城市軌道交通常規線路非計劃性“跳?！狈桨冈u估與分析

郭 婧，朱 琳，劉志鋼，王純婕

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城市軌道交通常規線路非計劃性“跳?！狈桨冈u估與分析

郭 婧，朱 琳，劉志鋼，王純婕

（上海工程技術大學城市軌道交通學院，上海 201620）

隨著城市人口規模的擴大，城市軌道交通系統不定期地受大客流沖擊，軌道交通列車運行調整是應對大客流壓力的重要手段。常規線路非計劃性“跳?！笔且蛲话l情況臨時采取的列車運行調整措施，即臨時載客“跳?！?。為研究“跳?！狈桨傅目尚行院瓦m用性，建立軌道交通常規線路非計劃性“跳?！痹u價體系，從維護正常運營和乘客出行需求的角度出發，選取上車率均衡度、人均候車時間、人均換乘時間及人均旅行時間4個評價指標，并給出各指標計算方法及評價說明。以上海地鐵9號線某日早高峰非計劃性“跳?！狈桨笧槔?，進行算例研究。結果表明，在車站因某些臨時、偶發性因素發生大客流時，實施常規線路非計劃性“跳?！狈桨缚捎行Ь徑廛囌究土鳒艉投逊e，達到了在保障乘客出行的條件下，消除車站大客流安全隱患、降低運營壓力的目的。

城市軌道交通；常規線路非計劃性“跳?！?；上車率均衡度；人均候車時間；人均換乘時間；人均旅行時間

近年來，我國城市軌道交通呈高速發展態勢，“十三五”期間，我國建成并投運的城市軌道交通線路超3 000 km，2020年運營里程將達6 000 km[1]。隨著軌道交通發展的浪潮和“低碳生活”的提倡，人們的出行方式發生著巨大改變。乘客出行需求的增長導致軌道交通車站客流集聚且滯留的現象時有發生，站內人流密度的增加增大了人群踩踏、人身安全事故的風險，為避免事故發生，軌道交通相關部門制訂了一系列列車運行調整措施（如跨站停車、加開備車等）[2]。

科學的運營管理是發揮效率的關鍵，調整列車停站方案是列車運行調整方案中常用和有效的策略之一，恰當地實施停站方案調整可緩解車站客流劇增的情況，然而，若實施效果不理想，會引起乘客投訴、車站秩序混亂等負面影響[3]，因此，對調整列車停站方案進行可行性和適用性的研究具有重要意義?！疤！笔侵噶熊囋谀痴局苯油ㄟ^不停車，不進行上下客作業的策略。筆者以常規線路非計劃性“跳?！狈桨傅恼{整和實施為研究對象，分析該方案在實施過程中的適用性。

根據客流分布的特征，選擇不同的停站方案關系到列車運行組織的合理性、系統服務水平等[4]。在考慮各方面影響因素下，部分國家的軌道交通系統已采用非站站停的特殊停站方案，如巴黎、莫斯科、舊金山的地鐵系統。國外學者指出，在列車調整方案中，乘客最關心的是與自己切身相關的列車停站方案[5]，因此，調整列車停站方案時，不僅要從運營商的角度考慮方案的可實施性，更要從乘客出行需求的角度出發考慮方案的合理性。筆者從乘客出行的安全需求和效率需求兩個角度出發，建立了軌道交通常規線路非計劃性“跳?！狈桨冈u價體系，選取上車率均衡度、人均候車時間、人均換乘時間及人均旅行時間4個評價指標，并給出各指標計算方法及說明，以上海軌道交通9號線非計劃性“跳?！狈桨笧槔?，通過算例結果，評估9號線“跳?！狈桨甘欠襁m用。

1 常規線路非計劃性“跳?！狈桨父攀?/h2>

1.1 非計劃性“跳?！狈桨?/h3>

常規線路是指不具備越行條件的普通線路。一般無特殊情況下，常規線路的列車按照計劃運行圖開行，且采用站站停停站方案[6]，如圖1中的A類車所示。但在實際運營中遇到臨時突發情況時，行車調度會適時采取適當的列車運行調整處置策略，包括安排部分列車在部分車站載客“跳?！?，即非計劃性“跳?！?。如圖1中的B類車所示。

圖1 列車停站方案

常規線路非計劃性“跳?！狈桨敢话阍谝韵虑闆r中實施：第一，站內有大客流趨勢時，當車站客流集聚，站臺候車人數過多，易造成安全事故時，采用載客“跳?！狈绞綖榭土鬏^大的車站提供運能。第二，節假日或舉行城市大型活動時，為盡可能減少旅游地和活動舉辦地客流的輸入而實施載客“跳?！狈桨?，以減少人流集中地的人流密度。第三，列車“趕點”。為達到企業運營指標，相關部門則采取“跳?！钡姆绞健摆s點”，使晚點列車盡快恢復按運行圖行駛。在運營調度規程中規定，若線路采用非計劃性“跳?！碧幹?，必須提前2站通知乘客，且不能連續跳停3個車站。本文將針對上述第一種情況，對常規線路非計劃性“跳?！狈桨笇嵤┑男ЧM行分析和研究。

1.2 “跳?！睂嵤┖蟮挠绊?/h3>

常規線路非計劃性“跳?！狈桨傅膶嵤p少了制動帶來的能源消耗，節省了部分乘客的旅行時間[7]，同時也減少客流較大車站出現乘客堆積并滯留的安全隱患，使列車上座率達到均衡，避免產生混亂、擁堵以及乘客情緒不穩定等現象。實施“跳?！币矔a生一定的負面影響，如出行效率受影響、線路的通過能力降低、乘客的可達性降低等[8]。

考慮“跳?！狈桨笇嵤┖?，對客流較大的車站客流堆積壓力有無緩解以消除安全隱患，以及“跳?！焙髮Τ丝统鲂行实挠绊懽隽讼鄳治?，評價“跳?！狈桨笇嵤┑倪m用性。

2 常規線路客流需求

為分析、評估“跳?！碧幹脤Τ丝统鲂械挠绊?，根據乘客出行起訖點車站與“跳停車站”之間的位置關系，將線路車站的乘客OD需求劃分為4個類型，如圖2所示。其中，車站和車站+為臨時的非計劃性“跳?！避囌?。

1）第①類客流OD需求：起點站、終點站均不在“跳?！避囌?，即，≠且，≠+。

圖2 乘客OD需求分類

如圖2所示，第①類客流分為3種情況：

①′：，<，即起點站、終點站都在“跳?！闭局?。

①′′：<，>，即起點站在“跳?！闭局?，終點站在“跳?！闭局?。

①′′′：>，>，即起點站、終點站均在“跳?！闭局?。

2）第②類客流OD需求：起點站不在“跳?！避囌?，終點站在“跳?！避囌?，即≠，+且=或+。

3）第③類客流OD需求：起點站在“跳?！避囌?，終點站不在“跳?！避囌?，即=或+且≠，+。

3 評價體系的構建

3.1 指標確定

城市軌道交通停站方案調整會引起多方面的影響，結合文獻[6]可概括為服務水平、運輸組織、經濟效益等[9-10]3個維度的8個要素，如圖3所示。

常規線路非計劃性“跳?！狈桨笇嵤┑哪康氖菫楸苊饪土鬏^大車站發生乘客滯留而做出的臨時調整方案，具有偶然性和突發性，列車購置費及車站設施投資費不會因為臨時“跳?！倍l生變化；通勤客流不會因為個別列車的臨時“跳?！倍霈F較大的乘客流失；對于運營組織難度來說，要將受損車站與受益車站的運營組織難度結合來分析，從總體來看運營組織難度變化不大，因此，運輸組織與經濟效益不列入本文的評估維度。

圖3 城市軌道交通停站影響評估要素

服務水平包含2個方面，一是乘客出行安全問題，二是乘客出行效率問題。當線路客流較大導致列車滿載時，若列車到達客流更集聚的車站，運能已無法滿足客流量需求，造成車站客流的堆積和滯留，增加車站安全事故發生的風險，為均衡各車站乘客一次上車的概率，即減少乘客二次候車，避免客流堆積產生安全隱患，可用上車率均衡度作為行車組織的評估指標。當行車組織方案（如：“跳?！狈桨福┌l生變化后，給乘客出行帶來的影響主要是出行時間的變化，因此用人均候車時間變化、人均換乘時間變化、人均旅行時間變化來衡量“跳?！鼻昂髮Τ鲂行实挠绊?。

綜上，選取服務水平作為評估常規線路非計劃性“跳?！庇绊懙闹匾S度，包含上車率均衡度、人均候車時間、人均換乘時間及人均旅行時間4個評價指標。

3.2 上車率均衡度

上車率指各車站乘客一次上車概率，由列車滿載率決定。滿載率是購票上車人數與車輛定員數的比值。根據AFC的客流需求數據，某車站前、后斷面的滿載率計算公式分別為

常規線路非計劃性“跳?！狈桨讣赐ㄟ^安排列車在車站之前的車站“跳?！?，預留更多的運能，提升車站的一次上車概率，即提升各車站乘客的一次上車率均衡度，減少乘客在車站因積壓產生的安全隱患。

3.3 出行時間

乘客出行時間的變化由候車時間變化、換乘時間變化和旅行時間變化構成?？土鱋D需求不同，列車“跳?！睂Τ丝统鲂袝r間的影響也不同。為闡述該影響，設定相關參數如下：

0為未獲取“跳?！毙畔⒌某丝捅壤?；

1為獲取“跳?！毙畔⒌某丝捅壤?，1=1–0；

為1 h內實施臨時“跳?！绷熊嚁?；

為1 h內圖定開行列車數；

為列車運行間隔；

t為列車從車站運行到車站的旅行時間；

Dh為乘客在車站換乘到反向/同向最近1列次的間隔時間；

此外，在常規線路的非計劃性“跳?！睂嵤┲?，會通過區間運行調整保證前后列車運行間隔按圖定計劃執行，“跳?！绷熊囋谇昂筌囌鹃g的區間旅行時間不會發生變化，即第①類客流中的第①′′種情況旅行時間不變。因此，以常規線路非計劃性“跳?！蹦耻囌緸槔?，具體說明其對4類客流需求的出行時間變化如下：

1）第①類客流OD：起點站、終點站均不在“跳?！避囌?。

候車時間變化：第①類客流分3種情況，其中①′和①′′兩種情況乘客的候車時間均無改變，但列車跳停站節省運能，為后續車站①′′′類客流中相應數量的乘客節省了1個間隔的候車時間，計算公式為

式中，q為1 h中，站后續車站乘坐“跳?！绷熊嚨睦塾婳D客流量，即①′′′類情況中部分乘客，數值上等于列車“跳?！闭竟澥〉倪\能。

2）第②類客流OD：起點站不在“跳?！避囌?，終點站在“跳?！避囌?。

候車時間變化：對于第②類客流中獲取了“跳?！毙畔⒌某丝?，將增加一個間隔的候車時間，以乘坐非“跳?！绷熊?，計算公式為

換乘時間變化：對于第②類客流中未獲取“跳?！毙畔⑶掖钶d了“跳?！绷熊嚨某丝?，分2種情況計算：

第②類客流總的換乘時間變化：

同時，第②類客流中搭載了“跳?！绷熊嚨某丝蛯⒃黾?次換乘次數。

3）第③類客流OD：起點站在“跳?！避囌?，終點站不在“跳?！避囌?。

候車時間變化：列車跳停站造成欲從“跳?！避囌旧宪嚨某丝驮黾?個間隔的候車時間，等待下一非“跳?！绷熊?，計算公式為

4）第④類客流OD：起點站、終點站在“跳?！避囌?。

當跳停2個或2個以上車站時，會出現第④類客流OD，假定列車跳停和+站。

候車時間變化：列車跳停站造成欲從“跳?！避囌旧宪嚨某丝驮黾?個間隔的候車時間，等待下一非“跳?！绷熊?，計算公式為

綜上，常規線路非計劃性“跳?！睂嵤€路乘客出行時間的影響為上述3個時間指標的增加值與節省值之差。

4 算例分析

上海地鐵9號線早高峰8:00—9:00斷面客流如圖4所示，開行20列車1 h的運能為37 200人。

圖4 9號線8:00—9:00斷面客流量

在早上8:00—9:00期間，列車到達九亭站時，運能已無法滿足客流需求，乘客將在九亭、中春路、七寶、星中路、合川路、漕河涇開發區等站發生滯留。針對該情況，上海地鐵曾于2015年11月期間在9號線早高峰8:00—9:00實施了非計劃性“跳?！辟苌?、泗涇兩站。以該期間某日9號線AFC客流數據為基礎，運用上述指標對該行車方案進行評估分析。首先，計算4類客流OD需求量分別為：1=54 450，2=390，3=13 198，4=22。其中，假設第②類客流中，獲取“跳?！毙畔⒌某丝团c未獲得“跳?！毙畔⒌某丝透髡家话?。列車“跳?！辟苌秸竞豌魶苷?，在未獲得“跳?！毙畔⑶掖畛恕疤！绷熊嚨某丝椭?，假設選擇在“跳?！避囌厩耙徽竞汀疤！避囌竞笠徽荆ū纠秊槎礇苷?，九亭站）下車的乘客各占一半，且選擇在九亭站下車的乘客中，目的地為佘山站和目的地為泗涇站的乘客各占一半。

4.1 上車率均衡度分析結果

在早高峰8:00—9:00期間安排開行20列次，其中以“兩停一跳”的方式間隔安排3列次“跳?！辟苌?、泗涇站，列車運行間隔為3min，3列“跳?！绷写畏謩e在8:17、8:26和8:35出發，從佘山、泗涇站出發的乘客在遇“跳?！绷熊嚂r，需等候后續列車。圖5給出了假設乘客均勻到達的情況下，每列次乘客出行需求與運能的比值，即理論上的滿載率。

圖5 “跳?！鼻昂罅熊嚌M載率對比

圖5中，列次1為在未實施“跳?！鼻暗哪沉熊?，藍色柱狀圖表示列次1在未實施“跳?！鼻暗睦碚摑M載率，可看出在九亭、中春路、七寶、星中路等車站均大于1，即客流需求大于運能，從而出現客流擁擠的情況；列次2為“跳?！睂嵤┖?，“跳?！绷写蔚那耙涣熊?，該列車理論滿載率由粉色柱狀圖表示，其值與“跳?！鼻懊苛写螡M載率一致；列次3為“跳?！绷写?，紅色柱狀圖表示“跳?！绷写螌睦碚摑M載率，可看出，在“跳?！辟苌?、泗涇站后，理論滿載率均低于1，從而提高了九亭、中春路、七寶等幾個關鍵大客流車站乘客一次上車的概率；列次4為“跳?！绷写蔚暮笠涣熊?，當“跳?！绷写巍跋濉焙?，會造成列次4的客流需求增加，因為除了要搭載本列次的客流需求，同時也要搭載因列次3“跳?！倍谫苌?、泗涇站沒有上車的乘客，因此，該列次理論滿載率較高，由綠色柱狀圖表示，此時，“跳?！庇绊懥速苌?、泗涇部分乘客二次候車，但對于關鍵車站九亭、中春路、七寶等而言，乘客一次上車概率是增加的，并且緩解了壓力較大的關鍵車站乘客滯留的問題。

需要指出，圖5中的滿載率為理論滿載率，是客流需求與運能的匹配關系，所以圖中有滿載率最高達到1.3的情況，但在實際的運營中，滿載率大于某臨界值時（假設為1），列車將無法繼續上客，因此，實際列車滿載率不會達到圖5中1.2甚至1.3的情況，即列次1、2、4的實際滿載率應比圖5中略低，因滿載率大于1而無法上車滯留的乘客，則需等待后一列車，即二次候車。而“跳?！睂嵤┖?，列次2中因滿載率大于1而滯留的乘客，將由列次3承擔，因此，“跳?！绷写渭戳写?實際滿載率要比圖5略高。

綜上，通過實施“跳?！边_到了“消峰”的目的，緩解了高峰時段客流的積壓和滯留，提升了后續車站特別是九亭、中春路、七寶、漕河涇開發區等關鍵車站乘客一次上車概率，即減少二次候車情況，減少了客流壓力較大車站的壓力、降低了車站的安全隱患，同時也提高了乘客舒適度。

4.2 出行時間分析結果

根據4類客流OD需求量，計算乘客候車時間、換乘時間和旅行時間的變化值，如表1所示。

表1 4類客流出行時間變化結果

另外，選擇佘山、泗涇站為“跳?！避囌镜囊罁橘苌秸臼?號線小交路起點，因此選擇在佘山和緊鄰佘山的泗涇作為“跳?！避囌?，對乘客出行時間的影響相對較小，同時，經實地考察，在佘山、泗涇站的部分乘客會刻意等待小交路的列車，因此在佘山、泗涇站實施“跳?！睂@部分乘客影響不大。結合實際情況，選擇佘山、泗涇站為“跳?！避囌?。

在軌道交通運營過程中，乘客出行的安全問題是首當考慮的，特別是高峰小時期間更應采取合適的措施，實施“跳?！狈桨赣行Ы档土艘蚩土鞣e壓導致的安全隱患，同時，對乘客的出行效率也無太大影響。

5 結語

常規線路非計劃性“跳?！狈桨甘浅鞘熊壍澜煌熊囘\行組織的重要手段之一，對于客流較大的車站，能有效疏解客流從而緩解運行壓力，消除安全隱患，但在選擇跨站停車方案的同時，要考慮所帶來的負面影響，車站應做好乘客的安撫工作，并及時準確地發布“跳?！毙畔?，方便乘客出行。通過實例分析可知，通過載客“跳?！钡牧熊囌{整處置方案，減緩了各車站一次上車率不均衡現象，協調了各車站得到的運輸能力，達到了“消峰”的目的，減少了后續關鍵車站乘客二次候車的概率，疏散了客流、降低了車站的安全隱患，并且提高了乘客舒適度。同時，出行時間變化的計算結果表明，人均出行時間只增加了0.5 s，即“跳?！钡膶嵤Τ丝统鲂行视绊戄^小。由此看出，當車站臨時突發大客流時，常規線路非計劃性“跳?！狈桨改苡行Ь徑廛囌究土鲏毫?，達到了在保障乘客出行的條件下，均衡各車站乘客一次上車的概率、避免客流堆積及滯留、消除車站安全隱患的目的，因此，該方案是可行和適用的。

通過實際算例，論證了“跳?！狈桨傅目尚行院瓦m用性，但未對實施“跳?！钡膯訔l件、“跳?！避囌镜倪x取、“跳?！避囌緮盗康拇_定、列車“跳?！焙笤诖罂土鬈囌就Ｕ緯r間的確定等做相應研究，筆者將構建常規線路非計劃性“跳?！睕Q策支持模型作為進一步的研究方向，通過“跳?！鼻暗亩虝r客流預測和實際情況，制定更高效的常規線路非計劃性列車“跳?！狈桨?，以實現調整方案的最優化。

[1] 田富升, 蔣玉慶. 淺談“十三五”時期我國城市軌道交通的發展策略[J]. 科技風, 2016(8) : 163. TIAN Fusheng, JIANG Yuqing. The development strategy of China’s urban rail transit during the 13th five-year plan period[J]. Science and technology winds, 2016(8): 163.

[2] 董皓, 康會峰, 廖琦, 等. 基于多智能體的城市軌道交通列車延誤仿真模型及應用[J]. 都市快軌交通, 2016, 29(3): 42-46. DONG Hao, KANG Huifeng, LIAO Qi, et al. The model and application of train delay on basis of multi-agent for urban rail transit[J]. Urban rapid rail transit, 2016, 29(3): 42-46.

[3] 畢湘利, 宋鍵. 從效率角度談城市軌道交通的規劃、建設和運營[J]. 城市軌道交通研究, 2007, 10(10): 1-5. BI Xiangli, SONG Jian. Talking about the planning, cons-truction and operation of urban rail transit from the angle of efficiency[J]. Urban mass transit, 2007, 10(10): 1-5.

[4] CHANG Y H, YEH C H, SHEN C C. A multiobjuctive model for passenger train services planning application to Taiwan’s high-speed rail line[J]. Transportation research Part B, 2000, 34: 91-106.

[5] SALZBORN. EJM. Timetables for a suburban rail transit system[J]. Transportation science, 1969(3): 279-316.

[6] 屈明月. 城市軌道交通開行跨站停列車的綜合評價研究[J]. 石家莊鐵道大學學報(自然科學版), 2012, 25(2): 81-84. QU Mingyue. Comprehensive evaluation of skip-stop ope-ration on urban rail transit[J]. Journal of Shijia-zhuang Rail-way Institute (natural science), 2012, 25(2): 81-84.

[7] 劉祥喜. 突發大客流城市軌道交通列車停站方案優化研究[D]. 北京: 北京交通大學, 2012. LIU Xiangxi. Study on stop-schedule plan optimization for urban rail transit under outburst mass passenger flow[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2012.

[8] 王嬋嬋, 陳菁菁. 城市軌道交通列車延誤時多線換乘站跳停方案研究[J]. 城市軌道交通研究, 2014, 17 (12): 69-72. WANG Chanchan, CHEN Jingjing. On the skip-stop sche-mes at rail transit transfer station in case of train delay[J]. Urban mass transit, 2014, 17 (12): 69-72.

[9] 樊曉梅, 馬駟, 李俊芳. 城市軌道交通運營方案綜合評價研究[J]. 交通運輸工程與信息學報, 2010, 8(2): 60-64. FAN Xiaomei, MA Si, LI Junfang. Comprehensive evalua-tion of the operation scheme of urban rail[J]. Transit journal of transportation engineering and information, 2010, 8(2): 60-64.

[10] 王棟. 城市軌道交通運營模式及運營方案評價研究[D]. 成都: 西南交通大學, 2010.WANG Dong. Study on the urban rail transit’s opretion and management mode of Xi’an[D]. Chengdu: Southwest University, 2010.

（編輯：曹雪明）

Evaluation and Analysis of the Unplanned “Skip-stop” Scheme for Conventional Routes of Urban Rail Transit

GUO Jing, ZHU Lin, LIU Zhigang, WANG Chunjie

(College of Urban Rail Transportation, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620)

With the expansion of urban populations, urban rail transit systems are often affected by the large increase in passenger flow. Train operation adjustment is an important means to deal with the pressure of the large passenger flow. In general, subways are operated according to the train operation diagram, but when an emergency situation occurs, operators must take effective measures, such as the unplanned “skip-stop” scheme for conventional routes of rail transit, i.e. non-stop through some stations, to solve some problems. It must be emphasized that this is a temporary solution. To discuss the feasibility and applicability of the scheme, this paper establishes an evaluation system, including four evaluation indexes: the equilibrium of the probability of getting on the subway, per capita waiting time, per capita transfer time, and per capita travel time. This paper also provides the calculation formulas for each index. With the Shanghai Metro Line 9 unplanned “skip-stop” scheme as an example for the case study, the results show that when the subway station is filled with a large passenger flow in such a temporary situation, the unplanned “skip-stop” scheme for conventional routes of rail transit can effectively reduce the potential risk in station and operating pressure.

urban rail transit; unplanned “skip-stop” scheme; the equilibrium of the probability of getting on the subway; per capita waiting time; per capita transfer time; per capita travel time

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.04.023

U231.1

A

1672-6073(2018)04-0119-06

2017-08-17

2017-09-29

郭婧，女，碩士研究生，從事城市軌道交通運營管理方面的研究，gjsues@163.com

朱琳，女，博士，講師，從事城市軌道交通運營管理理論、方法與應用研究，10140001@sues.edu.cn

“十三五”國家重點研發計劃子課題（2016YFC0802505）；上海工程技術大學科研啟動基金項目（2015-72）