南宁地铁4号线列车运行图设计在中职教学中的应用研究——以南宁市第四职业技术学校城市轨道交通运营管理专业为例

南宁地铁 4号线列车运行图设计在中职教学中的应用研究——以南宁市第四职业技术学校城市轨道交通运营管理专业为例

梁均德 梁越 陈健健 廖永强

南宁市第四职业技术学校

【摘要】中等职业教育是我国中等教育高级阶段教育的组成部分，担负着培养数以亿计高素质劳动者的重要任务，是我国经济社会发展的基础。中等职业学校培养与我国社会主义现代化建设要求相适应，在生产、服务一线工作的高素质劳动者和技能型人才。

南宁地铁4号线（以下简称4号线）于2020年底开通，论文以4号线运行所必备的运行图为对象，设计了4号线列车运行图。通过预测4号线客流、计算相关数据，根据列车运行图编制原则和步骤，结合4号线特点计算了具有4号线特色的列车时刻表，设计了4号线列车运行图，该运行图可满足4号线运营初期要求。

【关键词】南宁地铁4号线；列车运行图；时刻表；城市轨道交通运营管理专业；中职教育

1.研究背景

中等职业学校培养与我国社会主义现代化建设要求相适应，生产、服务一线工作的高素质劳动者和技能型人才。具有良好的职业道德，掌握必要的专业知识和比较熟练的职业技能，具有较强的就业能力。经过调查研究分析得出，中等职业教育课程设置方面来讲有待提高，特别是对于专业课程，中等职业教育的课程设置以基础理论为主，现在的用人单位对就业人员的要求不仅仅掌握基础知识，还有掌握最高端的技能，所以中等职业教育毕业的学生需要重点学习专业课程。

南宁市第四职业技术学校（以下简称四职校）于2011年开设城市轨道交通运营管理专业，该专业是自治区示范专业及实训基地。2011年申报开设城市轨道交通运营管理专业至今已经9年，四职校在该专业的建设方面取得了一定成绩，同时也存在着一些较为突出的矛盾和问题：专业课程与公共文化课程开设学时的比例有待进一步优化；专业课程的整体办学水平有待提高，学生接触相关专业课程比较少，设备不齐全、实训课学时不足导致学生实际动手实操锻炼的机会较少；专业课程的教学改革力度有待加强，特别是人才培养模式、教学内容和课程体系的改革深入不够，教学质量有待进一步提高。

南宁地铁4号线西起洪运路站，东至龙岗站，车站由西向东分别为洪运路站、那历村站、那洪立交站、金阳路站、通源路站、大沙田站、金象大道站、五象岭站、玉象路站、总部基地站、飞龙站、体育中心西站、体育中心东站、良庆大桥南站、良庆圩站、楞塘村站、五象火车站、清平坡站和龙岗站。

2.研究意义

南宁地铁4号线于2020年底开通，随着南宁地铁4号线的开通运营，与南宁地铁1、2、3号线组成一个小规模的城市轨道交通线网，地铁路网规模的不断扩大，列车列车开行数量不断增加，轨道公司为了适应现阶段外界带来的各种因素，运行图调整逐渐成为常态。

本文通过研究与分析，以确保列车的行车安全，合理运用设备，优化运输产品，充分利用铁路运输设备的能力，将旅客的需求与设备能力相结合起来，使设备使用效率达到最大化等各种因素，为南宁地铁4号线设计一张经济合理的列车运行图。从而将南宁地铁4号线列车运行图设计的整过过程以及思路、方法作为基础，将研究过程的思路、方法融入到四职校中城市轨道交通运营管理专业的专业课堂中，并通过相关设备让学生在实际操作过程中得以的提高。

3.列车运行图的概念

地铁的各个部门能够严谨有序的生产，地铁列车能够准时准点的出发，并且按时到达每一个车站，这都是得益于一张合理的列车运行图。列车运行图是全线组织列车运行的基础，对地铁公司的每个部门起着至关重要的作用，是将客流与组织列车的开行联系起来。列车运行图它规定各车次列车占用区间的程序，列车在每个车站的到达和出发（或通过）时刻，列车在区间的运行时间，列车在车站的停站时间，在折返站的折返作业时间，车底交路、列车重量和长度以及列车出入车辆段时间等^[1]。在列车运行图上能直观地将列车在时间和空间上的相对位置表示出来。

4.列车运行图表示方法

用横坐标表示列车运行的时间，纵坐标表示车站的距离构成的坐标图来表示列车运行图的关系。列车运行的实际线与各个车站水平线的交点，则表示为该列车在这个时间点到达、出发相对应的车站或者是在该车站停留。列车运行图上，列车运行的实际线大致分为向上走和向下走两种方向。相对的来说，车站的距离与列车运行的时间成正比例函数的表示上行方向的列车，反之，车站的距离于列车运行的时间成反比例函数的表示下行方向的列车。

5.列车运行图设计的原则和步骤

南宁地铁4号线作为新开通的线路，其列车运行图的编制要求和步骤如下。

（1）列车运行图的编制应遵循以下编图原则^[2]：

①确保地铁列车的行车安全。②方便乘客的出行需求。③将地铁线路的运营能力、折返站的折返能力和车辆的运营能力使用到效率最大化。④为了有效降低地铁公司的运营成本，减少列车开行的对数。⑤乘务人员的作息时间要合理安排。

（2）列车运行图的编制应遵循以下编图步骤^[2]：

①组织相关编图人员开会讨论编图的注意事项。②对前期收集的编图资料进行验证。③后期要对列车运行图进行修改，则要对不同客流量时期使用的列车运行图进行分析对比。④技术人员进行相关计算，评估结果后确定当日的全日行车计划。⑤计算所需运用列车数量。⑥计算运行图所需的各项基础数据。⑦根据前期所收集到的数据对列车运行图进行绘制。⑧收集地铁相关部门的建议，对列车运行图进行修改。⑨对不同客流量的各个时期进行绘制符合当时客流运输的列车运行图、时刻表等。⑩对编制完成的列车运行图进行评估、检查质量；向上级部门报告完整的编图说明、列车运行图和时刻表，最后等待有关部门批准执行。

6.列车运行图的编制数据

在编制列车运行图前，必须收集下列编图数据^[3]：

（1）线路通过能力和车站折返能力。（2）追踪间隔时间。（3）列车区间运行时分。（4）列车停站时间标准。（5）列车在折返站停留时间标准。（6）列车出入车辆段作业时间标准。（7）轨道交通营业开始和结束时间。（8）全日分时行车量。（9）列车交路计划。（10）现行列车运行图完成情况分析。

7.列车运行时刻表编制流程设计

根据4号线每个车站区间的运行时分、列车停站时分，首先在EXCEL中输入第一趟列车的出发时间，其次是在EXCEL中添加一列辅助列，辅助列包括了列车在区间运行时分和每个车站的停站时间，最后在输入公式进行计算，编辑出第一趟列车运行时刻表。接着计算全日分时开行列车数，确定行车间隔后，批量生成后面的列车时刻表。例如：在图7-1中D3的计算公式为“=IF(E2=””,””,E2+D2)”；在图7-1中E2的计算公式为“=IF(D3=””,””,D3+D2)”。

目前地铁的相关公司主要采用ATC系统来编辑时刻表，在编制过程：当工作人员输入运行计划时，系统会根据这些基本数据自动生成测试时刻表，工作人员可以根据动态模拟在线调整时刻表，工作人员也可以通过实际运行在线调整时刻表，这样的编辑系统虽然功能齐全，使用起来也很方便，但是该系统的价格却很昂贵，大多数的中职学校是无法购买这样的系统的。对于学校购买类似的列车运行图设计的教学系统会受到很多的权限限制，很多功能无法使用，这就大大的限制了学生的实操，专业技能能不到很好的锻炼。

而该设计的这种编辑列车运行时刻表的方法简单、门槛比较低、通俗易懂，可以在教学中推广该应用，是学生对地铁列车运行图设计的一个实操过程。在设计列车运行图之前首先要把列车运行时刻表利用Excle编制出列车运行时刻表，然后利用Excle生成列车运行图，也可以利用Visio第三方软件来进行列车运行图的绘制，该过程可以很好地锻炼城市轨道交通运营管理专业的学生在学习如何让设计列车运行图的课程上得到很好的锻炼。

图7-1 列车运行时刻表编辑公式

8.南宁地铁4号线列车运行图的验证

8.1列车区间运行时分验证

列车运行时分是指列车在两个相邻车站之间的运行时间标准，他由车辆部门采用牵引计算和实际试验相结合的方法进行查定。其计算公式如下所示：

式中 ——列车运行时分，min；

——列车不停车通过两个相邻车站所需的区间运行时分，min；

——起车附加时间，min；

——停车附加时间，min。

通过计算分析得出，南宁地铁4号线上行方向（洪运路站至龙岗站）单程运行时间为40min53s，下行方向（龙岗站至洪运路站）单程运行时间为40min53s。上行方向五象岭站至玉象路站区间运行时间最长，为3min01s；飞龙站至体育中心西站区间运行时间最短，为1min09s。反之，下行方向也如此。设定南宁地铁4号线的列车旅行速度为35km/h。

8.2列车停站时间标准验证

列车停车作业（包含列车加减速、开关车门）和乘客上下车所需要时间的总和为停站时间。乘客上下列车所需要的时间长短很大程度上决定了列车的停站时间，而乘客上下列车又与车站的客流密度以及列车所采用的编组类型、列车车门的数量、车站对乘客的疏导和相关管理制度有关。

图8-1 南宁地铁4号线列车停站时间标准

南宁地铁4号线采用6节编组B型动车组列车，每节列车车厢每侧车门数为4个，每列车车厢每侧车门数为24个。根据南宁地铁当前的基本情况和相关统计资料显示，每位乘客上下车约需0.6s。

式中 ——乘客上下车时间，s；

——高峰小时同方向本站上下车人数之和，人；

——高峰小时通过本站的列车数，对；

——每列车的车门数，个。

乘客的上下车时间也是有相对的波动，不能准确的判定，对于每节车厢内的乘客分布的密度也会不同，所以列车停站时分的计算要考虑一定量的时间富余量。

式中 ——每列列车在车站上的停留时间，s；

——开门时间，s；

——乘客上下车时间，s；

——每列车适当的富余时间，s。

以总部基地站的上行方向为例，该站在高峰小时的上下客人数之和为11258人，在高峰小时通过该站的列车数量为10列。预测列车开门时间为5s，列车的富余时间为2s，将数据带入上述公式，最终算得总部基地站的停站时间为35s。同理计算得出其它车站的停站时间，如表8-1所示。

表8-1 南宁地铁4号线停站时间表

9.总结

伴随着南宁地铁线路的规模不断扩大，与前面的已经开通的线路构成越来越复杂的地铁线网，每条线路都有紧密联系，客流量也越来越大。因此，一张合理的列车时刻表可以使地铁部门井井有序的按照时间来实施运行计划，具有指导的功能。列车运行图作为城市轨道交通运营组织的重要工具，一方面要保证城市轨道交通运输效率和安全，另一方面又保证能够实现安全正点行车。列车运行图将整个城市轨道交通的运输生产活动成为一个统一的整体。

参考文献：

[1] 黄航飞.城市轨道交通列车运行图优化模型与算法研究[D].北京：北京交通大学,2018.

[2] 张国宝.城市轨道交通运营组织[M].北京:中国铁道出版社,2000:58-179.

[3] 王媛媛.城市轨道交通列车运行图编制理论与方法[M].成都:西南交通大学出版社,2015.

备注：此文是广西职业教育城市轨道交通运营与管理专业群发展研究基地的论文。项目负责人：陈健健；项目成员：梁越、廖永强、梁均德等。