摘要：随着城市化进程的加快和市区轨道交通的建设与运营，一些特大城市正在规划建设市域轨道线，用以服务中心区与外围组团的快速联系，从而满足拓展城市空间、实现市域一体化发展的需要，市域轨道线是城市轨道交通的主要组成部分。
关键词：轨道；运营组织；模式研究
一、市域轨道线运营模式概述
目前的轨道交通运营模式大体有两种，一种是站站停的普通地铁运营模式，这也是城市轨道交通广泛采用的模式，另外一种是大站停列车与站站停列车组合的越站运行模式（俗称“快慢车”），这种模式在城际线及国铁中广泛采用。
相较于一般的城市轨道交通线路，市域快线具有运营线路较长、平均站间距较大的特点，可以有以下运营模式：
1、采用高运行速度，高舒适性标准车辆的站站停模式；
2、增强重点组团点对点交流的“大站停”与“站站停”列车组合运营模式（俗称“快慢车模式”）；
3、两者均考虑的四线快慢车运营模式；
4、三种列车组合方案，即直达车（特快）+快车+站站停列车的模式。如图1所示。
图1 三种列车组合情况
由于施工实施条件有限，四线快慢车运营模式暂时不适用于国内市域轨道线的运营模式选取，因此，用广州地铁远期规划的18号线举例，对比其他三种运营模式的情况，如表1所示。
表1 十八号线不同运营模式对比表
市域线快慢车运营模式暂无相关的规范和标准。在采用地铁制式的系统时可参照地铁设计的相关规范，但与常规城市轨道交通相比有其自身的特点；因此需根据线路特征和乘客需求，对相关技术标准的选取进行分析研究。
二、快慢车运营组织方式的运作条件
快慢车运营组织模式中的大站停列车主要是解决大组团间的长运距乘客的快速出行需求，大站停列车在部分站点不停车过站以提高过站速度和减少停站时间来实现快速的目的，其缺点是运营组织复杂，降低系统能力，同时也增加了站站停列车乘客的旅行时间。由于优缺点并存，因此市域轨道线路选择使用快慢车运营组织模式要考虑多方面的情况。
1、快慢车方案及其适用的客流条件
从适应运输需求的角度，符合客流的空间分布特征是判断停站方案适应性的基本依据，一般情况下，与列车停站最相关的是各站点的上、下车客流量。每条线路上各站点的上、下车客流量的分布都不是绝对均衡的，其空间分布特征可用不均衡系数和标准偏差系数两个指标描述。设轨道交通沿线各车站上、下车客流量的集合为 V＝（v1，v2，⋯，vn），则不均衡系数的计算方法为：
式中：Vmax 为单向最大上、下车客流量，人次/h；
vi 为单向各车站的上、下车客流量，人次/h；
n 为车站数量，个。
不均衡系数仅反映了集合 V 中 vmax 偏离均值的最大程度，通常以高峰小时客流数据作为分析对象。很明显，α≥1，α 越趋近于 1，上、下车客流量的分布越均衡，当 α ≥1.5 时，不均衡程度就较大。而对V 整体分布的评价，还需要引入标准偏差系数 β：
式中：S 为上、下车客流量的标准偏差；
So 为标准分布Xo 的标准偏差；
为上、下车客流量均值。
同样，在计算标准偏差系数时，通常以高峰小时客流数据作为对象。显然，1为 β 的临界值，当 β≤1 时，表明上下车客流量的分布较均衡；当β＞1 时，反之。
实践证明，在上、下车客流量不均衡程度较大的线路上采用快慢车方案是有利的，特别是对于长距离旅客出行比例较大且某些车站间直达客流较多的线路能够起到较好的客流集散作用。
同时，上、下车客流量的不均衡程度还可以用于衡量快慢车的开行比例。一般情况下，不均衡程度越大，开行比例就应越大。但从服务水平的角度，开行比例的制定还应兼顾旅客的平均运距，显然，对于平均运距较短的情况，增加慢车数量能够最大限度地满足短距离旅客的出行需求。因此，在实际操作中，应对两者进行综合考虑。客流分析结果仅仅是停站方案制订的必要条件而非充分条件，还需从通过能力、旅客出行时间节省等方面对停站方案进行分析调整。
2、线路通过能力是限制快慢车运营组织的节点
多车种运营模式的通过能力，主要受信号的最小追踪间隔时间、快慢车开行比例、越行站的设置位置、越行站配线方案、折返站的折返能力等因素的影响。最小追踪间隔时间越小，其最大通过能力越大。快慢车开行比例越趋近于1：1，其最大通过能力越小。
快车在慢车站不停车通过的运营组织方式，使慢车和快车之间的间隔时间随着慢车站数量的增加而减小。显然，在运行过程中，若两者的间隔时间不能满足最小间隔时间要求，快车便无法正常运行，因此需要采取“快车越行慢车或增大快慢车发车间隔”的调整策路。但在这两种方案下，线路所能达到的通过能力是不同的，可以采取扣除系数法对此进行分析计算。
城市轨道交通的线路通过能力是以站站停慢车为基础进行描述的，因此快车的扣除系数是指因铺画一对或一列快车需从平行运行图上扣除的慢车对数或列数，其计算公式为：
式中：t差 为快、慢车的旅行时间差；
Δti 为慢车在中间站 i 增加的停站时间；
I为最小列车间隔时间，一般城市轨道交通线路的I≥2min；
h 为线路中间站的数量；
k 为慢车被越行的次数。
慢车每被越行一次，快车的扣除系数就增加1。因此，在一般情况下，城市轨道交通线路应尽可能采用无待避停站方案，以提高线路通过能力。
三、快车停靠车站的确定
快车停靠车站的选择是确定城市轨道交通快慢车结合开行方案时需解决的主要问题。快车停靠站的确定需综合分析轨道各车站各时段总的客流乘降量特点，尽量将组团中心站、重要换乘站及重要客流集散点确定为快车停靠站。以下有两种方法确定快车停靠车站：
方法1：基于列车服务频率的确定。在满足旅客出行需求的基础上，为了尽可能地提高快车的旅行速度，按照需求—供给匹配原则计算各站需要停靠的列车数量。设定上、下车客流量最大的车站为每列车必须停靠的车站，即停靠列车数等于开行列车数，以该站的列车服务频率为基准（基准车站），根据上、下车客流量推算其余各站的需要服务频率：
若
，则车站i为快车站。
其中：Vmax为单向最大上、下车客流量；
Vi为单向各车站的上、下车客流量；
θ为快慢车开行比例；
fmax为基准车站的服务频率。
方法2：站点不均衡系数准则。判断满足条件的站点，若满足条件，则快车在该站点停靠。这种处理方法的目的主要是疏导快车停靠站点的集中客流。
方向不均衡系数准则：先判断开辟快车的方向，若满足条件，则在客流量低的方向开通快车，让后根据该方向的客流量分布情况，选定快车沿途停靠的站点。这种处理方法的目的主要是加快客流量较小方向的车辆周转。
四、避让站的设置
避让站的选择主要受快车停靠站的位置及高峰行车对数等因素制约，需考虑的原则是：1）符合快车在车站超越慢车的原则，尽量避免快车在区间与慢车相距太近导致快车降速的情况；2）避让站尽量设置在非地下车站，以节省造价，提高经济性；3）尽量与出入段线、故障车停车线等合并设计，并考虑均衡性和一定的冗余度；4）避让线设置方案的可行性及经济性的原则。
避让站设置数量受行车模式及快车调整站数量的影响（即受系统通过能力的影响），对于避让线是否与快车停靠站合并设置有两种模式。一种是采用大编组低密度的行车模式（高峰约15对/h），避让站基本设置在快车停靠站。由于快车停靠站本身客运量大，对车站空间要求高，因此合并设置可提高车站空间利用率并节省投资；同时，由于快、慢车可在同一个站台的两侧股道停车，因此乘客均可以在该站灵活选乘不同的列车，有利于实现时间组合效益的最优。但由于该模式高峰行车对数更小，需要采用更大的列车编组，同时也增加了全线车站的投资，因此一般可在地面线为主的线路上采用。另一种是采用大编组中密度的行车模式（高峰20对/h及以上），避让站基本选择在非快车停靠的客运量较少的车站（一般为高架或地面站）。由于行车对数多，快车需多次超越慢车，因此避让站也相应增加。在这种模式下，乘客对慢车与快车的互换大多在快车停靠站台候车等待，便捷性较差。
五、快慢车运营组织模式的制订方法和步骤
1、分析线路基本运营状况
线路基本运营状况包括车站数量、线路长度和发车间隔。
2、分析客流特征
3、确定快慢车开行比例
确定快慢车开行比例需要考虑以下两个方面因素。
（1）客流条件。比如虽然上、下车客流量的不均衡程度较大，但初期平均运距较小，约为线路全长的1/4，以中短途客流为主，为了保证一定的服务水平，应当限制快车的开行数量。
（2）交路条件。为了简化运营组织，增加列车停站的规律性，快慢车的开行比例应与交路比例相适应，并尽量避免旅客同线换乘。
4、确定快车站
5、铺画运行图
快慢车的铺画目标问题为快、慢车越行的双线运行图铺画问题。由于快车实际上是优先级较高的列车，在越行车站越行慢车，
其停站点及停站时间都是固定的，因此可考虑先铺画快车。所有运行线都将以发车站的发车间隔，以固定的停站点及停站时间铺画，属于平行运行图，运行线之间没有任何干涉。同时为了保证均衡性，应基于每小时的开行对数均匀配置快车的运行间隔，然后在此基础上铺画慢车运行线。结合均衡性及慢车铺画数量的要求，在具体铺画每一慢车运行线时，从上一同向列车出发时刻之后均匀时间段内，铺画旅行时间最短的运行线，直到铺画完指定的列车数量。在均匀铺画的原则下，每条慢车运行线就是旅行时间最短的方案，即局部寻优的做法。
六、结论
快慢车的设置目标是为达到社会、时间和经济效益的平衡。达到规划要求的市域外围副中心到中心1 h 的时空目标，并且相对站站停模式能最大程度地节省乘客出行的时间。
1、当线路各站点的上、下车客流量分布不均衡时，采用快慢车方案是有利的。
2、城市轨道交通采取无待避停站方案可以提高线路通过能力，但慢车站数量对通过能力的影响很大。
3、在制订快慢车方案时，可以按研究提出的方法和步骤进行定性分析和讨论。快慢车方案会大幅度降低线路通过能力，在远期客流情况下或者高峰时段可能不宜采用。
论文作者:樊茜瑜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
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