地铁快慢车运行方案效果的研究.docx

地铁快慢车运行方案效果的研究.docx

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地铁快慢车运行方案效果的研究

基于上海地铁16号线快慢车运行方案效果的研究

一、研究背景：

随着城市人口的不断增长，尤其是北、上、广、深等一线城市，外来人口的不断增加，使得城市交通不得不往地下发展，地铁也就成为人口数量大，密集高等大中城市的必备交通工具。

在地铁不断的发展过程中，对于速度、运量、服务水平也提出了一定的要求。

现今，因为地铁的准时性，大多数人上班都是通过地铁实现的。

所以提高地铁的运行效率使我们当下应该解决的问题。

快慢车的运行方案在这种情况下诞生了。

下面我们将对上海地铁16号线的快慢车运行方案进行定量分析，进一步了解快慢车运行方案的效果。

采用快慢车组合运营模式的合理性:

慢车是指在运行过程中站站停的车辆，以下我们称为慢车；与之相对的就是快车，不是每一站都会停的车辆，下面我们称之为快车。

快慢车结合运行方式是一种有效的解决方案,通过设置越行车道，在车站已有列车停靠的情况下，允许后继列车不停站越行。

这一方面可以满足交通需求，另一方面又能提升部分直达列车的旅行速度。

下面我们将对旅客的运行时间、运营公司的成本和利润，以及有效的列车运行方案进行快慢车运行效果分析。

二、上海地铁16号线的信息概述：

1.16号线概况：

上海市轨道交通16号线工程自浦东新区龙阳路枢纽至临港新城滴水湖畔，途径浦东新区、南汇及临港新城，线路将上海市规划建设的临港新城与中心城紧密地联系起来，将极大地促进临港新城的建设。

上海市轨道交通16号线工程设计起点为龙阳路、白路东南侧的龙阳路站，终点为临港新城滴水湖畔的临港新城站，线路长约58．962km，设站11座，最大站间距10．601km，最小站间距为2．699km。

为使16号线能真正实现其快速、便捷的快线理念，解决中心城与周边新城、中心镇通往中心城的交通问题，充分发挥快线优势，缩短乘客在途时间，提高乘客服务水平和市场竞争力，对16号线进行快慢车组合方案研究。

因为16号线属于新修路线，相关的资料并不多。

16号线采用3种不同的车速，在这里只考虑快车和慢车运行的情况下给人们带来的益处。

根据已有的信息进行分析说明[1]。

2.线路走向[2]

浦东新区龙阳路站—

—华夏中路站—

沿罗山路站—

周浦东站—

鹤沙航城—

航头东站—

新场站—

野生动物园站—

惠南站—

惠南东—

书院—

临港大道站—

滴水湖。

其中有些站点现在还没有开通，但是我们考虑的整体的长远的效果，所以会将未开通的线路也包含在；见图2.1.

龙阳路站

华夏西路站

罗山路站

周浦东站

航头站

新场站

野生动物园站

惠南站

浦东火车站

临港新城北

临港新城站

快车

慢车

图2.1快慢车停靠站图

3.客流量分析

下图为查找到的每个站点的相关客流信息，包括上车人数和下车人数。

从客流预测总表中可以看出，16号线具有客流强度较低，平均乘距长，全日周转量高的客流特征。

从远期早晚高峰上下客流量图可以看出，龙阳路站、华夏西路站、罗山路站、惠南站、临港新城北站和临港新城站上下客流量相对于大于车站客流量较多；早高峰往临港新城方向的上下客流量和往龙阳路方向均有一定规模，晚高峰也同样如此，可见本线不具有明显的早高峰进城客流和晚高峰出城客流现象，详细信息见图2.2。

图2.2各站点上下车乘客数量图

4.各区间运行时刻表：

快慢车由于停靠站的数量不同，则到达不同站点的时间不同。

则从列车开启时刻到列车再一次开启时刻的不同站点的时间不同，通过计算，将快慢车的停站时间计算成如下表，如表2.1，表2.2所示。

表2.1快车各区间运行时间表

各区间区间运行时分（s）

龙阳路站～华夏西路站

华夏西路站～罗山路站111

罗山路站～周浦东站197

周浦东站～航头站230

航头站～新场站151

新场站～野生动物园202

野生动物园～惠南站210

惠南站～浦东火车站241

浦东火车站～临港新城北站368

临港新城北站～临港新城站339

总时间2229

表2.2慢车各区间运行时间表

各区间区间运行时间

龙阳路站～华夏西路站218

华夏西路站～罗山路站134

罗山路站～周浦东站239

周浦东站～航头站278

航头站～新场站183

新场站～野生动物园245

野生动物园～惠南站254

惠南站～浦东火车站292

浦东火车站～临港新城北站446

临港新城北站～临港新城站410

总时间2699

5.快车的停车时刻表：

表2.3是列车在每站停留的时间。

表2.3各个车站停站时间表

车站停站时分（S）

龙阳路站45

华夏西路站40

罗山路站40

周浦东站30

航头站30

新场站30

野生动物园30

惠南站45

浦东火车站30

临港新城北站45

临港新城站40

6．各站点具体上下乘客量

查考相关的资料，可以找到每个站点的上下车乘客量。

例如在龙阳站上车，在华夏西路站下车的乘客有787人，在罗山路站下车的有1084人等信息可以通过此表获得。

各占详情请参考表2.4。

表2.4各站点间的人流出行OD对

龙阳路站

华夏西路站

罗山路站

周浦东站

航头站

新场站

野生动物园

惠南站

浦东火车站

临巷新城北站

临港新城站

下车人数

龙阳路站

O

787

1084

325

430

338

387

1580

152

3201

3126

11410

华夏西路站

262

O

1373

372

137

64

210

1043

39

2001

1387

6626

罗山路站

324

267

O

357

309

137

336

1302

87

1324

952

4804

周浦东站

383

338

441

O

125

98

120

320

98

228

194

1183

航头站

405

122

281

237

O

21

105

365

132

157

200

980

新场站

339

72

209

120

O

64

211

100

123

217

715

野生动物园

453

229

359

153

166

62

O

197

31

154

520

惠南站

1684

737

1270

357

905

873

419

O

524

1736

1927

4187

浦东火车站

147

143

95

173

230

364

123

256

O

148

127

275

临巷新城北站

3306

1902

448

230

265

320

436

1868

550

O

2695

2695

临港新城站

3155

1581

811

195

204

228

240

1651

526

406

O

0

上车人数

10458

5391

3844

1890

1890

1847

1218

3775

1076

406

0

33395

三、使用EXCEL软件计算分析计算时间效益

根据查找相关的资料确定一下参数：

（普遍的列车运行费用）研究时间长度：

60mins；停站次数：

快车6站，慢车11站。

列车开行比例：

1:

2

时间对于出行者来说是最重要的参数，下面通过对时间的计算来分析快慢车结合对于人们出行时间的节省有多大的作用。

通过Excel表格计算出快慢车达到每一站的时间。

如下表2.5，和表2.6所示。

红色字体是快车到达可停靠站的时间。

根据每个站点上下车的人数，并已知各个乘客的上下车站点可以计算出每位乘客的出行花费时间。

根据以上信息，在假设所有在快车可达到的线路之间出行的乘客都是乘坐快车的，没有快车的情况下乘客选择慢车出行的情况下，如计算从龙阳路上车到罗山路下车的乘客的出行总时间是用表2.5中的291与表2.4中的1084相乘，同理求从龙阳路站上车到航头站下车的乘客总出行时间是用表2.5中的869与表2.4中的430相乘。

如此计算可以求出快慢车结合的乘客出行总时间为78089945s，约为21691.65小时。

计算的结果见表2.7，快慢车结合乘客出行时间汇总。

按照此种计算原理，再假设没有快车结合的情况下，乘客都是乘坐慢车出行的，每一站的达到时间与快车的不同那么乘客到达每一站的时间是表2.6所示的数值。

同理可以计算出所有出行乘客的出行总时间。

如计算从龙阳路上车到罗山路下车的乘客的出行总时间是用表2.6中的352与表2.4中的1084相乘，同理求从龙阳路站上车到航头站下车的乘客总出行时间是用表2.6中的869与表2.4中的430相乘。

如此计算可以求出快慢车结合的乘客出行总时间为91190175s，约为25330.6小时。

明显的我们可以看到节省了将近4000个小时的出行时间，那么当人流量越来越大，地铁的应用越来越广的情况下，节省的时间就会越来越多。

从而我们可以得出结论，快慢车相结合的方案可以有效率高出行的效率。

快慢车组合运营方案相比传统的站站停方案，在提高旅行速度、加快车底周转速度、提高乘客出行效率等方面具有较大优势，在国外部分城市也取得了比较好的应用效果

表2.5快车达到各站点的运行时间表

龙阳路站

华夏西路站

罗山路站

周浦东站

航头站

新场站

野生动物园

惠南站

浦东火车站

临巷新城北站

临港新城站

龙阳路站

0

291

591

869

1052

1297

1281

1843

1890

2229

华夏西路站

0

111

373

651

834

1079

1101

1625

1710

2049

罗山路站

291

111

0

239

517

700

945

990

1491

1599

1938

周浦东站

591

373

239

0

278

461

706

960

1252

1698

2108

航头站

869

651

517

278

0

183

428

682

974

1420

1830

新场站

1052

834

700

461

183

0

245

499

791

1237

1647

野生动物园

1297

1079

945

706

428

245

0

254

546

992

1402

惠南站

1281

1101

990

960

682

499

254

0

292

609

948

浦东火车站

1843

1625

1491

1252

974

791

546

292

0

446

785

临巷新城北站

1890

1701

1599

1698

1420

1237

992

609

446

0

339

临港新城站

2229

2049

1938

2108

1830

1647

1402

948

856

339

0

表2.6慢车达到各站点的运行时间表

龙阳路站

华夏西路站

罗山路站

周浦东站

航头站

新场站

野生动物园

惠南站

浦东火车站

临巷新城北站

临港新城站

龙阳路站

0

218

352

591

869

1052

1297

1551

1843

2289

2699

华夏西路站

218

0

134

373

651

834

1079

1333

1625

2071

2481

罗山路站

352

134

0

239

517

700

945

1199

1491

1937

2347

周浦东站

591

373

239

0

278

461

706

960

1252

1698

2108

航头站

869

651

517

278

0

183

428

682

974

1420

1830

新场站

1052

834

700

461

183

0

245

499

791

1237

1647

野生动物园

1297

1079

945

706

428

245

0

254

546

992

1402

惠南站

1551

1333

1199

960

682

499

254

0

292

738

1148

浦东火车站

1843

1625

1491

1252

974

791

546

292

0

446

856

临巷新城北站

2289

2071

1937

1698

1420

1237

992

738

446

0

410

临港新城站

2699

2481

2347

2108

1830

1647

1402

1148

856

410

0

表2.7快慢车结合乘客出行时间汇总

龙阳路站

华夏西路站

罗山路站

周浦东站

航头站

新场站

野生动物园

惠南站

浦东火车站

临巷新城北站

临港新城站

龙阳路站

0

141660

315444

192075

4E+05

355576

501939

2023980

280136

6049890

6967854

华夏西路站

47160

0

152403

138756

89187

53376

226590

1148343

63375

3421710

2841963

罗山路站

94284

29637

0

85323

2E+05

95900

317520

1288980

129717

2117076

1844976

周浦东站

226353

126074

105399

0

34750

45178

84720

307200

122696

387144

408952

航头站

351945

79422

145277

65886

0

3843

44940

248930

128568

222940

366000

新场站

356628

60048

97300

96349

21960

0

15680

105289

79100

152151

357399

野生动物园

587541

247091

339255

108018

71048

15190

0

50038

16926

152768

193476

惠南站

2157204

811437

1257300

342720

6E+05

435627

106426

0

153008

1057224

1826796

浦东火车站

270921

232375

141645

216596

2E+05

287924

67158

74752

0

66008

108712

临巷新城北站

6248340

3235302

716352

390540

4E+05

395840

432512

1137612

245300

0

913605

临港新城站

7032495

3239469

1571718

411060

4E+05

375516

336480

1565148

450256

137634

0

总时间

17372871

8202515

4842093

2047323

2E+06

2E+06

2133965

7950272

1669082

13764545

15829733

表2.8乘坐慢车乘客出行时间汇总

龙阳路站

华夏西路站

罗山路站

周浦东站

航头站

新场站

野生动物园

惠南站

浦东火车站

临巷新城北站

临港新城站

龙阳路站

0

171566

381568

192075

373670

355576

501939

2450580

280136

7327089

8437074

华夏西路站

57116

0

183982

138756

89187

53376

226590

1390319

63375

4144071

3441147

罗山路站

114048

35778

0

85323

159753

95900

317520

1561098

129717

2564588

2234344

周浦东站

226353

126074

105399

0

34750

45178

84720

307200

122696

387144

408952

航头站

351945

79422

145277

65886

0

3843

44940

248930

128568

222940

366000

新场站

356628

60048

97300

96349

21960

0

15680

105289

79100

152151

357399

野生动物园

587541

247091

339255

108018

71048

15190

0

50038

16926

152768

193476

惠南站

2611884

982421

1522730

342720

617210

435627

106426

0

153008

1281168

2212196

浦东火车站

270921

232375

141645

216596

224020

287924

67158

74752

0

66008

108712

临巷新城北站

7567434

3939042

867776

390540

376300

395840

432512

1378584

245300

0

1104950

临港新城站

8515345

3922461

1903417

411060

373320

375516

336480

1895348

450256

166460

0

时间

20659215

9796278

5688349

2047323

2341218

2E+06

2133965

9462138

1669082

16464387

18864250

四、快慢车结合其他方面的效果

1.基础数据的设置

除了时间的效益之外，地铁公司和更注重的是利润的效益，也就是经济性。

如书上所说，快慢车的结合使得经济成本会降低，主要包括两个方面，一是可以优化彻底的运用，提高列车装载效率，提高车辆运用经济性，快车可以充分发挥列车的技术速度优势，使得经济效益更加明显；二是，与慢车相比快车的牵引和制动工况大大减少，极大降低了运行能耗。

为了评估是否利润随着快车数量是否增长，使用系统动力学的模型进行分析。

参数的确定选择以下数据[2]：

假设固定成本：

快车8000元/列，慢车6000元/列；

停站成本：

快车300元/列，慢车200元/列；

列车最大载客量：

快车2400人/列，；

快车和普快采用3节编组，慢车6节编组。

检测时间：

60mins由于整个线路共耗时2229s，所以每列车一个小时只出行一次）；

2.软件模拟及结果分析：

使用系统动力学的原件vensim画出因果关系图，并设置参数值进行仿真计算。

通过对比快车慢车设计的数量及发车的次数来比较相应的成本和利润，同时也将顾客的满意程度进行量化，比如花费，旅行时间等。

从而对比出快慢车结合使用的效果。

在假定增加快车数会增加乘客的服务率的前提下，设计不同快车数量下观察利润的增长量，当然快车是不能无限制的增长，当列车数量满足乘客的需快车数量不再增加。

同理慢车的数量是不变的，只有当完全是慢车的情况下慢车数量才会有所增加，但加到一定程度后，在满足乘客的需求条件下也不再增加。

结构要素[3]有：

票价（统一定为3元，随着时间的增加，票价会以1/1000的速率进行增加，增加量很小）；

收入=实际乘车人数X票价；

增长率是根据不同时间段人数的不同而计算出来的增长率，使用了表函数；

还有原始的列车上的人数、列车的成本、列车数量、以及列车的总成本等，其中原始人数的大小会直接导致公司利润与否，在11500~12000中间为关键变化值。

具体的结果见因果关系图，如下图4.1所示：

图4.1快慢车结合因果关系图

在设计不同的快车数量后观察利润的变化情况：

当快车数量为4时利润值随着时间的增加如下图4.2、4.3所示：

图4.2快车数量为4时的利润值变化情况

图4.2快车数量为10时的利润值变化情况

从图中我们可以直观的看到，增加了快车运行后，相对要比没有快车的时候工资收入增多，当快车数量为4是利润值最后为3.5X108元，当快车数量为10时利润值为3.7X108元。

所以我们可以很直观的看到快车数量的增加会适量的增加利润值。

五、展望

根据以上的分析和阐述我们可以得出结论：

适当的使用快慢车结合的情况下，可以缩短乘客的旅行时间，提高轨道交通的服务水平，从而带动乘客由地上转到地下，不但减轻了道路交通拥堵问题，也给地铁公司带来了一定的福利。

所以在经济状况以及乘客旅行OD点允许的情况下可以设计快慢车结合的轨道交通运营方式，无论对于地铁公司还是乘客都是一个福音。

参考文献

[1]市域线快慢车组合运营模式研究.熊贻辉2012.05

[2]上海轨道交通16号线快慢车运行方案研究.晓峰2014

[3]城市轨道交通快慢车运营组织研究.王琳2013.6

[4]上海轨道交通11号线南段列车组合运营的模式.祥2011