毛嘉欣 王浩亮 张瑞芬 刘帆

摘 要：随着我国城市轨道交通的快速发展，日益凸显的问题也逐渐增多，如客流量与列车运能运力不匹配，早晚高峰旅客出行体验下降，平峰时间造成运力过剩等，针对如何在解决客流与列车运力相匹配的情况下提高满载率，文章将通过对于大小交路的模型建立，进行开行交路的参数设置，组织列车全时段的合理开行，通过分析比对，对于列车运力均衡性的调整和优化可起到关键作用。

关键词：满载率均衡性;大小交路;列车开行方案

中图分类号：F530.9  文献标识码：C

1 绪论

1.1 研究背景

随着城市轨道交通的迅速发展，全国开通线路里程的逐年大幅增长，在城市化进程加速推进的同时，人口规模也大幅增加，客流出行需求与交通供给之间的矛盾越发凸显。且随着交通工具保有量的提升，导致交通拥堵现象严重，其伴生的环境污染、能源消耗等问题已普遍困扰着全球各国，同时严重制约着城市的经济建设，与可持续发展理念背道而驰。城市轨道交通以其大运量、高速度、准时性、低能耗的优势，对缓解城市交通拥堵、提高城市交通运行效率具有重要意义[1]。

1.2 研究目的

由于我国各大城市之间的地理走势和区位规划之间存在差异，我国城市轨道交通的初期规划难免会产生与现有客流需求不匹配的情况，如线路不断延长或超长开通运营等情况，使客流的时间和空间分布产生不均衡性，目前单一的交路模式逐渐难以满足日益复杂的客流需求。地铁线路在城市不同区域之间的走向不同导致客流分布不均衡，从而导致车辆运用效率不高，而目前大部分线路采用的是大交路的开行方案，在早晚高峰小时内旅客在站等待时间较长，出行舒适度也有所下降。因此，可根据客流情况在不同时间段调整发车间隔和列车开行对数、调整列车运行速度等方法，以此缩短旅客出行总时间，实现地铁列车满载率的均衡性，提高城市轨道交通企业的运营效率。

1.3 研究意义

以大小交路列车满载率的均衡为目标之一，研究大小交路列车与开行方案的优化，对于乘客和企业来讲都有一定的现实意义：对于乘客来讲，在不降低原有服务水平的基础上，可以有效提高小交路运行车站的客流运转，以此提高所以乘客的出行效益;对于企业来讲，可以在控制列车原有编组均衡的基础上，来提高大小交路列车间的满载率，最大化地利用线路通过能力，科学合理地分配运能，提高客流输送效率，减少运用车总量，合理控制企业最低运营成本，显著提高城市轨道交通在客流运输市场中的竞争力。

2 国内外研究现状和优缺点

2.1 国内研究现状

国内学者结合各城市的运营实践，探索研究了轨道交通多交路运营组织方案。代存杰等人以客流需求时间、空间不均衡，以及列车交路模式为前提，以减少旅客平均等待时间、提高列车平均满载率以和减少列车总公里数为最终优化目标，建立了多目标混合整数非线性优化模型[2]。陈福贵也基于地铁客流，并结合既有线的运输组织对大小交路列车的运行组织进行了研究，对大小交路的列车运行编制具有重要意义[3]。同时有多位学者运用多种方法对模型进行研究，寻找能够满足旅客出行需求和满足企业运营收益需求的列车运行方式，为我国轨道交通开行方案的制订提供了新的方向。

综上，国内学者针对列车开行方案的优化的研究主要集中在客流需求、空间均衡及列车编组方案等方面，而模型的主要优化目标为列车最大载客量、企业最小运营成本。优化模型的主要约束条件为线路的客流量、运营企业的车辆数与列车的拥挤度等。

2.2 国外研究现状

国外早期的研究主要集中在区域运营模式，Canca等以马德里某条通勤线路为例，研究了客流突增情况下用小交路分担最大客流为目标的开行方案[4]。Y.JI等人考虑了公交车座位可用性以及旅客拥挤度来设计公交车的大小交路，开发了Markov模型来描述旅客的座位选择过程，并结合Markov模型建立以运营成本最优、旅客等待时间最短为目标的小交路方案优化模型[5]。

综述国外的研究现状，国外学者对于列车开行方案中大小交路的研究相对较少，研究重点集中在大小交路模式的优化方案上。

2.3 存在问题

通过对现有文献的综合分析整理，发现关于开行方案的优化措施还存在一些不足，比如对大小交路模式下的列车开行方案的研究不够深入。在大小交路实践中，若将客流量较大的地区作为小交路折返站，则会延长清客时间，降低列车运行效率。此外，关于区域运营模式的研究最为常见，但此类研究的重点主要集中在确定运营段数、车站数等方面。因此，需要综合考虑列车的交路、发车频率和列车编组，对大小交路进行深入研究。并以减少旅客等待时间以及提高列车满载率为优化目标。

2.4 优势所在

随着城市轨道交通网络化运营组织技术的发展，多编组和灵活编组的研究早就受到国内学者的关注。在早晚高峰时段若增加全线列车，会造成一定程度上的资源浪费。降低中间车站进站列车满载率，但也会提高中间车站对旅客的接纳能力。“大小交路”是一种基本的交通组织形式，即小交路列车在相应的站点清客后，经渡线折返到另一条线路继续运行。且城市轨道交通是城市建设中最具有公益性的基础设施，其通过放射狀的线路网连接城市的内外环，能够有效地缓解城市人口密度、居住环境、绿化面积、空气污染等一系列问题。

3 大小交路设置方案优化分析

当城市轨道交通线路运营长度过长，且伴随客流不均衡等问题时，可以通过设置科学合理的交路方案，在充分利用既有资源控制运营成本的同时提高运输组织服务水平，均衡满载率与乘客乘车体验之间的矛盾关系。这种需要考虑列车交路的方法，叫作编制列车交路计划，而线路断面客流量就是制定交路方案的基础，因此大小交路设置模型是以客流量为基础进行制定的[6]。