上海軌道交通明珠線共線運營方案
摘要: 分析了連通型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的線路結(jié)構(gòu)、技術(shù)設(shè)備特點和運輸組織特點. 以上海軌道交通明珠線為背景,分析了上海軌道交通明珠線的線路結(jié)構(gòu). 在既有客流預(yù)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,利用O2D 矩陣推算方法,分析了環(huán)線網(wǎng)絡(luò)的客流特點. 提出了可能的共線運營方案,并分析了各個方案的優(yōu)缺點和適用條件.
城市中使用車輛在固定導(dǎo)軌上運行并主要用于城市客運的交通系統(tǒng)稱為城市軌道交通. 軌道交通具有大容量、快速、準(zhǔn)時、安全、舒適、清潔等特點,是解決大城市尤其是特大城市道路交通擁擠和交通污染的有效運輸方式. 軌道交通建設(shè)需求資金巨大、建設(shè)周期長,城市軌道交通線路逐漸接線成網(wǎng),將最終構(gòu)成一個軌道線路縱橫交錯、錯落有致、銜接換乘方便的軌道交通網(wǎng).
目前,世界上已有100 多個城市軌道交通系統(tǒng),而且許多大城市如倫敦、巴黎、柏林、慕尼黑、紐約、東京、莫斯科等已形成網(wǎng)絡(luò). 上海市軌道交通網(wǎng)已經(jīng)建成和即將建成1 號線、2 號線、明珠線一期工程都是放射線,明珠線二期工程建成后將與一期共同組成環(huán)線,初步構(gòu)成放射線-環(huán)線軌道交通網(wǎng)絡(luò). 世界上許多大城市均采用放射線-環(huán)線的軌道網(wǎng)絡(luò).
上海軌道交通明珠線一期工程線路和二期工程線路接軌后并不是一個完好的圓環(huán)形,圓環(huán)上存在著一期工程線路的向北和向南的延伸段. 可以看作是放射線和環(huán)線部分線路重合的情形,不同線路的列車在線路重合的區(qū)段部分共線運營. 這種獨特的軌道交通共線運營在國內(nèi)外的軌道交通網(wǎng)絡(luò)中是罕見的,其運輸組織具有一定的難度,同時提出了要進(jìn)行深入探討研究的問題.
1 連通型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)特點
1. 1 連通型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)備特點
世界上有很多城市都采用連通型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)[1 ] ,如德國的柏林、慕尼黑,美國的亞特蘭大,以及我國的上海等城市. 連通型軌道交通網(wǎng)絡(luò)與一般軌道交通網(wǎng)絡(luò)相比具有以下幾個方面的特點:
(1) 各軌道交通線路之間接軌點多. 連通型軌道交通網(wǎng)絡(luò)各軌道交通線路相交時盡可能地相互接軌,使得接軌點較多. 以德國慕尼黑城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)為例(如圖1 所示),其軌道交通網(wǎng)絡(luò)僅由6 條線構(gòu)成,各線接軌點多達(dá)8 處,這為列車跨線運營提供了條件,使線路客運功能得到最大程度的發(fā)揮,也能最大限度地滿足旅客出行需求. (2) 線路輔助線設(shè)施配置完備. 連通型軌道交通網(wǎng)絡(luò)中各線輔助線配置完備,這些輔助線包括渡線、存車線、折返線以及聯(lián)絡(luò)線等,這不僅為提高線路通過能力奠定了基礎(chǔ),更為列車跨線共線運營提供了保障. 圖1 慕尼黑城市軌道網(wǎng)絡(luò)示意圖
(3) 車輛基地集中. 連通型軌道交通網(wǎng)中,多條軌Fig. 1 Sketch map of Munich urban transit system net work 道交通線甚至全網(wǎng)共用同一車輛基地,如慕尼黑軌道 交通網(wǎng)只設(shè)一個車輛基地和一個小型的停車場. 由于各軌道交通線相互接軌,列車可以方便地通過與車輛基地直接相接的線路出入車輛基地,從而達(dá)到共享設(shè)施和資源的目的.
(4) 車輛及機電設(shè)備制式相同或相容. 軌道交通網(wǎng)絡(luò)要成為連通型,不僅要求各線路設(shè)施相互連接, 而且要求車輛及機電設(shè)備系統(tǒng)具備統(tǒng)一性. 因此,連通型軌道交通網(wǎng)絡(luò)中各軌道交通線的車輛及機電設(shè)備制式必須相同或相容.
(5) 全網(wǎng)共用同一控制中心,由同一管理機構(gòu)管理. 連通型軌道交通網(wǎng)中相互聯(lián)軌的軌道交通線甚至全網(wǎng)線路共用同一控制中心,并由同一運營機構(gòu)管理. 網(wǎng)絡(luò)運營組織要求統(tǒng)一調(diào)度指揮.
(6) 網(wǎng)絡(luò)運營車底減少. 連通型軌道交通網(wǎng)絡(luò)不僅有利于車輛基地集中設(shè)置、共用控制中心,以及車輛及機電設(shè)備等系統(tǒng)日常維修共享資源和設(shè)施,而且由于線路相互連通,車輛可以統(tǒng)一調(diào)配,備用車輛可以大大減少,從而有利于節(jié)省車底.
對于連通型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò),相鄰線路在交匯站接軌,相互線路間存在著直接聯(lián)系. 因此不同線路上運營的列車可跨線運營. 此時列車運營組織可采用分線獨立運營、共線運營和獨立-共線運營相結(jié)合的方法. 城市軌道交通系統(tǒng)的獨立運營是指列車在各自的線路上運行,列車在交匯站折返,旅客在交匯站換乘其它線路的列車. 城市軌道交通系統(tǒng)的共線運營則是指在連通型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中,組織不同線路上的列車通過交匯站運行,形成不同線路運營的列車跨線運行,并在部分線路的部分區(qū)段共線運營.
共線運營的運輸組織方法與獨立運營相比具有以下優(yōu)點: ① 最大限度地方便了旅客的出行,旅客不需換乘即可到達(dá)旅行目的地; ② 充分地利用通過能力,采用共線運營的方式,可使得共線區(qū)段的線路通過能力得到充分發(fā)揮; ③ 有效地利用列車車底,減少車底折返作業(yè). 但是,共線運營也存在著以下的缺點: ① 由于共線運營時,該軌道交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能力將主要取決于共線區(qū)段線路的通過能力,因此會造成線路列車運營不均衡; ② 非共線區(qū)段列車運營間隔較長,將影響到非共線客流的出行; ③ 列車運營組織復(fù)雜,列車在交匯站存在較多的交叉干擾,相鄰線路的列車運營相互影響較大. 城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)各線所銜接的城市小區(qū)旅客出行需求上存在差別,客流在不同時段、不同區(qū)段上的分布不同,為最大限度地滿足客流需求,采用合理、靈活的運輸組織方式十分重要. 因此,應(yīng)根據(jù)各軌道交通線路的客流量、旅客出行特點、交匯站的線路連接方式等條件,確定列車運營組織方式.
2 上海軌道交通明珠線網(wǎng)絡(luò)客流特點
2. 1 上海軌道交通明珠線網(wǎng)絡(luò)特點
明珠線一期工程是上海城市軌道交通網(wǎng)中的南北向直徑線,是聯(lián)系南北輔城的城市軌道交通骨架線路. 線路走向南起閔行,經(jīng)吳涇、滬杭鐵路內(nèi)環(huán)線、上海火車站、鐵路客技站、凇滬鐵路、逸仙路、吳淞鎮(zhèn)、北止于寶鋼,全長約60 km. 明珠線一期工程充分利用了經(jīng)過市區(qū)內(nèi)的滬杭鐵路內(nèi)環(huán)線及松滬鐵路線,在原有鐵路用地范圍內(nèi)修建高架軌道交通,徹底解決了既有市內(nèi)鐵路與城市道路的42 處平交道口嚴(yán)重阻塞交通的局面,給城市道路交通帶來了通暢,沿線土地得到了開發(fā).
明珠線二期工程起自老北站地區(qū),經(jīng)浦東新區(qū)至徐匯區(qū)虹橋路,所經(jīng)地區(qū)有多個大型客流集散點,如寶山路、長陽路、張楊路、南浦大橋、上海體育場等. 明珠線二期工程與明珠線一期工程接軌成環(huán),從而與運營中的地鐵1 號線和地鐵2 號線及明珠線一期工程構(gòu)成“ 申”字形的軌道交通基本網(wǎng)絡(luò). 明珠二期與一期西部線路相接成環(huán)是上海地鐵系統(tǒng)中的唯一城市環(huán)線. 它是聯(lián)系其他線路的紐帶,也是城市各個副中心之間聯(lián)系的交通干道. 因此,其主要功能是將其他軌道交通線聯(lián)系起來,使整個軌道交通網(wǎng)絡(luò)成為一個有機的系統(tǒng),加強城市區(qū)域間的聯(lián)系,使城市土地得到合理、高效的開發(fā)利用,促進(jìn)城市健康發(fā)展.
明珠線二期工程和明珠線一期工程接軌,利用明珠線一期西部區(qū)段(中段) 構(gòu)成城市環(huán)線. 共線區(qū)段為虹橋路站至寶山路站(遠(yuǎn)期可能為上海火車站站) 的線路,有9 座共線車站. 國外的軌道交通網(wǎng)絡(luò)也存在著共線區(qū)段,但那是樹枝狀的線網(wǎng),共線區(qū)段在枝狀線路的末端,像明珠線射線與環(huán)形線共線,并且共線車站達(dá)9 座之多的情況并不多見. 在明珠線這樣的連通型城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中,具備了組織不同線路上的列車通過交匯站運營,形成不同線路的列車跨線運營,并在部分線路的部分區(qū)段共線運營的線路基礎(chǔ).
2. 2 上海軌道交通明珠線客流特點
明珠線一期上行客流方向為上海南站站至江灣鎮(zhèn)站(遠(yuǎn)期至寶鋼站). 下行客流方向為江灣鎮(zhèn)站(遠(yuǎn)期為寶鋼站) 至上海南站站. 根據(jù)明珠線二期與一期連接形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的特點,本文把線路分為以下3 段:虹橋站以南為南段,虹橋站—寶山站為中段,寶山站以北為北段.
根據(jù)文獻(xiàn) 提供的明珠線一期和二期線路各車站上下車預(yù)測客流量,利用線路O2D 矩陣推算方法,計算出明珠線一期和二期線路的O2D 客流量,然后根據(jù)線路分段情況進(jìn)行客流量統(tǒng)計,得出了明珠線一期和共線運營環(huán)線的分段客流量. 表1 明珠線一、二期全線下行方向全日客流量
明珠線二期工程和明珠線一期工程在一期線路寶山路站至虹橋路站共線. 明珠線二期線路為東半環(huán), 明珠線一期共線9 座車站線路為西半環(huán),東、西半環(huán)組成一個整環(huán). 定義共線上行方向為從寶山路站順時針經(jīng)虹橋路站再回到寶山路站. 共線下行方向為從寶山路站逆時針經(jīng)虹橋路站再回到寶山路站. 分析表2 和表3 可知,明珠線二期工程上行方向東半環(huán)客流量大于西半環(huán),東半環(huán)到西半環(huán)的客流量占了東半環(huán)客流量50 % 以上的份額,且還有增長的趨勢. 下行方向西半環(huán)到東半環(huán)客流量是逐年增加的, 這說明了環(huán)線的功能在不斷地加強. 總之,從明珠線一期工程和明珠線二期工程的客流分析來看,雖然兩線有9 座車站的線路是重復(fù)的, 但兩線都具有各自的客流服務(wù)對象,即都有各自客流的主流向需求量,因此共線運營的方案既能滿足客流需求,也能節(jié)省工程投資.
3 上海軌道交通明珠線運營方案
軌道交通工程建設(shè)投資巨大,每公里的軌道線路的資金需要7 億多元,難以一次性建成投入使用,一般是采取邊建設(shè)邊運營的方法. 軌道交通促進(jìn)了沿線區(qū)域的發(fā)展,運輸需求也不斷變化. 因此,軌道交通運營方案需要不斷地調(diào)整以適應(yīng)客流的變化. 根據(jù)線路技術(shù)設(shè)備和客流特點,明珠線網(wǎng)絡(luò)存在多種運營方案,下面對幾個有代表性的運營方案進(jìn)行分析.
3. 1 共線運營方案
(1) 明珠線一期按現(xiàn)在南北向運營(上海南站站—江灣鎮(zhèn)站),明珠線二期線路與一期西半環(huán)線共線9 座車站(寶山路站—虹橋路站),按環(huán)線運營. 運營方案示意圖如圖2 所示. 本方案特點是在明珠線西半環(huán)產(chǎn)生9 座共線車站,按連通型網(wǎng)絡(luò)共線運營. 本方案要求明珠線南北向的客流較大,東西向的客流次之,在共線的9 個車站中客流最大. 為了采用此方案,在寶山路、虹橋路站需設(shè)換乘站(平面或立體換乘),在虹橋路站設(shè)停車場和折返線. 本方案對一期的運營組織不會產(chǎn)生太大的干擾,二期的運營方案也很易實施,使環(huán)線和一期線路上任意兩車站旅客乘車方便. 本方案既節(jié)省了明珠線二期工程在西段工程建設(shè)投資,也實現(xiàn)了明珠線環(huán)線功能. 但共線車站運輸組織較為繁忙, 圖2 共線運營方案1 示意圖
(2) 一期全線運營,二期環(huán)線運營和東半環(huán)運營相結(jié)合. 運營方案的示意圖如圖3 所示. 本方案特點是明珠線二期長短交路結(jié)合,共線運營. 此方案的客流特點是南北客流各區(qū)段均勻,中段客流較大,且東西環(huán)的客流相差不大,東西向的客流與南北向的客流相當(dāng). 方案要求一期的信號系統(tǒng)必須可以保證二期車輛在共線區(qū)段的運行. 本方案各段發(fā)車密度均勻,銜接方式多,可大大方便旅客. 但本方案組織不便,對車站 的組織工作增大了難度,其中列車的導(dǎo)向服務(wù)應(yīng)加強. 應(yīng)采取加強運營組織和導(dǎo)向系統(tǒng)等措施配合. 在上述方案基礎(chǔ)上,還能形成多種共線運營方案,在此不再贅述.
3. 2 獨立運營方案
明珠線一期在南北分段運營(上海南站站—虹橋路站,寶山路站—江灣鎮(zhèn)站),明珠線二期按環(huán)線運營. 運營方案示意圖如圖4 所示. 本方案特點是不產(chǎn)生共線運營. 此方案要求明珠線一期南北兩端之間直達(dá)客流較小且均勻,環(huán)線到一期兩端的客流較小,環(huán)線的客流較大,3 條交路上的客流比較均勻. 本方案要求在寶山站和虹橋路站都應(yīng)設(shè)換乘站,在上海南站站、江灣鎮(zhèn)站、寶山站、虹橋站都要設(shè)折返線,一、二期信號及車輛系統(tǒng)要能相互兼容. 方案不產(chǎn)生共線運營,二期的運營方案也很易實施. 但是,虹橋路站以南的旅客到其他車站必須換乘,尤其是到寶山站以北的旅客要換乘兩次;同樣寶山站以北的旅客到其他車站也必須換乘,到虹橋站以南的旅客要換乘兩次;環(huán)線上的旅客到一期南北兩端也必須換乘. 這樣會增加旅客的旅行時間,給這部分旅客帶來不便. 如果采用此方案,應(yīng)加強運營組織,認(rèn)真設(shè)計好換乘站.
以上3 種運營方案的特點對比見表4.
圖3 共線運營方案2 示意圖 圖4 獨立運營方案示意圖方案
明珠線二期工程的建成標(biāo)志著上海市放射線-環(huán)線軌道交通網(wǎng)絡(luò)初步形成,從而促進(jìn)城市副中心及邊遠(yuǎn)地區(qū)的相互聯(lián)系. 由于我國軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃工作還處于起步階段,共線運營還是個新課題,本文僅對明珠線這種特殊的共線情形進(jìn)行了運營方案的分析,有待于深入理論研究和進(jìn)行實際運營檢驗. 限于篇幅,關(guān)于共線運營的通過能力問題研究,另撰文敘述.
