運輸部署案例集/2018/南京地鐵（2005-2017）

南京地鐵的介紹

南京，也稱為金陵，是江蘇省的省會，也是華東地區第二大城市，位於長江下游和江蘇省西南部。此外，它也是江蘇省重要的政治、經濟、科技、教育中心。隨著科技和社會的發展，南京是國內六個擁有地鐵的城市之一，包括北京、上海、廣州、深圳和天津。

其地鐵系統總長度（347公里）位居中國第四，僅次於上海、北京和廣州；南京地鐵一號線於2005年5月15日正式開通，政府鼓勵擴充套件地鐵系統網路；據中國旅遊指南資料庫收集的資料顯示，南京地鐵系統目前有9條地鐵線路運營，如1號線、2號線、3號線、4號線、10號線、S1號線、S3號線、S8號線和S9號線，共計164個車站，在347公里的軌道上執行。在這些線路中，1號線、2號線、3號線、4號線和10號線可以稱為城市地鐵線，因為它們主要在市區或熱門目的地執行；而S1號線和其他地鐵線，如S3號線、S8號線和S9號線，則被稱為機場線，可以直達祿口國際機場，其他線路則是S1號線的延伸，在郊區執行。

此外，南京也是世界上第136個擁有地鐵系統的城市，因為世界上第一條地鐵於1863年在倫敦開通。換句話說，在南京建立地鐵系統，可以透過提升當地交通系統，向國際大都市邁進。

南京地鐵的誕生

在全面改革開放政策普及之後，中國的工業技術不斷提升。為了響應和為國家地鐵建設做出貢獻，並隨著鐵路和地鐵系統不斷完善，南京市委於1984年提出了建設地鐵的規劃。經過基本專案評估，國家批准南京地鐵建設於1994年正式成立，這意味著南京地鐵專案正式啟動，並經歷了許多調整和修改，以確定建設理念。

二十年後，南京地鐵一號線的開通使南京成為繼北京、天津、上海、廣州和深圳之後，中國第六個擁有地鐵的城市。在規劃和擴充套件地鐵網路期間，始終有一份規劃報告（稱為‘南京城市軌道交通線網規劃’）由國家發展和改革委員會不斷更新和調整，以指明未來建設的方向。

此外，南京地鐵屬於城市軌道交通，以一號線為例：一號線主要沿南北方向執行，從北部的邁皋橋站出發，向南延伸至位於南京東南側的中國藥科大學站（CPU站）。此外，它有兩條軌道，分別沿相反方向執行，軌道間距為 1435 毫米，重軌為 60 公斤/米，其地鐵系統主要以隧道、地面和高架形式構成。

技術的開發

訊號系統

• 誕生階段：關於南京地鐵系統採用的技術，在早期階段，西門子交通系統 (TS) 供應了從其進口的技術 (Trainguard MT、Vicos OC 501、Sicas ECC 和 Az S 350 U 軸計數系統)，用於一號線並繼續為二號線提供訊號系統支援，而南京電子技術研究所 (NRIET) 對二號線進行了本地訊號技術研究。在南京地鐵一號線和二號線建設過程中，結合國際公司提供的技術和本地研究機構的研究成果，可以與傳統的自動列車控制系統相比，實現最佳的列車排序，與乘客數量相適應，並最大限度地提高地鐵運營的安全性、可靠性和可用性。此外，二號線的規劃和建設貫徹了“一帶一路”倡議的精神，鼓勵專案團隊與可靠的國際集團合作，以吸收精華，摒棄糟粕；開發的訊號系統應用於二號線，可以確保地鐵線路安全、準點、人性化地執行。

• 成長階段：在南京地鐵系統的中期階段，政府意識到從海外引進先進的地下鐵路訊號裝置，導致訊號系統快速增長。然而，引進海外技術仍存在一些問題。引進國外技術成本高昂，裝置更新維護成本很高，最重要的是系統混亂，給線路網路擴充套件帶來了很多困難。因此，南京市政府決定近年來研究國內地鐵訊號系統，並最終將其應用於最新的S8號地鐵線路。

車輛

• 誕生階段：南京地鐵的車輛主要由中國和法國的鐵路車輛製造商供應，例如南京浦鎮車輛廠和阿爾斯通，例如，6節編組列車主要用於一號線、二號線和四號線，而一些4節或3節編組列車分別僅在S8號線和S9號線上執行。此外，所有南京地鐵線路都採用了架空接觸線技術，使列車透過受電弓在架空線系統上滑動，從而接收電力，其鋼輪軌間距為1.435米，但這種技術會造成一些能量損失，將電能或動能轉化為熱能，導致能源效率降低。

• 成長階段：為了解決上述問題，提高地鐵系統的可靠性，一種名為永磁直驅的新技術將作為一項新的核心技術應用於新型地鐵，其目的是將電機與轉向架軸剛性連線，以最大限度地減少能量損失（動能），從而提高電機效率，降低噪音汙染水平，並透過減少後續維護和維修成本節省專案預算。這項技術有望在未來應用於新的地鐵系統延伸線。

早期市場的開發

其他交通方式的侷限性

• 計程車侷限性：20世紀末，南京市民購買私家車並不普遍，因為對於當地居民來說，購買一輛車可能過於昂貴。因此，大多數人更傾向於選擇公共交通，如計程車、公交車或腳踏車，而不是購買私家車。對於選擇計程車而言，計程車的價格合理，因為在市區內出行，費用不會超過20元。然而，主要問題是計程車的交通擁堵，因為1990年代的交通管理不善和狹窄的街道導致了高峰時段的交通擁堵。

• 公交車和其他交通方式的侷限性：與公交車一樣，在運營地鐵1號線之前，公交車是最受歡迎的交通方式之一。公交車之所以受歡迎，是因為其出行成本非常低廉，全程只需1元，空調車也只需要加收1元。然而，考慮到其他因素，當時的公交車並不可靠，因為其交通管理系統不完善、班次頻率低以及長時間的延誤導致了社群的諸多抱怨和不便。另一方面，20世紀末也是腳踏車騎行的繁榮時期，大約有5.23億腳踏車車主，因為與購買私家車相比，購買腳踏車並不昂貴，而且出行非常方便靈活，可以前往任何地方。但由於交通管理不善以及與腳踏車騎行相關的政策問題，安全性也成為一個問題。

新市場的發展

首先，考慮到南京的雨水情況，地鐵的主要優勢非常明顯，那就是可靠性和便捷性；例如，下雨甚至下雪時，會導致路面積水甚至結冰，乘坐計程車、公交車甚至腳踏車出行都會非常危險，而此時，地鐵網路系統將成為所有遊客的首選交通方式。與汽車或公交車等其他交通方式相比，地鐵能夠間接降低交通擁堵程度，因為地鐵的運載能力大（是標準公交車的10-15倍）、出行速度快（通常只需1-2分鐘就能到達下一站）、價格便宜（短途出行通常只需2元）。此外，建設南京地鐵系統還能為社會和環境帶來諸多好處。例如，地鐵可以節省土地資源，因為一般大都市地區的城市土地成本很高，在地面上建設鐵路可以節省樓面面積，使地面土地用於其他用途。南京地鐵2號線，南京政府決定用地下地鐵取代經常發生交通擁堵的高架橋，以節省樓面面積；地鐵還能減少交通噪音和干擾，因為地鐵系統是地下獨立系統，其時刻表不會受到其他交通方式的影響。此外，地鐵還能減少溫室效應，因為它主要使用電力，而不是汽油，因此幾乎沒有汙染排放。因此，南京地鐵系統是一個可靠、便捷、環保的專案，能夠為南京市民帶來諸多益處。

生命週期分析

起步階段 (2005-2009)

借鑑北京和上海地鐵的經驗，南京地鐵系統在2005年1號線開通運營時，運營方為乘客提供了幾種型別的車票以滿足他們的需求。乘客通常使用三種主要型別的車票，包括單程票、金陵卡（也稱為南京公共交通IC卡）。對於單程票而言，票價主要根據初始的乘車站點數量來確定，例如，2元車票可以乘坐1-8個站點，3元車票可以乘坐9-12個站點，車票的最高價格是4元，這意味著4元可以乘坐13個以上站點，對於一次出行來說，與其他國家的地鐵系統相比，這非常便宜，儘管它當時處於試執行階段。此外，金陵卡是一種押金卡，如果使用金陵卡，車票可以享受折扣（成人5折，學生和老年人半價）。值得一提的是，金陵卡還可以在公交車甚至計程車上使用，因此金陵卡的初始目標是為當地居民提供多模式出行，以鼓勵他們選擇公共交通。上述票價政策經過3個月的測試，取得了令人滿意的結果，因此於2005年9月正式投入運營。

在起步階段，部分核心技術主要依賴海外公司，尤其是訊號控制系統由西門子交通系統（TS）提供，車輛由南京浦鎮車輛廠和法國阿爾斯通公司提供。

增長階段 (2010-2016)

在地鐵S1號線和4號線建成後，南京地鐵運營方對車票政策進行了一些調整，在2014年將車票價格統一為以里程為基礎，而不是以站點數量為基礎，例如，2元可以行駛10公里，一旦行駛距離超過10公里，每行駛1-6公里加收1元，這意味著3元可以行駛10公里至16公里。此外，南京地鐵運營方還嘗試了多種方法來鼓勵人們選擇地鐵而不是私家車，以減少交通擁堵。2014年中期，推出了一些優惠卡，包括月卡和季卡，進行為期2年的試用。這些卡片價格固定，里程數不限，因為對於經常長途出行的人來說，這似乎是一個不錯的選擇。不幸的是，在試用期間，很少有人願意購買這些卡片，因為其效率低下，浪費資源，因此月卡和季卡的運營於2016年結束。

此外，在2010年地鐵2號線建設期間，南京地鐵系統部分採用了國產訊號系統，由南京電子技術研究所（NRIET）提供支援。中國國產核心技術開始在當地市場佔據主導地位。

成熟階段 (2017-2021)

為了配合南京市建設，並根據最新的《南京軌道交通管理規定》，南京地鐵運營方表示，南京地鐵將禁止在車廂內食用任何食物或飲料，地鐵工作人員將對乘客進行新的地鐵規則的教育，並對那些明知故犯的人進行處罰。另一方面，2015年，南京地鐵S8號線完全採用了國產訊號系統核心技術，而不是進口海外訊號系統，這表明中國在地鐵訊號系統領域擁有獨立研發和技術的實力。

未來，隨著本地國產技術的不斷發展，地鐵4號線（延長9.7公里）和S8號線（延長2.5公里）的建設將持續進行，根據《南京城市軌道交通網規劃》的第二階段目標，一條新的地鐵線路，即11號線（27公里），將在南京南部建設，橫跨南京南部。這些行動計劃在2021年實施，旨在加強郊區與市區的連線，降低交通擁堵程度，提高南京南部地區的交通出行能力。

未來，隨著人口的快速增長，南京地鐵運營將推動人口從市區向郊區遷移，並透過在南京市內部調配人力資源來加速城市建設，因此未來隨著城市的發展，需要對原有線路進行更多延伸，並增加新的線路建設。 同時，南京地鐵運營商也需要透過定期對系統和軌道進行故障排除，並部署足夠多的警察或安保人員來確保旅客的安全，從而關注公共安全。 此外，為了促進城市和交通的融合發展，南京地鐵系統需要進一步研究南京地鐵系統和基本管理，在城市主要區域與南部或北部郊區以及其他交通方式之間保持良好的連線。

定量分析

原始資料

從南京地鐵官網搜尋到的2015年底到2017年南京地鐵系統的年度客流量資料如下：

年份	年度客流量（百萬）
2005	18.00
2006	58.00
2007	80.18
2008	103.79
2009	113.53
2010	214.59
2011	343.71
2012	400.61
2013	452.16
2014	503.00
2015	717.01
2016	830.67
2017	977.11

表1：南京地鐵年度客流量原始資料

根據表1，這12年間年度客流量明顯快速增長。

結果計算

定義方程式

提供了一個包含K，b和t三個引數的公式來進行結果計算，以幫助計算預測乘客人數（單位為百萬），公式如下：

其中

• S(t)是估計的年度客流量值，單位為百萬
• t是當前時間，單位為年
• to是時間拐點（達到1/2 K）
• K是飽和狀態水平
• b是係數

還有另一個公式用於計算迴歸

尋找K和b的合適值

首先，重要的是要考慮資料庫中的最大值，並設定一系列K值。 在這種情況下，我們資料的最大值為2017年的977.11百萬，因此設定的第一個K值應該略大於977.11，因此我們設定980百萬作為第一個K值。 至於其餘的K集，建議使用跟蹤測試，最終選擇最佳或合適的選項； 測試後，已選擇一個合理的K集，顯示為1000、1020、1040等等。

表2：可能的K集資料庫

為了找出哪個K值能達到實際情況，下表3說明了最真實的K值在整個集合中具有最大的SQR值； 因此，K值為1200，相應的b值為（0414811），SQR值為（0.976939）：

表3：查詢合適的K和b值

表4：迴歸研究資料分析

計算估計值

使用之前的三個引數（包含K，b和t）公式，如下所示

表5：估計今年的客流量

繪製S曲線圖

使用計算的資料（原始資料和估計資料），可以繪製出一個S曲線圖，如圖1所示； 根據圖1，估計線與原始線非常吻合，但估計線顯示出其趨勢更加平滑。 在初期，南京地鐵於2005年正式運營，估計的年度客流量為2900萬，估計值遠大於實際年度客流量（1800萬）。 顯然，南京地鐵的誕生階段介於2005年至2010年之間，因為其客流量增長緩慢，斜率較小，從圖1可以看出。 但是，從2011年到2017年，是南京地鐵系統的繁榮時期，因為兩條線路的年度客流量都有顯著上升，並且估計線也與實際線非常吻合，這意味著一切都在計劃之中，而且該圖也反映了南京地鐵系統的真實情況； 例如，在2010年之前，南京地鐵系統只有2條地鐵線路，但幾年後，地鐵網路擴充套件到9條運營線路，這增強了城市區域與郊區之間的連線，鼓勵越來越多人選擇地鐵，並因此造成了近年來年度客流量的快速增長。

圖1：2005年至2017年南京地鐵年度客流量S曲線