运输部署案例集/2018/南京地铁（2005-2017）

南京地铁的介绍

南京，也称为金陵，是江苏省的省会，也是华东地区第二大城市，位于长江下游和江苏省西南部。此外，它也是江苏省重要的政治、经济、科技、教育中心。随着科技和社会的发展，南京是国内六个拥有地铁的城市之一，包括北京、上海、广州、深圳和天津。

其地铁系统总长度（347公里）位居中国第四，仅次于上海、北京和广州；南京地铁一号线于2005年5月15日正式开通，政府鼓励扩展地铁系统网络；据中国旅游指南数据库收集的数据显示，南京地铁系统目前有9条地铁线路运营，如1号线、2号线、3号线、4号线、10号线、S1号线、S3号线、S8号线和S9号线，共计164个车站，在347公里的轨道上运行。在这些线路中，1号线、2号线、3号线、4号线和10号线可以称为城市地铁线，因为它们主要在市区或热门目的地运行；而S1号线和其他地铁线，如S3号线、S8号线和S9号线，则被称为机场线，可以直达禄口国际机场，其他线路则是S1号线的延伸，在郊区运行。

此外，南京也是世界上第136个拥有地铁系统的城市，因为世界上第一条地铁于1863年在伦敦开通。换句话说，在南京建立地铁系统，可以通过提升当地交通系统，向国际大都市迈进。

南京地铁的诞生

在全面改革开放政策普及之后，中国的工业技术不断提升。为了响应和为国家地铁建设做出贡献，并随着铁路和地铁系统不断完善，南京市委于1984年提出了建设地铁的规划。经过基本项目评估，国家批准南京地铁建设于1994年正式成立，这意味着南京地铁项目正式启动，并经历了许多调整和修改，以确定建设理念。

二十年后，南京地铁一号线的开通使南京成为继北京、天津、上海、广州和深圳之后，中国第六个拥有地铁的城市。在规划和扩展地铁网络期间，始终有一份规划报告（称为‘南京城市轨道交通线网规划’）由国家发展和改革委员会不断更新和调整，以指明未来建设的方向。

此外，南京地铁属于城市轨道交通，以一号线为例：一号线主要沿南北方向运行，从北部的迈皋桥站出发，向南延伸至位于南京东南侧的中国药科大学站（CPU站）。此外，它有两条轨道，分别沿相反方向运行，轨道间距为 1435 毫米，重轨为 60 公斤/米，其地铁系统主要以隧道、地面和高架形式构成。

技术的开发

信号系统

• 诞生阶段：关于南京地铁系统采用的技术，在早期阶段，西门子交通系统 (TS) 供应了从其进口的技术 (Trainguard MT、Vicos OC 501、Sicas ECC 和 Az S 350 U 轴计数系统)，用于一号线并继续为二号线提供信号系统支持，而南京电子技术研究所 (NRIET) 对二号线进行了本地信号技术研究。在南京地铁一号线和二号线建设过程中，结合国际公司提供的技术和本地研究机构的研究成果，可以与传统的自动列车控制系统相比，实现最佳的列车排序，与乘客数量相适应，并最大限度地提高地铁运营的安全性、可靠性和可用性。此外，二号线的规划和建设贯彻了“一带一路”倡议的精神，鼓励项目团队与可靠的国际集团合作，以吸收精华，摒弃糟粕；开发的信号系统应用于二号线，可以确保地铁线路安全、准点、人性化地运行。

• 成长阶段：在南京地铁系统的中期阶段，政府意识到从海外引进先进的地下铁路信号设备，导致信号系统快速增长。然而，引进海外技术仍存在一些问题。引进国外技术成本高昂，设备更新维护成本很高，最重要的是系统混乱，给线路网络扩展带来了很多困难。因此，南京市政府决定近年来研究国内地铁信号系统，并最终将其应用于最新的S8号地铁线路。

车辆

• 诞生阶段：南京地铁的车辆主要由中国和法国的铁路车辆制造商供应，例如南京浦镇车辆厂和阿尔斯通，例如，6节编组列车主要用于一号线、二号线和四号线，而一些4节或3节编组列车分别仅在S8号线和S9号线上运行。此外，所有南京地铁线路都采用了架空接触线技术，使列车通过受电弓在架空线系统上滑动，从而接收电力，其钢轮轨间距为1.435米，但这种技术会造成一些能量损失，将电能或动能转化为热能，导致能源效率降低。

• 成长阶段：为了解决上述问题，提高地铁系统的可靠性，一种名为永磁直驱的新技术将作为一项新的核心技术应用于新型地铁，其目的是将电机与转向架轴刚性连接，以最大限度地减少能量损失（动能），从而提高电机效率，降低噪音污染水平，并通过减少后续维护和维修成本节省项目预算。这项技术有望在未来应用于新的地铁系统延伸线。

早期市场的开发

其他交通方式的局限性

• 出租车局限性：20世纪末，南京市民购买私家车并不普遍，因为对于当地居民来说，购买一辆车可能过于昂贵。因此，大多数人更倾向于选择公共交通，如出租车、公交车或自行车，而不是购买私家车。对于选择出租车而言，出租车的价格合理，因为在市区内出行，费用不会超过20元。然而，主要问题是出租车的交通拥堵，因为1990年代的交通管理不善和狭窄的街道导致了高峰时段的交通拥堵。

• 公交车和其他交通方式的局限性：与公交车一样，在运营地铁1号线之前，公交车是最受欢迎的交通方式之一。公交车之所以受欢迎，是因为其出行成本非常低廉，全程只需1元，空调车也只需要加收1元。然而，考虑到其他因素，当时的公交车并不可靠，因为其交通管理系统不完善、班次频率低以及长时间的延误导致了社区的诸多抱怨和不便。另一方面，20世纪末也是自行车骑行的繁荣时期，大约有5.23亿自行车车主，因为与购买私家车相比，购买自行车并不昂贵，而且出行非常方便灵活，可以前往任何地方。但由于交通管理不善以及与自行车骑行相关的政策问题，安全性也成为一个问题。

新市场的发展

首先，考虑到南京的雨水情况，地铁的主要优势非常明显，那就是可靠性和便捷性；例如，下雨甚至下雪时，会导致路面积水甚至结冰，乘坐出租车、公交车甚至自行车出行都会非常危险，而此时，地铁网络系统将成为所有游客的首选交通方式。与汽车或公交车等其他交通方式相比，地铁能够间接降低交通拥堵程度，因为地铁的运载能力大（是标准公交车的10-15倍）、出行速度快（通常只需1-2分钟就能到达下一站）、价格便宜（短途出行通常只需2元）。此外，建设南京地铁系统还能为社会和环境带来诸多好处。例如，地铁可以节省土地资源，因为一般大都市地区的城市土地成本很高，在地面上建设铁路可以节省楼面面积，使地面土地用于其他用途。南京地铁2号线，南京政府决定用地下地铁取代经常发生交通拥堵的高架桥，以节省楼面面积；地铁还能减少交通噪音和干扰，因为地铁系统是地下独立系统，其时刻表不会受到其他交通方式的影响。此外，地铁还能减少温室效应，因为它主要使用电力，而不是汽油，因此几乎没有污染排放。因此，南京地铁系统是一个可靠、便捷、环保的项目，能够为南京市民带来诸多益处。

生命周期分析

起步阶段 (2005-2009)

借鉴北京和上海地铁的经验，南京地铁系统在2005年1号线开通运营时，运营方为乘客提供了几种类型的车票以满足他们的需求。乘客通常使用三种主要类型的车票，包括单程票、金陵卡（也称为南京公共交通IC卡）。对于单程票而言，票价主要根据初始的乘车站点数量来确定，例如，2元车票可以乘坐1-8个站点，3元车票可以乘坐9-12个站点，车票的最高价格是4元，这意味着4元可以乘坐13个以上站点，对于一次出行来说，与其他国家的地铁系统相比，这非常便宜，尽管它当时处于试运行阶段。此外，金陵卡是一种押金卡，如果使用金陵卡，车票可以享受折扣（成人5折，学生和老年人半价）。值得一提的是，金陵卡还可以在公交车甚至出租车上使用，因此金陵卡的初始目标是为当地居民提供多模式出行，以鼓励他们选择公共交通。上述票价政策经过3个月的测试，取得了令人满意的结果，因此于2005年9月正式投入运营。

在起步阶段，部分核心技术主要依赖海外公司，尤其是信号控制系统由西门子交通系统（TS）提供，车辆由南京浦镇车辆厂和法国阿尔斯通公司提供。

增长阶段 (2010-2016)

在地铁S1号线和4号线建成后，南京地铁运营方对车票政策进行了一些调整，在2014年将车票价格统一为以里程为基础，而不是以站点数量为基础，例如，2元可以行驶10公里，一旦行驶距离超过10公里，每行驶1-6公里加收1元，这意味着3元可以行驶10公里至16公里。此外，南京地铁运营方还尝试了多种方法来鼓励人们选择地铁而不是私家车，以减少交通拥堵。2014年中期，推出了一些优惠卡，包括月卡和季卡，进行为期2年的试用。这些卡片价格固定，里程数不限，因为对于经常长途出行的人来说，这似乎是一个不错的选择。不幸的是，在试用期间，很少有人愿意购买这些卡片，因为其效率低下，浪费资源，因此月卡和季卡的运营于2016年结束。

此外，在2010年地铁2号线建设期间，南京地铁系统部分采用了国产信号系统，由南京电子技术研究所（NRIET）提供支持。中国国产核心技术开始在当地市场占据主导地位。

成熟阶段 (2017-2021)

为了配合南京市建设，并根据最新的《南京轨道交通管理规定》，南京地铁运营方表示，南京地铁将禁止在车厢内食用任何食物或饮料，地铁工作人员将对乘客进行新的地铁规则的教育，并对那些明知故犯的人进行处罚。另一方面，2015年，南京地铁S8号线完全采用了国产信号系统核心技术，而不是进口海外信号系统，这表明中国在地铁信号系统领域拥有独立研发和技术的实力。

未来，随着本地国产技术的不断发展，地铁4号线（延长9.7公里）和S8号线（延长2.5公里）的建设将持续进行，根据《南京城市轨道交通网规划》的第二阶段目标，一条新的地铁线路，即11号线（27公里），将在南京南部建设，横跨南京南部。这些行动计划在2021年实施，旨在加强郊区与市区的连接，降低交通拥堵程度，提高南京南部地区的交通出行能力。

未来，随着人口的快速增长，南京地铁运营将推动人口从市区向郊区迁移，并通过在南京市内部调配人力资源来加速城市建设，因此未来随着城市的发展，需要对原有线路进行更多延伸，并增加新的线路建设。 同时，南京地铁运营商也需要通过定期对系统和轨道进行故障排除，并部署足够多的警察或安保人员来确保旅客的安全，从而关注公共安全。 此外，为了促进城市和交通的融合发展，南京地铁系统需要进一步研究南京地铁系统和基本管理，在城市主要区域与南部或北部郊区以及其他交通方式之间保持良好的连接。

定量分析

原始数据

从南京地铁官网搜索到的2015年底到2017年南京地铁系统的年度客流量数据如下：

年份	年度客流量（百万）
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：南京地铁年度客流量原始数据

根据表1，这12年间年度客流量明显快速增长。

结果计算

定义方程式

提供了一个包含K，b和t三个参数的公式来进行结果计算，以帮助计算预测乘客人数（单位为百万），公式如下：

其中

• S(t)是估计的年度客流量值，单位为百万
• t是当前时间，单位为年
• to是时间拐点（达到1/2 K）
• K是饱和状态水平
• b是系数

还有另一个公式用于计算回归

寻找K和b的合适值

首先，重要的是要考虑数据库中的最大值，并设置一系列K值。 在这种情况下，我们数据的最大值为2017年的977.11百万，因此设置的第一个K值应该略大于977.11，因此我们设置980百万作为第一个K值。 至于其余的K集，建议使用跟踪测试，最终选择最佳或合适的选项； 测试后，已选择一个合理的K集，显示为1000、1020、1040等等。

表2：可能的K集数据库

为了找出哪个K值能达到实际情况，下表3说明了最真实的K值在整个集合中具有最大的SQR值； 因此，K值为1200，相应的b值为（0414811），SQR值为（0.976939）：

表3：查找合适的K和b值

表4：回归研究数据分析

计算估计值

使用之前的三个参数（包含K，b和t）公式，如下所示

表5：估计今年的客流量

绘制S曲线图

使用计算的数据（原始数据和估计数据），可以绘制出一个S曲线图，如图1所示； 根据图1，估计线与原始线非常吻合，但估计线显示出其趋势更加平滑。 在初期，南京地铁于2005年正式运营，估计的年度客流量为2900万，估计值远大于实际年度客流量（1800万）。 显然，南京地铁的诞生阶段介于2005年至2010年之间，因为其客流量增长缓慢，斜率较小，从图1可以看出。 但是，从2011年到2017年，是南京地铁系统的繁荣时期，因为两条线路的年度客流量都有显著上升，并且估计线也与实际线非常吻合，这意味着一切都在计划之中，而且该图也反映了南京地铁系统的真实情况； 例如，在2010年之前，南京地铁系统只有2条地铁线路，但几年后，地铁网络扩展到9条运营线路，这增强了城市区域与郊区之间的连接，鼓励越来越多人选择地铁，并因此造成了近年来年度客流量的快速增长。

图1：2005年至2017年南京地铁年度客流量S曲线