北京地鐵6號線快慢線運營模式設計

程 雯 韓寶明

(1.北京交通大學交通運輸學院 北京 100044；2.北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

北京地鐵6號線快慢線運營模式設計

程 雯1,2韓寶明1

(1.北京交通大學交通運輸學院 北京 100044；2.北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

分析比較6號線采用的3種運營模式，提出采用快慢車共軌運營模式，不但可以加快通州新城與主城之間的聯(lián)系，還可以滿足不同乘客的出行需求。應用牽引計算軟件，提出快慢車共軌運營模式過站速度、旅行速度、舒適度等運營指標。結(jié)果表明，6號線在盡量降低對慢車影響的前提下，提高了快車的運營效率，以較小的土建代價，取得了較好的運營效果，提高了地鐵的運營效率和服務水平。

運營模式；快慢車共軌；避讓站；旅行速度

北京地鐵6號線全線長43.3 km，僅次于地鐵線網(wǎng)中的環(huán)線10號線。線網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整后，6號線將繼續(xù)向西延伸至金安橋站，總長度將達到53.9 km，超過10號線，不但將主城區(qū)、蘋果園樞紐、通州新城連接起來，而且分擔了地鐵1號線的客流。如果6號線采用普通的站站停運營模式，全程旅行時間接近1.5 h，不利于乘客出行和吸引客流。因此,提高旅行速度、縮短旅行時間、提高服務水平是6號線運營模式需要研究和解決的問題之一。筆者通過分析國內(nèi)外的地鐵運營模式，對6號線采用的3種不同運營模式進行分析研究，從中總結(jié)出適合于6號線這種長大線路的運營模式，最終推薦采用快慢車運營模式。

1 地鐵6號線線路特征

1.1 線路較長

根據(jù)北京地鐵近期建設規(guī)劃，將建成“三環(huán)、四橫、五縱、七放射”的軌道交通網(wǎng)絡，6號線是其中一條東西向的骨干線路，西起五路居、東至通州新城，全線長43.3 km。主要經(jīng)過的行政區(qū)域有海淀區(qū)、西城區(qū)、東城區(qū)、朝陽區(qū)和通州新城。6號線分兩期實施，一期工程為五路居站—草房站，已于2013年12月建成通車，二期工程為草房站—東小營站，計劃于2015年建成，屆時一、二期工程將貫通運營[1](見圖1)。

圖1 地鐵6號線線位示意

1.2 平均站間距較大

北京地鐵6號線共設車站27座，全部為地下車站，全線平均站間距為1 641 m，分段統(tǒng)計見表1。

表1 6號線平均站間距分段統(tǒng)計

從表1可以看出，四環(huán)范圍內(nèi)屬于主城區(qū)，平均站間距在1.6 km以下，四環(huán)外至通州新城屬于城市郊區(qū)，平均站間距達到1.6 km以上。

1.3 換乘站較多

6號線共有13座換乘車站，占車站總數(shù)的48%，分別與線網(wǎng)中的12條線路換乘。

2 地鐵6號線客流特征

2.1 高峰斷面客流量較大

6號線各設計年限客流預測匯總見表2，遠期早高峰客流斷面見圖2。

表2 6號線各設計年限客流預測結(jié)果匯總

圖2 地鐵6號線遠期早高峰客流斷面

可以看出：

1) 6號線遠期早高峰最大客流斷面為4.48萬人，屬于大運量級別[2]。

2) 6號線早高峰小時由東向西方向最大斷面出現(xiàn)在呼家樓站—金臺路站，說明東部來的乘客多數(shù)目的地在CBD附近。由西向東方向最大斷面出現(xiàn)在地安門站—隆福寺站，說明西部來的乘客多數(shù)目的地在中心城范圍。

2.2 乘客出行距離較長

6號線全日平均運距在10～13 km以上，乘客出行距離較長。根據(jù)其線位和周邊的用地情況，將地鐵6號線車站分為A、B、C、D、E 5個區(qū)域進行分析，各個區(qū)域范圍見表3，6號線遠期全日各區(qū)域間交換量見圖3。

從圖3可以看出,區(qū)域間交換量最大的是A和B，日交換量約為21.22萬人,其次為B和C，日交換量為19.89萬人，第三為B和D，日交換量為16.97萬人。出行距離在15～35 km，可見6號線中長途的客流較多。B區(qū)域的客流交換量是全線各區(qū)域中最大的，還是全線客流主要的出行目的地，客流吸引力較大，呈現(xiàn)出明顯的向心性。

表3 6號線區(qū)域客流劃分

圖3 6號線遠期全日區(qū)域OD交換量

從以上地鐵6號線客流的分析來看，地鐵6號線的功能定位為大運量、快線運營系統(tǒng)。由于6號線線路較長，尤其對中長途乘客的出行，更要滿足其快速的要求，充分體現(xiàn)地鐵6號線快線運營的特點。

2.3 交通出行要求

北京市軌道交通系統(tǒng)可分為三個不同層次：第一個層次為市中心15 km半徑的范圍，即中心大團和多數(shù)邊緣集團；第二個層次即近郊圈層，即市中心15～35 km半徑的范圍，主要包含通州、亦莊、大興、門頭溝、昌平、順義和房山新城；第三個層次為遠郊圈層，即市中心周圍35～70 km范圍，主要包含延慶、懷柔、密云、平谷。在第一個層次范圍內(nèi)，軌道交通網(wǎng)具有良好的覆蓋性和直達性，交通服務較為完善。而對于第二個層次和第三個層次，若按照普通的軌道交通系統(tǒng)來服務，則很難具有吸引力。例如，八通線與1號線在四惠站和四惠東站換乘，是連接通州和中心城的一條主要軌道交通線，采用站站停的運營模式，旅行速度一般在33 km/h左右，加上線路兩端步行和中間換乘時間，乘客從通州新城至市區(qū)的出行時間超過1 h。如此長的出行時間不僅使軌道交通缺乏吸引力，也造成高峰期間地面交通壓力巨大，交通擁堵現(xiàn)象嚴重。根據(jù)北京市空間發(fā)展戰(zhàn)略和交通發(fā)展政策，為構建中心城和新城之間快速、高效、大運量的客運交通走廊，引導中心城的有機疏散，支持新城的發(fā)展，近郊新城到城市中心的軌道交通出行時間宜控制在45 min以內(nèi)，遠郊新城到城市中心的軌道交通出行時間宜控制在1 h以內(nèi)。地鐵6號線服務于第二層次，全線出行時間目標為1 h。

3 地鐵6號線快慢線運營模式

3.1 國外地鐵快線模式舉例

國外地鐵快線統(tǒng)計見表4。

表4 國外地鐵快線統(tǒng)計[3]

3.2 地鐵6號線快線運營模式

紐約、巴黎和東京的地鐵快線特征各不相同，沒有一個絕對的指標來定義快線，但它們都有著共同特點：站間距大、速度高；主要出行點之間快速直達；快線主要是通過減少停靠站和提高運行速度來實現(xiàn)。

地鐵6號線穿越城市中心區(qū)，開發(fā)密度通常較高，地下管線布置非常復雜，建設成本非常高。受工程條件的限制，6號線若實施快慢分離的4軌模式相當困難。因此，根據(jù)國外城市地鐵快線的經(jīng)驗和地鐵6號線的線路特點，地鐵6號線可以考慮以下模式：

1) 大站快車運營模式。主要服務于中長距離乘客的需求，可縮短出行時間，減少短途乘客對中長途乘客的干擾，提高軌道交通的舒適度和服務水平，從而吸引更多的客流[5]。

2) 快慢車共軌運營模式。可滿足不同層面乘客的需求，將跨站運營和站站停運營相結(jié)合，體現(xiàn)以人為本的設計理念。

3.3 大站快車運營模式

大站快車運營模式，保留中心城區(qū)和CBD沿線的車站，減少6號線東部沿線上下車客流較小的停車站，確保了通州新城和定福莊的中長距離通勤客流能夠快速到達CBD和中心城區(qū)，見圖4。大站快車運營指標見表5。

圖4 6號線大站快車運營模式車站

表5 大站快車方案運營指標

大站快車運營方案的優(yōu)點有：

1) 大站快車旅行速度較高(45.9 km/h)，與巴黎地鐵RER(快速鐵路交通)的旅行速度相近。

2) 無需設置避讓車站，車站規(guī)模較小。缺點有：損失短途客流，影響6號線的服務范圍，降低了6號線的經(jīng)濟效益，需要其他線路來彌補短途乘客的上下車需求。

3.4 快慢車共軌運營模式

快慢車共軌運營模式是指快車和慢車在同一軌道上運行，其中快車通過采取在上下車客流量較小的車站不停車通過，以提高快車的旅行速度，縮短快車的運行時間；慢車則采用站站停車的模式，收集沿線各站的客流。

快慢車共軌運營方案與大站快車方案相對應，保留中心城區(qū)和CBD沿線的車站，快車通過越行東部沿線上下車客流較小的車站，使快車由東小營站至青年路站的車站停車數(shù)量減少到7座車站，確保了通州新城和定福莊的中長距離通勤客流能夠快速到達CBD和中心城區(qū)。

由于快車的旅行速度比慢車快，需要設置快慢車避讓站。通過運行圖[6]鋪畫計算，得出地鐵6號線快慢車的避讓站為常營站和新華大街站，見圖5。快慢車共軌運營指標見表6。

圖5 6號線快慢車共軌運營模式

表6 快慢車共軌方案運營指標

快慢車共軌運營方案的特點：

1) 系統(tǒng)高峰小時運輸能力為24對，其中快、慢車各12對，系統(tǒng)運輸能力是決定避讓站數(shù)量的主要因素。

2) 五路站—青年路站，快車與慢車站站停車。

3) 在通州新城和定福莊區(qū)域，快車采用跨站越行，確保通州新城的通勤客流能快速到達CBD和中心城區(qū)，減少頻繁停站對中長途客流的干擾；慢車采用站站停車，滿足了短途乘客出行的需求[7]。

4) 避讓站規(guī)模較大，新華大街站和常營站是快慢車避讓站，采用雙島四線的形式，快車走正線直向進出站，慢車走側(cè)股側(cè)向進出站。

3.5 快慢車共軌與其他運營模式的比較

3.5.1 與大站快車模式的比較

快慢車共軌運營模式與大站快車運營模式的比較見表7?？梢钥闯?，大站快車全線旅行時間和旅行速度與快慢車共軌的快車相當，因此兩者的運營效果相當。但是,由于大站快車減少了車站數(shù)量，損失了短途客流，服務產(chǎn)品單一，靈活性較差。而快慢車共軌運營模式的快車和慢車可以滿足中長途、短途乘客不同的出行需求，運營靈活，體現(xiàn)了以人為本的服務理念。

3.5.2 與站站停模式的比較

快慢車共軌運營模式與站站停運營模式的比較見表8。

表7 快慢車共軌運營與大站快車模式的比較

表8 快慢車共軌運營與站站停模式的比較

1) 站站停運營模式全線的旅行時間為56 min，其中東四—東小營的旅行時間約為38 min 38 s?？炻嚬曹夁\營模式快線的旅行時間為53 min 04 s， 其中東四—東小營的旅行時間約為35 min 42 s?？燔囍饕谇嗄曷贰獤|小營區(qū)段實現(xiàn)越行，該區(qū)段快車比站站停運營模式節(jié)省時間2 min 35 s，占站站停運行時間的7%，快車節(jié)省了中長途乘客的出行時間。

2) 慢車的旅行時間為63 min 29 s，比站站停運營模式全線的旅行時間增加7 min 29 s。由于慢車要避讓快車，增加了運行時間。

3) 站站停運營模式的配屬車數(shù)、車輛年走行公里數(shù)與快慢車共軌模式相同。

4) 快慢車共軌模式設2個快慢車避讓站，采用雙島四線地下車站，規(guī)模較大，較標準島式地下車站增加土建工程投資約3.8億元。

6號線快慢車共軌運營模式在工程投資增加較少的情況下，提供了2種服務產(chǎn)品，對長短途客流進行分流，減少了不同出行需求客流之間的相互干擾，實現(xiàn)了通州新城和定福莊與CBD和中心城區(qū)的快速到達，提高了客流吸引力，成為6號線運營的主要特點。

3.6 快慢車共軌運營模式指標分析

3.6.1 過站速度比較

6號線列車最高運行速度為100 km/h，列車到達站臺端的速度不超過55 km/h[8]，因此列車在進站停車制動之前就要增加1次制動，將速度降到55 km/h，然后再惰行、制動進站，這樣就降低了6號線的旅行速度，尤其是快車的旅行速度。為了提高6號線的旅行速度，分析站臺端速度對快車旅行速度的影響，對快車采取80、70、55 km/h 3種不同的過站速度方案,見表9。

表9 6號線快車不同過站速度的運行時間比較

可以看出，快車以80 km/h過站時，全線旅行時間比70 km/h過站節(jié)省10 s，比55 km/h過站節(jié)省3 min 57 s。

快車以70 km/h過站時，全線旅行時間比55 km/h過站節(jié)省3 min 47 s。

慢車不限速進站的全線旅行時間比限速(55 km/h)進站節(jié)省4 min 12 s。

快車以80 km/h和70 km/h過站時，旅行速度比以55 km/h過站提高5 km/h;慢車不限速進站時，旅行速度比以55 km/h限速進站提高4.5 km/h。

在方案1中，慢車在避讓站避讓快車等候時間為2 min 30 s；在方案2中等候時間為1 min 51 s;在方案3中等候時間為1 min 46 s。

可見，快車以80 km/h速度過站時，不但可以大大縮短旅行時間，還可以減少慢車避讓快車的等候時間，提高服務水平。

經(jīng)過以上不同過站速度全線運行時間的比較，在最高運行速度達到100 km/h的情況下，提高列車的過站速度(大于55 km/h)，可以有效地提高列車的旅行時間和旅行速度。當列車自然惰行進站時，不需要提前制動減速，還可以降低能耗。在保證安全的前提下，地鐵6號線提高列車的過站速度，允許快車以不超過80 km/h的速度過站，可充分有效地發(fā)揮百公里的速度優(yōu)勢。

3.6.2 快慢車共軌運營指標分析

快慢車共軌運營指標見表10?？燔囋叫袇^(qū)段褡褳坡站—東小營站列車內(nèi)的乘客舒適度，即站席每平方米站立人數(shù)，見表11。

表10 快慢車共軌方案運營指標

表11 快車越行區(qū)間列車舒適度指標

從表10中可以看出：

1) 快車由東小營—隆福寺旅行時間為32 min 17 s，符合核心區(qū)和郊區(qū)(長度約30 km的服務范圍)旅行時間控制在30 min。說明由通州新城、定福莊到核心區(qū)、CBD的中長距離通勤客流，總出行時間也能控制在1 h之內(nèi)[9]。

2) 快車全線旅行時間為49 min 07 s，比慢車運行時間縮短10 min，縮短了沿線主要的客流集散點之間的出行時間，使其能快速到達。

3) 由于快車在通州新城和定福莊區(qū)域減少了停站數(shù)量，避免了短途乘客頻繁上下車對通州新城通勤客流的干擾。

從表11中可以看出：在9個快車越行區(qū)間，快車的車廂站立密度在2人/m2以下的占33%，在3～4人/m2的占44%，在4～5人/m2的占23%?？梢?，在快車越行區(qū)段，車廂內(nèi)的舒適度是較好的，不會出現(xiàn)特別擁擠的現(xiàn)象。

在6個快車越行區(qū)間，慢車的車廂站立密度在2人/m2以下的占11%，在3～4人/m2的占44%，在4～5人/m2的占33%，只有1個區(qū)間的站立密度達到5.3人/m2。因此，慢車的舒適度比快車要差一些，但是有88%的區(qū)間都低于5人/m2。

快慢車共軌運營方案，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：旅行速度快，快車全線的旅行速度為52 km/h，由東小營站—東四站的旅行速度為55.6 km/h；由通州新城至核心區(qū)，快車約33 min到達；可提高對中長途乘客的服務水平。由于快車減少了停站數(shù)量，避免了頻繁上下車對中長途乘客的干擾，提高了對中長途乘客的服務水平，體現(xiàn)了以人為本的設計理念；快車越行區(qū)段，快慢車的站立密度主要在2～4人/m2，站立密度超過4.5人/m2的區(qū)間最多為3個。

4 結(jié)論

1) 北京地鐵6號線線路長、平均運距大，如果采用站站停的運營模式，將難以滿足中長距離乘客的出行需求。如果采用大站模式，其運行時間與快慢車模式的快車運行時間相當，并無優(yōu)勢可言，卻損失了部分短途客流，降低了地鐵覆蓋水平。因此，地鐵6號線推薦采用快慢車共軌的運營模式，快車的平均旅行速度較常規(guī)地鐵平均旅行速度可提高10 km/h，使其較好地起到了在軌道交通網(wǎng)中的骨干作用。

2) 從快車越行運營的效果看，快車使長距離出行的旅客在途時間有所縮短，有效地將中長途乘客從短途乘客中分離出來，既滿足了乘客的不同出行需求，也提高了線路的運營效率，有助于提高全網(wǎng)的整體運營效率。

3) 快車越行部分車站使得快車的實際站間距加大，通過提高快車通過站臺的速度，不但可以提高快車旅行速度、減少運行時間，同時也可以減少慢車等候快車的時間。

綜上所述，6號線在提高最高運行速度、組織快慢車共軌運營、提高越行過站速度等諸多方面均進行了嘗試，在盡量降低對慢車影響的前提下，提高了快車的運營效率，以較小的土建代價，取得了較好的運營效果，提高了地鐵的運營效率和服務水平。

[1] 北京城建設計研究總院有限責任公司.北京地鐵6號線一、二期工程初步設計說明書[G].北京，2010.

[3] 熊貽輝.市域線快慢車組合運營模式研究[D].成都:西南交通大學，2012.

[6] 高德輝，胡春斌，宗晶.區(qū)域快速軌道交通快慢車運營方案的研究[J].鐵道運輸與經(jīng)濟，2014，36(2)：73-78.

[8] GB 50157—2013 地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

(編輯：郝京紅)

Design of Operation Mode on Beijing Metro Line 6 as an Express and Local Line

Cheng Wen1,2Han Baoming1

(1.School of Traffic and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044；2.Beijing Urban Consruction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

By analyzing three operating modes of Beijing Metro Line 6, the mode of fast and slow train on one rail is proposed. Not only can it accelerate the connection between Tongzhou New Town and the main city, but also it is capable of meeting the travel needs of different passengers. By traction calculation under this operation mode, the speed of vehicles passing through the station, travel speed, comfort and other operational indexes are put forward. The results show that this operation mode on Metro Line 6 can reduce the influence on slow train as far as possible and improve the operation efficiency on express train with low construction cost and better operation results to improve the whole subway productivity and the level of service.

operation mode; fast and slow train on one rail; avoidance station; travel speed

10.3969/j.issn.1672-6073.2015.05.017

2015-03-27

2015-05-18

程雯，女，本科，高級工程師，工程碩士在讀，主要從事城市軌道交通行車組織與運營管理、車輛段設計研究工作，775703321@qq.com

U231

A

1672-6073(2015)05-0071-06