广州地铁集团有限公司运营事业总部 广州 510000
摘要：本文从地铁乘务系统运作分析入手，简述地铁乘务运作特点，以地铁运营时刻表为基础，建立地铁电客车平均在线列车数计算模型，结合广州地铁线网各线路特征，计算得出广州地铁各线路平均在线列车数，浅析平均在线列车数在地铁乘务系统的应用，为地铁乘务系统进行相关管理及研究分析提供可靠参考数据。
关键词：城市轨道交通 地铁 乘务系统 平均在线列车数
Application Study of the Average Concurrent Trains in Metro Crew System
Chang Yong
（Guangzhou Metro Guangzhou China 510000）
Abstract Started from the analysis of metro crew system operations.The paper gives briefly it’s characteristics and a model for calculating the average concurrent subway electric vehicles based on the subway operating schedule.Combined with the features of Guangzhou Metro system，the average concurrent trains at work in each line is calculated.Also，the application of the average concurrent train is analyzed in order to provide reliable reference data for the management and study of the metro crew system.
Key word Urban Rail Transit Metro Crew System Average Concurrent Trains
近年来，我国城市轨道交通的线路数量和运营里程逐年增长，北京、上海、广州等城市开通了多条线路，形成了轨道交通网络。随着轨道交通网络规模的不断扩大，地铁运营条件也越来越复杂，而地铁乘务系统作为城市轨道交通的重要组成系统，其运作对地铁运营有着重要的影响，为了更加科学合理的制定一系列管理计划及运营方案，平均在线列车数（ACT—Average concurrent trains）在地铁乘务系统中有着非常重要的作用。
1.研究背景
地铁，即“地下铁路”的简称，原本指在地下运行的城市轨道交通系统，但随著城市轨道交通系统的发展，实际上地铁有时会因建造环境而将部分路线铺设在地上。地铁是沿著地下铁路系统的形式逐步发展形成的一种用电力牵引的快速大运量城市轨道交通模式[1]。
地铁在许多城市交通中已担负起主要的乘客运输任务。莫斯科地铁是世界上最繁忙的地铁之一，800万莫斯科市民平均每天每人要乘一次地铁，地铁担负了该市客运总量的44%。东京地铁的营运里程和客运量与莫斯科地铁十分接近。巴黎地铁的日客运量已经超过1000万人次。纽约的地铁营运路线总长居世界第五，日客运总量已达到2000万人次，占该市各种交通工具运量的60%。
广州地铁是中国第三大城市广州市的城市轨道交通系统，于1997年6月28日开通，是中国大陆第四个开通并运营地铁的城市。截至2013年12月28日，广州地铁共有9条营运路线（1号线—6号线、8号线、广佛线及APM线），总长为277.5千米，共144座车站[2]。
2.运作分析
在地铁乘务系统的日常运作中，列车的运行以运营时刻表[2]（运营时刻表是列车在车站（车厂）出发、到达（或通过）及折返时刻的集合）为准，列车由一名司机驾驶，结合实际司机一天不可能不间断工作，中间需要一定的时间来缓解疲劳，避免司机疲劳驾驶，因此在地铁乘务系统中交路（交路由交路号、车次集合、出勤地点、出勤时间、退勤时间、退勤地点、就餐时间段及相关执行说明构成）也因此而产生。交路是乘务运作的核心，是确保实现列车按运营时刻表运行的重要保证[3]，交路的编制最重要的是根据运营时刻表确定乘务系统一天所需出勤的司机人数。交路的编制属于NP问题[4]，组合规模较大，而且不同版本的交路表差别同样非常大。乘务轮班是指将一段时期内的乘务工作班次根据一定规则进行轮转的过程，按照现行广州地铁二、八号线乘务轮班制度，一般按照“上四休二”的排班模式执行，如下表所示：
广州地铁乘务系统目前运作方式只有两种：单一交路运作模式（单一交路列车在始终点间按贯通模式循环运行，由于轨道交通一般采取站站停的模式，该模式下线路任意两点间均可直接通达，行车组织容易，灵活性强，列车的临时控制、调整容易。）、大小交路运作模式（大小交路根据客流断面情况确定，在客流断面区段变化明显的线路上呈现不同的交路，在客流断面较大的区段开行小交路，大小交路开行方式为一端重叠或两端不重叠的交路模式，较之单一交路能更好适应客流特点，提高运能利用度，降低运营成本，但运营调整及恢复难度相对较大。）。而广州地铁线网部分线路过长，单程运行时间较长，且线路一端处于较偏僻的郊区，所以单一交路模式运行时出勤地点一般选择靠近车厂或市中心的一端，一般以中班、夜班为例，受交路及线路长度限制司机可能存在工时利用率不达标的情况，若工时利用率达标，则可能因工时过长带来疲劳驾驶的风险。大小交路运行时，司机跑车交路中可能同时存在长交路与短交路的情况，若正线列车出现晚点，导致交路紊乱的情况。
因此，由上述可知一条线路某一时段对应某一份运营时刻表、一份运营时刻表对应一份交路表。因此受交路编排的影响及运营时刻表的不同，在地铁乘务系统中利用运营时刻表及交路表评比线网各线路运行特征不能合理、直接的体现，笔者结合广州地铁线网运作特点，提出运用平均在线列车数分析线网各线路运营特点。
3.计算模型
3.1.计算依据
地铁运营的行车组织指挥工作，必须坚持安全生产的方针，贯彻高度集中，统一指挥，逐级负责的原则，运营时刻表是行车组织工作的基础，凡与列车运行有关的各部门都必须根据运营时刻表的规定组织本部门的工作，因此本文所提平均在线列车数主要以线路工作日运营时刻表为基础进行相关分析。
3.2.模型建立
平均在线列车数模型以运营时刻表为基础统计依据，利用若干个按照时间顺序排列起来的同一变量的统计值，计算各时间段内的实时在线列车数量，通过加权平均算法得到运营时刻表日平均在线列车数。
计算模型中需假设某条线正线为一个封闭的系统，正线列车实时数量与列车出入厂情况实时相关，则正线列车实时数量可表示为：
其中：S：表示此刻（此时间段内）正线列车实时数量。
M：表示此刻（此时间段内）正线现有列车数量。
I：表示此刻（此时间段内）由车厂输入至正线的列车数量。
O：表示此刻（此时间段内）由正线输出至车厂的列车数量。
为了正确反映运营时段中平均在线列车数，需要连续的统计出全天各时段列车实时数量，然后以各时段长短作为权重计算所有时段列车在线数量的加权平均值，从而得出平均正线列车数模型：
其中：Z：表示平均在线列车数量。
Si：表示某一时刻（某一时间段内）正线列车实时数量。
ti：表示某一时刻或某一时间段时间长度。
3.3.数据代入
广州地铁原二号线2003年6月28日全线开通运营，原二号线于2010年9月22日停运拆解为新二、八号线，各种行车设备已从试运行期趋于稳定，全线行车设备全部投入使用，二号线（嘉禾望岗站至广州南站）正线全长31.41km、24座车站，八号线（凤凰新村站至万胜围站）正线全长14.20km、13座车站。二号线共设有2处停车场，分别为嘉禾望岗停车场（与嘉禾望岗站相连）、大洲停车场（与广州南站相连），八号线设有赤沙停车场（与磨碟沙站相连）1处停车场。
本文以广州地铁八号线运营时刻表Z8117为例分析八号线平均在线列车数，根据时刻表Z8117得知，八号线最早发车时间为5点37分22秒，最晚回厂车到达车厂时间为次日0点22分16秒，因此本文以10分钟为一个统计时间段，全天共分114个时间段。经统计得知，八号线平均在线列车数为：
3.3.1.不含备用车
3.3.2.含备用车
4.综合分析
通过上文模型及数据分析，结合广州地铁线网各线路乘务系统实际分析得知，但因各线路实际运作方式及各线路运营时刻表所规定的由高峰期转入中峰期回厂车列数的差异，广州地铁各线路在实际运作时会出现不同程度的差异，如下表所示：
注：本文选取时刻表版本均为正常工作日时刻表版本。广州地铁三号线实际运作分为三北线和三南线，但共用同一运营时刻表版本，因此因统计需要本文将三北线及三南线合为一条线路统计。
通过表2数据分析得知：
1）广州地铁线网各线路受客流量及线路长短的不同，所使用运营时刻表版本也不同，同样影响其最大上线列车数的不同，表2可以看出最大上线列车数三号线最大，五号线次之，八号线最小。
2）分析平均在线列车数Z1及Z2可知：广州地铁线网各线路平均在线列车数受时刻表的影响，三号线最大，五号线次之，八号线最小，与最大上线列车数成正比关系。
3）分析平高比率（平高比率是指各线路受高峰期转中峰期、中峰期转高峰期或中峰期转低峰期的影响，利用平均在线列车数与最大上线列车数的比值具体说明线路平均在线列车数占最大上线列车数的比重。）可知：广州地铁线网各线路平高比率广佛线最大（达80.96%（80.34%））、八号线次之（达77.65%（76.66%））、五号线最小（达61.35%（60.79%）），间接反映出广州地铁线网各线路由高峰期转入中峰期，再由中峰期转入低峰期其各线路回厂列车数广佛线最小、八号线次之、五号线最大。
4）通过冗余度K值分析可知，各线路在实际运作中受回厂列车数的影响有不同程度的冗余，五号线最大、二号线次之、广佛线最小，即各线路在实际运作中需求的人员也会出现不同程度的冗余，广州地铁线网各线路上线列车均配备一名具有驾驶资格的驾驶员驾驶。同理可知受回厂列车的影响，广州地铁线网各线路在定量配备地铁电客车驾驶员时，五号线驾驶员冗余度最大（即人员可调整空间最大）、二号线次之、广佛线最小。
综上所述，本文通过建立平均在线列车数计算模型，利用广州地铁线网各线路工作日所用运营时刻表详细计算了线网各线路的平均在线列车数，通过引入平高比率及冗余度两个特征值分析了广州地铁线网各线路的实际运作特点，并得出结论：运营时刻表中所体现的最大上线列车数可作为参考依据说明各线路的运作形式，属宏观范畴，但不能作为可靠参考数据分析线网各线路的实际运作特点，笔者认为文中所提平均在线列车数、平高比率及冗余度可作为可靠数据具体分析线网各线路的实际运作特点，为地铁乘务系统进行相关管理及研究分析提供可靠参考数据。
结语
本文从地铁乘务系统运作分析入手，简述地铁乘务运作特点，以地铁运营时刻表为基础，建立地铁电客车平均在线列车数计算模型，结合广州地铁线网各线路特征，计算得出广州地铁线网各线路平均在线列车数，通过引入平高比率及冗余度两个特征值分析了广州地铁线网各线路的实际运作特点，浅析平均在线列车数在地铁乘务系统的应用，为地铁乘务系统进行相关管理及研究分析提供可靠参考数据。
参考文献：
[1]郭庆军，赛云秀.我国城市地铁交通的发展分析[J].交通企业管理，2007，22（1）：26-27.
[2]梁强升等.行车组织规则（一、二、八号线）[Z].广州地铁集团有限公司.2014.6.18.
[3]邓爱平，李娜.交路在地铁乘务运作中的作用[J].价值工程.2012，31（13）：267-268.
[4]张增勇.城市轨道交通乘务计划编制方法研究[D].北京交通大学.2014.6.
[5]马骁.不同交路交路模式下乘务运作风险及对策研究[J].科技展望.2016，26（11）.
论文作者:常永
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
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