主要卜ｊ叮选择换乘的列车的开行密　度有关　１．４列车定员　列车定员即为列　的最大载客量，　可利用列车的编组数量　ｊ午辆定员人数　的乘积进行计算，＿午辆的定员人数一一收　为常量，因此列车的编组数量是影响列　车定员的主要因素，进而埘丹行方案中　的列车对数产生影响　列午的编组辆数　需从各年度的客流人小、输送能力婴求、　线路纵断面技术条件、运营管　服务水　半要求以及丁程投资等多方而综合研　究．　１．５车站能力及区间通过能力　住制定开行方案时，列车的外行数　量，运行径路等有时候会受到铁路基础　设施设备能力的限制ｊ主要反映在车站　能力和区间通过能力卜一车站能力主要　是指车站的始发列车能力和接发列　能　力。车站始发列车的能力除受到到发线　数目的影响外，主要是受＿乍站整备折返　能力的限制，当车站始发能力不足时，可　延长或缩短列车运行区段，以避开车站　能力的限制～车站接发列午的能力主要　受限于到发线数日，即在一定时问内在　车站停站的列车不应超过一常数？此外　还应考虑车站在政冶、经济、文化、地理　位置等多方面因素，又是冈车站地位的　不同，可超越客流需要而延长运行区段　间通过能力是指在采用一定的机车车　辆和一定的行车组织方法条件下，区间　维普资讯 http://www.cqvip.com

上海铁道科技２００６年第４期　的各种同定设备，在单位时间内（通常是　２．２模型　指一昼夜）所能通过的最多列车数或对　数。其大小主要决定于区间正线数、区间　长度、线路纵断面、机车类型、信号、连　锁、闭塞设备的种类。　ｍｉｎ三．＝来确定的。列车的总旅行时间包括：　∑ｃ．Ｍ＋Ｃ　Ｅ　日　Ｉ　（ａ）从起始站到终点站所需的运行时间　Ｕｓｉ，（ｂ）所有中间站ｉ（ｉ＿ｓ＋１，…，Ｎ一１１的额　外停车时间和（ｃ）折返时间（Ｇｒ）。式子里　ａｒｉｎ三　＝∑∑　ｒ　Ｉ　ｒ　Ｉ　耳　Ｓ￣ｊ　ｅｃｔｔ０：①墨　２　ｊ＝５＋ＬＬ，　的Ａｒ和Ｂｒ分别代表（ａ）从起始站ｓ到终　点站的运行时间（ｂ）停在ｉ站所需要的时　２模型及其描述　２．１模型描述　确定旅客列车开行方案时，除了考　虑地铁部门自身的收益外，还应当考虑　旅客的出行需求及旅客的出行满意度　（旅客的出行满意度受很多因素的影响，　包括旅客出行费用支出、时间消耗、乘车　环境、舒适度等，其中最为重要的还是旅　客出行的费用支出和时间消耗），以提高　列车开行的社会效益和市场效益。　列车开行方案包含Ｎ个车站，集合　为ｎ＝１，２，…Ｎ，在设计年度Ｔ内ｎ对　列车根据站站停的停车方案在运行区段　内运行。任意两个车站问的运行时间是　固定的。ｃ１为固定的间接成本（每列・　日），Ｃ２为可变运营成本（每列・公里）是　给定的，并与模型相独立。设计年度Ｔ　内具体的或者是计划运营时期ｔ内多对　多的０一Ｄ运输需求是给定的，并且独立　于运输模型。ｎ是满足运营时期ｔ内从ｉ　站到ｉ站的总的运输需求Ｄｉｊｔ的列车对　数。在一个运营时期ｔ（ｔ∈１，２…，Ｔ）内有　Ｈｔ个营业小时，一定员为Ｑｔ的列车从　起始站ｓ（ｓ　ｅ　Ｑ１出发，根据站站停的停车　方案，最后到达终点站。Ｓ站到ｉ站的运　输距离和运行时间分别是Ｌｓｉ和Ｕｓｉ。　Ｗｉ是在ｉ站的停留时间．在列车区　段内，当列车停在ｉ站时有Ｐｉｔ个乘客上　车，并且ｉ站和ｉ站之间断面客流量为　ｖｅｔ。然后列车按照反序从终点站返回起　始站ｓ，在返程之前需要折返时间Ｇｒ。ｔ　时期内运行产生的所有区段的总运输距　离为Ｋｔ。　方案的问题是来确定：　（ａ）在ｔ时期内满足总的运输需求　Ｄｉｉｔ的最少的运营列车对数。　（ｂ）每个列车的服务频率。　方案的目标是最小化总的运营成本　和总的运输时间损失。　②暑　∑∑ｖ　＋∑∑　；　＝　＋１，ＬⅣ一　间内分别需要的列车需要数量。　＝Ｌ２　Ｌ　Ｍ　＝１，２，Ｌ　④，≤旦　３成都地铁一号线列车开行方案　，一Ｉ　３．１成都地铁一号线简介　＠∑∑　≤　；　＝　＋ＩＬ　根据修编的成都市城市快速轨道交　，一ｆ　，　＠∑∑Ｖ　≤　，　＝　＋ＩＬ　Ｍ　通线网规划，成都市快速轨道交通网由　∽，　．１　０Ｍ≥（４＋∑　＋２　Ｇ．），　７条线路组成，线路总长度２７４．１５ｋｍ，其　中１号线为南北方向主干线，北起大丰，　『４　２　＋ＩＬ　Ｍ　１　２　ｊ：５＋ＩＬⅣ一１，　沿人民北路北延线、人民北路、人民中　路、人民南路、人民南路南延线及南都西　目标函数１是使设计年度Ｔ时间内　路、孵化园北干道、外环高速敷设，经会　的运行成本最小化，运行成本包括（ａ）ｎ　展中心、科技园后，沿人民南路南延线南　埘列车的管理成本（ｂ）运营时期每个运　下，止于华阳镇广都街附近。１号线线路　营时段内开行Ｋｔｒ距离所需要的整个可　全长３１．６ｋｍ，设２３座车站。其中地下线　变成本。目标函数２使设计年度Ｔ时间　长约２２．４４ｋｍ，地上线长约９．１６ｋｍ；高架　内的整个运输时间损失最小化，每个时　车站５座，地下车站１８座。　段ｔ内运输时间损失是由需要在ｉ站停　地铁１号线一期工程为成都地铁１　留的时间乘以在ｉ站上车的旅客人数　号线初期建设线路，北起红花堰，南至孵　（Ｐｉｔ），再乘以运营时间Ｈｔ得到。　化园，全长１５．９９８ｋｍ，全部为地下线，共　约束①为目标函数定义了ｔ时段内　设红花堰、火车北站、人民北路、文武路、　列车的整个运输距离ＫＩ，Ｋ　由２乘以Ｓ　骡马市、天府广场、锦江宾馆、小天竺、省　车站到终点车站的距离，再乘以它的服　体育馆、倪家桥、桐梓林、火车南站、南三　务频率。约束②为目标函数确定Ｐｌｆ，Ｐｌ　环、新益州、孵化园等１５座地下车站。　是列车停在中间站ｉ（ｉ∈ｓ＋ｌ，…，Ｎ一１时　３．２成都地铁一号线的列车交路计划　车上旅客人数，它由前一站Ｐ站（Ｐ∈ｓ，　根据客流预测结果，确定正常状态　ｓ＋ｌ，…，ｉ－１）上车人数和在后续站ｑ站　的列车运行交路如下：　（ｑ∈ｉ＋ｌ，…，Ｎ下车人数确定。也就是　（１）初期：高峰时段和平峰时段均采　说，Ｐｉｔ是车站ｐ（ｐ　Ｅ　ｓ，ｓ＋ｌ，…，ｉ－１）和ｑ　用一个大交路运行，即红花堰～会展中　ｑ∈ｉ＋ｌ，…，Ｎ之间往返的总旅客量。约　心，运营长度１７．８８６ｋｍ，列车编组为６　束③表明ｔ时段内列车所能容纳的整个　辆每列。　旅客量Ｖ　必须满足运输需求Ｄ。　。约束　（２）近期：高峰时段采用大小交路套　④提供了到发线和车站能力的约束，Ｅ　跑，即大交路为广都～大丰；小交路为红　是ｔ时段能运用的最大列车数。约束⑤　花堰～孵化园。大交路运营长度　和⑥表明停车计划ｒ下的单程的旅客量　３１．３３６ｋｍ，小交路运营长度为１５．２６０ｋｍ，　（Ｖｐｑｔ或Ｖｑｐｔ）不能超过相关列车区段的　列车编组为６辆每列。　定员。约束⑦给出最少所需的列车对数。　（３）远期：同近期运行交路，列车编组　ｎ是满足所有停车方案确定的列车区段　为６辆每列。　所需要的总列车数。需要的列车数量是　３．３成都地铁一号线的全日列车运行计　由总的来回旅行时间乘以它的服务频率　划　维普资讯 http://www.cqvip.com

上海铁道科技２００６年第４期　４５　根据客流预测资料显示，成都地铁　表１全日列车运行计划表（单位：对／ｈ）　（上接第４２页）　一号线全日客流变化规律洋见下图：　图１全Ｅｌ客流时段分布示意图　从全日客流时间分布规律可以看　出，１号线全日客流的Ｈ，／Ｉ’日］分布有较明显　的“双驼峰”的特征，早高峰时段出现在　７：３０～９：３０，出行量约占全日客流总出行　量的２２．９％，晚高峰时段　出现在１７：３０～　１９：３０，出行量约占全口客流总量的　１７．６％；全日最大高峰出现在７：３０～８：３０　之间，出行总量占全口出行总量的　１３．０％。　另外，由于近年来成都作为一个商　业、服务业相对发达的城市，Ｔ作日居民　出行的时问相对分散，在７：００至９：００的　上班高峰结束之后，接着出现以非『古］定　出行为目的的客流。因此１号线在早晚　高峰之间有相对平稳的平峰时期。　基于对１号线客流时间分布特征的　分析，全日列车运行计划的编制应符合　全日客流时间分布规律，具体来说有以　下特征：　１）早、晚高峰时段的运输能力在令　日运输能力中所占的比例最大；　２）考虑到成都市居民的生活习惯特　征，全Ｌ１运输能力的安排『天Ｉ该呈现两个　高密度段和中间一个相对平稳的区段。　根据以上分析，１号线初、近、远期　高峰小时最小行车间隔分别为６　Ｏｍｉｎ、　３．３ｍｉｎ、２．Ｏｍｉｎ，平峰期最大行车间隔为　４～７．５ｍｉｎ。全日行车计划安排如表Ｉ、　全日行车计划的安排直接决定了全　日各时段的服务水平，具体表现为不同　的行车间隔时间，也是旅客乘车的最大　等待时间。根据全日行车计划可绘制全　日列车间隔时间图，如同２：　幸ＪＪ划　近划２０Ｉ９　远ｊ｛ｌｊ　２０３４　２０１　２　小交　大　小交　犬交　５：３Ｏ～６　３０　６　６　６　６：３０－７：　Ｏ　８　８　８　７：３０－８　３（１　ｌ０　６　１　２　Ｉ　５　１　５　８　３０－９　３Ｏ　ｌ０　６　１　２　Ｉ　５　１　５　９：３０－１０　３０　８　４　１０　Ｉｆ）　ｌ　５　１０　３（）～１１：３０　８　ｌ０　ｌ　５　１１：３Ｏ～ｌ　２　３０　８　１０　１　５　１２：３０－１　３：３（）　８　１０　１　５　ｌ　３：３Ｏ～ｌ４：３０　８　ｌ０　ｌ　５　ｌ４：３０－ｌ　５：３０　８　ｌ０　ｌ　５　１　５：３０－１６：３０　８　ｌ０　１　５　１６：３０－１７：３０　８　４　１Ｏ　１０　１　５　ｌ　７：３Ｏ～１　８・３０　ｌ０　６　】三　１　５　　１５　ｌ　８：３Ｏ～１　９：３（）　１０　６　ｌ２　１　５　ｌ　５　ｌ　９：３０－２０：３０　８　ｌ０　ｌ２　２０：３０－２１　３０　８　８　８　２１：３０～２２：３０　６　６　６　７，１ｎ～，　１Ｏ　６　６　６　合　１４６　３２　ｌ７２　８０　２２６　２列车运ｆ　Ｊ‘『１ｑ隔，Ｊ　意图　４结束语　（１）分析ｒ影响列午Ｊ　行方案的五　个要素，阐述其影响机　，以有助于建、Ｉ厂　模型。　（：２）从客流出发，遵循“按流歼牟”的　原则，充分考虑运输　业和旅客双厅　的利益．建立ｒ列　Ｊ『：　方案的多目标　优化模ｊ　（：；１分析客流资料，应用模　得出成　都地铁一号线初期高峰小时Ｊｆ：ｉ　对数为　１０对／ｈ．近期高！ｌｉ￣／Ｊｑｔ寸大小交路分｝ｊｌＪ肝　行１２对／ｈ和６对／Ｉ］，远期高峰小【｛１ｆ人小　交路分别开行１５对／Ｉ］秆ｌ　Ｉ５埘／ｈ、从而　得出初、近、远期高峰小时最小行ｚ￣ｆ＂ｌ　分别为６　Ｏｍｉｎ、３　３ｒａｉｎ、２　０ｎｌｉｎ　半峰期最　大行车间隔为４～７．５ｍｉｎ。　（　）本文对列车编组辆数的确定术　作详细说明　责任编辑：宋飞　收稿Ｅｌ期：２００６．５　ＳＢ—Ｏ—Ｔ模式的具体做法：将一个　完整的城市轨道建设项目分割成两部　分，即公益性部分（包括车站　轨道、洞　体等土建工程）和盈利性部分（包括车　辆、信号等设备）的投资。公益性部分巾　公共部门出资的投资公司负责建ｉ殳，而　赢利性部分则由私营部门出资成立的　ＰＰＰ项目公司来完成。全部建成后，与　私营部门签订特许经营协定，在项目成　长期政府将公益性部分无偿或象征性　地租赁给ＰＰＰ项目公司，以保证其　常收益存项目成熟期政府收取一定比　例的租金，收回政府投资的　埘防止　营部门的超额利润一项¨特　：期满后，　ＰＰＰ项日公州见偿的将顺¨资广：侈炎　政府或续签合川　Ｂ—ＳＯ—Ｔ模式的其怵做法：　同　确定项Ｈ后，…私营部¨仇责投资　建　设和运营政府部　以预测客流量和实　际票价为基础．预先　定项『】公司的运　营成本和收入，《ｌｆ　Ｊ　：生的运营弓损给予　卡Ｈ应补ＩＪ！￣ｌｉ政啊以运营期内客流　的年　平均增长率ａ％为　刹标准，项同投入　运苻后，若实　客流量比预测客流量减　少的幅度超过ａ％政府！ＪＩｌＪ按照合同规定　给予私营部¨棚应的补贴，当然如果实　际客流壁达到ｒ预测客流　的１＋ａ％　以上，那么超出部分将Ｈ１政府部『Ｊ和私　营部门按照一定的比例Ｊ　存此模式　ｒ｝】，预测客流量以　年为・个　期进行　调整。总之就是要控川私营部门产生超　额￣ｌＪ　７１＂Ｅｌ，保证其的正常收益　３．４　ＰＰＰ模式在中国城市轨道建设应　用中应注意的问题　采用ＰＰＰ融资模式的条件主要有　ｊ点：・是要看是甭　１相应的可持续盈　利模式并具备丰｝１应的盈利能力；二足体　制卜对民间资本进人是否存在制度性　障碍或壁垒；三是在组织结构上，能否　降低由于城市轨道交通经济技术特征　导致的进入壁垒。这－二条也是城市轨道　交通进行市场化融资必须要具备的基　本前提。在城市轨道（下转第５１页）