有轨电车列车运行计划是指为完成运送乘客任务所进行的一系列与运输有关的工作,是进行日常运营组织的基础。列车运行计划包括列车编组方式、列车交路计划、列车停站方案、全日行车计划四部分内容,规定了按不同编组、交路方案等情况需开行的列车数。
有轨电车列车编组方案规定编组方式和数量,上一章中已有说明。列车交路计划确定列车的运行区段和折返车站。列车停站方案规定列车采用站站停、高峰时段大站快车等不同的停站方式。全日行车计划确定了全天分时段需开行的列车数以及行车间隔。
列车运行计划的编制应遵循客流分布特征与运营经济合理兼顾的原则,既能维持较高的乘客服务水平,又能提高车辆的运用效率。
1.列车运行计划编制影响因素
(1)线网结构 线网结构越复杂,运营组织越复杂。根据不同的线网结构形式,有轨电车可以采用各条线路独立运营模式或共线运营模式,同时要保证不同线路间换乘客流的便捷换乘。
(2)客流计划 客流计划是列车运行计划编制的基础,根据客流OD预测数据,得到站间发、到客流量,各站分方向上下车人数,分时最大段面客流量以及高峰小时最大断面客流量等,作为计算全日行车计划的依据。列车运行计划必须满足客流量需求,符合客流的时间和空间分布特征。
(3)服务水平 服务水平包括行车间隔时间、乘客乘车时间、候车时间、换乘时间、换乘次数和平均出行速度等指标,与全日行车计划、列车编组方案、交路计划等密切相关,如平峰时期客流量较少,但为保证一定的服务水平,平峰时期的列车行车间隔不应过长。
(4)车辆运用效益 包括列车周转时间、旅行速度、运用车数、车辆满载率等。不同时段断面客流量的差异,会使得平峰时期的列车开行对数远远少于高峰时期的列车开行对数,造成列车运输能力的虚靡。可以适当提高高峰时期的车辆满载率系数,或采用合理的列车交路计划等方式,尽量提高车辆运用效率,避免运输能力虚靡,使行车组织做到经济合理。
(5)通过能力 列车运行计划确定后,需要评价与线路通过能力是否适应,包括线路通过能力利用率、列车折返能力利用率等。有轨电车的不同的路权形式和交叉口信号优先模式,会影响线路的通过能力。
(6)运营成本 列车运行计划编制应尽量降低运营成本,包括车辆购置费用、增设折返线费用、与列车运行距离相关费用和乘务人员费用等。
(7)配线设置 有轨电车配线设置主要是指中间站的渡线设置,使列车具备中间折返的能力,增加了运行计划调整的灵活性。如在列车运行晚点或临时加开短交路列车时,有助于提高列车运行调整的机动性;在短交路列车折返作业与长交路列车接发作业干扰时,有助于消除作业干扰对线路通过能力的不利影响等。
2.列车交路计划
现代有轨电车列车交路计划规定了列车的运行区段和折返车站。采用合理的列车交路,能在不降低服务水平的前提下提高车辆运用效率,由于各区间断面客流量一般是不均衡的,在相差较大的情况下,如果按照最大断面客流量开行一种列车,将会使平峰时期车辆的满载率不高,造成一定程度的浪费,所以应该根据具体的客流情况和线路技术条件采用不同的列车交路,既能避免运输能力虚靡,降低运营成本,还可以提高乘客服务水平。
(1)列车交路计划的种类 列车交路通常有常规交路、混合交路和衔接交路三种,如图2-18所示。
图2-18 列车交路计划种类
a)长交路列车交路 b)短交路列车交路 c)长短交路列车交路
1)常规交路又称为长交路,列车在线路的两个终点站间运行,到达线路终点站后折返。采用常规交路方案的行车组织简单、不需要设置中间折返站。若线路各区段断面客流不均衡程度较大,则会产生部分区段列车运输能力的浪费。
2)混合交路又称为长短交路,长短交路列车在线路的部分区段共线运行,长交路列车到达线路终点站后折返,短交路列车在指定的中间站单向折返。采用混合交路方案需要设置中间折返站,可提高长交路列车满载率,加快短交路列车周转,但部分乘坐长交路列车乘客的候车时间增加。
3)衔接交路又称为短交路,是若干短交路的衔接组合,列车只在线路的某一区段内运行、在指定的中间站折返。采用衔接交路方案需要设置中间折返站,可提高断面客流较小区段的列车满载率,但跨区段出行的乘客需要换乘,并且短交路列车在中间站双向折返,增加了折返作业的复杂性。
(2)列车交路计划的制订 有轨电车列车交路计划制订以客流空间分布特征为依据,通常采用常规交路方案。只有在线路各区段断面客流分布不均衡程度较大时或大型活动、突发事件等导致客流分布异常时,才需要考虑是否采用特殊交路方案。
当断面客流分布为阶梯形时可选用混合交路或衔接交路方案;当断面客流分布为凸字形时可选用混合交路方案。
采用特殊交路能提高列车满载率、加快列车周转、减少运用车数。但特殊交路方案的运营组织要比常规交路方案复杂,列车需要在中间站进行折返,不同交路列车的折返作业可能会产生进路干扰,此时,线路折返能力、甚至最终通过能力均有可能降低。列车在中间站折返也需加强站台乘客的导向服务。
(3)列车折返方式和折返时间 列车运行到终端站或中间折返站(对短交路而言)时,要进行列车折返作业,列车折返方式根据折返线的布置可分站前折返、站后折返和综合式折返。不同的折返布置方式,列车折返所需时间是不同的。折返时间受折返线的形式、车辆长度、车辆的制动力、信号设备及驾驶员操作水平等多因素的影响。
3.列车停站方案
现代有轨电车列车停站方案确定了列车停站方式和停站时间,列车停站方式与线路条件相关,在线路具备越行条件时,可以开行大站快车,但有轨电车线路很少具备越行条件,可参考对象不多,仅在部分线路上有相关规划,如重庆有轨电车有类似规划。
因此,有轨电车在一般情况下多采用站站停车的方式。但在重要节假日、庆典日、体育赛事、大规模展览等有大客流聚集和疏散的交通出行行为产生时,为了尽快疏散客流,可以采用跨站停车等非站站停方式。
此外,在早、晚高峰小时内,如果客流集散比较集中,也可以突破站站停车的方式,不停车通过某些客流量较小的车站,以加快旅客送达速度和列车的回空。
(1)列车停站方案的种类 列车停站方案主要包括两种:站站停车、非站站停车。非站站停车又包括:区段停车、跨站停车、部分列车跨多站停车。
1)站站停车,列车在全线所有车站均停车。线路上开行列车种类简单、不存在列车越行,乘客无须换乘、也无须关注站台上的列车信息显示。
2)区段停车,在长短交路情况下采用,长交路列车在短交路区段外每站停车,但在短交路区段内不停车通过;而短交路列车则在短交路区段内每站停车,短交路列车的中间站同时又是乘客换乘站。采用区段停车方案有利于压缩长距离出行乘客的乘车时间和减少车辆运用、降低运营成本。(www.xing528.com)
3)跨站停车,列车跨站停车在长交路的情况下采用。跨站停车列车运行方案减少了列车停站次数,能够压缩列车旅行时间和乘客乘车时间,提高旅行速度。
4)部分列车跨多站停车,部分列车跨多站停车是指线路上开行两类长交路列车,即普速、站站停列车和快速、跨多站停列车,快速列车只在线路上的主要客流集散站停车,而在其他站则不停站通过。该停车方案运用比较灵活,运营部门可根据客流特征、按不同比例确定快速列车开行对数。
(2)列车停站时间 列车停站时间长短服从于旅客乘降的需要,因而主要取决于车站的乘客集散量、车辆的车门数和座位布置,以及车站的疏导和管理等措施。由于乘客发生量在时间上的不均衡性,以及乘客在列车车厢内分布的不均衡性,停站时间除了考虑旅客上、下车时间,开关车门反应时间,以及动作时间外,还应有一定的富余量。
4.全日行车计划
全日开行计划确定营业时间内各个小时开行的列车对数和列车行车间隔时间,依据营业时间内分时最大断面客流量、列车定员人数、车辆满载率,以及希望达到的服务水平综合考虑编制。全日行车计划应满足客流要求和服务水平,并且尽量降低运营成本。
(1)全日行车计划编制依据
1)全日营业时间。全日营业时间的安排考虑两个因素,一是方便乘客,满足城市生活的需要,考虑城市居民出行活动的特点;二是满足各项设施设备检修养护的需要。大多数城市轨道交通的营业时间在18~20h,个别城市甚至是24h运营,如纽约和芝加哥。我国已开通的有轨电车运营时间多为18h,沈阳浑南现代有轨电车运营时间为5:00~23:00。
2)分时最大断面客流量。有轨电车不同的运营阶段其客流预测结果不同,应分别得到初期、中期、远期不同运营时期的分时最大断面客流量。
3)最小行车间隔和最大行车间隔。一般来说,行车间隔时间的极小值取决于信号系统、车辆性能、折返能力、停站时间等诸多因素。行车间隔时间的极大值与期望服务水平有关系。
(2)全日行车计划编制流程 在已知列车定员、分时最大断面客流量、最小行车间隔、最大行车间隔等基本参数的基础上,计算初期、中期、远期不同运营阶段全日行车计划,具体步骤如下:
1)根据不同运营阶段的分时断面客流量,计算各个小时的列车开行对数,计算公式见式(2-3)
式中 ni——分时开行列车数(列或对);
pimax——分时最大断面客流量(人);
p列——列车定员数(人);
β——线路断面满载率。
线路断面满载率是在单位时间内、特定断面上的车辆载客能力利用率,通常是指早高峰小时、单向最大客流断面的车辆载客能力利用率,计算公式见式(2-4)
式中 β——线路断面满载率;
pmax——单向最大断面客流量(人);
cmax——高峰小时线路输送能力(人)。
线路断面满载率既反映了高峰小时开行列车在最大客流断面的满载程度,也反映了乘客乘车的舒适程度。为提高车辆利用率、降低运输成本,高峰小时可适当超载。
2)根据不同运营阶段各小时开行列车对数,计算分时列车行车间隔,计算公式见式(2-5)。
式中 hi——行车间隔时间(s)。
3)确定全日行车间隔。在计算得出分时开行列车数和行车间隔的基础上,结合各小时应达到的服务水平,检查各时段列车行车间隔是否满足最小行车间隔和最大行车间隔等限制条件,避免某些时段内行车间隔时间过长,最终确定全日行车间隔时间。
为提高服务水平,行车间隔在高峰运营时间内,如9:00~21:00,一般不宜大于6min,在其他非高峰运营时间一般不宜大于15min。另外,对全日行车计划中的高峰小时行车间隔时间应检验是否符合列车在折返站的出发间隔时间。
(3)信号优先模式对全日行车计划的影响 有轨电车主要采用半独立路权或混合路权形式,在交叉口主要采用信号优先模式保证有轨电车的优先通行权,不同的模式会对线路的运输能力和行车间隔确定产生影响,主要表现在交叉口延误时间和区间运行时间的差异,从而进一步影响全日行车计划的确定。
1)交叉口信号优先模式。根据车站位置和平交道口的关系,可分为车站平交道口和区间平交道口。在平交道口设置车站,对区间运行时间的影响较小,但可能会增加部分停站时间。在区间平交道口,主要有绝对优先和有条件优先两种类型。绝对优先是指当电车到达交叉口时,信号即给予绿灯,直接通行,适用于行车间隔比较长,交通流量不大的交叉口。有条件优先是指电车到达交叉口时,信号系统采取延长绿灯相位时间、缩短红灯相位时间、增加电车专用相位等主动优先控制方式,减少列车的延误时间。
2)交叉口延误时间。根据《城市道路设计规范》,有轨电车通过交叉口的速度有限制,交叉口内计算行车速度应按照各级道路计算行车速度的50%~70%计算,直行车取最大值,转弯车取最小值。根据沈阳浑南新区的相关经验,有轨电车在各交叉口的平均延误时间为20~30s。
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