北京地鐵13號線擴能提升乘務計劃編制

孫崇瑋,靳文琦

(北京市地鐵運營三分公司,北京 100032)

北京地鐵13號線2002年通車運營,全長約40.85 km,共17座車站,除東直門站外其他均為地上車站,平均站間距2.52 km,設置一個車輛段即回龍觀車輛段。13號線擴能提升后,其中13A全長31.3 km,車站19座,8B編組,新建一個停車場小辛莊車輛段;13B全長32.2 km,車站15座,6B編組,使用現有回龍觀車輛段,龍澤預留混跑進路。線路拆分前,按新建的“一字線”與既有的“U字線”兩線獨立運營。兩線在新龍澤站設置了互聯互通配線條件,可根據客流交換情況選擇開行跨線列車。

1 乘務計劃模塊化

列車司機作為城市軌道交通運營單位的關鍵崗位之一,其司機生產率反映了運營單位的勞動效率,體現了管理水平[1]。乘務計劃編制結果決定一條線路司機運用人數及工作量。乘務計劃是列車司機執行運營任務的依據,是將全日運營任務分配給列車司機的一種方式。乘務員通過計劃直觀掌握時間和空間的工作要素。乘務排班求解問題涉及條件較多,求解復雜,不同乘務環境,乘務模型及求解算法也存在差異[2]。通過線路運力投放的規律設定模塊化編制階段,再通過不同的列車運行圖相同的模塊化編制輸出對應的乘務計劃。從乘務方式(輪乘站設定)、乘務性質(任務單元的組合)、乘務模式(班制設定)以模塊化編制乘務計劃。

乘務方式是根據線路輪乘站進行設定,運營任務通過設定“點”分割成“線”形成任務單元,是單一的工作任務,體現時間、空間、性質、任務要求的元素。集合點為輪乘站和車輛段,將運營任務進行劃分。變量集合點是輪乘站的設定,輪乘站是負責司機日常管理工作、組織出退勤工作,落實乘務運營計劃。定量集合點為車輛段負責停放列車等工作;乘務性質為任務單元的任務量及任務單元組合,依據乘務方式對列車運行圖進行劃分形成任務單元任務量,通過將所有任務單元排序依據乘務規則進行重組形成單個班次;乘務模式是根據列車運行圖分析情況,匹配適應當前線路運營最佳班制。對班次進行劃分及工作量均衡,在一個周期內完成循環多個班次,保證乘務員滿足休息時間,符合安全運營要求,降低安全風險。

2 乘務計劃優化方案

2.1 乘務方式

乘務方式根據線路輪乘站進行設定,是全日運營任務的拆分,是編制乘務計劃的基礎,是乘務執行值乘任務的依據。運營任務通過輪乘站劃分的形式,對運營任務進行分割,設置不同的集合點所產生的運營任務截然不同。設置定量集合點和變量集合點建立路徑產生任務單元,直觀展現時間與空間的關系,直接反映運營效率和運營質量。單次任務駕駛時間越長效率越高、疲勞度越高,而運營效率和運營質量成反比關系,地鐵運營管理企業面臨著在確保運營安全的前提下降低運營成本和提升管理效率等問題[3],長時間連續行車就會產生駕駛疲勞,降低駕駛操作效能[4]。通過不斷探索集合點對運量最佳分割方案。通常情況下,折返線的線路通常設置在線路終點站或起始站,環形線路按照內外環運行,通常設置在離車輛段較近的車站。

通過對13A、 13B線路基礎情況進行分析, 13號線擴能提升后將分為2條線路、1個車輛段和1個停車場。乘務計劃集合點(輪乘站)的設置需滿足任務目標及提升管理效率的需求。以車輛段首站、列車折返點、兩線相交匯等方面共計9種方案(見圖1)。雙線互聯互通情況下(見表1),優缺點差異不同,最優方案輪乘站設置為龍澤站。適應未來軌道交通網絡化多條線路列車跨線運營模式,乘務員跨線共享運營任務,計劃編制中將兩線任務量凹凸部分進行互補,優化人員使用率;先期采用“一字線”與既有的“U字線”兩線獨立運營,且雙向管理互通;集中管理,13A、13B兩線共享輪乘站,龍澤站設置派班室及應急指揮室,負責兩線乘務員日常管理工作及突發情況對人員和列車的指揮工作,線路首尾呼應,快速處置,保障運營平穩有序展開,降低運營成本中人員及管理的成本。

表1 雙線互聯互通集合點(輪乘站)設置情況

圖1 13號線擴能提升后集合點(輪乘站)設定車站

2.2 乘務性質

乘務性質是任務單元的組合,通過多個任務單元連續作業,滿足當日運營任務需求。連續作業受人員、環境、管理條件限制。環境受限于運營任務的不同,每個任務的集合點開始和結束的時空不同,在連續作業中,需考慮集合點相同空間和不同時間的銜接問題,段場出發集合點發生前無值乘任務單元,段場結束集合點發生后無值乘任務單元。人員受限于生理需求,通過值乘任務單元之間的時空差,完成連續作業。管理受限于相關法律及行業標準,通過高效編制、合理安排,控制工作時間及工作強度。根據《城市軌道交通行車組織管理辦法》第三章第十二條,運營單位應合理安排駕駛工作時間,單次值乘的駕駛時長不應超過2 h,連續值乘間隔不應小于15 min。

根據制定乘務方式,在龍澤設置輪乘站。乘務員執行工作任務,各次列出均在13A為龍澤上行,13B為龍澤下行交接車。分為單獨線路乘務交路及混跑線路乘務交路。單獨乘務交路及混跑乘務交路為A、B線統一管理,在編制乘務計劃中,會出現一個周期內交叉接A、B運營任務。乘務員需掌握2條線路的運營能力。兩線任務單元10種,混跑任務單元6種(見表2)。根據列車運行圖提取相應數據,形成任務的單元,是乘務員直觀了解運營任務的方式。

表2 13號線擴能提升后龍澤站集合點運行交路

2.3 乘務模式(班制)

乘務模式是設定班制的模式,司機在單日完成運營任務,多個班次在幾天內完成一個循環。北京地鐵2001年前采用包乘制將多名乘務員劃分乘務組,固定負責此列車的運用、調試、保養等工作?，F階段軌道交通常用的輪乘制分為四班三運轉、五班三運轉、綜合班制,根據運營分成若干個輪乘組,根據乘務計劃依次輪乘執行列車運用任務。從以往管理模式與當前管理模式進行分析,尋找適應未來發展的管理模式。

2.3.1 輪乘制與包乘制分析

包乘制是固定的乘務組,在司機長的組織下完成每日運用任務及列車保養工作等。這種制式的優點是提升了乘務員對列車的責任心,有利于車輛的保養工作,乘務員熟知所駕駛列車的性能,便于其鉆研技術;為車輛管理工作提供便利。正線根據運用車組數設定包乘組,每個包乘組為獨立的個體,內部進行工作安排,通過列車劃分時空關系。根據分配運行圖時刻表執行運營任務。包乘組負責列車運用、列車日常檢查、協助列車運用(部分)等,維修中心輔助完成車場列車運用工作。

輪乘制是根據運營需要整體編制、統一管理的原則,設定乘務模式(班制)、乘務性質(交路)、乘務方式(輪乘站)等。根據列車運行圖劃分工作任務,多班組執行相同任務的不同時段。單個運營任務后根據乘務規則排列繼續值乘下一次的運營任務,不固定車。乘務中心正線分為輪乘A、B、C、D車隊通過時空關系劃分列車運用,每個車隊根據運營任務設定相應輪乘組,輪乘組根據正線乘務計劃執行運營任務,合理安排工作計劃等。維修中心負責列車日常檢查及協助列車運用工作。

輪乘制中整體結構,主要為人員計劃及列車計劃。分別為運營任務周期、人員周期、時刻表周期、列車周期。輪乘制為獨立的人員計劃和列車計劃及獨立的4個周期(見圖2),編制中受限性較小,單獨運轉,統一管理,獨立整體拼合。當一方出現突發情況不影響其他方面。任務周期是將運營任務根據乘務規則編制的司機計劃形成的;人員周期是根據任務周期安排相應人員計劃所形成;時刻表周期是列車運行圖中運行表號個體形成的;列車計劃是時刻表周期和列車周期,列車周期是根據維修計劃及運營周期形成的。任務周期與人員周期對應轉動形成人員計劃,時刻表周期與列車周期轉動形成列車計劃,列車計劃與人員計劃轉動形成運營任務。包乘制中整體結構,主要為人車計劃,從各項元素將其串聯,包乘組為一個獨立的個體,根據運用車組設定無相對應包乘組。編制中受限性較大,人員及列車需同時考慮,管理較為分散,每個獨立個體數量較多,統一管理及監管難度較大,當一方出現問題,牽動全部運轉。

圖2 輪乘制及包乘制乘務計劃編制因素

2.3.2 輪乘班制優化

當前運力投放模式分析,運用“超常超強”運營模式,“精準運力投放”的運營方式。工作日運營任務高峰與平峰、工作日與雙休日運力差異峰谷較為凸顯,人員使用率較低。列車運行圖根據客流斷面等因素確認列車列數,高峰轉平峰時段列車數量會出現峰谷情況,高峰列車退出正線運營,將出現大量司機堆積等候值乘的情況發生,由于休息時間過于冗長,在平日、節日運行圖轉換時,峰谷問題相繼出現。根據運行圖分配值乘任務,由于早晚高峰運力及平峰運力差異較大,高峰與平峰運力比例為2.5∶1,早班及晚班人員數量有限,將白班分為早白班、白班、夜白班三種。其中早白和夜白班分擔早晚班高峰時段運營任務,高峰與平峰的運行受限出現大量人員堆積等候運營任務。

當前乘務模式分兩種模式進行優化,當前乘務模式四班三運轉,分為A、B、C、D四個輪乘班組完成每日運營工作。優化一:五班三運轉,在相同人員情況下,班次數量的增加,班次方式的重組,將原有白、夜、早調整為夜、白、早,乘務員工作時間和工作強度與休息時間同時上升。絕大部分工作日高峰與平峰工作量呈現峰谷問題,而工作日與節假日人員使用率不匹配可通過減少單個班次的人員來減少空閑人員。優化二:獨立高峰班組為切入點,提出了任務均衡模式(DRM)的峰班輪轉模式[5]。綜合班制分為四班三運轉及高峰組,分為A、B、C、D四個輪乘班組及R輪乘高峰班組共同完成每日運營工作。

2.3.3 乘務計劃編制人員計算

集合點(輪乘站)設置在龍澤車站為最優,滿足乘務性質里任務單元的組合條件,在相同的運營任務情況下,13A、13B線路高峰時段列車最小間隔2.5 h,分別運用車組40輛、38輛列車計算,乘務計劃編制中預備率為15%。對比四班三運轉、五班三運轉、綜合班制(四班制、高峰班組)、包乘制人員使用情況(見表3),綜合班制人員使用率較高,適應13A、13B線路應用。

表3 13A、13B線路人員計算

3 結 論

軌道交通運營里程的延伸,地鐵運營項目給政府帶來的財政壓力日益增多,地鐵自身以公益性為主,運營中難免出現虧損情況。如何降低運營成本成為現代化軌道交通運營需研究的課題,人員及設備成為降低成本的主要方面。針對13號線擴能提升后人力與運力最優匹配問題,采用乘務計劃編制模塊化方法,得出最優方案為龍澤作為輪乘站及最優輪乘單元組,綜合班制適應未來13號線擴能提升后乘務計劃編制模式。地鐵司機是地鐵安全運營的最后一道防線,優化乘務計劃編制,提高乘務員工作效率,對工作強度進行頻次控制,保證乘務員在上班時間精神充沛,降低安全風險。