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摘要：为多快好省地提供城市地铁线网运营下运能提升运营服务，既满足客运需求，又有效控制运营成本，应对需求特点及运能安排进行研究，以实现两者的相匹配。
关键词：城市地铁；线网运营；运能提成
中图分类号： U231+.2 文献标识码： A
前言：
城市轨道交通须坚持“先规划、后建设”的原则，其规划分为远期线网规划和近期建设规划。远期线网规划是城市轨道交通发展的长远规划，建设规划是指导近期建设和编制项目可行性研究报告的依据。轨道交通规划大的原则是为城市发展和经济发展服务，为市民的出行服务，在缓解交通压力的同时引导城市的空间布局和土地利用。依照“TOD”的模式规划城市轨道交通线网。主要考虑的要素是交通走廊分布的合理性，考虑到城区的具体道路情况，城市受到河流、铁路等的隔断效应影响的特殊地理环境，未来城市“一轴两带三区”的空间布局，城市土地利用的引导和地块性质等等要素。所以，编制城市轨道交通线网的确不是一件轻松的事情。一条地铁从规划到通车除了受多种因素的影响和制约以外，还分为若干个步骤，大体上分为：“点对点规划阶段、科学论证必要性的阶段、初步规划及研讨阶段，可实施性研究阶段、上报审批阶段、批复开工阶段、建设阶段、竣工调试阶段、试运营阶段、通过验收正式运营阶段”
一、网络化运营环境特征分析
城市地铁线网,是网络化运营的基础设施。从整体看,线网本身的物理结构形态,决定了网络的服务区域与辐射范围;从局部看,线路中的换乘站、折返线、越行线、联络线等基础设施的设置情况,从根本上制约了网络化运营组织方法与技术的应用。另一方面,服务对象的实际需求是采用合理的网络化运营组织方法的基本依据,即列车开行方案必须适应线网覆盖区域内不同客流特征。本章從线网形态和客流特征这两个方面,探讨网络化运营的环境特征。对于前者,从线路线形和换乘站衔接线路数这两个方面,分析线网形态的特性,从而提出规划阶段必须重视的线网结构的构造要求。对于后者,主要探讨了网络状态下的客流空间分布特征和换乘客流特征。
1 城市地铁线网形态分析
由于城市功能、区位、用地布局、人口分布等方面的差异性,以及轨道交通线网本身的规模大小、线路形状、路径走向的不同,不同城市的轨道交通线网的整体结构形态也各不相同。可以说,世界上任何一个城市的轨道交通线网形态和规模都是独一无二的。为保证讨论问题的一般性,本章忽略线网规模、线路走向、车站设置等因素,单纯从线网的几何形态入手探讨其特征。
1.1城市地铁线网的基本形态和特点
直观地说,轨道交通线网结构的几何形态,是轨道交通系统在城市空间布局中的点、线、面的组合。线路是最基本的要素,线路越长,数目越多,所构成的线网形态就越复杂;若干条线路的交汇、衔接,形成节点,是线网的换乘枢纽所在;交织成“网”的轨道交通线路的覆盖区域,决定了线网的服务和辐射范围。将轨道交通线网的形态抽象化并进行归类,得到最常见、最基本的线网整体形态结构,有网格型(棋盘型)结构和放射型结构;在此基础上,增加环线,则又可形成
(1)“环线+网格型”和“环线+放射型”两类形态。如图2一1一2一4所示。
网格型线网线网由两组或两组以上的平行线正交而成,得到多个交叉点,基本几何形态
为“#”字形(如图2一l所示)。
这种线网形态的特点是多点四方向,在每个点上均有可通往四个方向的路径;平行线之间的点需要二次换乘到达,而任意两点之间也最多仅需二次换乘。
(2)放射型线网
线网自某中心点(从城市空间布局上看,一般位于市中心区)出发,向周边放射形伸展,基本几何形态为“*,,字形(如图2一2所示)。这种形态的特点是交叉点上向各处的出行最为便捷,即一点多方向的特点;而交叉点以外各点到其余各处都须要到中心点换乘,因此中心点换乘压力很大,为缓解此问题也有将一个中心改为分散为几个点的做法。
(3)增加环线线网
分析上述两种基本形态,存在一个共同的弊端:任意两条线路的远中心端之间的OD对必须通过迁回路径才能到达,为提高线网的便捷性,一般在两种基本形态上增加弧线或环线(如图2一3、图2一4所示)。由于远中心端往往位于城市边缘地区,必须当远中心端之间的客流数量大到一定程度时才考虑增加相应的弧线或环线,以便适应这些地区之间的交通需求。
1.2城市地铁线网的换乘便捷性
城市地铁线网的形态决定了乘客能否通过轨道交通线路完成出行以及是否需要线网内的换乘。随着城市地铁线网规模的扩大,线网内的换乘总量大幅提高,由此对乘客的出行时间效益及线网的服务水平造成的影响随之增大。从乘客的个体出行行为上看,随着出行距离的增大,换乘次数对于路径选择的影响也随之增大。因此,从线网的层面考察换乘能力的优劣应成为选择线网形态的一个重要依据。
二、基于时间效益最大化的快慢车开行方案研究
提高列车的旅行速度,缩短乘客的旅行时间,为长距离旅客提供更高水平的服务,是长大线路开行快车的主要目的。线路开行快慢车之后,乘客节省的旅行时间,是评价列车开行方案的主要指标之一。
1 开行快车的运营经济效益分析
开行快车的运营经济效益,主要体现在两个方面:运营公司的运营成本降低与乘客出行的广义费用降低(Brand等,2001)。
2 运营成本降低
跨站列车是针对列车的运营组织,而城市轨道交通在列车方面的运营成本,主要是车底使用与列车能耗。对于前者,与慢车相比,开行快车能加快车底周转,从而提高车辆运用经济性、降低运营成本。随着地铁列车性能的提高,开行快车更能充分发挥列车的技术速度优势,经济效益更加明显。对于后者,分析列车运行中电能实际消耗的决定因素,主要有线路与车站类型、目标运行速度、列车牵引重量、机车性能、停靠站情况、操纵策略,等等。就这些因素而言,在同一的线路上,与慢车相比,快车的差异性主要为停靠站情况及其相应的操纵策略的变化,具体表现为运行过程中快车的牵引与制动工况较J漫车大大减少,从而极大地降低了运行能耗。以下基于某城市的实际轨道交通线路,分别模拟站站停和中途不停站的直达(以下简称直达)这两种开行方案,比较其能耗的差异并作分析。设定如下的列车牵引计算模拟运行基本信息。线路全长5.1km,设4个车站,记为A、B、C、D四站,站间距分别为1.45km、2.1km、1.50km;区间限速:80km/h;列车:扬子江WG61ooE型地铁列车,列车牵引重量为核定载重。
计算能耗结果,如表所示
分析能耗构成。比较两种方案的各种工况的能耗,直通方案较之于站站停方案,在各区间均有牵引与制动能耗低而惰性能耗高的情况;比较直通方案下的三个区间的能耗,有牵引能耗递减的现象。由此可见,越行方案通过采用更多的惰性工况,减少了牵引和制动的能耗,从而降低了总能耗。
分析能耗的变化趋势。两种开行方案下的各区间的能耗对比,如表所示。直通方案较之于站站停方案,在A一B区间的能耗略大,而在B一C、C一D区间的能耗均明显因此,从这一趋势上看,可以认为随着越行车站站数的增加,快车的节能比例将得到提高。
三、结语
因此，已有十多个城市在筹建不同形式的轨道交通系统，拟建路线超过２０条，总长度约２０００公里。这表明，一股兴建轨道交通建设的热潮正在我国大中城市中兴起。有关专家指出，轨道交通将成为我国未来交通建设的重点。为何选择轨道交通 大城市为何看好轨道交通，运行方式、速度，尤其是对城市的发展等方面作出了分析。 首先是运量大。一个城市是否修建轨道交通，主要是出于对运量运能提升的考虑。
关键词：城市地铁；线网运营；运能提成
中图分类号： U231+.2 文献标识码： A
前言：
城市轨道交通须坚持“先规划、后建设”的原则，其规划分为远期线网规划和近期建设规划。远期线网规划是城市轨道交通发展的长远规划，建设规划是指导近期建设和编制项目可行性研究报告的依据。轨道交通规划大的原则是为城市发展和经济发展服务，为市民的出行服务，在缓解交通压力的同时引导城市的空间布局和土地利用。依照“TOD”的模式规划城市轨道交通线网。主要考虑的要素是交通走廊分布的合理性，考虑到城区的具体道路情况，城市受到河流、铁路等的隔断效应影响的特殊地理环境，未来城市“一轴两带三区”的空间布局，城市土地利用的引导和地块性质等等要素。所以，编制城市轨道交通线网的确不是一件轻松的事情。一条地铁从规划到通车除了受多种因素的影响和制约以外，还分为若干个步骤，大体上分为：“点对点规划阶段、科学论证必要性的阶段、初步规划及研讨阶段，可实施性研究阶段、上报审批阶段、批复开工阶段、建设阶段、竣工调试阶段、试运营阶段、通过验收正式运营阶段”
一、网络化运营环境特征分析
城市地铁线网,是网络化运营的基础设施。从整体看,线网本身的物理结构形态,决定了网络的服务区域与辐射范围;从局部看,线路中的换乘站、折返线、越行线、联络线等基础设施的设置情况,从根本上制约了网络化运营组织方法与技术的应用。另一方面,服务对象的实际需求是采用合理的网络化运营组织方法的基本依据,即列车开行方案必须适应线网覆盖区域内不同客流特征。本章從线网形态和客流特征这两个方面,探讨网络化运营的环境特征。对于前者,从线路线形和换乘站衔接线路数这两个方面,分析线网形态的特性,从而提出规划阶段必须重视的线网结构的构造要求。对于后者,主要探讨了网络状态下的客流空间分布特征和换乘客流特征。
1 城市地铁线网形态分析
由于城市功能、区位、用地布局、人口分布等方面的差异性,以及轨道交通线网本身的规模大小、线路形状、路径走向的不同,不同城市的轨道交通线网的整体结构形态也各不相同。可以说,世界上任何一个城市的轨道交通线网形态和规模都是独一无二的。为保证讨论问题的一般性,本章忽略线网规模、线路走向、车站设置等因素,单纯从线网的几何形态入手探讨其特征。
1.1城市地铁线网的基本形态和特点
直观地说,轨道交通线网结构的几何形态,是轨道交通系统在城市空间布局中的点、线、面的组合。线路是最基本的要素,线路越长,数目越多,所构成的线网形态就越复杂;若干条线路的交汇、衔接,形成节点,是线网的换乘枢纽所在;交织成“网”的轨道交通线路的覆盖区域,决定了线网的服务和辐射范围。将轨道交通线网的形态抽象化并进行归类,得到最常见、最基本的线网整体形态结构,有网格型(棋盘型)结构和放射型结构;在此基础上,增加环线,则又可形成
(1)“环线+网格型”和“环线+放射型”两类形态。如图2一1一2一4所示。
网格型线网线网由两组或两组以上的平行线正交而成,得到多个交叉点,基本几何形态
为“#”字形(如图2一l所示)。
这种线网形态的特点是多点四方向,在每个点上均有可通往四个方向的路径;平行线之间的点需要二次换乘到达,而任意两点之间也最多仅需二次换乘。
(2)放射型线网
线网自某中心点(从城市空间布局上看,一般位于市中心区)出发,向周边放射形伸展,基本几何形态为“*,,字形(如图2一2所示)。这种形态的特点是交叉点上向各处的出行最为便捷,即一点多方向的特点;而交叉点以外各点到其余各处都须要到中心点换乘,因此中心点换乘压力很大,为缓解此问题也有将一个中心改为分散为几个点的做法。
(3)增加环线线网
分析上述两种基本形态,存在一个共同的弊端:任意两条线路的远中心端之间的OD对必须通过迁回路径才能到达,为提高线网的便捷性,一般在两种基本形态上增加弧线或环线(如图2一3、图2一4所示)。由于远中心端往往位于城市边缘地区,必须当远中心端之间的客流数量大到一定程度时才考虑增加相应的弧线或环线,以便适应这些地区之间的交通需求。
1.2城市地铁线网的换乘便捷性
城市地铁线网的形态决定了乘客能否通过轨道交通线路完成出行以及是否需要线网内的换乘。随着城市地铁线网规模的扩大,线网内的换乘总量大幅提高,由此对乘客的出行时间效益及线网的服务水平造成的影响随之增大。从乘客的个体出行行为上看,随着出行距离的增大,换乘次数对于路径选择的影响也随之增大。因此,从线网的层面考察换乘能力的优劣应成为选择线网形态的一个重要依据。
二、基于时间效益最大化的快慢车开行方案研究
提高列车的旅行速度,缩短乘客的旅行时间,为长距离旅客提供更高水平的服务,是长大线路开行快车的主要目的。线路开行快慢车之后,乘客节省的旅行时间,是评价列车开行方案的主要指标之一。
1 开行快车的运营经济效益分析
开行快车的运营经济效益,主要体现在两个方面:运营公司的运营成本降低与乘客出行的广义费用降低(Brand等,2001)。
2 运营成本降低
跨站列车是针对列车的运营组织,而城市轨道交通在列车方面的运营成本,主要是车底使用与列车能耗。对于前者,与慢车相比,开行快车能加快车底周转,从而提高车辆运用经济性、降低运营成本。随着地铁列车性能的提高,开行快车更能充分发挥列车的技术速度优势,经济效益更加明显。对于后者,分析列车运行中电能实际消耗的决定因素,主要有线路与车站类型、目标运行速度、列车牵引重量、机车性能、停靠站情况、操纵策略,等等。就这些因素而言,在同一的线路上,与慢车相比,快车的差异性主要为停靠站情况及其相应的操纵策略的变化,具体表现为运行过程中快车的牵引与制动工况较J漫车大大减少,从而极大地降低了运行能耗。以下基于某城市的实际轨道交通线路,分别模拟站站停和中途不停站的直达(以下简称直达)这两种开行方案,比较其能耗的差异并作分析。设定如下的列车牵引计算模拟运行基本信息。线路全长5.1km,设4个车站,记为A、B、C、D四站,站间距分别为1.45km、2.1km、1.50km;区间限速:80km/h;列车:扬子江WG61ooE型地铁列车,列车牵引重量为核定载重。
计算能耗结果,如表所示
分析能耗构成。比较两种方案的各种工况的能耗,直通方案较之于站站停方案,在各区间均有牵引与制动能耗低而惰性能耗高的情况;比较直通方案下的三个区间的能耗,有牵引能耗递减的现象。由此可见,越行方案通过采用更多的惰性工况,减少了牵引和制动的能耗,从而降低了总能耗。
分析能耗的变化趋势。两种开行方案下的各区间的能耗对比,如表所示。直通方案较之于站站停方案,在A一B区间的能耗略大,而在B一C、C一D区间的能耗均明显因此,从这一趋势上看,可以认为随着越行车站站数的增加,快车的节能比例将得到提高。
三、结语
因此，已有十多个城市在筹建不同形式的轨道交通系统，拟建路线超过２０条，总长度约２０００公里。这表明，一股兴建轨道交通建设的热潮正在我国大中城市中兴起。有关专家指出，轨道交通将成为我国未来交通建设的重点。为何选择轨道交通 大城市为何看好轨道交通，运行方式、速度，尤其是对城市的发展等方面作出了分析。 首先是运量大。一个城市是否修建轨道交通，主要是出于对运量运能提升的考虑。