城市轨道交通系统运输能力ppt课件

6.1 6.1 城市轨道交通系统能力的概念城市轨道交通系统能力的概念（1）设计能力：某一线路上某一方向1h内通过某一点的旅客数量。设计能力=线路能力列车能力 线路能力指每小时通过的列车数；列车能力指列车容纳的旅客人数，等于每列车车辆数乘以每辆车定员数。设计能力=线路能力每列车车辆数每辆车定员数 6 城市轨道交通系统运输能力6.1 城市轨道交通系统能力的概念6 城市轨道交通系统运输能（2）可用能力：在容许旅客需求发散条件下，某一线路某一方向1h所能运送的最大旅客数量。可用能力=设计能力高峰发散系数 一般的，高峰期能力利用系数在0.700.95。6 城市轨道交通系统运输能力（2）可用能力：6 城市轨道交通系统运输能力6.2 6.2 运输能力的影响因素运输能力的影响因素6.2.1 6.2.1 线路能力线路能力 线路能力是指在采用一定的车辆类型、信号设备和行车组织方法条件下，城市轨道交通系统线路的各项固定设备在单位时间内（通常是高峰小时）所能通过的列车数。6 城市轨道交通系统运输能力6.2 运输能力的影响因素6 城市轨道交通系统运输能力 线路能力计算依据：（1）线路 （2）列车折返设备 （3）车辆段设备 （4）牵引供电设备 6 城市轨道交通系统运输能力 线路能力计算依据：6 城市轨道交通系统运输能力6.2.2 6.2.2 列车能力列车能力 列车能力：列车能力=每列车车辆数每辆车定员数 每辆车定员数：每辆车定员数=车厢固定座位数+车厢有效站立面积每单位面积允许站立人数 6 城市轨道交通系统运输能力6.2.2 列车能力6 城市轨道交通系统运输能力 车辆能力 1）面向设计的能力 如果选择了某一类车辆：（1）座位数，假定所有座位满载。（2）站立面积，即可用面积，要扣除座位旅客的腿部所占面积。（3）站立密度，一般的，高峰期短时间可承受的平均站立密度为4人/m2，距离长时应相应减少；有时，服务策略、地区条件也是调整的因子。6 城市轨道交通系统运输能力 车辆能力 6 城市轨道交通系统运输能力 （4）站立效率，是用来增加或减少期望站立密度的一个直接因素，它需要兼顾站立空间的特性。（5）轮椅调整系数，很多城市轨道交通系统是可兼容轮椅的，这一问题要在计算时加以考虑。一般的，一个轮椅所占面积可按1.21.5 m2计算，大致相当于26名站立旅客。（6）行李调整系数，与轮椅类似，当旅客携带一些大的物体时，需要调整能力。6 城市轨道交通系统运输能力 （4）站立效率，是用来增加或减少期望站立密度的2）一般情况下的车辆可用能力 当没有为系统选定车辆时，可以参考某种通用的车辆参数来计算能力。影响车辆能力的主要参数包括：（1）车辆长度，可参照按车钩中点计算列车全长的车辆名义长度。6 城市轨道交通系统运输能力2）一般情况下的车辆可用能力6 城市轨道交通系统运输能力 （2）车辆宽度，座椅后背高度处车辆的宽度，主要考虑到人的肩部较脚部宽。该处一般比地板高出0.8m，它比站台水平上的车辆宽度宽0.100.15m，车辆宽度采用外部尺寸，再转换为内部尺寸。一般可假定车体一侧的墙厚为0.050.10m。（3）无乘客空间，主要兼顾驾驶室、设备及端墙等，包括车钩末端的300mm距离。（4）座位密度，一般为1.52.0人/m2，低限适合通勤或长距离市郊快速铁路，高限适合某些重轨快速线路。6 城市轨道交通系统运输能力 （2）车辆宽度，座椅后背高度处车辆的宽度，主要 （5）座位利用率，与座位密度类似，旅客就座率也是一个特定场合的设计参数，受政策决策影响。（6）标准密度，没有被座位占用或为轮椅、行李甚至自行车设计占用的车辆地板的空间一般可以容纳4人/m2。在北美，该值可在1.57人/m2范围内选取。6 城市轨道交通系统运输能力 （5）座位利用率，与座位密度类似，旅客就座率也6.2.3 6.2.3 车站对能力的约束车站对能力的约束 需要考虑以下因素：（1）车站能力，包括占有率的限制。（2）站台客流限制，主要是由于出入口的数量及宽度限制引起的。（3）车站停留空间不足。（4）收费系统的能力限制。6 城市轨道交通系统运输能力6.2.3 车站对能力的约束6 城市轨道交通系统运输能力6.2.4 6.2.4 其它影响因素分析其它影响因素分析 （1）站立密度不是绝对的4人/m2，在拥挤条件下，人们可以挤得更紧。（2）一般不可能设想多单元列车上所有车辆均同样拥挤。（3）还有一些其他因素会减少列车能力，如牵引力大小，车门问题，操作者的差异。他们不仅会导致列车间隔的增大，还会增加间隔的变化幅度。6 城市轨道交通系统运输能力6.2.4 其它影响因素分析6 城市轨道交通系统运输能力 （4）最小间隔概念上没有给运行图留出间隙，以作为恢复晚点延误的空当，它使得系统不能适应服务的变化。（5）旅客需求在高峰期内一般也不是平均分布的，存在一些需求波动，这与特定的工作开始时间和结束时间有关。（6）日常需求还存在一些随星期、季节、假期、天气而发生的波动，如周一与周五不同等，这增加了需求的不可预测性。（7）客运需求是有一定弹性的，有时可以有一些拥挤和延误。6 城市轨道交通系统运输能力 （4）最小间隔概念上没有给运行图留出间隙，以作6.3 6.3 线路通过能力线路通过能力6.3.1 6.3.1 线路通过能力计算原理线路通过能力计算原理 线路能力是系统综合能力的反应，决定于行车密度，从而影响运输能力。6 城市轨道交通系统运输能力6.3 线路通过能力6 城市轨道交通系统运输能力1）追踪列车间隔时间 在列车追踪运行的情况下，计算线路通过能力的一般公式为：线路在1小时内能够通过的最大列车数（列）；追踪列车间隔时间（s）。6 城市轨道交通系统运输能力1）追踪列车间隔时间6 城市轨道交通系统运输能力2）列车运行控制方式 列车自动控制的一般原理：自动检测追踪运行列车的位置、速度和线路的平纵断面等信息，并将检测到的信息传输到控制中心；控制中心根据接收到的信息、列车运行图资料，自动生成对车载设备与地面设备的控制命令；车载设备与地面设备根据控制命令自动对列车运行间隔与速度等实施具体的控制。目前使用的列车检测技术：轨道电路技术、计轴设备、交叉感应环线、无线通信等6 城市轨道交通系统运输能力2）列车运行控制方式6 城市轨道交通系统运输能力 轨道交通的列车运行控制方式：（1）传统信号的列车运行控制（2）采用ATC的列车运行控制（3）基于通信的列车运行控制6 城市轨道交通系统运输能力 轨道交通的列车运行控制方式：6 城市轨道交通系统运输能力（1）采用传统信号的固定闭塞列车运行控制 三显示自动闭塞、四显示自动闭塞6 城市轨道交通系统运输能力（1）采用传统信号的固定闭塞列车运行控制6 城市轨道交通系统 闭塞分区长度应同时满足两个条件：大于或等于列车制动距离加上一个安全距离余量；大于或等于列车长度。在不考虑线路平纵断面对制动距离的影响的情况下，计算公式：式中：vmax 列车最高运行速度（m/s）；f 安全系数，经验取值为1.351.5；bmax 紧急制动减速度（m/s2）。6 城市轨道交通系统运输能力 闭塞分区长度应同时满足两个条件：6 城市轨道交通系统运输能（2）采用ATC的固定闭塞列车运行控制 列车自动控制（ATC）系统包括：6 城市轨道交通系统运输能力列车自动控制子系统（ATP）列车自动监控子系统（ATS）列车自动运行子系统（ATO）列车运行自动化列车指挥自动化列车自动控制系统（ATC）（2）采用ATC的固定闭塞列车运行控制6 城市轨道交通系统运（3）采用无线通信的移动闭塞列车运行控制 移动闭塞ATC系统包括：无线数据通信网 控制中心设备 联锁区设备 车载设备等6 城市轨道交通系统运输能力（3）采用无线通信的移动闭塞列车运行控制6 城市轨道交通系统6.3.2 6.3.2 线路通过能力计算方法线路通过能力计算方法1）固定（自动）闭塞线路 后行列车从初始位置至前行车，需经过四个单项作业：进站运行制动停车停站作业起动出站6 城市轨道交通系统运输能力6.3.2 线路通过能力计算方法6 城市轨道交通系统运输能力（1）列车进站运行时间：式中：l站车站闭塞分区或车站轨道电路区段长度（m）；l列列车长度（m）；l制列车制动距离（m）；li闭塞分区或轨道电路区段长度（m）；v运列车运行速度（m/s）。6 城市轨道交通系统运输能力（1）列车进站运行时间：6 城市轨道交通系统运输能力（2）列车制动停车时间：式中：v制制动初速度（m/s）；b常用制动减速度（m/s2）。6 城市轨道交通系统运输能力（2）列车制动停车时间：6 城市轨道交通系统运输能力（3）列车停站时间：6 城市轨道交通系统运输能力（3）列车停站时间：6 城市轨道交通系统运输能力（4）列车起动出站时间：式中：a起动加速度（m/s2）。（5）追踪列车间隔时间（车站无配线）：6 城市轨道交通系统运输能力（4）列车起动出站时间：6 城市轨道交通系统运输能力2）移动自动闭塞线路 制动停车停站作业起动出站6 城市轨道交通系统运输能力2）移动自动闭塞线路6 城市轨道交通系统运输能力（1）列车制动停车时间式中：t空制动空走时间（s）；v进规定的列车进站速度（m/s）。（2）列车停站时间：6 城市轨道交通系统运输能力（1）列车制动停车时间6 城市轨道交通系统运输能力（3）列车起动出站时间：式中：l安安全防护距离（m）。（4）追踪列车间隔时间（车站无配线）：6 城市轨道交通系统运输能力（3）列车起动出站时间：6 城市轨道交通系统运输能力6.4 6.4 列车折返能力列车折返能力6.4.1 6.4.1 列车折返能力计算原理列车折返能力计算原理1）计算折返能力的一般公式 列车折返能力是指轨道交通折返站在单位时间（通常是高峰小时）能够折返的最大列车数。计算公式：式中：h发折返出发间隔时间（s）。6 城市轨道交通系统运输能力6.4 列车折返能力6 城市轨道交通系统运输能力2）折返出发间隔时间 折返出发间隔时间是指在折返作业正常进行、考虑作业与进路干扰情况下，折返列车在折返站的最小出发间隔时间。列车折返间隔时间与列车在折返站停留时间：6 城市轨道交通系统运输能力2）折返出发间隔时间6 城市轨道交通系统运输能力6.4.2 6.4.2 列车折返能力计算列车折返能力计算1）终点站站后折返6 城市轨道交通系统运输能力站台6.4.2 列车折返能力计算6 城市轨道交通系统运输能力站台 计算公式：式中：t离去列车驶出车站闭塞分区的时间（s）；t作业出办理出折返线调车进路的时间（s），包括道岔区段进路解锁延迟、排列进路和开放调车信号等时间；t反应车载设备反应时间（s）；t出线列车从折返线至车站出发线的运行时间（s）。6 城市轨道交通系统运输能力 计算公式：6 城市轨道交通系统运输能力2）终点站站前折返（1）侧到直发折返6 城市轨道交通系统运输能力站台站台2）终点站站前折返6 城市轨道交通系统运输能力站台 计算公式：式中：t作业接办理接车进路的时间（s），包括道岔区段进路解锁延迟、排列进路和开放调车信号等时间；t进站列车从进站渡线道岔外方确认信号距离至车站正线的走行时间（s）。（2）直到侧发折返形式6 城市轨道交通系统运输能力 计算公式：6 城市轨道交通系统运输能力（3）直到侧发、侧到直发交替折返6 城市轨道交通系统运输能力站台站台 站台站台 （3）直到侧发、侧到直发交替折返6 城市轨道交通系统运输能力 计算公式：6 城市轨道交通系统运输能力 计算公式：6 城市轨道交通系统运输能力3）中间站单向折返（1）站前直到侧发折返6 城市轨道交通系统运输能力站台站台BA(3)A(1)A(2)3）中间站单向折返6 城市轨道交通系统运输能力站台BA(3)（2）站后尽端线折返6 城市轨道交通系统运输能力站台A(3)BA(1)A(2)（2）站后尽端线折返6 城市轨道交通系统运输能力站台A(3)4）中间站双向折返（1）站前渡线折返6 城市轨道交通系统运输能力站台站台B(1)A(3)A(1)A(2)B(3)B(2)4）中间站双向折返6 城市轨道交通系统运输能力站台B(1)A（2）站后尽端线折返6 城市轨道交通系统运输能力站台A(1)B(3)B(1)A(3)B(2)A(2)（2）站后尽端线折返6 城市轨道交通系统运输能力站台A(1)6.5 6.5 列车能力计算列车能力计算列车能力（旅客数/列车）=每辆车载客数量列车中的车辆数量 城市轨道交通线路的输送能力在线路条件一定的条件下，主要决定于列车编组辆数和车辆定员人数，具体计算公式为：式中，p线路每小时最大输送能力，人；P车车辆定员，人。6 城市轨道交通系统运输能力6.5 列车能力计算6 城市轨道交通系统运输能力（1）列车编组辆数 列车编组辆数确定的主要依据是预测的规划年度早高峰小时最大断面客流量，计算公式如下：此外，在确定列车编组辆数时还应充分考虑如下制约因素：站台长度限制。对线路能力的影响。经济合理性。6 城市轨道交通系统运输能力（1）列车编组辆数6 城市轨道交通系统运输能力（2）车辆定员数 车辆定员数，指城市轨道交通列车的额定载客量，由车辆的座位人数和站位人数组成，为车厢座位数和空余面积上站立的乘客数之和。站位面积，指车厢空余面积，为车厢面积减去坐位面积。计算公式：客车辆定员数=车厢固定乘客座位数+车厢有效站立面积（m2）每平方米允许站人数 6 城市轨道交通系统运输能力（2）车辆定员数6 城市轨道交通系统运输能力6.6 6.6 提高城市轨道交通系统输送能力的措施提高城市轨道交通系统输送能力的措施6.6.1 6.6.1 影响输送能力的因素影响输送能力的因素 （1）线路：包括正线数目，路权是否专用，交叉口的类型和交通控制方式等。（2）车辆：包括车辆定员数，最高运行速度，加、减速度，车门数及车门宽度和座椅布置方式等。（3）车站：包括站间距，站台高度和宽度，售检票方式和上下车区域是否分开等。（4）列车运行控制：包括信联闭类型和列车自动控制系统等。6 城市轨道交通系统运输能力6.6 提高城市轨道交通系统输送能力的措施6 城市轨道交通系 （5）运输组织：包括列车间隔时间，列车编组辆数，列车在折返站停留时间，列车正点率，客流的时间和空间分布特征等。（6）其他交通：在路权混用和平面交叉时，其他交通量及特点等。6 城市轨道交通系统运输能力 （5）运输组织：包括列车间隔时间，列车编组辆数6.6.2 6.6.2 输送能力加强的措施输送能力加强的措施1）加强线路通过能力的措施 （1）修建新线，在既有双线基础上增加线路。（2）改造线路平、纵断面。（3）客流量较大的中间站修建侧线。（4）客流量较大的中间站增建站台，同时也可根据客流需求同步修建侧线。（5）使用新型车辆。6 城市轨道交通系统运输能力6.6.2 输送能力加强的措施6 城市轨道交通系统运输能力 （6）改进车辆设计。（7）采用先进的列车运行控制系统。（8）改用移动闭塞。（9）分割车站区域轨道电路。（10）采用跨站停车的列车运行组织方式。（11）加强站台乘客组织。6 城市轨道交通系统运输能力 （6）改进车辆设计。6 城市轨道交通系统运输能2）加强折返站折返能力的措施 （1）改变折返方式。（2）折返线的配线形式。增加发车线。混合折返配线。在终点站修建环形折返线。（3）改变站台结构。（4）改变折返站控制方式，压缩进路时间。优化折返站的道岔与轨道电路设计。折返站采用自动信号设备。6 城市轨道交通系统运输能力2）加强折返站折返能力的措施6 城市轨道交通系统运输能力3）加强列车能力的措施 （1）优化城市轨道交通车辆 选用定员数大的车辆。优化车辆内部布置。（2）增加列车车辆编组数。6 城市轨道交通系统运输能力3）加强列车能力的措施6 城市轨道交通系统运输能力6.7 6.7 提高城市轨道交通系统运行效率的措施提高城市轨道交通系统运行效率的措施6.7.1 6.7.1 出行速度的定义及其影响因素出行速度的定义及其影响因素 提高城市轨道交通系统运行效率主要体现在提高旅客乘坐城市轨道交通出行速度。1）出行速度 出行速度，指的是乘客在城市中出行，按“门”到“门”出行距离和出行时间计算的平均速度。6 城市轨道交通系统运输能力6.7 提高城市轨道交通系统运行效率的措施6 城市轨道交通系 出行速度的计算公式：式中，v出行乘客“门”到“门”出行速度，m/s；s全乘客出行全程距离，m；t站外从出行起点至进站口与从出站口至出行终点的 时间和，s；t乘车乘坐城市轨道交通列车时间，s；t站内从进站口至上车、从下车至出站口以及在站内 换乘的时间，s。6 城市轨道交通系统运输能力 出行速度的计算公式：6 城市轨道交通系统运输能力2）影响出行速度的主要因素（1）乘客从出行始、终点至车站的时间 主要取决于出行始点至车站的距离。据国外研究，到达城市轨道交通车站的合理步行区应是以车站为圆心，半径为600800m的区域。影响步行距离的主要因素是站间距。此外，还有道路网结构形式。6 城市轨道交通系统运输能力2）影响出行速度的主要因素6 城市轨道交通系统运输能力对于居住在合理步行区外的乘客，需要利用地面公共交通作为城市轨道交通的衔接工具。据国外研究，为发挥城市轨道交通的快速优越性，到达车站的合理接运交通区应是以车站为圆心，半径为25003000m的区域。6 城市轨道交通系统运输能力对于居住在合理步行区外的乘客，需要利用地面公共交通作为城市轨（2）乘坐城市轨道交通的时间假设a=b，并且i加=i制=0，则该项时间可按下式计算：式中：n乘车区间数；v运列车运行速度，m/s。6 城市轨道交通系统运输能力（2）乘坐城市轨道交通的时间6 城市轨道交通系统运输能力（3）站内走行时间 车站出入口至站台的水平和垂直距离 站台入口数量 有两个或几个站台入口有助于乘客缩短进出站的距离和时间；也有利于乘客均匀分布在站台候车，缩短列车停站时间。通道、升降设备和售检票设备等设施的通过能力 客流量；设备的通过能力。6 城市轨道交通系统运输能力（3）站内走行时间6 城市轨道交通系统运输能力 候车时间 站台候车时间的长短与行车间隔有关。在行车间隔为25min的高密度行车情况下，站台候车时间的理论平均值可等于行车间隔时间的二分之一。换乘时间 乘客换乘时间主要是由于乘客在不同线路站台间的换乘引起的。走行时间的长短与两个站台间的水平和垂直距离有关，取决于换乘站建筑空间布局的紧凑程度和规划设计的合理性。6 城市轨道交通系统运输能力 候车时间6 城市轨道交通系统运输能力6.7.2 6.7.2 提高城市轨道交通系统运行效率的措施提高城市轨道交通系统运行效率的措施1）减少乘客从出行始、终点至车站的时间 增加城市轨道交通网的密度；合理规划车站周围地区的土地使用；优化接运交通的设计。6 城市轨道交通系统运输能力6.7.2 提高城市轨道交通系统运行效率的措施6 城市轨道交2）减少乘坐城市轨道交通列车时间（1）减少加减速时间 减少加减速时间是指减少列车在加速距离或制动距离内的运行时间，但有时也指减少列车起停车附加时间。减少加减速时间的措施主要有：改善车辆的加速与制动性能；合理设计地下车站线路段的纵断面。6 城市轨道交通系统运输能力2）减少乘坐城市轨道交通列车时间6 城市轨道交通系统运输能力（2）减少列车运行时间 减少列车运行时间的措施主要有：提高车辆构造速度；采用列车运行自动控制系统；提高列车的制动能力；适当延长站间距。6 城市轨道交通系统运输能力（2）减少列车运行时间6 城市轨道交通系统运输能力（3）减少列车停站时间 从列车一次停站而言，列车停站时间取决于高峰小时车站的上下车乘客数和平均上下一位乘客所需时间等。从列车的一次单程运行而言，列车总停站时间还与站间距和列车运行方案等因素有关。6 城市轨道交通系统运输能力（3）减少列车停站时间6 城市轨道交通系统运输能力减少列车停站时间的措施主要有：增加车辆的车门数及车门宽度；采用高站台或低地板车辆；组织乘客均匀分布候车；适当延长站间距；采用跨站停车和分段停车等列车运行方案。6 城市轨道交通系统运输能力减少列车停站时间的措施主要有：6 城市轨道交通系统运输能力3）减少乘客进出车站及候车、换乘时间 乘客在城市轨道交通车站内消耗时间的长短与车站设计的合理性和行车密度等因素有关。减少乘客进出车站及候车、换乘时间的措施：尽可能采用浅埋深车站或地面车站；保证通道、升降设备和售检票设备等设施的通过能力；适当增加行车密度；优化换乘站的设计。6 城市轨道交通系统运输能力3）减少乘客进出车站及候车、换乘时间6 城市轨道交通系统运输