城市轨道交通运营组织

,第,9,章 城市轨道交通运营组织,9.1,预备知识,缩短行车间隔时间可以减少旅客在站候车时间，有利于提高效劳质量，增大对乘客的吸引力，也有利于减少列车编组辆数，节省工程投资。但是，缩小行车间隔时间受到多种因素的制约。,1,最小行车间隔时间,一般说来，行车间隔时间的极小值取决于信号系统、车辆性能、折返能力、停站时间等诸多因素。在有先进技术设备和足够工程投资作保证的前提下，停站时间往往成为最重要的制约因素。,一般来说，在最长停站时间控制在,30 s,左右时，该线最小行车间隔时间可定为,2min,。按此可计算线路最大运输能力和编制列车运行时刻表，当然在列车运行秩序稍有紊乱时，信号系统和列车折返系统应有能力进一步缩短行车间隔时间，使列车运行秩序尽快恢复正常。,列车停站时间长短服从于旅客乘降的需要，因而主要取决于车站的乘客集散量、车辆的车门数和座位布置以及车站的疏导与管理措施等。,2,停站时间,由于乘客发生量在时间上的不均衡性，以及乘客在列车各节车厢内分布的不均衡性，列车停站时间除了考虑旅客上、下车时间和开关车门反响时间以及动作时间外，还应有一定的充裕量。这往往使得列车停站时间成为列车最小行车间隔时间的制约因素，而且停站时间过长会降低列车旅行速度。因此，车站应采取积极的疏导和管理措施，包括列车上的报站播送等设施，让上、下车旅客提前作好准备，以免延误乘降。一般来讲，列车停站时间应控制在30s以下。,有时，为更好地组织列车运行秩序和提高运用效率，列车在沿线不同车站也可考虑不同停站方式。,3,折返方式与折返时间,列车的折返首先涉及一个是否所有列车都在线路上全线运行的问题，由于各区间断面客流量一般是不均衡的，个别线路甚至相差较大。如果按照最大断面客流量开行一种列车，将使车辆客位利用率不高，造成一定程度的浪费，所以应视线路的具体情况采用长短交路相结合的组织方法，不仅提高列车和车辆运用效率，降低运营本钱，防止了运能虚靡，同时还可给乘客带来极大方便。,短交路的起止点车站一般为中间折返站，如果线路一端客流特大时，短交路也可能在终端站折返。,中间折返站的设置要考虑车站两端区间断面客流量的差异，同时还要顾及不同种类列车间客位利用率的均衡性。,在短交路中，短途乘客会上长交路列车，但长途乘客不会上短交路列车，这种乘客心理会导致长交路列车负荷偏重，短交路的列车又较空闲，或者引起乘客在站台的多余滞留和不必要的换乘。因此，短交路不宜过短，而且同时开行的列车种类不宜超过两种。顶峰小时内为保证乘客上下班，不因误乘短交路列车而滞留在中间站台上，应适当减少短交路列车开行数量。,列车运行到终端站或对短交路而言列车运行到中间折返站时，要进行列车折返作业，列车折返方式根据折返线的布置可分为站前折返、站后折返以及综合式折返等。,不同的折返布置形式，列车折返所需时间是不同的。折返时间受折返线的形式、列车长度、列车制动力、信号设备及驾驶员操作水平等诸多因素的影响。在所要求的列车行车间隔时间小于列车折返所需时间时，必须采取其他措施，如在折返线预置另一列车进行周转或在该站配备调车司机，防止原司机在折返线从车尾步行到车首，延长折返时间。,城市轨道交通的优越性之一就是列车运送速度快，约为公共汽车和无轨电车的一倍，可以大大节省乘客的旅行时间，同时列车运送速度快，那么车辆周转快，有利于减少车辆配备数，节省设备投资。,4,列车运送速度,运行速度,是在列车运行时间中扣除加减速附加时间和在站停车时间后计算所得；,技术速度那么是在列车运行时间中扣除在站停车时间后计算所得；,旅行速度,即指列车运送速度，它是列车在区段或线路内运行的平均速度。,在实际工作中，通常把速度分为,3,个不同的概念，即运行速度，技术速度和旅行速度。,轨道交通系统的通过能力是一个综合指标，取决于线路技术条件、信号系统、车辆性能、折返能力、停站时间、乘客素质和管理水平等诸多因素。根据客流量的需要，通过能力一般可按每小时,20,30,对考虑，即行车间隔时间为,2,3 min,，必要时应预留进一步缩小行车间隔的潜力。,5,行车通过能力,根据系统的设计客运量、车辆定员数和通过能力，可计算出车辆运行的编组方式。顶峰小时内每班次列车的平均载客量应为系统设计客运量与通过能力之比。由每班次列车的平均载客量除以车辆定员数，便可分别得到列车的编挂车数。至于车辆定员数，目前一些兴旺国家的轻轨、地铁运营方案按站立46人标准来考虑。,6,列车编组与车辆配置,由线路长度、设计客流量、列车载客量和与之相应的行车间隔及列车在终点站的折返时间，并假定顶峰期间列车采取全程运行方式，便可推算出运行列车数。配置车辆总数应按适当比例考虑备用车数和检修车数，以保证客运工作的正常进行。,列车运行图是轨道交通行车组织工作的综合性方案，是地铁及轻轨行车组织工作的根底，由它规定各次列车占用区间的顺序和时间，列车在各个车站的到发及通过时刻，区间运行时分，停站时分，折返站列车折返作业时分，列车出人车辆段时分，设备保养维修时间和司机作息时间等。列车运行图不仅把沿线各车站、线路、供电、车辆、通信信号等技术设备的运用联合成一个统一的整体，而且把所有与行车有关的部门和单位都组织起来，严格地按一定程序有条不紊地进行工作，从而保证列车平安、正点运行。,7,列车运行图,列车运行图是运用坐标原理来表示列车运行的一种图解形式。根据时间划分，可以分为一分格运行图，二分格运行图，十分格运行图和小时格运行图。 列车运行图中横坐标表示时间，纵坐标表示距离，水平线代表各车站中心线位置，图上斜线称为列车运行线，其中上斜线代表上行列车，下斜线代表下行列车。列车运行线与水平线的交点，就是列车在每个车站到、发或通过的时刻。为区别不同的列车，如专运列车，客运列车，施工列车等，列车运行线分别采用不同的符号表示，并在每条运行线上标明列车的车次。,列车运行图的编制质量，对轨道交通运输工作的好坏会产生直接影响，因此在编制列车运行图时，除了保证完成运输任务外，还应满足以下要求：,(1)保证列车运行平安；,(2迅速、便利地运送旅客，最大限度地节约旅客在途时间，包括在站候车、随车运行及中转换乘等；,(3),充分利用线路通过能力，经济合理地使用车辆设备，安排施工维修时间；,(4),保证列车运行与车站客运作业过程的协调；,(5合理安排乘务人员作息时间。,列车运行图反映了行车组织工作的水平。提高运行图的编制质量，可以在不增加设备和人员的根底上，把运输工作做得更好，取得显著的技术经济效益。,另外，除编制日常的根本运行图外，还需编制冬季、夏季。周日、节假日等特殊情形下的运行图。,列车技术速度与车辆性能，信号设备和线路条件等因素有关，但在技术速度既定的条件下，列车运送速度还与线路平均站间距密切相关，站间距短，那么列车运送速度较低。其原因是站间距短，不仅列车运行速度受到限制，而且会增加总的停站时间和加减速附加时间。虽然站间距短可能减少乘客步行入站候车时间，但会延长乘客在列车上的旅行时间，并会大大增加投资和运营费用。,国外，特别是欧洲早期修建的地铁，站间距一般偏短，最短的只有400m左右，但近年来新建的地铁及轻轨线路站间距有变长的趋势，其范围大致是 8002 400 m，平均为1600 m。,结合中国的国情，地铁及轻轨线路站间距定为1000 m左右较为适宜，运送速度不宜低于30 km/h。,列车开行方案是城市轨道交通系统日常运输组织的根底。列车开行方案编制的根底是客流、技术设备及其能力等，列车开行方案的内容除了全日行车方案外，还包括列车运行交路、列车停站设计和车辆运用方案等。,9.2.1 全日行车方案,全日行车方案是营业时间内各个小时开行的列车对数方案，它规定了城市轨道交通线路的日常运输任务，是编制列车运行图、计算运输工作量和确定车辆运用的根底资料。,9.2 全日行车方案,全日行车方案编制的根底是客流方案。客流是指在单位时间内，城市轨道交通线路上乘客流动人数和流动方向的总和。客流的概念既说明了乘客在空间上的位移及其数量，又强调了这种位移带有方向性和具有起讫位置。客流可以是预测客流，也可以是实际客流。在建成新线投人运营的情况下，客流方案根据客流预测资料进行编制；在现有运营线路的情况下，客流方案根据客流统计资料和客流调查资料进行编制。,客流方案以站间发、到客流量数据作为原始资料，通过计算得到各站方向别上下车人数和全日分时最大断面客流量等客流数据。在客流方案编制过程中，顶峰小时的断面客流量可以通过顶峰小时站间发、到客流数据来计算，也可以通过全日站间发、到客流量数据来估算。在用全日站间发、到客流数据时，在求出全日断面客流量数据后，顶峰小时的断面客流量按占全日断面客流量的一定比例来估算，比例系数的取值可通过客流调查来确定。,1)营业时间,城市轨道交通系统营业时间的安排主要考虑了两个因素：一是方便乘客，满足城市生活的需要，即考虑城市居民出行活动的特点；二是满足轨道交通系统各项设备检修养护的需要。根据资料，世界上大多数城市的轨道交通系统营业时间在1820h之间，个别城市是24h运营，如美国的纽约和芝加哥。适当延长运营时间，是城市轨道交通系统提高效劳水平的表达。,1 全日行车方案编制资料,2)全日分时最大断面客流量,全日分时最大断面客流量通常是在顶峰小时断面客流量的根底上，根据全日客流分布模拟图来计算确定。,3),列车定员数,列车编组辆数确实定以顶峰小时最大断面客流量作为根本依据。,在客流量一定的情况下，为到达一定的运能，除可采用增加列车编组辆数措施外，也可采用缩短行车间隔时间的措施。但在行车密度已经较大时，为满足增长的客流需求，增加列车编组辆数往往成为选用措施。,车辆定员数的多少取决于车辆的尺寸、车厢内座位布置方式和车门设置数。在车辆限界范围内，车辆长宽尺寸越大载客越多，车厢内座位纵向布置较横向布置载客要多，车厢内车门区较座位区载客要多。,列车定虽数是列车编组辆数和车辆定员数的乘积。,4),线路断面满载率,式中 线路断面满载率；,Pmax单向最大断面客流量，人；,Cmax顶峰小时线路输送能力，人。,线路断面满载率既反映了顶峰小时开行列车在最大客流断面的满载程度，也反映了乘客乘车的舒适程度。为了提高车辆运用效率、降低运输本钱和提高经济效益，在编制全日行车方案时，轨道交通系统可采用列车在顶峰小时适当超载的做法。,线路断面满载率是指在单位时间内特定断面上的车辆载客能力利用率。在实际工作中，线路断面满载率通常是指早顶峰小时、单向最大客流断面的车辆载客能力利用率，计算公式如下：,1),计算营业时间内务小时应开行列车数,式中,n,i,全日分时开行列车数，列或对；,P,列,列车定员数，人。,计算公式如下：,式中,t,间隔,行车间隔时间，,s,。,2 全日行车方案编制程序,计算公式：,2),计算行车间隔时间,3)最终确定全日行车方案,在已经计算得到各小时应开行列车数和行车间隔时间的根底上，应检查是否存在某段时间内行车间隔时间过长的情况。,行车间隔时间过长，会增加乘客的候车时间，降低乘客的出行速度，不利于吸引客流。为方便乘客、提高效劳水平，轨道交通系统在非顶峰运营时间内，如9：0021：00间的非顶峰运营时间，最终确定的行车间隔时间标准。,一般不宜大于6min；而在其他非顶峰运营时间内，最终确定的行车间隔时间标准也不宜大于10min。另外，对全日行车方案中的顶峰小时行车间隔时间应检验是否符合列车在折返站的出发间隔时间。,、列车开行方案,长期以来，我国城市轨道交通的列车开行方案根本上是采用长交路、站站停车方案。但现有轨道交通线路的延伸和城市轨道交通网络的形成，使列车运行组织面临新的问题，这就是在线路各区段客流相差悬殊时或不同轨道交通线路共线运行时，如何根据现有客流、设施条件，采用相适应的列车开行方案，实现乘客效劳水平、线路通过能力利用和各项运营指标的最优化。,在列车开行方案中，列车交路规定了列车的运行区段、折返车站和按不同列车交路运行的列车对数。在线路各区段客流量不均衡程度较大的情况下，采用合理的列车交路，能在不降低效劳水平的前提下提高车辆运用效率，防止运能虚靡，使行车组织做到经济合理。,1,列车运行交路,列车交路有长交路、短交路和长短交路三种。长交路是指列车在线路的两个终点站间运行。短交路是指列车在线路的某一区段内运行，在指定的车站上折返。而长短交路是指列车在线路上的运行距离有长、短两种情形。,传统的城市轨道交通列车停站设计，总是安排列车站站停车，但从优化列车运行组织、提高列车旅行速度和节约乘客出行时间出发，根据具体线路的客流特点，还可比选采用下面两种列车运行方案。,该方案将全线车站分成A、B、C三类。A、B两类车站按相邻分布原那么确定，C类车站按每隔假设干个车站(图中是每隔4个)选择一站原那么确定。所有列车均应在c类车站停车作业，但在A、B二类车站那么分别停车作业，见图。,1),跨站停车列车运行方案,2,列车停站设计,跨站停车列车运行方案减少了列车停站次数，因而能压缩列车旅行时间和乘客乘车时间、提高旅行速度。同时，由于车辆周转加快，能够减少车辆使用，降低运营本钱。,该方案的问题是：,由于A、B两类车站的列车到达间隔加大，乘客候车时间有所增加；此外，在A、B两类车站间乘车的乘客需在c类车站换乘，带来不便。因此，该方案比较适用于C类车站客流较大，而A、B两类车站客流较小，并且乘客平均乘车距离较远的情况。,该方案在长短列车交路的根底上，规定长交路运行列车在短交路区段外每站停车作业，在短交路区段内不停车通过；而短交路运行列车那么在短交路区段内每站停车作业，短交路列车的中间折返点作为换乘站。,分段停车列车运行方案减少了长交路列车的停站次数，因而能压缩长途乘客在列车上消耗的时间；列车旅行速度的提高也有利于加快长交路运行车辆的周转。,2),分段停车列车运行方案,9.2.3 车辆运用方案,式中,N运用车辆数，辆；,n顶峰顶峰小时开行列车数，对；,列列车周转时间，对；,m列车编组辆数，辆。,1,车辆运用分类,为完成乘客运送任务，轨道交通系统必须保有一定数量的车辆。车辆按运用上的区别，分为运用车、检修车和备用车三类。,1)运用车,运用车是为完成日常运输任务而配备的技术状态良好的车辆，运用车的需要数与顶峰小时开行列车对数、列车旅行速度及在折返站停留时间各项因素有关，按下式计算：,列车周转时间是指列车在线路上往返一次所消耗的全部时间。它包括了列车在区间运行，列车在中间站停车供乘客乘降，以及列车在折返站进行折返作业的全过程。,式中,t,运,列车在线路上往返一次各区间运行时间的和，,S,，,t,站,列车在线路上往返一次各中间站停站时间的和，,S,；,t,折停,列车在折返站停留时间的和，,S,。,当列车在折返站的出发间隔时间大于顶峰小时的行车间隔时间时，须在折返线上预置一个列车进行周转，此时运用车数需相应增加。,2),检修车,检修级别,运用时间,走行公里,检修停时,双周检,2,周,4 000,4h,双月检,2,月,20 000,2h,定修,1,年,100 000,10d,架修,5,年,500 000,25d,大修,10,年,1 000 000,40d,检修车是指处于定期检修状态的车辆。车辆的定期检修是一项有方案的预防性维修制度。车辆经过一段时间的运用后，各部件会产生磨耗、变形或损坏，为保证车辆技术状态良好和延长使用寿命，需要定期对车辆进行检修。,为了适应客流变化，确保完成临时紧急的运输任务，以及预防运用车发生故障，必须保有假设干技术状态良好的备用车辆。备用车的数量一般控制在运用车数的10左右。备用车原那么上停放在线路两端终点站或车辆段内。,3),备用车,2 车辆运用方案,车辆运用方案在列车运行图和车辆检修方案的根底上进行编制。车辆运用方案包括以下四个方面：,在新列车运行图下达后，车辆段有关部门应根据列车运行图的要求，及时排定运用车辆的出段顺序、时间和担当车次，回段顺序、时间和返回方向。出段时间根据列车运行图关于列车在始发站出发时刻的规定确定，出段时间应分别明确乘务员出勤时间、客车车底出库和出段时间。回段时间和返回方向同样也根据列车运行图确定。,1),排定车辆出入段顺序和时间,2),铺画车辆周转图,列车正线运行通常采用循环交路，根据列车运行图和车辆出段顺序，车辆运用方案以车辆周转图的形式规定了全日对应各出段顺序的车辆在线路上往返运行的交路，车辆在两端折返站到达和出发时间，以及车辆出入段时间和顺序 。,3),确定对应各出段顺序的车辆,(,客车车底,),为提高车辆利用效率和劳动生产率，轨道交通系统的乘务制度通常是采用轮乘制。由于乘务员值乘的列车不固定，在编制车辆运用方案时，应对乘务员的出退勤时间、地点和值乘列车车次，以及工间休息和吃饭等同步做出安排。在安排乘务员的工作时，应注意乘务员的连续工作时间不要超劳。,根据车辆的运用情况和技术状态，在每日黄昏具体规定次日车辆的出段顺序和担当交路。在具体规定车辆的运用时，应注意使各客车车底的走行公里数能在一定时期内大体均衡。,4),配备乘务员,为了实现运输生产过程，完成客运任务，城市轨道交通系统必须具备一定的运输能力。运输能力是通过能力和输送能力的总称。,9.3,运输能力,9.3.1,城市轨道交通通过能力,通过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，轨道交通系统线路的各项固定设备在单位时间内通常是顶峰小时所能通过的列车数。通过能力的正确计算和合理确定，在轨道交通系统的新线规划设计、日常运输能力安排以及既有线改造过程中都是一个重要的问题。,2,),列车技返设备,其通过能力主要决定于车站折返线的布置方式，信号和联锁设备的种类，列车在折返站停站时间标准，以及列车在折返内运行速度。,3,),车辆段设备,其通过能力主要决定于车辆的检修台位、车辆停留线等设备的数量和容量。,1,),线路,线路是指由区间和车站构成的整体，其通过能力主要取决于正线数目，信号系统的构成，列车运行控制方式，车辆的技术性能，进、出站线路的平、纵断面情况，列车停站时间标准和行车组织方法等。,1 影响通过能力的因素,城市轨道交通的通过能力主要按照以下固定设备进行计算：,在影响城市轨道交通通过能力的诸多因素中，权重最大的是列车运行控制方式和列车停站时间。,4)供电设备,其通过能力主要决定于牵引变电所的座数和容量。,城市轨道交通各项固定设备的通过能力通常是各不相同的，其中能力最小的设备限制了整个线路的通过能力，该项设备的能力即为线路的最终通过能力。由此可见，通过能力实质上取决于固定技术设备的综合能力，因此，各项固定设备的能力应力求相互协调与配合，防止造成某些设备的能力闲置。在各项固定设备中，限制城市轨道交通通过能力的固定设备通常是线路和列车折返设备。,列车运行控制方式是指列车运行间隔、速度的控制方式和行车调度指挥的方式，取决于采用的列车运行控制设备类型。下表是三种列车运行控制方式时的城市轨道交通线路通过能力比较。,序号,闭塞设备,列车间隔控制,列车速度控制,行车调度指挥,通过能力,1,自动闭塞,追踪运行列车自动防护,连续速度控制,行车指挥自动化,高,2,自动闭塞,追踪运行,点式速度控制,调度集中,中,3,双区间闭塞,非追踪运行,点式速度控制,调度监督,低,由于城市轨道交通车站一般不设置配线，列车只能在车站正线停车办理客运作业，致使列车追踪运行经过车站时间的间隔时间远大于列车在区间追踪运行时的间隔时间。因此，列车停车时间是限制城市轨道交通线路通过能力的又一主要因素。,在实际工作中，通常还把通过能力分为设计通过能力、现有通过能力和需要通过能力3个不同的概念。设计通过能力是指新建线路或技术改造后的既有线路所能到达的通过能力。现有通过能力是指在现有固定设备、现有行车组织方法条件下，线路能够到达的通过能力。需要通过能力是指为了适应未来规划期间的运输需求，线路所应具备的包括后备能力在内的通过能力。,1)设计能力与可用能力,为防止混淆，可采用以下两个能力概念：,设计能力：某一股道上某一方向1h内通过某一点的旅客空间(Passenger space)数量。设计能力Design capacity相当于最大能力、理论能力或理论最大能力。它一股根难实现，故还需要定义一个可用能力或可获取能力(Achievable Capacity)。,可用能力：在容许旅客需求发散条件下，某一股道某一方向1h所能运载的最大旅客数量。除非特别说明，本书中的能力均指可用能力。,设计能力有两个要素：一是线路能力line capacity；二是列车能力(train capacity)，如下所示：设计能力线路能力列车能力。,该式中，线路能力是指每小时通过的列车数；列车能力是指列车容纳的旅客人数可用能力可描述为：,可用能力设计能力顶峰发散系数(Peak Hour Diversity Factor),下式将能力概念扩展到更一般的情形：,下式将能力概念扩展到更一般的情形：,设计能力3600(最小列车间隔车站停留时间)每列车车辆数每车辆定员数。,在上述公式中，最小列车间隔与信号系统参数、列车长度、交叉口和折返影响有关，而列车在车站的停留时间那么与站台高度、车门数量与宽度、验票方式及车站能力限制有关。,设计能力一般需要用到以下因素：,1每辆车座位数量,2每辆车站员数量(可站立面积站立密度),3每列车车辆数量,4列车间隔(综合信号系统、车站逗留时间及枢纽约束得出的最小间隔)。,这种方法还有许多现实因素末考虑到：,1站立密度不是绝对的每平方米4人，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。它们不仅会导致列车间隔的增大，还会增加间隔的变化幅度。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效劳的变化。5旅客需求在顶峰期内一般也不是平均分布的，存在一些需求“波，它们与特定的工作开始和结束时间有关。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。它们决定了一个重要的平安阀值。,可用能力是设计最大能力和一系列现实因素的产物，这些现实因素反映了人的感觉和行为，包括特定场合下的差异(期望、文化背景、运输方法等)。,设计的列车最小运营间隔是以下因素的函数：,1信号系统类型与持性，包括闭塞分区长度及间隔。,2进山车站及其他瓶颈(如交叉口)的运行速度。,3列车长度。,4车站停留时间。,2,),输送能力,输送能力是指在一定的车辆类型、信号设备、固定设备和行车组织方法的条件下，按照现有活动设备和乘务人员的数量，轨道交通系统在单位时间内通常是顶峰小时、一昼夜或一年所能运送的乘客人数。,通过能力反映的是线路所能开行的列车数，它是输送能力的根底。输送能力是运输能力的最终表达，它反映了在开行列车数一定的前提下，线路所能运送酌乘客人数。在通过能力一定的条件下线路的最终输送能力还与车站设备的设计容量存在密切关系。这些设备包括站台、楼梯、自动扶梯、出入口和通道等。,2,通过能力计算,决定通过能力的固定设备主要有线路(包括区间和车站)、终点站列车折返设备、车辆段设备和牵引供电设备。当分别对上述4项固定技术设备的通过能力进行计算后，其中，能力最小的设备限制了整个线路的通过能力，该项设备的通过能力即为线路的最终通过能力。在各项固定设备中，由于限制线路通过能力的固定设备通常是线路和终点站列车折返设备。,1)线路能力,1线路能力根本概念,线路能力是指1个顶峰小时内某条线路上所能运行的最大旅客列车数量。在确定线路能力时，有两个重要因素需要考虑：一是列车控制系统的能力，它受各种限制因素的影响尤其是枢纽及交叉点和单线区段的影响；二是车站的停留时间。,理论上lh可能通过的列车数量取决于信号系统，包括传统的闭塞信号、机车信号和基于通信的移动闭塞系统。在城市市郊运输线路上，轨道交通系统的信号需要兼顾不同长度和速度的列车。一般地，解析模型可以得到经验或近似的通过能力，精确的结果那么需要通过计算机模拟方法来确定。,车站停留时间在许多情况下是决定最小列车间隔的主导因素，而确定列车间隔的另一个因素是各种运营裕量(Margin)。在某些场合下，这类裕量可以附加到停站时间内，形成一个可控制的停站时间。例如，在纽约的格兰德(Grand)中心站，平均停站时间是64s，大约为列车实际平均间隔时间16s的39。该位置的列车最小间隔时间是55s实际列车平均间隔减车站停留时间和最小间隔时间后的值为46s，这结果可以被认为是一种运营裕量。,般地，列午车在站的停站时间应包括3局部：,客流上下时间；,客流停止后的开门时间；,车门关闭后的等待开车时间。,2线路通过能力计算原理,轨道交通线路通常是采用双线，列车在区间实行追踪运行，并在每一个车站停车供乘客乘降。而为了降低车站的造价，轨道交通线路一般不设置车站配线，列车是在车站正线上办理客运作业。根据行车及客运作业和车站线路设备的这种特点列车停站时间成为影响线路通过能力的重要因素之一，见图。因此，在计算固定设备的通过能力时，没有必要再去分别计算区间通过能力和车站通过能力，而应把区间和车站看成是一个整体予以综合分析，计算线路的通过能力。,2)列车/车辆能力,列车能力是每辆车载客数量与每列车编成辆数的积。通过发散系数，可以将多车辆列车中负荷不均匀的情况考虑后换算为实用能力，如下式所示：,列车能力旅客数列车每辆车旅客数列车中的车辆数量发散系数,其中，每辆车的旅客数受多个囱素的影响，它是能力汁计算中需要重点研究的问题。车辆能力一般要从拥挤水平来评价。北美拥挤水平一般按每平方米6人计算，这是在扣除座位面积、设备面积后的指标。实际上，北美地区的最大容量在5人m2左右，顶峰期实际平均载荷仅为2人m2。,评价能力的唯一真实的方法是考察旅客不再上车面等待下一列车时的车辆载荷，即出现留乘(Passups)时的情况。防止留乘是所有公交系统设计的目标，它可以得到评价系统可用能力的可靠数据。,评价车辆能力有两个重要指标，一是面向设计能力指标；二是一般情况下的可用能力。,1面向设计的能力,如果选择了某一类车辆，能力的计算相对简单，它涉及到一下因素：,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，一般地，顶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，效劳策略、地区条件也是调整的因子。,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。,m,2,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。一般情况下它可以忽略，但对一些通往机场或娱乐区域的线路来说不能忽略。,2一般情况下的车辆可用能力,当没有为系统选定车辆时，可以参照某种通用的车辆参数来计算能力，它防止了采用既有系统中某类车辆可能导致的偏差。例如波特兰(Portland)轻铁采用座位相对宽大的车辆，而纽约地铁那么采用以站立为主的车辆，它代表丁两类极端的情况。,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。,m，m，m。,3)无旅客空间，主要兼顾驾驶室、设备及端墙等，包括车钩末端的300,mm,距离。,4)座位密度，一般为1.52.0人,m,2,，,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。,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,m,2,范围内选取。,3)闭塞分区长度确定,1在双线自动闭塞、调度集中控制的线路设备条件下，当两个列车在区间追踪运行时，追踪运行列车之间的间隔时间取决于追踪运行列车之间的间隔距离及列车的运行速度，而追踪运行列车之间的间隔距离又取决于闭塞分区的数目和长度。在采用三显示带防护区段信号制度的自动闭塞线路上，为给司机创造一个良好的工作条件，当列车在区间追踪运行时，它们的空间间隔一般应保持4个闭塞分区，这样续行列车就能始终在绿色灯光下运行，不必频繁地调速。至于闭塞分区的长度，应同时满足大于或等于列车制动距离加上一个平安距离余量和大于或等于列车最大长度的要求。在不考虑线路平、纵断面对制动距离的影响情况下，闭塞分区长度通常可按下式计算：,闭塞分区长度；,平安系数，经验取值为1.351.5；,列车最高运行速度km/h；,紧急制动平均减速度(ms2)。,2在安装列车自动控制系统或列车自动防护系统的线路设备条件下，区间线路分成假设干个闭塞分区。一般情况下每一个闭塞分区有一个轨道电路，轨道电路是信息传输的通道，利用轨道电路可以探测前行列车尾部与续行列车头部之间的距离和传送由地面控制设备发向车载设备的限速命令。列车自动控制程序确定了每一闭塞分区的列车最高运行速度和目标速度，所谓目标速度是指列车以最高运行速度进入闭塞分区后立即进行制动，在考虑了制动生效时间的情况下，到达闭塞分区终点时的速度。当车载设备通过轨道电路接受地面控制设备的限速命令后与列车实际运行速度进行比较，如果实际运行速度低于允许速度即加速，高于允许速度即制动。列车在区间运行速度的调速分成假设干个限速命令等级，各闭塞分区的列车最高运行速度和目标速度以及前行列车后的各闭塞分区向续行列车发送ATP限速信号的情况。,t空制动空走时间,v进列车位于闭塞分区始点时的最高速度km/h,v出列车到达闭塞分区终点时的目标速度km/h,bmax紧急制动平均减速度(ms2)。,根据列车自动控制程序对列车位于闭塞分区始点时的最高速度和到达闭塞分区终点时的目标速度规定，可按下式计算各闭塞分区长度：,3 线路通过能力的计算公式,1)线路通过能力计算的一般公式。,1自动闭塞行车,1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：,nmax 1小时内线路能够通过的最大列车数列；,h 城市轨道交通追踪列车间隔时间s。,2追踪列车间隔时间计算,显然，线路通过能力计算的关键是追踪列车间隔时间的计算。在行车组织方法一定的条件下，列车追踪运行时，续行列车的运行位置及速度决定于前行列车的运行位置，因此，追踪列车间隔时间的计算应从分析追踪运行列车间的最小空间间隔开始。由于列车是以排队方式进站停车办理作业，在把区间和车站作为一个整体进行研究时，计算追踪列车间隔时间的最小空间间隔应如以下图所示的当前行列车出清了车站闭塞分区，在确保行车平安的条件下，续行列车以列车运行图规定的速度恰好位于某一通过信号机或闭塞分区分界点的前方。按追踪运行列车先后经过车站必须保持的最小空间间隔计算得到的间隔时间，即为追踪列车间隔时间。,t站列车从经过某一通过信号机或闭塞分区界点时起至开始制动时止的运行时间；,t制列车从开始制动时起至在站内停车时止的常用制动时间；,t站列车运行图规定的列车停站时间s；,t加列车从在站内起动加速时起至出清车站闭塞分区时止的时间s。,即追踪列车间隔时间应由4个单项作业时间组成，计算公式为；,列车进站运行时间可按下式计算：,3各项作业时间计算,车站闭塞分区长度m；,列车长度m；,各闭塞分区长度m；,常用制动距离m；,列车接近车站的运行速度m。,式中闭塞分区的数目取决于行车组织方法上对追踪列车距离间隔和列车接近车站时允许速度的规定。在车站闭塞分区长度大于列车长度时，按列车停靠站台中部考虑。常用制动距离计算公式为：,b常用制动平均速度m/s2,列车制动停车时间可按下式计算：,列车停站时间可按下式计算：,P上、P下 顶峰小时车站上下车人数；人,n顶峰小时开行列车数列；,m列车编组辆数辆；,d每辆车每侧车门数扇,t上、t下平均每上或下一位乘客所需时间s；,t开关开关车门时间s；,t确认确认车门关闭状态良好及出站信号显示状态时间。,按上式计算的列车停站时间一般应适当加一余量并取整。在计算得到的各中间站列车停站时间不相同时，式中的应取全线各中间站列车停站时间t站中的最大值为计算标准。,列车加速出站时间可按下式计算：,式中：,a起动平均速度,在进行列车制动和加速的进、出站线路纵断面有坡道的情形下，可在上述两式的分母局部增加一项修正参数，以考虑列车在坡道上制动和加速时对制动减速度和起动加速度的影响程度。修正参数的正负号可根据制动或加速、上坡或下坡的具体组合进行取定，在制动时上坡为正、下坡为负，在加速时上坡为负、下坡为正。,2双区间闭塞行车,双区间闭塞是指列车连发间隔按同一时间、两个区间内只准有一个列车占用进行控制，双线区间闭塞列车运行图周期如下图，线路通过能计算公式为：,i,区间运行时分，,s；,连发时间间隔，,s。,T,周,2,列车拆返设备通过能力计算方法,1,),列车折返设备通过能力计算的一般公式,列车折返设备通过能力应按不同的列车折返方式分别进行计算。根据终点站折返线布置的不同，列车折返方式有的站后折返和站前折返两种。站后折返是列车利用站后尽端折返线进行折返，站前折返是列车经由站前渡线进行折返。计算列车折运设备通过能力的一般公式为：,列车折返设备在1小时内能够折返的最大列车数列,折返列车在终点站的最小出发间隔时间s。,2)最小出发间隔时间计算。,折返列车在终点站最小出发间隔时间的长短反映了列车在终点站的折返迅速程度，是决定列车折返设备通过能力大小的根本参数，也是影响轨道交通系统通过能力的主要因素之一。列车折返方式主要有站后和战前折返两种。折返方式不同，h发的计算方法也不同。下面着重讨论折返列车利用站后尽端折返线进行折返和利用站前双渡线侧向到达、直向出发进行折返两种情形下的最小出发间隔时间计算。应该说明，由于折返列车在终点站的最小出发间隔时间计算公式是在列车利用站后尽端折返线进行折返和站前双渡线侧向到达、直向出发进行折返两种情形下进行推导的，因而它们的应用有一定的条件。,1利用站后尽端折返线进行折返,上行到达列车进站，停靠车站站台(a)，在规定的列车停站时间内乘客下车完毕；列车由车站正线进入尽端折返线(b)，调车进路可以预办；列车在折返线停留规定时间后，能够进入下行车站正线、停靠车站站台(c)的前提条件是前一列下行列车出发并已经驶离车站闭塞分区，同时道岔开通下行车站正线和调车信号开放。,t站终点站列车停站时间s；,t离去出发列车驶离车站闭塞分区的时间s；,t作业车站为折返线停留列车办理调车进路的时间，包括道岔区段进路解锁延迟时间、排进路时间和开放调车信号时间s；,t确认司机确认信号时间s；,t出线列车从折返线至车站出发线的走行时间s。,2利用站前双渡线进行折返,列车在终点站的折返走行进路可以有侧向到达、直向出发和直向到达、侧向出发两种情形。但从列车进站应减速、出站需加速考虑，侧向到达、直向出发是采用站前双渡线历返时较为合理的列车进出站运行组织方法。此时，列车在终点站的折返作业过程如下图：上行到达列车由进站,h,发,信号机处d侧向进站，停靠下行车站正线b，在规定的列车停站时间内乘客下车与上车完毕；然后由车站出发驶离车站闭塞分区(c)，并为下一列进站折返列车办妥接车进路。由图可知，在采用站前双渡线进行折返时，当进站列车位于进站信号机外方确认信号距离处时，即能进入下行车站正线，这时有最小的折返列车出发间隔时问。即：,式中：,t进站列车从进站信号机处至车站正线的走行时间s,t作业车站为进站列车办理接车进路的时间，包括道岔区段进路解锁延迟时间、排进路时间和开放进站信号时间s,在既有轨道交通系统运营过程中，线路能力通常是相对固定的。但客流那么往往是呈逐年增长的态势，这样线路能力缺乏的问题就会逐渐凸现出来。因此，为了适应客流的增长，轨道交通系统应及时和有方案地采取加强运输能力的措施，不断提高运输能力。,9.4,运输能力加强,9.4.1,概述,在主要解决运输能力缺乏的情况下，是否需要采取加强运输能力的措施，应通过运能运量适应性分析来确定，即根据轨道交通线路的顶峰小时现有运输能力，能否适应一定规划年度顶峰小时需要运输能力来确定。关于顶峰小时现有运输能力的计算确定，已在第5局部中进行过分析讨论，并提出了计算确定的原理和方法。至于顶峰小时需要运输能力，可以根据预测的一定规划年度顶峰小时最大断面客流量进行计算确定。,1,运能运量适应分析,p需p规划(1十r备),p需规划年度顶峰小时内线路应具有的运输能力(人)，,p规划年度线路单向最大断面容流量(人)；,r备考虑预测客流数波动的能力后备系数，一般可取0.10。,序号,h（s）,m（,辆）,p,车（人）,p（,人）,180,6,250,30 000,180,8,250,40 000,18,8,300,72 000,影响运输能力的变量有很多，归纳起来有六个方面：,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组成等。,5,),运输组织，包括追踪列车间隔时间，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。,6,),在路权混用和平面交叉时，其他交通的量及特点等。,2,提高运输能力的途径,运输能力加强主要有修建新线、增加行车密度和增加列车定员三个途径：,1)修建新线,新线路的建成运营能使单线线路成为双线线路或使双线线路成为多线线路，逐步形成轨道交通网络，这样无疑能使运输能力有较大的提高，满足城市公共客运交通的需求，提高轨道交通系统的客运效劳水平。,2)增加行车密度,由于修建新线会遇到资金、土地及环保等一系列的困难或限制，并且修建新线也不是在任何客流条件下都是合理经济的。因此，增加既有线行车密度是提高既有线运输能力的根本途径。增加行车密度的通过能力提高值可由下式表示：,运输能力加强主要有修建新线、增加行车密度和增加列车定员三个途径：,1)修建新线,新线路的建成运营能使单线线路成为双线线路或使双线线路成为多线线路，逐步形成轨道交通网络。,2)增加行车密度,增加既有线行车密度是提高既有线运输能力的根本途径。,nmax3600(1h1h) (62),nmax增加行车密度后的小时通过能力提高值(列或对);,1h增加行车密度后的追踪列车间隔时间(s)；,1h增加行车密度前的追踪列车间隔时间(s)。,3)增加列车定员,通过增加列车编组辆数、采用大型车辆或优化车辆内部布置来增加列车定员，是提高既有线运输能力的又一途径。但地铁列车的扩大编组往往受到站台长度的限制：而街面运行轻轨列车的编组辆数太多，那么会在平交道口产生影响其它交通的问题。增加列车定员的输送能力提高值可由下式表示：,PnmaxP列P列,P 增加列车定员后的小时输送能力提高值(人)；,P列增加列车定员后的列车定员数(人)；,P列 增加列车定员前的列车定员数(人)。,根据各国轨道交通系统的运营实践，在扩能的途径方面，加强既有线运输能力通常是增加行车密度和增加列车定员二者并举，并以增加行车密度为主。,1 加强运输能力措施的类型,运输能力是通过能力与输送能力的总称，而通过能力又主要是由线路通过能力和列车折返能力二者中的能力较小者所决定。加强运输能力的措施大体上还是可以分为运输组织措施和设备改造措施两大类。,运输组织措施是指运用比较完善的行车组织方法，更好和更有效地使用既有技术设备，无须大量投资就能使运输能力到达需要水平的提高能力措施。,设备改造措施是指需要大量投资来加强技术设备的措施。,根据各国轨道交通系统的运营实践，在扩能的措施方面，加强既有线运输能力通常是运输组织措施和设备改造措施二者并用，但在线路行车密度已经很大的情况下，要较大幅度地提高运输能力，往往需要通过来用设备改造措施来实现。,9.4.2,加强运输能力的措施,线路通过能力是由追踪列车间隔时间的大小决定的，面追踪列车间隔时间是追踪运行的续行列车从某一初始位置至前行列车所处位置所经历的时间总和，即续行列车的进站运行、制动停车、停站作业和加速出站四个单项作业的时间总和。因此，根据追踪列车间隔时间计算的原理，可以通过缩短列车的运行时间、加减速附加时间和停站时间等措施来最终到达缩短追踪列车间隔时间，加强线路通过能力。,2,加强线路通过能力的措施,1在既有单线或双线根底上建成双线或四线。采用该措施能大幅度提高线路通过能力。,2改造线路平、纵断面。采用该措施能提高行车速度，进而提高线路通过能力。但改造线路乎、纵断面受到经济性、施工困难、影响日常行车等因素的制约。因此该措施在旧式有轨电车线路改造为轻轨线路时多见采用，面在既有轻轨或地铁线路情况下，那么更倾向于采取用新型车辆来适应线路条件的做法。,3客流量较大中间站修建侧线。采用该措施使侧式站台变成岛式站台，单向运行列车能在站台两侧轮流停靠，这样可以缩短构成追踪列车间隔时间的列车停站时间局部，较大幅度提高线路通过能力。该措施一般适用于地面线路情况。,4客流量较大中间站增建站台。该措施通常是在岛式站台情况下采用，使停站列车的两侧均有站台，乘客能从两侧上下车或上下车分开，缩短列车停站时间，提高线路通过能力。此外，在增建站台时也可根据客流需求同步修建侧线，并且该措施一般也适用于地面线路情况。,5使用新型车辆。新型车辆的涵义包括车辆运行性能改善相安装车载控制设备等。车辆运行性能主要包括车辆构造速度、车辆起动平均加速度和制动平均减速度等运行参数，车载控制设备主要有车载制动控制和车载道岔自动转换设备等，车辆运行性能改善相安装车载控制设备能提高列车运行速度，缩短追踪列车间隔时间。,6改进车辆设计。车辆上的新设计通常是针对缩短列车停站时间、增加车辆定员和提高乘车舒适程度等进行的。就缩短列车停站时间、提高线路通过能力面言，国外已设计制造出6车门车辆，以缩短乘客上下车总时间。,7采用先进的列车运行控制系统。对安装自动闭塞、三显示带防护区段的信号设备以及采用调度集中控制方式的线路，该措施能较大幅度提高线路通过能力。轨道交通线路采用的先进的列车运行控制系统，常见的有列车自动控制系统(ATC)，它由列车自动防护(ATP)、列车自动监控(ATS)和列车自动操纵(ATO)3个子系统组成；在实践中，也有单独采用基于计算机控制的ATP子系统情况，它的主要功能是使列车的调速制动实现连续化、自动化，以到达提高列车运行速度及缩短追踪列车间隔时间的目的。,8分割车站区域轨道电路。图是采用该措施后缩短追踪列车间隔时间的一个图解。通过分割车站区域轨道电路，增加了一个前行列车离去速度监督等级，图中当前行列车出清轨道电路段cd，到达被监督速度，续行列车恰好运行至进站线路的a处，如图a所示；当前行列车出清整个车站轨道电路区域时，续行列车已运行到进站线路的b处，如图b所示。,9改用移动闭塞。在列车追踪运行过程中，移动闭塞能使后行列车与前行列车始终保持一个自动控制程序规定的最小平安间隔距离，而不是原先固定闭塞时规定必须间隔假设干个闭塞分区所形成的平安间隔距离。因此，用移动闭塞取代固定闭塞，能缩短追踪列车间隔时间。,10加强站台乘车组织。乘客为了到站后能减少出站走行距离和防止出站验栗人多时的时间延误，往往喜欢在靠近出站口的位置候车，而列车内乘客分布的不均匀又造成列车在车站的停站时间延长。采用该措施就是通过站台客运员的组织，使列车内的乘客尽可能分布均匀，以减少列车停站时间、提高线路通过能力。,在行车密度比较高的情况下，线路终点站的列车折返能力往往会成为限制通过能力的薄弱环节。影响列车折返能力的主要因素，在站后折返情况下有图定终点站列车停站时间、出发列车驶离车站闭塞分区时间、车站为折返线列车办理调车进路时间、列车从折返线至出发站线的走行时间等；在站前折返情况下有列车从进站信号机至到达站线的走行时间、图定终点站列车停站时间、出发列车驶离车站闭塞分区时间、车站为进站列车办理接车进路时间等。针对上述各种影响因素，加强列车折返能力的措施主要有：,3,提高列车折返能力的措施,1在终点站修建环形挤返线。图63是地面轨道交通线路修建环形折返线的图解。折返站的这种站场配置能缩短乘客上下车总时间、消除列车在折返线等待前行列车腾空站线的时间，提高终点站的列车折返能力。,2增建侧式站台。采用该措施形成一岛一侧式出发站台组合，见图64，可以缩短乘客上车总时间，加速列车的折返周转。,3优化折返站的道岔与轨道电路设计。,4折返站采用自动信号设备。采用该措施后，道岔转换、排列进路、信号开放及进路解锁等能根据列车折返运行情况自动进行。这样，列车在折返作业过程中，能减少办理调车或接车进路时间，从而到达加速列车折返的目的。,5在折返线上预置一列车周转。在前行列车已经腾空出发站线，而续行列车还未进入折返线或在折返线停留过程中，此时采用该措施能提高列车折返能力。,6改变折返方式。通过采用不同曲折返方式来缩短折返列车在终点站的出发问隔时间。,7调整列车乘务组劳动组织。,1增加列车编组辆数。采用该措施朗较大幅度提高输送能力，但列车扩大编组受到站台长度、运营经济性等因素制约。,2采用大型车辆。由于大型车辆定员多，大型车辆是目前新建客流较大约执道交通线路，尤其是地铁线路的优选车型。,3优化车辆内部布置。该措施的根本出发点是在车辆尺寸一定的条件下，通过将双座椅改为单座椅或将纵向的固定座椅改为折叠座椅，来增加车辆载客人数，到达增加列车定员的目的。改为折叠座椅后，在顶峰运输期间可翻起座椅，增加车内站立人数，同时也提高了平均乘车舒适程度。,4,加强输送能力的措施,发列车是车站的一项根本任务，也是行车组织的一项主要工作。做好接发列车工作可以保证列车按照运行图平安、正点行车。,在采用调度集中以及行车指挥自动化系统后，行车调度员可在调度所的控制台上，监视该区段内列车的运行情况，并可直接操纵区段内各个车站的道岔和信号机，因此这些车站的接发列车工作，可以由行车调度员直接指挥和办理。当调度集中设备发生故障时，也可下放到车站办理。通常，地铁以及轻轨交通的行车量都较大，列车追踪间隔短，沿线各站的运行作业单一， 调车量少，而且站间距短，列车根本上是站站停车，因此地铁或轻轨特别适宜采用调度集中以及行车指挥自动化系统。总体来讲，世界各国大城市的轨道交通系统均采用了比较先进的、自动化程度高的调度指挥系统。,9.5,接、发列车组织工作,1.办理区间闭塞。办理闭塞是车站接发列车工作的首要步骤，不同的闭塞设备有不同的条件和要求，因此需要根据区间闭塞设备，具体制定办理闭塞的程序和手续。,2.准备接发列车进路。接发列车进路是指列车到发或通过所需占用的一段站内线路，在列车到达车站或由车站出发之前，由车站值班员正确发布准备接发列车进路的命