孙孟毅 宋倩茹

(1. 青岛地铁运营有限公司， 266101， 青岛； 2. 青岛青铁轨道交通产业研究院有限公司， 266101， 青岛∥第一作者， 工程师)

城市轨道交通同站台换乘是指两条线路共用一个岛式站台，乘客可从某线路的列车下车后，直接在同一站台上等待另一条线路的列车的换乘方式，可极大地方便换乘乘客。

同站台换乘可分为同站台同向换乘和同站台对向换乘两种，本文以同站台对向换乘为研究对象。同站台对向换乘方式下，如果两条换乘线路之间的列车衔接不合理，则可能降低换乘服务水平，使之成为客流组织的瓶颈，进而在一定程度上影响线网中部分线路的运输效率，导致乘客出行时间增加。

1 同站台对向换乘布置形式的优缺点

常见的同站台对向换乘站布置形式如图1所示[1]。其优点主要是短距离换乘、便捷高效。其缺点是：① 通常只能满足一个方向上的短距离相互换乘，其他方向上的相互换乘依然需要通过站厅或通道来完成，具有局限性；② 因站台面积有限，若大量客流集中到达，站台的缓冲能力较差；③ 基于乘客心理，易导致争抢上车，以及列车夹人、夹物事件的发生；④ 若两线中任一条线路在某个方向发生列车延误，容易因候车乘客滞留导致站台过度拥挤，安全管理风险较高。因此，同站台对向换乘方式对两条线路列车到发的合理衔接提出了很高的要求。

2 同站台对向换乘线间列车到发衔接的影响因素

2.1 列车到达间隔时间tj

列车到达间隔时间是指同线路同方向上连续两列车到达车站的时刻之差[1]。tj由实际客流量决定，是列车运行图的重要参数。对于同站台对向换乘站的共用站台，两线间列车到达间隔的匹配应在满足换乘客流安全、有效疏导的同时，兼顾换乘的便捷性。在客流高峰时段(以下简称“高峰时段”)换乘客流密集到达时，需要错开两条线路的列车到达时间，以避免发生因站台拥挤引发安全事故；在客流非高峰时段(以下简称“非高峰时段”)，换乘客流相对较小，列车的到发时间应尽可能满足换乘乘客“零等待”的需求。在实际的运营管理中，即使在非晚点的情况下，受司机等人员的操作影响，相对图定的到发时刻，列车的实际到发时间存有少量偏差是难以避免的。为保证同站台对向换乘的服务水平，在进行线间列车到发衔接组织方案设计时，少量的到发时刻偏差也应予以考虑。

a) 双岛式

2.2 乘客换乘时间

(1)

式中：

tw——统计期内换乘乘客在共用站台的累计候车时间；

P——统计期内共用站台上换乘乘客总人数。

2.3 其他影响因素

3 同站台对向换乘线间列车到发衔接的优化方法

3.1 主要影响因素的影响机理分析

3.1.1tj的影响机理

基于实际的列车运行及人员作业等影响因素，两条线路的列车同时到站上下客的情况如图2所示。图2中：tA,图停、tB,图停分别表示A线、B线列车在共用站台的图定停站时间；tB,到延为与图定计划相比B线列车到达车站所延误的时间；tA,早发为与图定计划相比A线列车驶离车站所提前的时间；t1为A线、B线列车同时在车站停车时的交集时间；t2为A、B两线列车车门均处于打开状态的时间；t3为司机关闭车门准备发车的时间。

如图2所示，优化的目标转化为使t1尽可能大。如tA,图停与tB,图停不相等时，t1取tA,图停、tB,图停中的较小值；当tA,图停、tB,图停与t1均相等时，两条线路列车将实现同时到发(即同一时间A线、B线列车均到达共用站台，经相同的停站时间后同时驶离)。而在实际运营中，考虑到列车司机操作等因素的影响，要严格把控t3(一般在岗位人员作业标准中有相关的规定)，并尽量减小tB,到延和tA,早发，以贴合列车运行图的开行计划。

图2 两条线路列车同时在站示意图Fig.2 Trains from two different lines parking in station at the same time

在高峰时段，将两条线路列车错开到发，即一条线路的列车驶离车站后另一条线路的列车再驶入车站，这样可减少下车乘客目睹邻线列车关门动车而无法换乘的情况，此时列车运行及人员作业对列车到达间隔的影响如图3所示。图3中，t4为两条线路的列车实际运行时错开到发的时间差，应观测现场的实际情况予以确定。在编制列车运行图时，还应考虑B线列车提前到达时间tB,早到和A线列车延迟发车时间tA,晚发，以确定两线列车错开到发的最小时间间隔t5。

图3 两条线路列车错开到发示意图Fig.3 Diagram of staggered arrival and departure of trains on two lines

在不考虑列车运行时间波动及突发大客流的情况下，设B线换入A线方向的站台为共用岛式站台，共用站台上换乘客流的累计候车人数与A线、B线的tj密切相关，且在1个tj周期内具有规律性，如图4所示。图4中：两条线路列车的停站时间均为ts，两条线路的tj均为d，Δd为周期d内两线列车到达时间的差值。

a) A线本站进站的累计候车人数

(2)

在高峰时段，为了保证密集到达客流的换乘安全，并兼顾两条线路间换乘候车时间的均衡，令Δd=d/2。此时，可将式(2)简化为：

(3)

图5 换入客流较大时对的调整示意图Fig.5 Adjustment of of the large change-in passenger flow

3.2 线间列车到发衔接的优化方法

基于上文的分析及列车运行图的绘制要求，根据客流高峰、非高峰时段换乘客流的不同特征，本文提出同站台对向换乘方式下线间列车到发衔接的优化方法。

3.2.1 高峰时段线间列车的到发衔接优化

高峰时段列车到达间隔时间较小，乘客错过列车后等待下一趟列车的时间较短。为避免客流对冲，应优先将两条线路的停站时间调整一致，并将两条线路的列车到达间隔时间调整一致或成倍数关系，使得两条线路或换入客流较大的线路满足式(3)的要求。当两条线路的列车到达间隔时间、停站时间不一致时，则应错开两条线路的列车到发时刻，在现场观测得到t4，并对tB,早到、tA,晚发进行统计，以确定t5的合理取值，并在两条线路的列车运行图中予以调整。

3.2.2 非高峰时段线间列车的到发衔接优化

与高峰时段相比，非高峰时段列车到达间隔时间相对较大。为缩短换乘乘客在站台的候车时间，在非高峰时段可通过如调整tj、微调列车运行图、平移部分列车运行线等方法对列车到发衔接进行灵活调整。

方法一：调整tj。在编制列车运行图时，可根据客流实际情况，调整两条线路的tj，以确保两线的tj一致或成倍数关系。

方法二：微调列车运行图。在tj、停站时间不一致且调整难度较大的情况下，以t1=t3为临界点分两种情况对列车运行图进行微调：① 当t1≥t3时，在列车运行图编制时找出如列车折返时间、区间运行时间、停站时间等具有冗余量、可微调的时间参数，调整这些时间参数，将两条线路的列车调整为同时在站，并最大限度地增加两条线路列车的同时在站时间；② 当t1

方法三：平移部分列车运行线。运用两条线路列车到达间隔时间差规律，在满足高峰时段tj及列车错开的基础上，应优先调整非高峰时段tj较大的线路，调整并确定这条线路部分时段的列车运行线。然后，另一条线路的列车运行线配合调整，使得两条线路的列车同时在站时间最大化或满足错开的条件。

这3种优化方法的优缺点如表1所示。

表1 非高峰时段线间列车到发衔接优化方法的优缺点分析Tab.1 Advantages and disadvantages analysis of the optimization methods of train arrival and departure connection between lines during off-peak hours

综上，在优化列车运行图时，如两线列车到达间隔时间一致，优先采取方法一；其次，可根据客流情况灵活采用方法二(该方法在高峰时段、非高峰时段、高峰和非高峰的过渡时段均可采用)。此外，若一条线路有两个同站台对向换乘站时，可基于“换乘客流大的车站为主要换乘站”原则，采用上述方法，优先满足主要换乘站内两条线路间的列车到发衔接，再通过有冗余量的时间参数微调列车在两个换乘站间的运行计划，以满足沿线其他换乘站列车到发衔接的要求。

4 案例分析

本文以青岛地铁2号线、3号线的换乘站五四广场站为例进行分析，其站台布置形式如图6所示。该站为双岛式同站台对向换乘，青岛地铁2号线、3号线均为青岛市区的主要线路，客流量较大。

图6 青岛地铁2号线、3号线换乘站五四广场站的站台布置形式示意图Fig.6 Platform layout of the May 4th Square Station, the Qingdao Metro Line 2 and Line 3 transfer station

以2019年旅游季(7～8月)某个工作日为例，由于2号线部分线路暂未开通，两条线路的tj无法调整一致，基于此确定列车运行图的优化原则为：① 将停站时间均设为45 s；② 根据运营实际，确定高峰时段、非高峰时段列车错开时间分别为10 s、35 s；③ 编制列车运行图时，以客流较大的3号线为基准、2号线配合为原则，调整五四广场站的列车到发时刻。

4.1 高峰时段的优化措施

根据现场数据，运用式(1)对数据进行计算后，该站的优化调整措施为：因高峰时段的客流较大，2号线上线列车数增加1列，将2号线的tj从原来的5 min 20 s压缩至5 min。受2号线列车运行间隔缩小的影响，考虑错开列车的到发时间，对3号线的列车运行图进行配合调整。五四广场站高峰时段各方向的平均站台换乘候车时间如表2所示。其中，早高峰时段2号线下行换3号线下行的平均站台换乘候车时间仅为1 min 38 s。此外，两条线路的列车到达时间错开了10 s，有效地避免了列车同时在站情况下同站台对向换乘客流对冲的情况。

表2 高峰时段五四广场站各方向的平均站台换乘候车时间对比Tab.2 Comparison of average platform transfer waiting time at May 4th Square Station during peak hours

4.2 非高峰时段的优化措施

与高峰时段相比，非高峰时段两条线路的客流量相对较小。因此，保持两条线路的tj不变。采用微调方法对列车运行图进行优化。五四广场站非高峰时段平均站台换乘候车时间如表3所示。其中，在2号线下行换3号线下行、3号线上行换2号线上行两个换乘方向上的平均站台换乘候车时间均减少了53 s，大大地提升了换乘乘客的出行便捷性，达到了缩短站台候车时间的优化目标。两条线路的列车到达时间错开了35 s，从现场执行情况看达到了预期的效果。此外，在2019年的旅游季期间，这两条地铁线路均未有五四广场站同站台对向换乘乘客投诉事件，列车运行图的优化调整取得了良好的效果。

表3 非高峰时段五四广场站各方向的平均站台换乘候车时间对比Tab.3 Comparison of average platform transfer waiting time at May 4th Square Station during off-peak hours

5 结语

本文对同站台对向换乘列车衔接的影响因素进行分析，结合高峰时段、非高峰时段的客流特点及列车运行不准点等情况，从优化列车运行图的角度提出了3个优化两条换乘线路间列车到发衔接的方法，以合理调整换乘站两线间的列车到发时刻，减少换乘乘客在站台的候车时间，提升乘客出行的便捷性，同时在乘客换乘出行安全性上也起到了一定的保障作用。