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车站设置对列车运行的影响

  摘要:轨道交通是存在于城市、服务于城市的公交系统,它的线路走向,车站位置设置都与城市的现状和城市未来的发展紧密相关,站间距的大小也受城市的规划和布局影响,并且对于列车的运行有很大的影响。因此,车站的位置是一个综合城市发展与建设的综合性指标。现以正在建设中的南昌地铁一号线为例,分析设置车站的位置对于列车运行的影响,这样的话能够更好的把车站设置的更好更加有助于列车的运行,更加有助于城市的建设给人们带来更加方便的服务,本文通过以将要建设的南昌地铁一号线为例,更好的分析车站的位置对于列车运行的影响,通过本文的研究能够更好的对于南昌一号线的建设起到一定的作用,并且对于我国的车站的建设起到一定的借鉴的作用。

  关键词:车站设置;列车运行;影响分析

  1.南昌市现状简介及轨道交通发展现

  1.1南昌市城市性质

  南昌城市性质:南昌市江西省省会,全省政治、经济、文教、科技和信息中心;国家级历史文化名城;长江经济带中游地区重要的中心城市。南昌市是江西省最大的工业城市,唯一一座与长江三角洲、珠江三角洲和闽东经济区相毗邻的省会城市,国家历史文化名城,现代化的滨江山水生态城市。南昌市人口自2000年来增长较快,至2016年全市年末常住人口达500万人,已处于我国特大城市之列。

  1.2南昌市道路系统现状

  南昌市道路交通流量分布以昌南为主,老城区承担了50%以上的交通总量,高峰时段80%干道交叉口处于饱和状态,道路供需矛盾突出。此外老城片区的道路狭窄、通信能力有限,道路功能复杂,迫切需要一个能够强有力的公共交通系统来解决现有的突出问题。

  南昌市轨道交通功能及现状

  根据南昌城市空间借交通结构的特点,结合南昌综合交通系统规划关于公共交通系统的战略思想,即形成以轨道交通为骨干、以公共汽车位基础,以出租车为辅助的多元化、多平面的客运系统。

  南昌市地铁1号线正是在这样的背景下开始动工建设的,它在建成以后主要承担中心城最重要客流的大容量、快捷化的公交运送服务,以及中心城各片区与主要外围组团之间的中、长距离出行,引导城市空间合理布局,带动周边土地的集约化开发。

  轨道交通1号线一期工程起始于蛟桥片区,终于东部的瑶湖片区,沿途经过庐山南大道、丰和大道、卫东大道,国绿茵路、会展路,沿世贸路向东跨过赣江,从中路国八一广场,顺着北京西路、紫阳大道、瑶湖大道直到奥体中心。该线连接了蛟桥片区、红谷滩中心区、旧城中心区、城东片区及瑶湖片区,将显著缓解城市交通压力,同时引导城市空间布局合理,有利于拉开城市框架,有力支撑南昌市城市发展主轴的形成,是一条交通需求和规划引导兼顾的线路。远期线路向北延伸至乐化地区,与轨道2、3、4、5号线实现互乘。

  轨道交通1号线一期工程全线28.8km的线路设置了23个站点,平均站间距为1.24km,最大站间距为北一环站与长江路站之间的3211m,最小站间距为万寿宫站与中山路站之间的615m。本文段首已指出,站间距是一个综合城市发展与建设的综合性指标,受到城市规划与布局的影响。实际上,合理的站间距离会因乘客出行时间、列车运行效率、车站在城市中的作用等多方面产生错综复杂的影响,应综合考虑合理确定。通过对于车站距离的设计能够对于列车的运行做出规范,这样的话能够更好的让列车进行运行这样的话,更好的能够让设计人员规划处,列车运行的方向更好的为人们服务。

  2车站设置的影响因素

  2.1城市规模与城市人口

  一般城市规模越大,居民出行的乘距就越长。乘距长时,轨道交通应以长距离旅客为主要服务对象,站间距宜大一些,以提高轨道交通旅客的交通速度;反之,站间距宜小一些。我国地域辽阔,分布在不同城市的人口密度差异很大。城市人口越多,交通线路的客流量越大,在同样的范围内,上下车旅客越多,站间距宜小一些;反之,站间距宜大一些。南昌市随着时代发展,人口已将近500万,已经处于中国特大城市之列,所以站间距较为适宜南昌的城市发展。

  2.2城市的自然,人文地理条件

  城市的自然地理条件包括地形地势、水文地质、温湿度、地震断裂带等;人文地理条件包括遵守国家对历史文物、自然风景区等方面的保护性法规,当站间距的设置与之相抵触时必须避让。另外,地面标志性建筑物及地下设施等对站点的选址也有一定的影响。在进行站间距设置时,应考虑城市人文地理不被破坏。

  南昌市是历史悠久的国家文化名城,拥有资源优厚的历史文化资源,南昌不仅是生态环境优美的“江南水乡”,还是八一起义发生地,中国人民解放军“军旗升起的地方”。南昌风景名胜众多,旅游资源丰富,拥有文化遗址600余处,人文景观18处,自然景观26处。1986年,中华人民共和国国务院命名南昌市为历史文化名城。全市有国家级、省级、市级的重点文物保护单位50多处。那么在设置地铁1号线的站点时必须要考虑到不能破坏南昌市众多的旅游景点和文化遗址,同时也要考虑地铁站点对于吸引游客参观南昌市众多的旅游景点和文化遗址的需要。从南昌地铁1号线的站点设置来看,从滨江大道站、万寿宫站、中山路站、八一广场站一直到艾溪湖站,都能找到附近的名胜古迹,沿途只要下车就能很方便的参观到风景。

  2.3城市规划与布局

  城市轨道交通是存在于城市、服务于城市的公交系统,其线路走向、车站位置的设定、站间距的大小,都与城市的现状及城市未来的发展紧密相关。在一些集散点相对集中的区域,如城市中心区,为了照顾集散点的客流,车站之间的距离较小,而在城市郊区,则站间距宜大。

  根据南昌市规划,轨道一号线的主要作用为联系昌南核心区和昌北新区CBD区域,引导主城人口和功能向新区疏解,从而引导城市空间形态由“单核心”向“双心”结构的转变。在乐化——蛟桥段地域,该段以昌北国际机场、昌九城际铁路乐化站为核心的空港经济圈,是城市北向的门户,但就现状来讲,该地域仍需长时间来发展,故为促进发展在该段设置站点,且该地段离市中心地带较远,集散点相对分散,故大多采用了大站间距。而与乐化——蛟桥段相对应的凤凰洲——红谷滩地段和中山路段相比,恰好相反,前者为城市中央商务区,政府部门多搬至此地,不久将成为南昌的城市新中心之一,后者是城市商业设施最繁华、最密集的一段,如市科技

  馆,图书馆、八一起义纪念馆、八一公园、八一广场等,是城市传统中心,并且将一直保持器商业和文化地位,作为一张名片吸引游客。故这两段用地是城市发展的中心地域,客流集中,人口密集,设置站间距多为小站间距。

  2.4客流吸引能力

  合理站间距对吸引客流的影响很大。对同一条线路,较小的站间距可以将部分步行吸引范围外的客流转化为步行吸引范围内,因而可以吸引更多的步行客流。另外,就轨道交通吸引的总客流量来说,较小的站间距增加了换乘节点。提高了旅客交通出行选择的灵活性,总客流量也会相应增加,而较大的站间距主要吸引的是中长途客流。

  轨道1号线始站点是双港大道站,终站点是奥体中心站,全线共设23座车站。其中站间距最大的为北一环站与长江路站,两站相距3211m,这两站之间所处地域既无商业区,也不是居住地,同时北一环站离市中心较远,客流分散,故可设置较大的站间距。而站间距最小的为榕门路站与中山路站,两者之间仅有615m,这两站之间正处于商业繁华地带步行街,又有八一起义纪念馆等历史文化遗址,人口密集,客流集中,设置较小站间距既可以缓解该区域交通压力,有力刺激经济发展。

  2.5旅客出行时间

  合理的站间距能最大限度地方便旅客,使通过城市轨道交通的总出行时间减少。当站间距很小时,旅客在线路上会因为停站较多而被多次中断延误,导致其总出行时间增加;当站间距很大时,旅客到、离站的时间将会加大,并可能超过在线行程部分所节省的时间,也导致总出行时间较大。由此可见,存在着某个最优站间距,能使旅客的总出行时间最小。如图1

  根据2005年的调查,南昌市民的交通出行仍以非机动方式为主,公交比例相对较低,仅有15%。南昌城市居民出行加权平均出行时间约为29分钟,其中5——45分钟集中了90%的出行量,城市居民平均出行距离为4公里左右,75%的出行在6公里以内,表现出中短距离出行为主题的出行特点。而南昌近年来城市交通发展较快,特别是从非机动化向机动化转变较快,尤以私家车发展速度较快,也导致了城市交通现状正逐步破坏南昌原本优越的生态环境,不利于“绿色南昌”和“花园英雄城市”的建设前景。所以合理站间距能够缩短乘客的出行时间,促使乘客选择公共轨道交通,这样能够缓解城市交通压力,也能改善南昌市的生态环境。

  3.车站位置对于列车运行的影响

  3.1车站位置对于列车运行的速率的影响

  列车在区间的运行大致可以分为3个阶段:起动加速一惰行一制动停车。起动加速阶段,列车从静止逐渐加速到一定的速度,速度高低与列车的加速特性和站间距的长度有关。站间距较短时,为保证一定的惰行时间和制动停车,列车的最高运行速度就较低;反之,列车最高运行速度就较高。为使列车充分发挥其技术性能,提高车辆的使用效率,站间距必须达到一定的长度。这样的话能更好的推算出车站所设置的地点,节约了能源的浪费,并且对于车站位置的设置能够更好的去规定列车运行的速度,更好的去限制速度也有助于保证列车的行驶的安全性,并且对于车站距离的进行计算,找到准确的距离,能够更好的限制李列车行驶的速度,有助于列车发挥巨大的效率。

  3.2车站位置对于列车运行时间的影响

  列车区间运行时分是指列车在两相邻车站或线路所之间的运行时间标准,它由机务部门采用牵引计算和实际试验相结合的方法进行查定。

  列车区间运行时分按车站中心线或线路所通过信号机之间的距离计算。当到发场中心线与车站中心线不一致时,按到发场中心线计算(见图4-1)。

  

  由于列车的运行速度各不相同,上下行方向的线路平面、纵断面条件和列车重量也不相同,所以列车区间运行时分应按各种列车和上下行方向分别查定。此外,列车区间运行时分还应根据列车在每一区间两个车站上不停车通过和停车两种情况分别查定。列车不停车通过两个相邻车站所需的区间运行时分称为纯运行时分。列车到站停车的停车附加时分和停站后出发的起动附加时分,应根据机车类型、列车重量以及进出站线路平面、纵断面条件查定。通过合理的设置列车的车站的位置合理的额设置可以更好的规划好列车到达的时间,这样能够更好的使列车运行。

  3.3车站位置到对列车在中间站的停站时间的影响

  列车在中间站的停站时间由下列原因产生:

  (1)进行必要的技术作业,如摘挂机车,试风和列车技术检查,机车乘务组换班等;

  (2)客货运作业,如旅客乘降,行李、包裹、邮件的装卸,车辆摘挂,货物的装卸等;

  (3)列车在中间站的会车和越行。

  摘挂机车作业在采用补机地段的起点站和终点站上进行。列车在中间站的技术检查和试风,一般在长大下坡道之前的车站上进行。当牵引区段较长,机车乘务组的连续工作时间超过规定标准时,也可能要采用中途换班的方式。

  客货运作业停站时间,应根据各种列车的不同需要分别规定。对旅客列车规定旅客乘降、行李包裹和邮件的装卸所需要的停站时间;对摘挂列车规定摘挂车辆、取送车及不摘车装卸作业所需要的停站时间。列车进行技术作业和客货运作业的时间标准,由每一车站用分析计算和实际查标相结合的方法分别确定。列车在中间站的各项作业,应尽可能平行进行。在满足实际需要的条件下,应最大限度地缩短列车停站时间,以提高列车的旅行速度。

  4.合理站间距的设置方法及优化模型

  4.1基于车站客流吸引能力最大的探讨

  (1)车站合理吸引范围。“合理吸引范围”可划分为合理步行区和合理交通区。旅客步行去轨道交通车站的可接受区域称为合理步行区,旅客按自身心理和生理条件对合理步行区的评价结果是660m;旅客利用其他交通方式到轨道交通车站的可接受区域称为合理交通区,其值不是常数,而是根据快速轨道交通系统和在城市内所处的位置变化,一般大于合理步行区。

  (2)合理步行区与站间距的关系。合理站间距的设置,须保证各车站的吸引范围能覆盖需要提供城市轨道交通服务的所有地域。在城市中心区,各种交通方式比较便捷,旅客对乘行时间要求严格,以客流吸引量最大为目标,轨道交通站间距的设置应保证各车站的合理步行区范围覆盖沿线一定范围内的区域或整个城区。对于轨道交通形成规模的城市中心,强调线路的服务水平,简化成棋盘型模型。以南昌地铁为例,以八一广场为中心的地域人流量较大,合理站间距的值可近似认为dt=1.414×660=933m。轨道交通对以其他交通方式换乘者的吸引范围显然要大于步行进入系统的吸引范围,在满足了合理步行区范围的同时,也满足了合理交通区范围。在城市的边缘区,因居民的出行距离较长,利用轨道交通节省的时间大于步行或乘车到轨道交通车站所消耗的时间,所以轨道交通外围区车站的吸引范围大于市中心区车站的吸引范围。轨道交通站间距的设置应保证各车站的平均接运距离范围覆盖沿线一定范围内的区域。此时,强调线路沿线的服务水平,简化为直线型模型,合理站间距的值可近似认为:d≤2t=2×660=l320m。在此基础上可适当加大站间距,但也不可过长。调查显示,超过3000m的站间距将使车站失去客流吸引能力。

  4.2基于旅客出行时间最少的探讨

  4.2.1建立站间距计算模型

  设轨道交通列车的运行过程为:从车站起动后经匀加速至稳定运行速度,停站时从稳定速度经匀减速直至停车。

  TT=2K/F+(L/D)N+(L/D—1)8+(L/D—1)(D--A)/V(1)

  式中:rr为总出行时间,s;K为平均到站距离,m;F为平均到(离)站速度,m/s,L为平均出行距离,m;D为平均站间距,m;N为停站时间(包括旅客在车站上,下车及停站等候时间),s;B为列车起动及制动总时间,s;A为列车在起动及制动过程中所行距离(设加速度和减速度相同),m;V为列车稳定运行速度,m/s。

  公式(1)中,K与车站的吸引范围有关,一般取D/4;对于某个城市,旅客平均出行距离L相对稳定,可根据客流预测资料确定;旅客平均到(离)站速度F也相对固定(如步行速度为lm/s左右或根据统计资料标定);对于某种确定的轨道交通系统而言,其稳定运行速度V,列车起动及制动总时间B、列车在起动及制动过程中所行距离A都可以确定,停站时间N可以根据实际需要确定。因此,K,F,L,V,B都为常数,公式(1)是TT关于自变量D的函数。该函数在其定义域连续可导,令

  d(TT)/dD=0,求得:

  D=[2FVL(S+N-N/V)/(V一2F)](2)

  为了简化参数的计算,将列车加速度a代入公式(2),根据运动学公式:B=2V/a,A/V=V/a,当且仅当D=[2FVL(N+V/a)/(V-2F)]时,TT取得最小值。

  4.2.2实例分析

  以南昌地铁1号线为例,采用的车型为标准B1型车。相关技术参数为最高运行速度为80km/h,常用加速度一般不小于1.0m/。故计算中取V=78km/ha=1.1m/(设加速度和减速度数值相同)。根据地铁1号线客流预测结果,远景年(2020年)平均乘距为10.05km,即L=10.05km;查阅相关资料取F=1m/s;N=30s。计算结果为:基于出行时间最小时,推荐南昌地铁1号线的平均合理站间距为l049m。

  另有基于列车运行效率最优和列车节能的推算模型,这里不一一介绍,查资料得通过计算推荐的站间距取值分别应在1100m以上和城市中心区接近1300m为最优。

  5结论与建议

  从吸引客流能力最强的角度,一般城市中心区的站间距应小于等于933m,城市郊区的站间距应小于l320m;从旅客出行时间最少的角度,合理站间距的取值在1000m左右;从列车运行效率最优的角度,通过计算推荐的站间距取值应在1100m以上;从列车节能的角度,一般城市中心区的站间距以接近1300m为最优,城市郊区的站间距可以在1500m以上并适当加大。因此,合理站间距的设置不仅要考虑列车运行本身因素,更多的是要考虑结合城市发展现状和未来发展走向。综合考虑各方面因素,推荐城市中心区车站的合理站间距以l050~1150m为最优,郊区车站的合理站间距以l800m左右为优。

  综上所述,考虑南昌城市轨道交通发展规划、交通影响及城市定位,使地铁1号线更好的为南昌建设发挥作用,可以适当在最优站间距的范围内上下浮动一点,那么可以认为南昌地铁1号线平均站间距1.24km处于一个合理范围,能够适应南昌客流出行和南昌城市建设需要。但北一环站与长江路站的站间距达到3211m,已经使北一环站失去了客流吸引能力,旅客到、离站的时间将会加大,并可能超过在线行程部分所节省的时间,也导致总出行时间较大。可考虑缩短两站间距,使其适宜乘客出行;万寿宫站与中山路站站间距仅615m,短时间内停车,当站间距很小时,旅客在线路上会因为停站较多而被多次中断延误,导致其总出行时间增加;同时地铁车辆将无法达到最高运行速度,影响其运行效率。又考虑该段人口密集,客流量大,上下车旅客多,可适当增加站间距,使之更为合理。

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2020年8月27日 16:43
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