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摘 要:备用列车是调整地铁行车间隔,进行客流疏导的重要工具。阐述了在现场各种应急情况下备用客车的使用原则和合理上线的时机,并根据实际情况确定备用客车的运用形式,以便于迅速、有效地调整列车行车间隔,增强特殊情况下的线路通过能力。通过分析备用列车开行时机与大间隔的关系，提出当大间隔的均分点与备用列车的入口点相重合时，是备用列车开行的最佳时机，同时对备用列车开行的注意事项进行了论述。
关键词:地铁;备用车;运营调整;行车间隔;调度
备用列车是城市轨道交通行车组织的一种常备列车车辆,包括按规定编组的客车车组、工程车和单机。其中备用客车( 以下简称为备用车)的作用主要是当正线运营发生列车故障时,上线替代故障列车;或因正线列车故障造成行车间隔变大时, 上线调整行车间隔,以保证正线列车套跑运行图;或车站出现大客流等情况, 导致大量乘客滞留时利用备用车上线以疏导客流。
1 广州地铁五号线备用车的应用情况
以广州地铁五号线2011年1月份-3月份运营情况为例,分析备用车在实际运营中的执行情况
表1 广州地铁五号线2011年1月份-3月份客流情况
表2 广州地铁五号线2011年1月份-3月份晚点情况
表3 广州地铁五号线2011年1月份-3月份备用车使用情况
从表1中可以看出,广州地铁五号线1月份-3月份日均客运量已达 176.83万人次。其中1、3月份的客流量占总客流量的70.4%,高峰期最大满载率均在99%以上。从表2、表3的统计情况可以看出,广州地铁五号线2011年1月份-3月份列车晚点情况较多, 达到 42次;相应备用车的实际使用率也比较频繁, 共199次。由于新设备不完善及其它外界不定因素影响,实际运营组织的晚点较多,从而加大了运营组织压力。特殊情况下,如何把握关键时机,及时、合理地利用备用车调整行车间隔,保证正线列车能按照运行图运行,就成为地铁运营的关键点之一。
广州地铁线网线路图如图1所示，广州地铁五号线线路图如图2所示。
图1
图2
2 备用车运用的优化
2.1 备用车的使用原则
备用车的使用原则为:提前预想,果断决策, 择机使用, 不能带病上线。备用车使用的目的是及时调整行车间隔, 疏散站台积聚乘客。这就要求使用的备用列车必须状态良好, 不能带病上线,避免故障影响的扩大。当然,备用车的车辆状态是否具备使用条件, 能不能上线,必须由车辆检修人员判断,必要时,需行车调度人员与检修人员沟通决定。
2.2 备用车的运用形式
1)备用车直接上线。列车出现较大晚点而不能套跑运行图时,可利用两端备用车进行行车间隔的调整,以保证列车满足运行需要。
2)备用车不停站通过。如果中间站滞留大量乘客,且现有列车要到达该站的时间还较长时, 在条件允许的情况下(沿途站客流较小、站台能保证安全) ,可安排备用车在沿途站不载客,直接运行到相应车站进行客流运输。
3)回厂列车上线加开。在转峰期(高峰期转中峰期或中峰期转低峰期) , 如果正线客流较大,或有列车发生较大晚点时, 可将计划回厂列车留在正线,加开运行,以满足行车组织需要。
2.3 备用车的使用时机
备用车的使用应及时、得当,能够调整运营秩序。但是,如果备用车的使用错过关键时机, 不但对行车组织的调整起不到实质性作用,反而可能会使后续列车堵塞, 造成列车运行间隔不均。下面以广州地铁常见的运营故障为例, 分类说明备用车的关键使用时机。
1) 直接使线路通過能力下降的故障。发生此类故障时,故障区域的后续列车排队滞留,而在故障区域前方车站的列车到达间隔将持续加大, 车站积聚的乘客不能及时得到运输, 站台积聚的乘客将会超过车站实际的承受能力。这时,就需要行车组织人员择机合理安排备用车上线以调整运行。在地铁高密度行车间隔下,实际上线列车较多,在安排备用车上线时,应该优先考虑等间隔地调整列车运行。以广州地铁五号线为例, 如果员村站下行有列车故障,行车组织人员应及时优先选择滘口站的备用车上线替代开行相应的车次,并相应地在文冲站合理安排个别列车转为备用车。
2) 屏蔽门故障。发生此类故障,预计列车延误较大时,应立即安排司机上备用车待令或通知车辆运用库做好加开备用车准备, 择机加开到正线。
3) 车辆故障。发生此类故障无法在正线处理。按照车辆故障处理指南或检修调度要求列车需到终点站退出服务时,行车调度员应在第一时间通知有关车站备用车或车辆运用库备用车做好上线准备,并根据实际情况组织备用车在故障车前加开, 替代故障列车上线载客服务。
4) 突发大客流。当某个车站突发大客流,出现站台乘降困难( 持续有乘客上不了车)或受某个车站突发大客流影响,其它车站出现多趟列车均有大量乘客无法上车时,行车调度员应及时安排备用车加开,减小行车间隔以疏散客流。在条件允许的情况下,为更有效疏运大客流车站的乘客,利用备用列车上线后的行车间隔缩短的优势, 可适当安排列车在始发站不开门载客,空车直接不停站运行至大客流车站投入客运服务。
5) 个别列车发生较大的延误。当个别列车发生较大延误时,会导致此列车与前行列车间隔过大造成后续列车堵塞。如果单纯地使备用车上线只是增加上线的车辆数,会给列车的间隔调整带来困难并不能填补或拉匀行车间隔。此时, 行车调度员可根据故障列车的实际位置,在具备折返条件的中间站安排列车折返, 同时组织备用车上线。
2.4 备用车开行时机与大间隔的关系分析
在正常情况下，地铁严格按照列车运行图组织行车，当因各种原因导致列车运行秩序紊乱时，需要对列车运行进行调整。 地铁行车调度常用的列车运营调整方法有扣车、多停、跳停、限速、站前折返、单线双向运行、小交路折返、 抽线和开行备用车等，其原则是确保在线列车具有相对均匀的行车间隔，避免局部拥堵或间隔过大。在采用开行备用列车消除行车大间隔时，备用车的开行时机尤为重要。 2.4.1 备用车开行时机与大间隔的关系
一般当某列车延误达到本时段行车间隔时间一倍以上时，称延误列车与同方向前行列车之间的行车间隔为大间隔。延误列车继续投入运行后，随着时间的推移，大间隔会进行转移，下行的大间隔可能会转移到上行。
由于扣车、多停、跳停、限速、站前折返等行车调整方法的调整力度有限，不能从根本上起到缩短行车间隔的作用，所以出现大间隔时，一般通过在大间隔中间加开备用列车的方式将大间隔等分，起到减小行车间隔的目的。
根据备用车状态的不同可以分为两种情况:①司机检车完毕，列车状态完好，而且司机在驾驶室处于待命状态， 可以随时开出，这种备用车通常称为热备用状态;②司机尚未检车，无法确认列车状态，不具备上线运行条件，短时间内无法立即开出，这种备用车通常称为冷备用状态。冷备用状态的列车需要经过检车准备才能转为热备用状态的列车，设检车准备时间为 t检。当大间隔的均分点与备用车的入口点相重合时，是备用车开行的最佳时机， B站为备用车插入站，C 站为列车发生延误的车站。
当大间隔转移到备用车的入口点时，备用车应当处于热备用状态，则：
T上发B－T下发C＋t延－t间隔/ 2≥t检＋t通知 ⑴
式中: t检为备用车从冷备用状态转为热备用状态所需的时间，如果列车已处于热备用状态，t检＝0; t延为列车延误时间; t通知为从列车发生延误开始到行车调度通知司机检车时止的时间; T上发B为延误列车在B站上行开出时刻; T下发C为延误列车在C站下行开出时刻t间隔为延误列车与同方向前行列车的间隔。其中:
t间隔＝t延＋Δt ⑵
式中: Δt 为发生延误时计划运行图行车间隔。
将公式⑵代入公式⑴ ：
T上发B－T下发C＋（t延－Δt）/ 2≥t检＋t通知 ⑶
2.4.2 备用车开行的注意事项
（1）备用车开行要有预见性。由公式⑶分析，为了使备用列车尽早处于热备用状态，行车调度应在列车发生延误的第一时间通知备用列车司机开始检车，检车完成后及时到指定地点待命。即行车调度要根据列车的延误有预见地准备备用列车的开行，及时通知司机检车。
（2）提高检车效率。正常情况下，检车由1名司机完成，首先，绕列车外部走行一圈，重点检查车体外壳有无破损、全自动车钩机械有无损坏、转向架各部件有无机械损坏、 各车之间机械电气连接是否良好、气部件有无漏泄等;然后， 进入司机室内部，依次进行ATC 测试、升弓试验、指示灯测试、制动试验、紧急制動复位测试、牵引试验等，全部检车完成通常需要30min。应急情况下需要提高检车效率时， 可以安排两名司机同时分别进行列车外部和列车内部的检查测试，以缩短检车时间。
（3）延误地点离备用车入口点的距离应较远。一方面，通过提前通知司机检车，提高检车效率，以保证备用车在合适的时机上线加开;另一方面，延误地点离备用车入口点越远，列车由延误地点运行到入口点所需的时间越长，也就越能为检车争取到时间。
（4）注意相同的延误时间，在不同时段造成的影响程度。相同的延误时间，行车间隔越小对开行备用列车的时机越有利。例如，同样是6min的延误，在高峰时段行车间隔为3min时，备用车开出时能够起到均分大间隔的作用， 而在低谷时段行车间隔为10min时，在大间隔转移到备用车入口点时，备用车会因尚未检车完毕而错过加开的最佳时机。
3 结束语
运营组织是个大联动机, 使用备用车所涉及的因素也较多,在实际运营中可能由于设备故障或突发客流的发生地点、发生时间的不同,备用车的使用方式、方法也会不同。因此,就要求在备用车的使用上,除了行车调度人员预想充分、考虑周全外,同时还需要司机、车站、车辆等各部门、各岗位的高效配合,这样才可保证备用车的高效使用。
参考文献
[1]胡思继. 列车运行组织及通过能力理论[M]. 北京: 中国铁道出版社, 1993.
[2] 何宗华,汪松滋,何其光. 城市轨道交通运营组织[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3] 雷卫东，龙波，梁强升.《广州地铁行车组织规则（五号线滘口至文冲段）》，广州市地下铁道总公司运营事业总部，2011.
关键词:地铁;备用车;运营调整;行车间隔;调度
备用列车是城市轨道交通行车组织的一种常备列车车辆,包括按规定编组的客车车组、工程车和单机。其中备用客车( 以下简称为备用车)的作用主要是当正线运营发生列车故障时,上线替代故障列车;或因正线列车故障造成行车间隔变大时, 上线调整行车间隔,以保证正线列车套跑运行图;或车站出现大客流等情况, 导致大量乘客滞留时利用备用车上线以疏导客流。
1 广州地铁五号线备用车的应用情况
以广州地铁五号线2011年1月份-3月份运营情况为例,分析备用车在实际运营中的执行情况
表1 广州地铁五号线2011年1月份-3月份客流情况
表2 广州地铁五号线2011年1月份-3月份晚点情况
表3 广州地铁五号线2011年1月份-3月份备用车使用情况
从表1中可以看出,广州地铁五号线1月份-3月份日均客运量已达 176.83万人次。其中1、3月份的客流量占总客流量的70.4%,高峰期最大满载率均在99%以上。从表2、表3的统计情况可以看出,广州地铁五号线2011年1月份-3月份列车晚点情况较多, 达到 42次;相应备用车的实际使用率也比较频繁, 共199次。由于新设备不完善及其它外界不定因素影响,实际运营组织的晚点较多,从而加大了运营组织压力。特殊情况下,如何把握关键时机,及时、合理地利用备用车调整行车间隔,保证正线列车能按照运行图运行,就成为地铁运营的关键点之一。
广州地铁线网线路图如图1所示，广州地铁五号线线路图如图2所示。
图1
图2
2 备用车运用的优化
2.1 备用车的使用原则
备用车的使用原则为:提前预想,果断决策, 择机使用, 不能带病上线。备用车使用的目的是及时调整行车间隔, 疏散站台积聚乘客。这就要求使用的备用列车必须状态良好, 不能带病上线,避免故障影响的扩大。当然,备用车的车辆状态是否具备使用条件, 能不能上线,必须由车辆检修人员判断,必要时,需行车调度人员与检修人员沟通决定。
2.2 备用车的运用形式
1)备用车直接上线。列车出现较大晚点而不能套跑运行图时,可利用两端备用车进行行车间隔的调整,以保证列车满足运行需要。
2)备用车不停站通过。如果中间站滞留大量乘客,且现有列车要到达该站的时间还较长时, 在条件允许的情况下(沿途站客流较小、站台能保证安全) ,可安排备用车在沿途站不载客,直接运行到相应车站进行客流运输。
3)回厂列车上线加开。在转峰期(高峰期转中峰期或中峰期转低峰期) , 如果正线客流较大,或有列车发生较大晚点时, 可将计划回厂列车留在正线,加开运行,以满足行车组织需要。
2.3 备用车的使用时机
备用车的使用应及时、得当,能够调整运营秩序。但是,如果备用车的使用错过关键时机, 不但对行车组织的调整起不到实质性作用,反而可能会使后续列车堵塞, 造成列车运行间隔不均。下面以广州地铁常见的运营故障为例, 分类说明备用车的关键使用时机。
1) 直接使线路通過能力下降的故障。发生此类故障时,故障区域的后续列车排队滞留,而在故障区域前方车站的列车到达间隔将持续加大, 车站积聚的乘客不能及时得到运输, 站台积聚的乘客将会超过车站实际的承受能力。这时,就需要行车组织人员择机合理安排备用车上线以调整运行。在地铁高密度行车间隔下,实际上线列车较多,在安排备用车上线时,应该优先考虑等间隔地调整列车运行。以广州地铁五号线为例, 如果员村站下行有列车故障,行车组织人员应及时优先选择滘口站的备用车上线替代开行相应的车次,并相应地在文冲站合理安排个别列车转为备用车。
2) 屏蔽门故障。发生此类故障,预计列车延误较大时,应立即安排司机上备用车待令或通知车辆运用库做好加开备用车准备, 择机加开到正线。
3) 车辆故障。发生此类故障无法在正线处理。按照车辆故障处理指南或检修调度要求列车需到终点站退出服务时,行车调度员应在第一时间通知有关车站备用车或车辆运用库备用车做好上线准备,并根据实际情况组织备用车在故障车前加开, 替代故障列车上线载客服务。
4) 突发大客流。当某个车站突发大客流,出现站台乘降困难( 持续有乘客上不了车)或受某个车站突发大客流影响,其它车站出现多趟列车均有大量乘客无法上车时,行车调度员应及时安排备用车加开,减小行车间隔以疏散客流。在条件允许的情况下,为更有效疏运大客流车站的乘客,利用备用列车上线后的行车间隔缩短的优势, 可适当安排列车在始发站不开门载客,空车直接不停站运行至大客流车站投入客运服务。
5) 个别列车发生较大的延误。当个别列车发生较大延误时,会导致此列车与前行列车间隔过大造成后续列车堵塞。如果单纯地使备用车上线只是增加上线的车辆数,会给列车的间隔调整带来困难并不能填补或拉匀行车间隔。此时, 行车调度员可根据故障列车的实际位置,在具备折返条件的中间站安排列车折返, 同时组织备用车上线。
2.4 备用车开行时机与大间隔的关系分析
在正常情况下，地铁严格按照列车运行图组织行车，当因各种原因导致列车运行秩序紊乱时，需要对列车运行进行调整。 地铁行车调度常用的列车运营调整方法有扣车、多停、跳停、限速、站前折返、单线双向运行、小交路折返、 抽线和开行备用车等，其原则是确保在线列车具有相对均匀的行车间隔，避免局部拥堵或间隔过大。在采用开行备用列车消除行车大间隔时，备用车的开行时机尤为重要。 2.4.1 备用车开行时机与大间隔的关系
一般当某列车延误达到本时段行车间隔时间一倍以上时，称延误列车与同方向前行列车之间的行车间隔为大间隔。延误列车继续投入运行后，随着时间的推移，大间隔会进行转移，下行的大间隔可能会转移到上行。
由于扣车、多停、跳停、限速、站前折返等行车调整方法的调整力度有限，不能从根本上起到缩短行车间隔的作用，所以出现大间隔时，一般通过在大间隔中间加开备用列车的方式将大间隔等分，起到减小行车间隔的目的。
根据备用车状态的不同可以分为两种情况:①司机检车完毕，列车状态完好，而且司机在驾驶室处于待命状态， 可以随时开出，这种备用车通常称为热备用状态;②司机尚未检车，无法确认列车状态，不具备上线运行条件，短时间内无法立即开出，这种备用车通常称为冷备用状态。冷备用状态的列车需要经过检车准备才能转为热备用状态的列车，设检车准备时间为 t检。当大间隔的均分点与备用车的入口点相重合时，是备用车开行的最佳时机， B站为备用车插入站，C 站为列车发生延误的车站。
当大间隔转移到备用车的入口点时，备用车应当处于热备用状态，则：
T上发B－T下发C＋t延－t间隔/ 2≥t检＋t通知 ⑴
式中: t检为备用车从冷备用状态转为热备用状态所需的时间，如果列车已处于热备用状态，t检＝0; t延为列车延误时间; t通知为从列车发生延误开始到行车调度通知司机检车时止的时间; T上发B为延误列车在B站上行开出时刻; T下发C为延误列车在C站下行开出时刻t间隔为延误列车与同方向前行列车的间隔。其中:
t间隔＝t延＋Δt ⑵
式中: Δt 为发生延误时计划运行图行车间隔。
将公式⑵代入公式⑴ ：
T上发B－T下发C＋（t延－Δt）/ 2≥t检＋t通知 ⑶
2.4.2 备用车开行的注意事项
（1）备用车开行要有预见性。由公式⑶分析，为了使备用列车尽早处于热备用状态，行车调度应在列车发生延误的第一时间通知备用列车司机开始检车，检车完成后及时到指定地点待命。即行车调度要根据列车的延误有预见地准备备用列车的开行，及时通知司机检车。
（2）提高检车效率。正常情况下，检车由1名司机完成，首先，绕列车外部走行一圈，重点检查车体外壳有无破损、全自动车钩机械有无损坏、转向架各部件有无机械损坏、 各车之间机械电气连接是否良好、气部件有无漏泄等;然后， 进入司机室内部，依次进行ATC 测试、升弓试验、指示灯测试、制动试验、紧急制動复位测试、牵引试验等，全部检车完成通常需要30min。应急情况下需要提高检车效率时， 可以安排两名司机同时分别进行列车外部和列车内部的检查测试，以缩短检车时间。
（3）延误地点离备用车入口点的距离应较远。一方面，通过提前通知司机检车，提高检车效率，以保证备用车在合适的时机上线加开;另一方面，延误地点离备用车入口点越远，列车由延误地点运行到入口点所需的时间越长，也就越能为检车争取到时间。
（4）注意相同的延误时间，在不同时段造成的影响程度。相同的延误时间，行车间隔越小对开行备用列车的时机越有利。例如，同样是6min的延误，在高峰时段行车间隔为3min时，备用车开出时能够起到均分大间隔的作用， 而在低谷时段行车间隔为10min时，在大间隔转移到备用车入口点时，备用车会因尚未检车完毕而错过加开的最佳时机。
3 结束语
运营组织是个大联动机, 使用备用车所涉及的因素也较多,在实际运营中可能由于设备故障或突发客流的发生地点、发生时间的不同,备用车的使用方式、方法也会不同。因此,就要求在备用车的使用上,除了行车调度人员预想充分、考虑周全外,同时还需要司机、车站、车辆等各部门、各岗位的高效配合,这样才可保证备用车的高效使用。
参考文献
[1]胡思继. 列车运行组织及通过能力理论[M]. 北京: 中国铁道出版社, 1993.
[2] 何宗华,汪松滋,何其光. 城市轨道交通运营组织[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3] 雷卫东，龙波，梁强升.《广州地铁行车组织规则（五号线滘口至文冲段）》，广州市地下铁道总公司运营事业总部，2011.