第38卷第6期 南京工业大学学报(自然科学版) Vo1.38 No.6 2016年11月 JOURNAL OF NANJING TECH UNIVERSITY(Natural Science Edition) NOV.2016 doi:10.3969/j.issn.1671—7627.2016.06.018 现代有轨电车适宜客流负荷强度研究 胡军红 ,张海军。,吴 迪。,肖 慎。 (1.南京工业大学交通运输工程学院,江苏南京210009;2.东南大学交通学院,江苏南京210096; 3.苏交科集团股份有限公司,江苏南京210017) 摘要:客流强度是表征轨道交通线路所承担交通负荷的重要指标,是确定轨道交通线网功能、交通制式、建设时 机和运营组织的关键因素。在对现代有轨电车技术特点分析的基础上,通过分析运输能力、发车间隔、服务水平、 客流变化规律及旅客出行距离与时间目标等因素,按照运营初期和远期两个阶段,采用“服务水平极限法”探讨了 现代有轨电车合理的客流负荷强度范围,为城市公共交通规划与研究提供决策支撑。 关键词:现代有轨电车;客流强度;运输能力;服务水平 中图分类号:U491.1 文章编号:1671-7627(2016)06-0107-05 Study on the passenger flow intensity of modern tram HU Junhong ,ZHANG Haijun ,WU Di ,XIAO Shen (1.College of Transportation Science&Engineering,Nanjing Tech University,Nanjing 210009,China; 2.School of Transportation,Southeast University,Nanjing 210096,China; 3.JSTI Group,Nanjing 210017,China) Abstract:The intensity of passenger flow is a major indicator to measure the traffic load of rail transit line, which will directly affect the function of the rail transit network,the size of the line,the choice of construction time and the mode of operation.Based on analysis of modem tram technology characteristics, this paper has analyzed transport capacity,departure interval,service levels,variation of passenger flow, travel distance,time target factors and influences of modern tram on the flow intensity in the initila and forward stages of operation.hTe”service level limit method”is used to study the reasonable traffic intensity range of the moderu tram to provide support for urban public transportation planning and research. Key words:modem tram;passenger flow intensity;transportation capacity;service level 现代有轨电车是在传统有轨电车基础上发展起 许多城市包括已经运营了地铁的大城市相继规划建 来的,由电力或车载储能牵引轮轨导向的低地板车 设了现代有轨电车。天津滨海、上海张江先后引进法 辆,采用或半、混合路权行驶在轨道上的中 国劳尔胶轮导轨低地板现代有轨电车,开启了国内现 低运量地面轨道交通系统,具有“运能适中、低碳环 代有轨电车发展新的阶段。 保”的特点,在德国柏林、法国巴黎、英国伦敦、西班牙 通过对近年来开通的现代有轨电车线路运营 马德里等很多城市得到广泛的应用 ]。近年来,我国 情况的跟踪调查发现,南京河西现代有轨电车1号 收稿日期:2015-1卜16 基金项目:江苏省交通运输科技项目(2015Y17) 作者简介:胡军红(1974一),女,河南新郑人,副教授,博士生,主要研究方向为交通运输规划与管理,E-mail:happyjunhong@163.tom. 引用本文:胡军红,张海军,吴迪,等.现代有轨电车适宜客流负荷强度研究[J].南京工业大学学报(自然科学版),2016,38(6):107一l11 -7 南京工业大学学报(自然科学版) 第38卷 线近半年客流总量为52.6万人次,日均客流不足 4 000人次 J。苏州新区现代有轨电车1号线开通 试运营一个月,客流量为18.5万人次,日均客流为 6 000人次,客流强度为0.034万人次/(km・d),与 该项目工程可行性研究资料中预测初期客流(开通 运营3年内)为2.82万人次/d_ j 相差较大。上海 张江现代有轨电车2009年年底开通运营,由于前期 缺乏功能定位、制式选择、线路走向、路权保障和客 流需求方面的充分论证,导致建成后运营速度和客 流强度不及常规公交,运营速度慢,平均旅行速度 为13—15 km/h,线路周边500 m范围内为低密度的 科技园区,人口和就业覆盖率低,日均客流不到 6 000人次,线路客流强度不足0.1万人次/(km・ d)。因此,我国目前开通运营的现代有轨电车线 路,普遍存在运营初期客流支撑不足、服务功能得 不到充分发挥、运营效益不高的问题,与项目可行 性研究阶段预测客流和社会期望存在较大差异,尤 其是受城市建筑和道路空问资源的制约,线路难以 引入城市人口密集、出行需求旺盛的城市中心 区 ,而城市新区由于开发尚未完全成熟,交通体 系不够健全,居民出行量相对较小,客流严重不足, 使得现代有轨电车建设和发展处于比较尴尬的 境地。 客流负荷强度是指每公里线路每日承担的客流 量,即万人7欠/(km・d),是衡量线路运输能力是否饱 和、评估轨道交通运营效果的重要指标,也是确定轨 道交通建设规模与制式、建设时机和运营组织的重要 因素。2015年1月,国家[2015]49号《关于加 强城市轨道交通规划建设管理》提出,拟建地铁初期 负荷强度不低于0.7万人7欠/(km・d),拟建轻轨初 期负荷强度不低于0.4万人次/(km・d)。 现代有轨电车作为地面走行的轨道交通系统,大 多采用半路权和交叉口信号控制方式进行行车 组织,其运行方式不同于地铁和轻轨系统。为了合理 界定现代有轨电车适宜的客流强度,科学指导线路交 通制式和建设时机的选择,提高项目建成后的综合运 营效益,有必要对其客流负荷强度进行全面深入的研 究。因此,本文在分析现代有轨电车技术特点基础 上,通过对客流负荷强度影响因素分析,针对不同发 车间隔和服务水平,探讨现代有轨电车适宜的客流强 度,为线网规划研究提供决策参考。 1 现代有轨电车技术特点 现代有轨电车采用模块化编组,常见的有五模 块、七模块车辆,且可实现模块之间连挂,以适应不 同廊道客流需求变化。表1为现代有轨电车相关技 术参数。其中五模块车辆长度约33 m,宽度一般为 2.65 m,参照我国《地铁设计规范》按6人/m 计算, 五模块列车旅客容量可达300人,七模块列车旅客 容量可达400人。 表1现代有轨电车相关参数 Table 1 Relevant parameters of moderm tram 现代有轨电车线路通常以地面敷设为主,在既 有的城市道路断面范围内主要有3种布置形式,即 布置,以中分带为基础布置上下行轨道线路; 单侧布置,上下行线路布置在既有道路的一侧;两 侧布置,上下行线路分别布置在既有道路的两侧。 通常线路与道路绿色隔离带相结合,不占用既有道 路地面交通资源,并借助绿带进行隔离,实现路权 专用,提高运营效率;在部分城市道路资源比较紧 张的路段,也可以在既有道路的行车道上铺设轨 道,与社会车辆共享路权。 现代有轨电车一般采用路权共享和信号控制的 方式通过交叉路口,部分地区结合线路功能定位在与 城市快速路或主干线交叉时也有采用上跨或下穿的 立体交叉方式。平面交叉信号控制通常有定时信号 控制、相对信号优先和绝对信号优先3种策略。为了 提高现代有轨电车旅行速度,并兼顾被交道路交通通 第6期 胡军红等:现代有轨电车适宜客流负荷强度研究 行,通常采用相对信号优先策略。车站通常设置在交 叉路口附近,通过协调车辆进出站与交叉口通行信号 配时,方便旅客搭乘,提高运营效率。 通过对现代有轨电车技术特点和行车组织研 究,综合考虑城市道路交通组织与行车安全,在信 号相对优先策略下,现代有轨电车建成初期高峰时 段最小发车间隔不宜大于8 min,平峰时段的最大发 车间隔不宜大于12 min。远期高峰时段最小发车间 隔不宜大于5 min,平峰时段最大发车间隔不宜大于 8 min E 。 2客流强度影响因素 2.1运输能力的大小 现代有轨电车系统的运输能力主要由车辆的 定员及车辆的通过能力决定。车辆的通过能力可 2.3服务水平 用相交路口、车站、配线等因素作用下的最小通过 《城市轨道交通工程项目建设标准》(建标 能力来表达,则现代有轨电车系统的运输能力计算 公式见式(1)。 现代有轨电车系统的运输能力=有轨电车的车 辆定员 ̄min{交叉路口通过能力,车站接发能力,配 线能力} (1) 由于现代有轨电车是地面交通工具,部分节点 与社会车辆混行,不仅占用机动车道路资源,而且 在通过交叉路口时还需要有一定的优先权,现代有 轨电车在交叉路口的通行能力受交叉口的尺寸及 有效绿灯信号时长的,其中有效绿灯信号的时 长主要受整个交叉路口信号控制周期及现代有轨 电车通过的相位时长两个因素的影响。 现代有轨电车系统的运输能力还受沿线车站 的接发车能力大小的影响,现代有轨电车的车辆进 出站的时间主要包括:车辆减速进站、停站等待上 下客及发车至车辆尾部开出站台的时间三部分 组成。 此外,现代有轨电车运输能力还受其他因素 (辅助配线等)的影响,比如现代有轨电车在起终点 折返、停放、进行检查、转变线路及出入场站的行为 等。假如配线道岔限半径较小(50~100 m)、速度较 低(一般15 kin/h)等因素的影响,列车进出辅助配 线的走行时间较长。 通过对影响现代有轨电车运输能力的相关因 素研究,五模块有轨电车在相对信号优先控制策略 下的高峰小时运输能力一般为5 000~8 000人次/h, 七模块为7 000—10 000人次/hl5 J。 2.2发车间隔 根据《地铁设计规范》(GB 0157--2013),初期 地铁运营高峰时段列车最小发车间隔不宜大于5 min,平峰时段最大发车间隔不应大于10 min。常规 公交的发车间隔普遍为5~15 min;快速公交(BRT) 由于汽车良好的制动性能及行驶的灵活性,可以采 用高密度发车方式,发车间隔可低于1 min。 104--2008)中对服务水平标准定义为“拥挤度+忍 受度”组合指标,即:拥挤度为5—6)k/m 时,忍受 度不宜大于全区间的总数20%,或平均运距不大于 12 km。 有轨电车内的拥挤度是一个综合性的指标,在 对现代有轨电车系统进行评价时,不能只以一个区 间上拥挤度的最高值作为评价标准。实际应用该 指标时,不但要注意控制最高拥挤度值,而且要关 注发生最高拥挤度的时间段、区间段数量及占全线 长度的比例。 现代有轨电车运营既需要提高运营效益,又需 要综合考虑旅客乘车的拥挤度,这是一对双向指 标,要研究两者兼顾的平衡性标准,不宜仅仅为了 提高车辆的满载率,反而降低系统的服务水平,使 得旅客乘坐的舒适性降低。参考国外经验:多数现 代有轨电车的站席标准为4人/m ,我国目前针对 车辆定员的城市轨道交通 J,其站席标准为6.L/ m ,常规公交系统的额定标准为8 Aim 。为保证 乘坐现代有轨电车的旅客乘坐舒适度,并兼顾在有 轨电车客流波动的情况下为系统预留一定的适应 性,本文建议有轨电车系统采用4~6)k/m。的站席 标准。 参照该标准,现代有轨电车采用服务水平的拥 挤度为4~6人/m ,运营时间按每日6:00—22:00, 共计16 h。其中高峰运营时间5 h,平峰运营时间 11 h,高峰时段满载率为75%一90%,平峰时段满载 率为35%-50%。 2.4现代有轨电车系统的客流变化 客流具有时间和空间分布特性。时间分布特 性是指现代有轨电车的客流随时间变化而表现出 的乘客量大小的变化趋势,如图l所示。通常情况 下,每日、周、月及年客流的变化趋势都呈现较为明 显的周期性,且在一日中的早、晚高峰等特性较为 明显;具有旅游观光功能的现代有轨电车线路全年 110 南京工业大学学报(自然科学版) 第38卷 客流呈现季节性变化。空间的分布动态性是指现 代有轨电车的乘客量在不同方向上的差异性,如早 高峰的向心客流,晚高峰的离心客流等 。4 2 O 8 6 4 2 0 皿ⅢIj 时段 图1城市全日客流分时比例折线 Fig.1 Line graph of proportion in time division about city full-time passenger flow 2.5出行距离特征 作为城市公共交通系统的组成部分,现代有轨 电车系统的客流需求除具时空分布特征外,乘客对 出行距离的关注同样符合利用现代有轨电车出行 的规律。出行者在确定自身采取的交通方式之前 会考虑出行距离,当确定了出行方式之后又会考虑 出行的总时耗。一个城市出行总量的距离分布一 般符合二阶爱尔朗分布,在出行距离大于3 km的情 况下,该分布的累计概率误差小于10%。爱尔朗分 布模型¨ 可用式(2)表达。 L ,,.L、 F( )=I 0 一l : zk-le-ukldl(2) 平均出行距离L=√s (3) 式中:s为城市建成区面积;Ot为参数,取值根据城 市形态不同而不同,当城市形态为团块状时,0.28≤ OL≤0.35,当城市形态为带状时,0.28≤OL≤0.35。 平均出行距离既反映了城市建成情况,也在一 定程度上影响现代有轨电车系统的建设规模和线 路长度,并直接关系到现代有轨电车的平均乘距。 3客流强度的计算 3.1计算思路 采用“服务水平极限法”,即假定合理的极限服 务水平,计算线路最大和最小负荷强度。从满足客 流需求出发,按照交通需求发展规律分初期和远期 两个阶段,建立模型模拟现代有轨电车全日运行过 程,以高峰运营时间占比、平均满载率和服务频率 代表现代有轨电车交通服务水平,以平均出行距离 代表区域城市发展水平,最终确定客流强度的最大 最小值,为交通制式选择和建设时机的确定提供参 考。同时结合实际运营成本,对客流强度的最小值 予以验证。 3.2模型构建 现代有轨电车客流强度与系统运输量呈正比, 与线路长度成反比。在列车定员和线路通过能力 确定的前提下,现代有轨电车系统的运输量由不同 服务水平下的现代有轨电车的车辆编组数量和有 轨电车的满载率决定。但由于单条现代有轨电车 线路本身具有服务局限性,对于部分不能覆盖区域 的交通服务通过换乘系数予以修正,换乘系数由城 市建设规模、线路长度、平均出行距离等关联因素 决定 。 客流强度计算见式(4)。 ,:pntbt ̄penfbf _=_+_=_(4) £ 式中:,为客流强度,万人"tY./(km・d);p 为站席标 准,取值4—6)k/m ;n 为高峰通过的列车数,列;b 为高峰车辆满载率,取值0.75~0.9;L.为高峰出行 距离,km;n 为平峰通过的列车数,列;b 为平峰车 辆满载率,取值0.35—0.5; 为平峰出行距离,km。 客流强度计算结果见表2,根据计算若采用五模 块车型,在服务水平下限即站席标准为4人/m ,高峰 发车间隔8 min,平峰发车间隔12 min时,客流强度 最低为0.21万人次/(km・d);当远期客流强度在 0.71万人次/(km・d)以下时,仍可采用五模块车型, 通过调整发车间隔、提高服务水平等满足运输需求; 当客流强度超过0.71万人次/(km・d),小于1.0万 人7欠/(km・d)时,建议采用七模块车型。 另外,从实际运营经验来看,现代有轨电车运 营成本200~300万 (km・a),且在不同程度上 受运营管理人员配备数量、发车间隔、编组以及速 度等方面的影响 J。运营票价参照常规公交票价 计2 人,则若不考虑其他收支,系统运量最少需 达到150—200万人 a,折合客流强度为0.4~ 0.55万人次/(km・d)。 根据以上分析研究,建议现代有轨电车适宜的 负荷强度为0.2~1.0万人次/(km・d)。 第6期 胡军红等:现代有轨电车适宜客流负荷强度研究 表2现代有轨电车客流强度 Table 2 Calculation lable of passenger flow intensity for moderm tram 注:运营时段为6:o0~22:00。 4结语 参考文献: 影响现代有轨电车客流负荷强度的主要因素 [1]马永红,欧洲现代有轨电车发展启示[J].世界轨道交通, 包括运输能力、服务水平、客流需求、出行距离等, 2012(7):36. 作为地面轨道交通系统,其运输能力受路口、车站、 [2]张海军.现代有轨电车适应性关键指标研究[R].南京:苏交 配线等因素影响,高峰小时的运量在5 000~10 000人 科集团股份有限公司轨道交通设计院,2015. [3] 黎冬平.苏州新区现代有轨电车可行性研究[R].上海:上海 h,初期客流强度在0.2万人次/(km・d)左右,远 城建设计总院集团有限公司,2010. 期最大负荷强度不宜高于1.0万人次/(km・d)。 [4] 訾海波,过秀成,杨洁.现代有轨电车应用模式及地区适用性 考虑现代有轨电车的运营效益和实际运输能 研究[J],城市轨道交通研究,2009,12(2):46. 力,如果拟建线路预测远期客流强度低于0.4万人 [5]宋嘉雯.有轨电车运营模式与运输能力研究[J].都市快轨交 次/(km・d),不建议选用现代有轨电车制式;当远 通,2014,21(2):108. 期客流超过1.0万人次/(km・d),说明该廊道客流 [6] 沈景炎.城市轨道交通客流预测内容和应用[J].城市交通, 需求超越了中低运量的现代有轨电车的服务能力, 2008,6(6):9. 建议在轻轨和地铁方式之间进行选择。若初期客 [7] 周高卫,罗霞.城市轨道交通客流需求分析模型及计算机仿 真[J].计算机工程与应用,2012,48(18):17. 流负荷强度低于0.2万人次/(km・d),则不宜作为 [8]李歆鑫.现代有轨电车运营补贴机制研究[D].北京:北京交 有轨电车近期实施线路。 通大学,2013.6:41. (责任编辑蒋滔)