天津市轨道交通 Z2 线一期工程运行模式研究

马金元

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300251）

0 前言

随着城市轨道交通线网中骨干线路的逐渐建成，需要向外围组团或卫星城建设快速联系通道[1]。轨道交通市域线的发展脚步亟待加快，它对促进和引导城市发展、解决城市居民出行条件，具有十分重要的战略意义[2]。轨道交通市域线运行模式的选择关系多种因素，在线路设计、建设、运营中起到至关重要的作用。本文重点探讨城市轨道交通运行模式，并以天津滨海新区轨道交通 Z2 线一期工程为例，研究并确定 Z2 线一期工程运行模式。

1 天津滨海新区轨道交通Z2线概况

根据天津市轨道交通线网规划，滨海新区轨道交通Z2 线远期线路为武清—北塘站，线路全长约 115km。其中，初、近期 Z2 线一期工程起于金钟河大街站，经空港经济区、滨海高新区、开发区西区、海洋高新区，到达北塘站。线路全长约 50.7km，其中地下线 27.6km，高架线约 22.0km，过渡段约 1.1km。共设 18 座车站，其中地下站 10 座，高架站 8 座，平均站间距为 2.9km[3]。

滨海新区轨道交通 Z2 线采用 A 型车 6 辆编组，站立标准 4 人/m2，速度目标值为 120km/h。武清—金钟河大街段线路方案尚未确定，本文仅对一期工程金钟河大街站—北塘站进行列车运行模式研究。

2 功能定位及客流分析

滨海新区轨道交通 Z2 线为轨道交通市域线，满足中心城区与滨海新区之间的长距离快速出行需求，形成东西地段快速客运主通道。

表1 客流指标汇总表

如表1 所示，Z2 线初期客运量达 15.9 万人次/日，高峰断面达1.1 万人次/h；远期线路客流增长到80.7 万人次/日，高峰断面达 2.8 万人次/h；初期线路平均运距达 21.8km/乘次，随着沿线土地的开发，远期线路平均运距缩短到 21.2km/乘次[4]。从站组间客流交通量（OD）看，滨海核心区组团是 Z2 线最主要的客源地，占全线客流的 35.5%，最主要的客流交换也集中在滨海核心区组团及其相邻的组团之间。

3 列车运行模式研究

本文的城市轨道交通运行模式研究，根据列车停站方案不同可分为 4 种：全部开行站站停列车模式、全部开行大站快车模式、开行快慢车组合模式、开行隔站停列车模式。

根据客流预测结果，Z2 线客流具有潮汐性，早高峰客流集中在金钟河大街—北塘方向，晚高峰相反，且高峰小时客流在全日客流中的比重较大，乘客在高峰小时对时间的要求较高。下面对高峰小时阶段 4 种不同列车运行模式进行分析。

3.1 全部开行站站停列车模式

列车在线路所有车站均停车，目前我国城市轨道交通普遍采用这样的列车运行模式，如图1 所示。

图1 全部开行站站停列车模式示意图

Z2 线若采用全部开行站站停列车模式，则列车在金钟河大街站—北塘站区间所有车站均停车。通过牵引计算模拟列车运行，全程运行时间为 48min（含停站时间）。该模式能满足沿线所有站点的乘客出行需求；有利于吸引沿线客流、带动土地开发；高峰小时线路通过能力最大；发车间隔均衡，运输组织简单。

3.2 全部开行大站快车模式

为提高列车旅行速度，缩短列车全程运行时间，可开行大站快车。大站快车仅在主要车站停靠，其他车站不停。如图2 所示。

3.2.1 大站快车停车站的确定

（1）大站快车停车站的设置原则。大站快车停车站的选择受客流特点、城市规划以及轨道交通 Z2 线在轨道交通网络中的地位等因素的影响。大站快车停车站的确定需遵守以下原则：①满足站点上下客流的需求，宜选择上下客流量大的车站；②满足全日及高峰时段站间 OD 客流的需求，宜选择客流交换量大的车站；③考虑网络换乘的需求，兼顾换乘站的客流需求；④停车站间距不宜过大，以减小对通过能力的影响。

（2）大站快车停车站方案。滨海新区轨道交通 Z2线一期工程各站上下客量如图3 、图4 所示。

图2 全部开行大站快车模式示意图

图3 金钟河大街—北塘方向各站上下客量

根据各站上下客量预测结果，金钟河大街站、滨海站、北塘站上下客流量均较大。由站间 OD 结果可知，滨海站与金钟河大街站、北塘站之间交流较大，金钟河大街站、滨海站、北塘站宜设置为大站快车停车站。此外，金钟河大街站、胜利路站、空港经济区站、滨海站、塘汉路站、北塘站均为 Z2 线与其他已运营或规划线路换乘车站，应考虑乘客换乘需求。

综合以上原则分析，宜选取金钟河大街站、胜利路站、空港经济区站、经三路站、滨海站、塘汉路站和北塘站作为大站快车停车站。具体站站停列车及大站快车停车站如图5 所示。

图4 北塘—金钟河大街方向各站上下客量

图5 列车停车站示意图

3.2.2 Z2 线全部开行大站快车模式

Z2 线若采用全部开行大站快车模式，则仅开行在金钟河大街站、胜利路站、空港经济区站、东六道站、滨海站、塘汉路站和北塘站停站的列车。通过牵引计算模拟列车运行，乘坐大站快车的乘客从金钟河大街站—北塘站全程运行时间为 37min（含停站时间）。该模式满足部分乘客快速出行的需要，高峰小时线路通过能力不受影响，发车间隔均衡，管理难度小。但不能满足沿线其他站点的乘客出行需求，影响服务质量，同时不利于吸引沿线客流、带动土地开发。

3.3 开行快慢车组合模式

开行快慢车组合模式，即同时开行站站停列车和大站快车。目前国内城市轨道交通采用快慢车组合模式运营的线路较少，国外运营应用比较广泛。根据大站快车是否越行站站停列车，快慢车组合模式又可以分为大站快车越行模式和大站快车不越行模式，如图6 所示。

3.3.1 大站快车越行模式

由于大站快车运行速度高，站站停列车运行速度 低，出现站站停列车停车待避大站快车的现象，需在越行站设置到发线。

（1）越行站的选择。越行站一般选择客流量较小且工程条件较好的车站，一方面满足车站客流出行要求，另一方面考虑工程条件，降低工程投资，减少工程实施难度。

大站快车的服务频率不宜过低，否则将失去开行意义，按每 15min 开行 1 对大站快车考虑，高峰小时开行 4 对大站快车。通过铺画运行图，需要选择空港经济区站、东六道站、春华路站和观景道站为越行站，设置越行线，以满足大站快车越行和站站停列车停车的需要。

（2）大站快车越行模式分析。采用大站快车越行模式，尽管乘坐快车的乘客可以缩短旅行时间，但降低了大多数乘坐站站停列车乘客的服务质量，增加了其旅行时间，尤其是在地下车站的封闭车厢里等待，严重影响了乘客出行的舒适度。有 4 个车站需要增加越行配线，Z2 线车站和区间总投资将增加 11.34 亿元。减少开行慢车的数量，可适当减少需要增加配线的车站数量，但若开行的慢车减少过多，将很难满足客流需求。此外，车站须采取特定的管理模式来管理和引导乘客乘坐不同类型的列车，这增加了运营难度。

图6 开行快慢车组合模式示意图

3.3.2 大站快车不越行模式

采用大站快车不越行模式，即在大站快车中间穿插开行站站停列车，不考虑站站停列车待避大站快车的情形，可以不设置越行车站，不增加工程投资。若 Z2 线采用该方案，在高峰小时开行 4 对大站快车的前提下，仅能开行 3 对站站停列车，输送能力最小，不能满足高峰小时乘客的需求。

3.4 开行隔站停列车模式

开行隔站停列车模式，即列车在各站间依次采取通过-停车-通过、间隔车站停车的模式。如图7 所示。

图7 开行隔站停列车模式示意图

若 Z2 线采用隔站停列车模式，通过牵引计算模拟列车运行，列车由金钟河大街站—北塘站全程时间约41min。该模式列车运行时间较短，具有快速的优势；对高峰小时线路通过能力影响较小；不用增加越行线，不影响土建规模，不增加投资。但是该方案高峰小时不能满足沿线所有站点的乘客出行需求，以致相邻站无法通达；每个车站高峰小时列车停靠数量减少一半，乘客等待时间增加；列车种类存在不同的停站方案，不同乘客容易上错车，运营组织难度增加。

4 列车运行模式适应性分析

滨海新区轨道交通 Z2 线分别采用以上 4 种列车运行模式时，具体适应性如表2 所示。

由表2 可见，各种模式均有利弊：全部开行站站停列车模式运行时间较长；全部开行大站快车模式各方面指标较好，但不能满足沿线其他站点的乘客出行需求，不利于吸引沿线客流；开行快慢车组合模式存在运输能力较小、乘客需要增加额外等待时间、发车间隔不均衡、影响服务质量、增加车站规模和投资等问题；开行隔站停列车模式存在相邻站无法通达，各车站列车停靠数量减少一半，乘客等待时间增加等问题。

5 结论

本文详细分析了天津滨海新区轨道交通 Z2 线采用全部开行站站停列车模式、全部开行大站快车模式、开行快慢车组合模式、开行隔站停列车模式 4 种列车运行模式的利弊，认为采用全部开行站站停列车模式具有满足本线客流需求、线路通过能力大、运输组织简单、不增加工程投资等优势，可以与 Z2 线的功能定位相匹配。因此，本文权衡各方案利弊后，推荐 Z2 线采用全部开行站站停列车模式。

表2 运行模式适应性分析表

[1]汤 ，陈福贵. 地铁快慢车模式越行点的确定方法研究[J]. 铁道工程学报，2014，31（10）：89-93.

[2]宋键，徐瑞华， 和平. 市域快速轨道交通线开行快慢车问题的研究[J]. 城市轨道交通研究，2006，9（12）：23-27.

[3]天津市城市规划设计研究院. 天津市城市轨道交通建设规划调整[R]. 天津，2017.

[4]中国铁路设计集团有限公司. 滨海新区轨道交通Z2线一期工程可研报告[R]. 天津，2017.

[5]徐吉庆，陈福贵，汤 . 城市轨道交通越行方案行车组织设计[J]. 四川建筑，2012，32（1）：75-77.