江志彬 朱冰沁 周 明

(1.同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，201804,上海; 2.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營管理中心,200070,上海∥第一作者,副教授)

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)限流方案的制定與評估及其應(yīng)用*

江志彬1朱冰沁1周 明2

(1.同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，201804,上海; 2.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營管理中心,200070,上?！蔚谝蛔髡?副教授)

限流是應(yīng)對高峰時(shí)段的超負(fù)荷運(yùn)行以及突發(fā)事件大客流沖擊時(shí)的一種有效的客運(yùn)組織方案。從限流的定義及作用分析出發(fā),提出了限流方案的制定原則、實(shí)施條件、實(shí)施方法和評價(jià)指標(biāo),并對上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)的限流方案與實(shí)踐效果進(jìn)行了總結(jié)與評價(jià)。目前限流方案的制定主要依靠運(yùn)營管理人員經(jīng)驗(yàn),其全局性和動態(tài)性等方面的考慮明顯不足。

城市軌道交通; 限流; 大客流組織; 運(yùn)行調(diào)整

目前,我國部分城市的軌道交通已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段。迅猛增長的客流和有限的運(yùn)輸能力之間的矛盾日益突出。一方面,部分線路高峰時(shí)段的車廂擁擠和候車滯留等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重;另一方面,由于設(shè)施設(shè)備功能失效和受不可預(yù)計(jì)的外部因素(突發(fā)事件、天氣等)影響，列車會發(fā)生長時(shí)間、大面積延誤,進(jìn)而造成部分車站的客流積壓,給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營安全帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

限流是“大客流”組織的重要措施,其原本只是突發(fā)條件下的應(yīng)急管理措施。由于客流量急增,目前，上海、北京等城市已經(jīng)將限流納入常態(tài)化管理。

常態(tài)限流是一種無奈的舉措,不失為線路能力緊張條件下保障安全與運(yùn)營有序的有效措施之一,但對部分乘客出行帶來的不利影響也是不言而喻的,因此常受到乘客的質(zhì)疑和媒體的關(guān)注。至2015年12 月,北京有12條線69座車站、上海有13條線50座車站、廣州有6條線36座車站均曾在工作日高峰時(shí)間段采用了不同程度的限流措施。從常態(tài)限流措施的執(zhí)行效果來看,限流措施確實(shí)從一定程度上緩解了車站及線路的壓力,取得積極效果。但從方案制定來看,卻缺少理論體系支撐與操作靈活性。由于列車運(yùn)行和乘客出行過程具有復(fù)雜性、時(shí)變性及隨機(jī)性等特征，且其優(yōu)化方法也具有局限性,而既有的限流方案多依靠管理經(jīng)驗(yàn)來制定,故在全局性和動態(tài)性等方面的考慮明顯不足[1]。

目前,我國在城市軌道限流方面的研究仍處于剛剛起步的階段,對于限流的理論與方法體系尚待構(gòu)建,對于限流的應(yīng)用效果也需要?dú)w納總結(jié)。本文從限流的定義及作用分析出發(fā),提出了限流方案的制定原則、實(shí)施條件、實(shí)施方法和評價(jià)指標(biāo),并且對上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)的限流實(shí)踐以及實(shí)施效果進(jìn)行了分析評價(jià)。

1 限流的定義與作用

1.1 限流的定義

對于限流目前還沒有統(tǒng)一的定義。文獻(xiàn)[2]明確提出:“當(dāng)發(fā)生突發(fā)客流影響行車安全或乘客人身安全時(shí),運(yùn)營單位應(yīng)及時(shí)采取控制措施,保障乘客安全和運(yùn)營秩序”。文獻(xiàn)[3]提出“限流是根據(jù)客運(yùn)組織安全需要而采取的限制乘客進(jìn)站速度的安全措施”。文獻(xiàn)[4]提出“限流為工程管理術(shù)語,對應(yīng)科學(xué)用語為客流控制”。根據(jù)文獻(xiàn)[5-6]，限流是目前城市軌道交通運(yùn)營方常用的一種應(yīng)對策略；既能保障乘客安全,又可以合理有效地均衡各座車站單位時(shí)間進(jìn)站客流和列車能力利用率;能最大限度地發(fā)揮設(shè)施設(shè)備的潛能,確保線路的暢通和高效運(yùn)營；其體現(xiàn)的是“用時(shí)間換安全”和“犧牲局部保全局”的思想。

根據(jù)限流的實(shí)施條件及特點(diǎn),本文將限流劃分為常態(tài)限流及臨時(shí)限流兩類。常態(tài)限流是指在一定時(shí)期或某些特定日期的特定地點(diǎn)和特定時(shí)段都采取的限流措施,其實(shí)施條件為工作日早晚高峰時(shí)段的能力緊張區(qū)段、或發(fā)生了可預(yù)知的大客流事件(如節(jié)假日期間、大型體育賽事[7]、大型展覽會、大型文藝活動等)。臨時(shí)限流是在運(yùn)營延誤或突發(fā)事件條件下,當(dāng)線路運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)發(fā)生客流擁擠并有安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí),在某些地點(diǎn)與時(shí)段采取的限流措施。

1.2 限流的作用

限流的作用主要體現(xiàn)在保障乘客安全,均衡能力利用與提高運(yùn)營可靠性等方面。

(1) 保障乘客安全。限流可以保障乘客安全有效避免因大客流可能產(chǎn)生的擁擠踩踏及乘客被擠下站臺安全隱患。采用關(guān)閉出入口,關(guān)閉閘機(jī)和設(shè)置導(dǎo)流欄桿等限流措施后,站臺的候車乘客可以有序上車,從而避免乘客無序擁擠。這樣既能提高運(yùn)輸效率,又能保證運(yùn)營安全。圖1為采取限流措施前后的站臺人數(shù)變化情況?？梢?控制單位時(shí)間的進(jìn)站人數(shù),可延緩超過車站安全警戒數(shù)量的乘客進(jìn)站,進(jìn)而達(dá)到“削峰填谷”的效果,從而保障站臺安全。

圖1 限流前后站臺人數(shù)變化示意圖

(2) 均衡能力利用與提高運(yùn)營可靠性。限流可合理、有效地均衡各座車站單位時(shí)間進(jìn)站客流量，并能均衡列車能力利用率，可最大限度地發(fā)揮設(shè)施設(shè)備的潛能，防止因列車滿載率過高而導(dǎo)致前方車站乘客無法上車，繼而造成客流積壓，可有效避免因乘客“吊車門”而導(dǎo)致列車停站時(shí)間延長，從而確保全線的安全與通暢運(yùn)營。圖2為大客流車站限流前后的各車站客流情況示意圖。由圖2可見，在限流之前,B車站客流已使列車滿載,故C、D、E站客流積壓;限流之后,C、D、E站無客流積壓。這種限流方案會造成特定區(qū)間(B—E區(qū)段)的運(yùn)能浪費(fèi)，是一種“犧牲局部保全局”的思路。

圖2 限流在均衡能力利用及提高運(yùn)營可靠性方面的作用示意

2 限流方案的制定與評估方法

2.1 限流方案的制定原則與要求

限流方案應(yīng)能保證合理的站臺承載能力和均衡列車輸送能力，在保障運(yùn)營安全有序的前提下，最大程度地減少對乘客的影響。由于常態(tài)限流與臨時(shí)限流的目的與要求不同，限流方案在實(shí)施要求與實(shí)施條件都有區(qū)別。表1為常態(tài)限流與臨時(shí)限流的實(shí)施要求與實(shí)施條件。

表1 常態(tài)限流與臨時(shí)限流的實(shí)施條件

2.2 限流時(shí)間

限流時(shí)間包含限流啟動時(shí)刻及限流持續(xù)時(shí)間2部分。在常態(tài)運(yùn)營條件下，限流啟動時(shí)刻取決于客流的時(shí)間分布規(guī)律及運(yùn)輸能力短缺時(shí)段。由于工作日早晚高峰以通勤客流為主，因此常態(tài)限流通常選取早高峰及晚高峰的開始時(shí)刻作為限流啟動時(shí)刻。限流持續(xù)時(shí)間主要取決于高峰客流的持續(xù)時(shí)間，與站臺的能力和列車滿載率等因素有關(guān)。從提高限流的效率以及方便乘客出行的目的出發(fā)，常態(tài)限流的啟動時(shí)刻及持續(xù)時(shí)間應(yīng)相對固定，且持續(xù)時(shí)間不應(yīng)過短或過長，一般應(yīng)大于30 min，且不超過90 min)[1]。在非正常運(yùn)營條件下，限流啟動時(shí)刻及限流持續(xù)時(shí)間主要取決于突發(fā)事件的性質(zhì)及實(shí)際客流變化等因素，應(yīng)基于應(yīng)急處置預(yù)案,并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況實(shí)時(shí)調(diào)整。

2.3 限流地點(diǎn)

限流地點(diǎn)的選取包含限流車站的選取及車站內(nèi)限流位置的選取2部分。

在常態(tài)運(yùn)營條件下，限流車站的選取主要以車站的進(jìn)出站客流量為依據(jù)。一般選擇進(jìn)站量大且出站量少的車站作為主要的限流車站[1]。限流車站的選取還會受到限流時(shí)間段內(nèi)客流方向的影響。在早高峰時(shí)段限流，客流方向以郊區(qū)向市區(qū)方向?yàn)橹?，因此限流車站多分布在城市外圈；在晚高峰時(shí)段限流，客流方向剛好相反，因此限流車站多分布在城市內(nèi)圈。車站內(nèi)限流位置則主要集中在手扶梯、進(jìn)站閘機(jī)、售票機(jī)、換乘通道及車站的出入口等處。根據(jù)限流等級，具體限流措施應(yīng)按“站臺層→站廳層→換乘通道→出入口”的順序來實(shí)施。

在非正常運(yùn)營條件下，限流車站應(yīng)以客流積壓嚴(yán)重或瞬時(shí)大客流無法快速疏散的車站為主；站內(nèi)限流位置可根據(jù)突發(fā)事件的影響程度，按由內(nèi)而外的原則逐級實(shí)施，遵循“先站內(nèi)、后站外”，“先進(jìn)站客流、后換乘客流”[8]的原則。

2.4 限流措施

限流措施與限流級別和限流強(qiáng)度有關(guān)。根據(jù)客流規(guī)模與運(yùn)輸能力的不匹配程度,限流級別可劃分為車站級限流、單線級限流與路網(wǎng)級限流3種[8]。其中，車站級限流可根據(jù)客流強(qiáng)度定義不同的客流等級，其限流措施實(shí)施應(yīng)根據(jù)車站客流擁擠程度和突發(fā)事件等級“由低級向高級”逐級執(zhí)行。限流強(qiáng)度即單位時(shí)間內(nèi)限制進(jìn)站的人數(shù)，是根據(jù)路網(wǎng)、線路、車站、列車等各個設(shè)施的特征和布局情況，以各設(shè)施的最大負(fù)荷能力范圍為基礎(chǔ)來確定的。

限流措施分客流控制與站車協(xié)同兩種?？土骺刂剖侵笢p緩乘客進(jìn)站速度和限制單位時(shí)間乘客的進(jìn)站量，具體包括設(shè)置柵欄、放慢安檢速度、減緩人工售票、減少閘機(jī)開放數(shù)量、關(guān)閉自動扶梯、關(guān)閉自動售票機(jī)及車站進(jìn)出口等[9]。站車協(xié)同措施則是將客流控制與多種列車運(yùn)行調(diào)整措施組合運(yùn)用來緩解客流集聚在站內(nèi)的問題。常用的列車調(diào)整措施有加車、扣車、跳停、變更交路及備車投用等[10-13]。

2.5 限流方案的編制流程

限流方案的編制應(yīng)以客流特征為依據(jù)，包括資料收集、初步方案制定、方案評估、方案實(shí)施與調(diào)整等4個過程。具體的限流方案編制流程見圖3。其中，定期對限流方案進(jìn)行評估與調(diào)整尤為重要。

2.6 限流實(shí)施效果的評價(jià)

對限流方案實(shí)施效果進(jìn)行評價(jià)是一個涉及乘客、列車和策略等多因素相結(jié)合的組合優(yōu)化問題，同時(shí)也是一個多目標(biāo)決策問題。在進(jìn)行評價(jià)時(shí)必須綜合考慮限流方案的大規(guī)模、多因素、多約束、多目標(biāo)和動態(tài)性等特點(diǎn)，可以從定量與定性兩個層面對限流方案實(shí)施效果進(jìn)行綜合評價(jià)。具體評價(jià)指標(biāo)如圖4所示。

圖3 常態(tài)限流方案的制定流程

圖4 限流方案評價(jià)指標(biāo)

3 上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)的限流實(shí)踐

3.1 基本情況

至2016年1月，上海已建成14條線路,形成了617 km線路及366座車站的運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。隨著上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的不斷發(fā)展，客流增長速度非?？?。至2015年12月20日，上海城市軌道交通的單日最高客運(yùn)量達(dá)到1 028萬人次，多條線路的列車滿載率在早高峰時(shí)段超過了100%，部分?jǐn)嗝婵土黠柡投雀哌_(dá)130%。為了應(yīng)對急增的網(wǎng)絡(luò)客流量，上海已將限流納入常態(tài)化管理，共有13條線路、50座車站在工作日高峰時(shí)間段采用了不同程度的限流措施。

3.2 限流方案

目前,上海城市軌道交通的常態(tài)限流主要針對工作日早晚高峰時(shí)段的通勤客流。由于可預(yù)知大客流事件的瞬時(shí)大客流存在不穩(wěn)定性，故尚未被納入常態(tài)限流管理中。常態(tài)限流時(shí)間以工作日的早晚高峰為主，持續(xù)時(shí)間為1.0～1.5 h不等。采用常態(tài)限流的車站主要集中在城市外圍區(qū)域，市中心的限流站點(diǎn)大多為換乘車站。限流措施以客流控制為主，也有部分車站采用站車協(xié)同的限流措施。具體方案如表2所示。

表2 上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)的常態(tài)限流方案

表3 上海軌道交通突發(fā)大客流應(yīng)急預(yù)案

針對運(yùn)營延誤或突發(fā)事件導(dǎo)致的臨時(shí)限流，目前上海軌道交通運(yùn)營方已建立了突發(fā)大客流的應(yīng)急預(yù)案。預(yù)案結(jié)合各車站運(yùn)能，依據(jù)突發(fā)事件可能造成的危害程度、波及范圍、影響大小、行車中斷時(shí)間、人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失等情況，將事件劃分為一級、二級及三級3個等級，并按事件等級根據(jù)《上海軌道交通大客流處置工作預(yù)案》及各車站應(yīng)急預(yù)案實(shí)施相應(yīng)限流策略(如表3所示)。

3.3 實(shí)施效果評價(jià)

基于限流方案評價(jià)指標(biāo)，從安全與效率兩方面對目前上海軌道交通限流的實(shí)際效果進(jìn)行評價(jià)。鑒于目前上海軌道交通在實(shí)際運(yùn)營定量評估數(shù)據(jù)仍不充足，因此,此次評價(jià)主要從定性的角度進(jìn)行分析。上海地鐵的限流評價(jià)結(jié)果如表4所示。

由表4可見，上海軌道交通采取的限流措施在保障乘客安全及提高運(yùn)營效率方面確有積極作用，但同時(shí)也存在一些問題，需在后期建立相應(yīng)對策加以完善。表5為目前上海軌道交通在限流實(shí)施過程中存在的問題及擬建立的相應(yīng)對策。

表4 上海軌道交通限流效果評價(jià)

表5 上海軌道交通限流實(shí)踐存在的問題及改進(jìn)對策

4 結(jié)語

限流作為應(yīng)對城市軌道交通“大客流”的一種常用手段”對于保障乘客安全和均衡能力利用、提高運(yùn)營可靠性起到了重要作用，但其對部分乘客出行帶來的不利影響也是顯而易見的。本文從限流的定義及作用分析出發(fā)，提出了限流方案的制定原則、實(shí)施條件、實(shí)施細(xì)則和評價(jià)指標(biāo)，并結(jié)合上海軌道交通限流實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了目前上海軌道交通限流方案的實(shí)施效果及存在問題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議。成果對于補(bǔ)充與完善城市軌道交通的限流理論與方法具有積極意義。

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Passenger Holding Plan in Rail Transit Network and Its Application

JIANG Zhibin, ZHU Bingqin, ZHOU Ming

Passenger holding is an effective way to deal with the overload operation at peak hours and large passenger flow in emergencies. By analyzing the definition and effect of passenger holding, the principle, application conditions,methods and evaluation indicators are proposed to summarize and evaluate the implementation of passenger holding plan in Shanghai rail transit network. Since the making of passenger holding plan is mainly based on the experiences of the operation managers, the overall and dynamic considerations are still in need in the plan.

urban rail transit; passenger holding; large passenger flow organization; train operation adjustment

College of Transportation Engineering,Tongji University,201804,Shanghai,China

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61473210)；中央高?；緲I(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(1600219246)

U 293.6

10.16037/j.1007-869x.2017.03.002

2016-01-06)