苗 沁 潘 琢

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，610031，成都∥第一作者,高級工程師)

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城市軌道交通列車停站時間研究

苗 沁 潘 琢

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，610031，成都∥第一作者,高級工程師)

通過對城市軌道交通列車停站時間大規(guī)模的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集,分析了城市軌道交通列車停站時間的構(gòu)成及各組成環(huán)節(jié)的用時。詳細論述了各組成環(huán)節(jié)的用時及機理。根據(jù)乘客上下車用時的統(tǒng)計與影響因素分析，推薦了其取值范圍。總結(jié)出城市軌道交通列車停站時間計算式,并應(yīng)用案例對某站列車的停站時間進行計算。得到的計算式不僅便于地鐵工程設(shè)計和計算,也便于運營人員合理安排列車停站時間。

城市軌道交通; 停站時間; 上下客速度

Author′s address China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd.,610031,Chengdu,China

城市軌道交通列車停站時間是決定和影響軌道交通系統(tǒng)運輸能力的制約因素之一,是城市軌道交通工程系統(tǒng)規(guī)模設(shè)計、車站服務(wù)水平、站臺客流組織的重要參數(shù)。準確計算和掌握列車在車站的停站時間,對運營管理和城市軌道交通系統(tǒng)設(shè)計有重要的作用。

我國的JB 104—2008《城市軌道交通工程項目建設(shè)標準》(以下簡稱《建設(shè)標準》)和GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《地鐵規(guī)范》)中對地鐵列車停站時間的規(guī)定內(nèi)容較少,對乘客上下車速度也沒有明確規(guī)定。

目前,國內(nèi)外雖有地鐵列車停站時間方面的觀察研究,但對停站時間與乘客進出車門速度的關(guān)系卻沒有較明確和系統(tǒng)的結(jié)論。

1 研究目的與技術(shù)路線

本文以停站時間為主要研究內(nèi)容,主要揭示停站時間各組成環(huán)節(jié)的用時;重點對上下客用時進行分析,對影響該時間的乘客進出門速度進行研究,并按活動類型明確其速度范圍值。

本文研究基于以實踐調(diào)研為基礎(chǔ)的觀察法,以成都、杭州、寧波、南京及北京等地的實際運營地鐵列車為觀測對象。首先，課題組人員進行多地實時視頻拍攝,在獲取視頻資料后,采用觀測、回放、重要環(huán)節(jié)研究、數(shù)上下客人數(shù),以及開關(guān)門讀秒等方法,對視頻進行數(shù)據(jù)摘錄和分析(見圖1)；然后，將觀測到的數(shù)據(jù)記錄于表格中,并對表格中數(shù)據(jù)進行梳理、歸類和分析,得到初步數(shù)據(jù)結(jié)果；最后，將初步數(shù)據(jù)結(jié)果值與規(guī)范中相關(guān)數(shù)據(jù)對比分析,最終確定觀測數(shù)據(jù)的合理用值范圍(即實際可應(yīng)用值)。

2 停站時間

列車停站時間與開行密度、運輸能力密切相關(guān)。一般而言,停站時間縮短,則開行密度增加,系統(tǒng)運輸能力亦相應(yīng)增大。列車停站時間主要包括開門時間、上下客時間及關(guān)門時間3個部分。

(1) 開門時間指列車進站停穩(wěn)到列車車門、站臺門全部開啟的時間。開門時間包括開門準備時間和開門動作時間兩部分。列車開門準備過程為:列車停穩(wěn)后,ATO (列車自動運行)系統(tǒng)向列車和站臺門發(fā)出開門指令;控制系統(tǒng)首先進行相關(guān)檢查,檢查車速是否為零、停站位置是否正確,然后將檢查結(jié)果反饋回控制系統(tǒng)。開門動作過程為:在檢查結(jié)果滿足開門條件后,經(jīng)過電氣傳動時間,車門和站臺門開啟至全部打開。

圖1 停車時間研究的技術(shù)路線圖

(2) 上下客時間指列車車門打開后,列車上的乘客走至站臺,以及站臺上的乘客進入列車車廂的時間。通常該時間是列車關(guān)門與開門之間的時間,理論上應(yīng)能使乘客從容完成上下車作業(yè)。

(3) 關(guān)門時間指無乘客進出狀態(tài)下,車門、站臺門全部關(guān)閉直至列車起動出發(fā)的時間。關(guān)門時間包括關(guān)門動作時間和列車起動準備時間兩部分。列車關(guān)門過程為:ATO系統(tǒng)向列車和站臺門發(fā)出關(guān)門指令；控制系統(tǒng)首先檢測站臺門及車門間是否有遮擋物,確認無遮擋物后則經(jīng)過電氣傳動關(guān)閉列車車門及站臺門。列車起動準備過程為:在列車車門完全關(guān)閉后,ATO系統(tǒng)向列車發(fā)出起動指令;待控制系統(tǒng)確認列車門和站臺門關(guān)好,且前方通行信號允許通行后,列車起動出站。

《地鐵規(guī)范》中規(guī)定地鐵列車開關(guān)門時間為17～19 s。本文將通過觀測進一步印證該數(shù)據(jù)。上下客時間在規(guī)范中并未提及,通常通過客流量與乘客進出車門平均用時計算得到。其中，乘客進出車門平均用時取0.6 s/人。

乘客進出車門平均用時理論上受制于乘客上下車類型、攜帶物品數(shù)量及乘車環(huán)境等因素,故應(yīng)是一個范圍值。乘客進出車門平均用時取值是本文重點研究內(nèi)容。

2.1 開關(guān)門時間

《地鐵規(guī)范》規(guī)定:“列車開關(guān)門時間不宜大于17 s,乘客比較擁擠的車站不宜大于19 s”。本文結(jié)合對成都、杭州、寧波、南京及北京等地的地鐵列車觀測數(shù)據(jù),通過實際觀測值及數(shù)據(jù)處理平均值,對開關(guān)門時間值作進一步印證。

開門時間可細分為開門準備時間和開門動作時間。開門準備時間主要為控制系統(tǒng)檢查時間。開門動作時間為站臺門和列車車門開啟直至完全打開時間。

研究選取了帶有站臺門的車站。國內(nèi)城市軌道交通部分車站列車開門時間觀測調(diào)研結(jié)果見表1。根據(jù)調(diào)研結(jié)果,列車到站停穩(wěn)后,開門準備時間最小值為2 s,最大值為6 s,平均值為3～5 s;開門動作時間最小值為3 s,最大值為6 s,平均值為3～5 s。開門準備時間與開門動作時間相加即為開門時間?？紤]重疊度和誤差,開門時間取值范圍應(yīng)為6～9 s。

表1 國內(nèi)城市軌道交通部分車站列車開門時間觀測平均值統(tǒng)計表

關(guān)門時間包括關(guān)門動作時間和列車起動準備時間。關(guān)門動作時間為列車車門動作直至關(guān)閉時間; 列車起動準備時間為車門關(guān)閉后至列車起動的檢查和等待時間。

同樣以帶有站臺門的車站為研究對象。國內(nèi)城市軌道交通部分車站列車關(guān)門時間觀測調(diào)研結(jié)果(部分)見表2。根據(jù)調(diào)研結(jié)果,列車關(guān)門動作時間最小值為3 s,最大值為7 s,平均值為3～5 s;列車起動準備時間最小值為6 s,最大值為25 s。觀測中發(fā)現(xiàn)各城市的列車起動準備時間相差較大(杭州為7～12 s,南京為8～15 s,北京為10～17 s,成都為12～19 s)。該數(shù)據(jù)值變化幅度較大的主要原因在于安排運營進路過程中,列車需有不同時長的等待時間。本文認為列車起動準備時間具有進一步縮減的可能?？紤]普適性及一般性規(guī)律,結(jié)合觀測數(shù)據(jù),本文初步建議列車起動準備時間設(shè)為8～15 s。關(guān)門動作時間與列車起動準備時間相加即為關(guān)門時間,其取值范圍應(yīng)為11～20 s。

表2 國內(nèi)城市地鐵列車關(guān)門時間觀測平均值統(tǒng)計表

開關(guān)門時間即開門+關(guān)門時間。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果,開關(guān)門總時間一般不低于17 s。這與《地鐵規(guī)范》的規(guī)定值比較接近。同時，觀測數(shù)據(jù)也表明,若列車運營進路安排合理,開關(guān)門過程管控熟練,而且乘客無影響列車車門的行為,則開關(guān)門時間值可進一步縮短,進而接近或達到規(guī)范要求值。

研究表明，開關(guān)門時間是一個范圍值,本文初步建議開關(guān)門時間范圍為17～29 s。

2.2 上下客時間

上下客時間是指列車乘客下車進入站臺及站臺乘客上車進入列車車廂的時間。該時間值及相關(guān)計量參數(shù)在《建設(shè)標準》和《地鐵規(guī)范》中均未提及。目前地鐵工程設(shè)計采用的乘客進出門人均用時為0.6 s/人,系經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

本文將結(jié)合觀測數(shù)據(jù)對乘客進出門人均用時進行研究。按乘客上下車人數(shù)比例，乘客上下車客流分為3種類型:Ⅰ類為下車主導(dǎo)型客流,即下車客流居多或主要是下車客流;Ⅱ類為上車主導(dǎo)型客流,即上車客流居多或主要是上車客流;Ⅲ類為上下車客流均衡,相差不大。

經(jīng)觀測研究,上述上下車客流的乘客進出門速度各有不同。從速度來看,由高到低依次為類型Ⅰ、類型Ⅱ、類型Ⅲ。這是因為客流方向越單一,則進出速度越快。當客流方向不同時,乘客的等待、避讓和交錯行為會讓乘客進出門速度減小,用時加長。當客流方向較單一時,一般客流的出門流速要大于進門流速。由于一般站臺的空間大于列車車廂的空間,而且車廂內(nèi)往往還有乘客,從而導(dǎo)致客流進門上車速度小于出門下車速度。

對客流上下車活動進一步研究發(fā)現(xiàn)，車門開啟時間約為3～5 s。而觀測數(shù)據(jù)顯示,實際運營中列車門開啟1～2 s后,乘客已在進行上下車作業(yè)；同樣,在車門關(guān)閉前1～2 s，也有乘客進行上下車作業(yè)。上述兩個時間雖分屬于開門和關(guān)門時間,但實際也在進行上下客作業(yè)。這表明上下客與開關(guān)門作業(yè)有部分時間重疊。故在相關(guān)數(shù)據(jù)計算中,需對重疊時間加以甄別、取舍。

國內(nèi)城市軌道交通部分車站乘客上下車用時調(diào)研觀測數(shù)據(jù)見表3。

表3 國內(nèi)城市軌道交通部分車站乘客上下車用時均值統(tǒng)計表

下車主導(dǎo)型客流的乘客上下車用時最小觀測值為0.5 s/人,較大觀測值為1.0 s/人。其中，最小值還略作縮減,但減小有限; 較大觀測值變化幅度較大。這與下客環(huán)境密切相關(guān)。當下車客流受到門口上車客流堵?lián)鯐r,出門空間變小,乘客出門需繞避上車客流,甚至需與上車客流交錯通過車門,從而造成下車速度大幅下降。觀測發(fā)現(xiàn)，乘客用時與列車車門、上車客流阻擋、乘客攜帶物品、乘客文明程度等因素密切相關(guān),并具有進一步減小的可能性。

上車主導(dǎo)型客流的乘客上下車用時最小觀測值為0.55 s/人,較大觀測值為1.2 s/人。與下車主導(dǎo)型客流的乘客上下車用時相類似,其用時上限值具有進一步增多的可能性。

上下車均衡型客流的乘客上下車用時最小觀測值為0.60 s/人,較大觀測值為1.2 s/人。該值與上下客環(huán)境、乘客攜帶物品、乘行秩序等因素密切相關(guān)。先下后上、分向進出、緊湊快速等乘行秩序越好,則用時越小; 反之若乘客隨身攜帶物品較多,進出門相互爭搶,上下車方向雜亂,則用時更多。

目前采用的乘客上下車用時經(jīng)驗值為0.6 s/人。該值相對較單一,并且未對進出門類型作區(qū)別和劃分。經(jīng)本文研究并結(jié)合調(diào)研觀測,建議根據(jù)客流類型初步推薦乘客上下車用時范圍值:Ⅰ類客流的乘客上下車用時取0.50～0.80 s/人;Ⅱ類客流的乘客上下車用時取0.55～0.90 s/人;Ⅲ類客流的乘客上下車用時取0.60～1.0 s/人。

3 停站時間計算案例

由上述分析，地鐵列車停站時間應(yīng)為:

(1)

式中:

t站——停站時間;

t開——開門時間;

t關(guān)——關(guān)門時間;

tΔ——開關(guān)門與乘客上車重疊時間;

p上——上客量;

p下——下客量;

t上,下——平均每人上下車時間;

h——高峰小時系數(shù);

n——高峰小時列車數(shù);

m——列車編組數(shù);

d——每車每側(cè)車門數(shù)。

以某地鐵車站為例,高峰小時站臺上車乘客為7 860人,下車乘客為8 954人；列車為地鐵B型車6輛編組,且每車4門；開行密度為30對/h,高峰小時系數(shù)為1.15。本站上下車客流量較均衡，屬Ⅲ類客流,故取乘客上下車用時為0.6～1.0 s/人。一般性情況下,乘客上下車用時取0.7 s/人,t開取8 s,t關(guān)取15 s,tΔ取3 s。則t站=38.80 s。

由式(1)可知，得高峰小時系數(shù)對客流量作了上浮處理。這為實際運營考慮了一定的富余量,故該站t站可取40 s(合理值)或45 s(較大富余值)。

4 結(jié)語

本文較系統(tǒng)地討論了地鐵列車停站時間各組成環(huán)節(jié)的活動機理和用時,對列車上下車客流類型進行劃分,并按類型明確了乘客上下車用時范圍值。此研究結(jié)果有助于工程人員進行相關(guān)工程的設(shè)計和計算,也方便了運營管理人員合理安排列車停站時間,同時也完善了規(guī)范未明確的內(nèi)容。

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Research of Urban Rail Transit Train Dwelling Time at Station

MIAO Qin,PAN Zhuo

By collecting a large amount of field data on urban rail transit train dwelling time at stations,the formation of dwelling time and the time spent in each component link are analyzed,the timing mechanism of each link is described in detail.Through analyzing the passenger boarding time and the influential factors,the span for statistics is determined.A computational formula is summarized and used to calculate the train dwelling time at a certain metro station.This formula is not only convenient for rail transit engineering design and calculation,but also for the rational arrangement of train dwelling time at station.

urban rail transit; dwelling time; passenger boarding speed

U292.4

10.16037/j.1007-869x.2017.06.009

2016-07-05)