（载运工具运用工程专业论文）城市轨道交通运营组织优化研究.pdf

东南大学蝴十论史捅璺 摘要 随着城市社会经济的发展和城市化进稃的加快，城市交通矛盾越米越突出成为制约城 市经济发展的土要障碍。轨道交通以其容草人、速度快、污染小、安全准时的技术优势，较 好的解决了大、中城市日茄增k 的交通供需矛盾问题，受到了人们的青睐。发展以轨道交通 为骨干、各种交通i 一具协调发展的城市公交系统。形成多层次、立体化的综合交通体系已成 为共识，城市轨道交通的发展前景是非常明朗和极其乐观的。 城市轨道交通系统的运营组织t 作要充分发扦轨道交通的高效性，既能恰到好处地解决 城市交通矛盾，义能发扦轨道交通的高速、人容封远送的功能特点。通过高效率、低成本的 返营组织r 作给旅客带来高质草的服务。轨道交通的返营管理与行车组织对轨道交通返能潜 力的发扦有着亩接的影响。 本文的研究正是基丁系统规划运营设备运行模式、寻找客流时空分布规律、合理编制返 营计划，构思信息化轨道交通返营的基本思路进行的。在对轨道交通返营系统运行模式分析 的基础上，从轨道交通返营组织方案制定的基础客流的分布及预测出发，对运营细织的 各个基本要素进行了分析研究，同时提出了对各个运营指标进行优化的思路、方法和步骤， 采取了理论研究和其体实例研究相结台的方法，在客流分析的基础上建立列午编组优化模刑 以及行车间隔时间优化模犁，分剐寻找各自运营要素的特点，进而得出相廊的返营方案。在 论文的最后对轨道交通运营信息化的重要组成部分返营模拟系统进行了设计和开发研 究，为返营信息化的进一步研究打p 了一定的荩础。 论文土要包括人个部分：第一章介绍选题的背景和意义、国内外城市轨道交通发展以及 运营组织研究的现状：第一二章对轨道交通延营管理的构成及其子系统的返营相天性进行了介 绍利分析；第二章对轨道交通的返营缃纵的相关要素进行了分析；第四章系统的提出了返营 组织优化的方法和步骤，升结合具体实例进 一优化实践：第无章对轨道交通返营组织优化方 案的评价方法进彳_ 了研究；第六章土要介绍了轨道交通逸营信息化的一些思路及想法，同时 对远营模拟系统的初步开发成果进行了描述。 论文研究了在返营组织模式、客流分析、车辆编组以及运行交路的选抒曾方面的优化建 议，基本理顺了从各逸营子系统的远行、远营需求剑昂终返营方案的制定间的关系，研究的 本身也是对城市轨道交通运营管理深入研究的一个有嵛的尝试。 【关键词】 城市轨道交通、远营组织、列车交路、优化、运营模拟 东南人学坝j 。论义a b s t r a e t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m ya n dt h ea c c e l e r a t i o no fu r b a n i z a t i o n ，u r b a n t r a f f i cc o n t r a d i c t i o nt u r n ss h a r p e ra n ds h a r p e r , a n db e c o m e st h ec h i e fo b s t a c l et o r e s t r i c tt h e d e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m y a si t st e c h n i q u ep r e d o m i n a n c es u c ha sg r e a t g a p a c i t y , r 2 p i d s p e e d ，g o o ds e c n r i t ya n dp u n c t u a lu r b a nr a f tt r a n s i ts e t t l e st h em o r ea n dm o r ec o n t r a d i c t i o n o ft r a f f i cs u p p l ya n dr e q u i r ei nt h eb i gc i t y , r e c e i v e sp e o p l e s 妇v o r p e o p l eh a v er e c e i v e dt h e c o n s e n s u so fo p i n i o nt od e v e l o pp u b i ct r a n s p o r ts y s t e m sw h i c ht h eb a c k b o n e 缸u r b a nr a i l t r a n s i ta n dv e h i c l e sh a r m o n i z e dd e v e l o p e d 幻f o r mm u l t i - d i m e n s i o n a lt r a f f i cs y s t e m t h e e v o l u t i o nt r e n do f u r b a nr a i lt r a n s i tj 墨o p t i m i s t i c t h eo p e r a t i o no r g a n i z a t i o no fu r b a nr a i lt r a n s i ts h o u l dd e v e l o pt h ee f f i c i e n t a n c eo f u r b a nr a i lt r a n s i tf u l l y , n o to n l yc a ns o l u t et h ec o n t r a d i c t i o no fc i t yt r a 布c ，b u ta l s oc a b d e v e l o p t h e h i g h s p e e d a n d h i g hg a p a e i t y f u n c t i o nc h a r a c t e r i s t i co fu r b a nr a f t t r a n s i t t h r o u g ht h ee f f i c i e n t , l o wc o s to p e r a t i o no r g a n i z a t i o nw o r k , b r i n gt h eb i g hq u a h t y s e r v i c et op a s s e n g e r t h eo p e r a t i o nm a n a g e m e n to ft h eu r b a nr a i lt r a n s i ta n do r g a n i z a t i o n h a v ed i r e c ti n f l u e n c et ot h et r a n s p o r tp o t e n t i a l t h er e s e a r c ho ft h i sp a p e ri sj u s tb a s e do nt h eb a s i ci d e ao fs y s t e mp r o g r a mo p e r a t i o n e q u i p m e n to p e r a t i o np a t t e r n ，s e a r c ht h es p a c e - t i m ed i s t r i b u t i o nr u l eo fp a s s e n g e rf l o w , a n d e s t a b l i s ht h er e a s o n a b l eo p e r a t i o n p l a n o nt h ef o u n d a t i o no ft h ea n a l y s i so fo p e r a t i o n p a h e r uo fu r b a nt r a 佑c f r o mf o r e c a s ta n dd i s t r i b u t i o no ft h ep a s s e n g e ra 州卜t h e f o u n d a t i o no f t h ee s t a b l i s h i n go f o p e r a t i o no r g a n i z a t i o ns c h e m e e s t o b b s ht h et r a i no r g a n i z e o p t i m i z a t i o n m o d e la n dt r a i n s e p a r a t e t i m eo p t i m i z a t i o n m o d e l ，a u u l y s e de v e r y b a s i c a l l yt h e o r e t i c a le s s e n t i a if a c t o ro fo p e r a t i o no r g a n i z a t i o n a tt h es a m et i m e ，h a v e s u g g e s t e dt h o u g h to ft h eo p t i m i z a t i o no fe v e r yo p e r a t i o nt a r g e t ，i nt h ec o u r $ 4 eo fs t u d y i n g s p e c i f i co p t i m i z a t i o ns t e pa n d m e t h o d t h i sp a p e rh a sp u tf o r w a r dt h e i m a g i n eo ft h e i n f o r m a t i o ns y s t e mc o n s t r u c t i o no fu r b a nt r a n s i tf i n a l l y , g i v e nt h eb a s i c a l l ys t r u c t u r a la n d d a t ap r o c e s s e so ft h eo p e r a t i o ns i m u l a t es y s t e m , w h i c he s t a b l i s hc e r t a i nf o u n d a t i o nf u r f u r t h e rs t u d yo f t h eo p e r a t i o ni m f o r m a t i o n t h i sp a p e ri n c l u d e s6p a d sm a i n l y ：c h a p t e rli n t r o d u c t e dt h eb a c l g r o u n da n dm e a n i n g o fs e l e c t i o no fs n b j e c t , d e v e l o p m e n to fu r b a nr a i lt r a n s i td o m e s t i ca n di n t e r u a t i o n a la n d r e s e a r c ho fo p e r a t i o no r g a n i z a t i n n ；c h a p t e r2i n t r o d u c e da n da r i a l 3 r s e dt h es t r u c t u r eo ft h e o p e r a t i o nm a n a g e m e n ta n d t h es u b s y s t e mc o r r e l a t i o n c h a p t e r3a n a l y s e dt h er e l a t e d e s s e n t i a lf a c t o ro ft h eo p e r a t i o no r g a n i z a t i o n ；c h a p t e r4p u tf o r w a r dt h em e t h o da n dt h es t e p o fo p e r a t i o no r g a n i z a t i o no p t i m i z a t i o na n dt h ea p l i c a t i o n ；c h a p t e r5p u tf o r w a r dt h e e v a l u a t i o nm e t h o d ；c h a p t e r6h a v ep u tf o r w a r ds o m eo p i n i o na n dt h o u g h t so fu r b a nr a i l t r a n s i ti n f o r m a t i v ep r o c e s s , a tt h es a m et i m e ，h a v ei n t r o d u c e dt h ep r e l i m i n a r i l yd e v e l o p m e n t a g g o m p l i s h m e n to f o p e r a t i o ns i m u l a t e ds y s t e m t h i sp a p e rh a v ep u tf o r w a r dt h eo p t i m i z a t i o ns u g g e s t i o no ft h ea s p e c t ss u c ha s o p e r a t i o no r g a n i z a t i o np a t t e r n ，t h ea n a l y s i so fp a s s e n g e rf l o w , v e h i c l em a r s h a l l i n ga n d r u n n i n gp a t h sc h o i s e , h a v em a d ec l e a rt h et h e o r e t i c a lr e l a t i o nf r o mt h er u n n i n go ft h ee a c h s u b s y s t e mt ot h eo p e r a t i o nd e m a n da n dt h ee s t a b l i s h m e n to ff i n a lo p e r a t i o ns c h e m e t h i sj s a l s oah e l p f u lt r yo f t h eu r b a nt r a f f i co p e r a t i o nm a n a g e m e n tt h o r o u g hr e s e a r c h 东南人学坝j 论文 a b 蚰r a c t k e yw o r d s ： u r b a n s i m l l b 矗o o 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公和( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：丛导师签名：重基鱼乏日期：2 。! ! ：垒：乡 东南大学坝十论文 第一章 1 1 选题的背景及意义 第一章绪论 交通远输对秆会发展的影响人们已有共识，在朴会与经济发展的同时，运输技术也在不 断发展。1 9 世纪时，铁路是中长距离出行的主要l 具，到了2 0 付纪年代，铁路在很多 地区很人稃度上被汽车和航空取代了。当人类目前面临由返输产生的大茸污染、事故和资源 消耗等问题时，人们只能再米反思交通发展的历史过科，必须承认，运输对人类社会的生存 与发展存在许多负面影响。包括城市间铁路在内的轨道交通技术正是在这种背景h 由兴剑 衰，直剑近年来的复兴。 轨道交通作为一种人远晕、快速、便捷、准时、环保节能等优点于一身的交通返输方式。 已经被世界上订多国家和城市所让明，发展轨道交通是解决城市公共交通返输的根本途径。 由于轨道交通系统的低能耗和无污染等特点，发展轨道交通对丁二十一世纪实现城市可持续 发展也具有1 e 常重要的意义。另外，由丁轨道交通对城市发展的土地利h j 、j ； 地规划具有积 极的诱导作j j ，冈此，世界许多国家都一盲重视快速轨道交通的发展。 1 1 1 选题的背景 随着国k 经济的发展，城市规模在不断扩人，一些城市利_ l j 当地的环境地形发展新市区 或建设组团式1 厅城。一些地犀如k 江二角洲、珠江三角洲、京沣塘等等地区，城市数目越 来越多，规模越来越人。随着曲部开发全国城市均会迅速发展，闪此，无论是城市内或城 际间的客运交通需求将会越来越人。城际间的客运交通土要使1 【 j 航空、铁路、长途客车笛。 为了使城际间顺畅，许多城市均l l 在考虑或建设不i 卜一个机场、火车站和长途汽下站，两个 以上的机场平午站均会考虑不同方向的分i ，要求中转客流迅速疏散是必然的趋势。数苗更 人的城际交通特别是火下站集中剑达的客流，需要人容肇的市内交通i 具加以迅速疏散，当 然还有山发客流的及时输送。这都是市内公共交通的任务。这一怙况在1 廿界很多人城市已成 为现实，如尔京、莫斯科、纽约、柚林筲。所以说这一趋势将很快在我国特人城市出现升迅 选向其他城市发展。 城市客返交通包括公共交通和非公共交通两大组成部分其中城市公共交通包括城市中 供公众乘坐的各种交通j ：具如：公共汽车、电车、轮渡、地铁、轻轨、山租汽车以及缆下、 索道等客返交通l 具及相天的配套设施。_ i 是由于城市的公共交通方式的多样性，其特点能 力各异，如何纲织配置才能发挥各种交通方式之长，从而既适应不同的市场需求义达剑能力 合理配置的目的也是值得研究的。 对于大城市，以发展地面机动午运输( 公共汽! = 、出租汽乍、私人汽车) 为主来满足城 市的运输需求是不现实的，冈为城市不可能永远提供充足的十地来建设足够的道路，这己破 国内外城市交通发展的实践所让明。城市交通的发展必然树立以人为本的思想，要为人服务 城市交通要满足庞人人流上f 册和日常出行的斋要，要做剑能力强人、快速准时、保让安全， 同时还必须有良蚶的环境保护特性，能够较女r 的1 j 约十地资源等，而轨道交通系统所只有的 技术经济特点，完全符合城市对交通返输的要求，在世界范嗣内成为不同城市的共同选抨。 城市客运交通系统的功能可以描述为“利川可能的交通形式在虽短的时间内，将城市内 某一何簧的服务对象，送达他所希望剑达的另一位置。同时，服务对象要求这种服务安全、 东南大学坝士论文 第一帝 舒适、经济”。这就是城市客迅交通府当具备的“快速性、可达性、安全性、舒适性、经济 性”百项基本功能。轨道交通作为城市客返交通的一个重要子系统，显然这百项基本功能也 是乘客对城市轨道交通的基本需求。目前，城市交通的需求还在增长，对于城市中心区来说， 交通流餐大，道路有限，止是由于轨道交通具有大容苗、快捷、安全、可靠、准点和无污染 等特点正日氚收剑世界各地人民的欢迎，成为改进城市交通环境的一个重要手段。 城市轨道交通是为缓解城市常规公共交通压力而产生的相对较新的独特的交通方式，是 一个由一系列建筑物和许多设备系统组成的技术系统，从技术角度看，这个系统相当复杂和 庞人，只有许多鲜明的技术特点。同时，轨道交通又是一个由丰十会组织占有这一技术系统并 进行有效管理，最终体现返输服务功能的补会系统。 1 1 2 研究选题的意义 在城市化和城市机动化的飞速发展的今大，优先发展公共交通特别是火运苗轨道交通已 经成为城市经营管理者、规划学家、交通i 稗师与公众共同的理想选择。我国很多人城市相 继捉山了以轨道交通为骨干、公共交通为土体的城市客返交通发展模式，但受资金、政策、 环境、决策理念等诸多冈素的制约，公共交通优先发展实施起来凼难重重。尤其是城市轨道 交通，其巨额的前期投入和庞入的后期运营管理费州，即使高举“合作、创新、生态、效率” 经营理念的城市管理专家在城市需求、系统选删、建设时序等方面也不得不谨慎决策。q 轨道交通在我国的快速发展，一方面能够丈r 人缓解城市化进稃中我国目盏突出的交通矛 盾，另一方面如何更盯的经营平i i 管理轨道交通系统已经成为需要研究探索和不断实践的重要 课题。目前国内轨道交通返营管理模式受传统铁路影响很人，管理体制平思维理念大多拘泥 丁j 人铁路的既有模式。轨道交通f r 为一种产业，不仅存在如何管理的问题，更府该考虑如何 经营的问题，_ l j 经营轨道交通的理念来实现其综合效备的最大化。 城市轨道建设和运营的目的是为市【屯提供快速、安全、准时、舒适、便利的运输服务， 使乘客能够便利的进站购祟乘乍、安全而舒适的旅行、快速而准确的剑达目的地。完成这个 任务的前捉就是要保让城市轨道各人系统、余项不同的专业设施、设备每大1 8 2 4 小时 止常而协凋的运行。 t r 为一项复杂的系统t 稃，轨道交通返营管理专业覆薷面广，要素层次作用关系复杂， 如何通过有效的系统帮合达到资源的优化配置从而实现系统的高效延彳丁是目前轨道交通返 营管理领域急待研究的重要课题。 要找剑实现以上目标的手段和i 方法，需要从基础入手，以目标为依据。结合时间、空间 等囡素，寻找系统而协调的远营组织模式霸l 方案。 1 2 国内外城市轨道交通运营概况 轨道交通起源丁i1 9 1 廿纪初的马拉有轨车，1 8 3 0 年丁二英国曼彻斯特诞生第一条铁路，1 8 6 3 年在伦敦建成第一条地r 铁路1 9 世纪末，地铁技术在欧关传播，后来x 传剑拉j 关洲、 甄洲。 从八十年代起，城轨开始走进中国人的生活，有大城市轨道交通的运营组织研究也引起 了国内越米越多人的关注。据统计，目前付界上已有加多个国家和地医的1 3 0 多库城市建 造了城市轨道交通，累计线路总k 度为8 0 0 0 多公里，年客运总茸约为2 6 0 亿人次。 日前地p 铁道选营线路超过l o o k m 的城市已有1 0 多个，土要包括纽约、伦敦、巴黎、 萸斯科、尔京筲。 2 东南大学坝十论卫第一章 1 2 1 国外轨道交通运营概况 目前1 廿界上较为发达的城市大多拥有完整的轨道交通系统，一些城市的轨道交通运茸 城市交通运晕的卯以上，有的高达7 0 。 为、京：东京拥有轨道交通线路近2 0 0 k i n ，是世界人城市中线路最长的，年运晕在1 0 0 亿人次以上。市郊铁路列车最小返行间隔为2m i n ，最大编组为1 5 符，每小时每方向运输 能力多达l o 万人次。 伦敦：伦敦是1 廿界上晟先开通地铁的城市，早已实现了客运以轨道交通为土的目标。其 地铁共有9 条，总长4 0 8 k m ，其中1 6 7 k m 在地下。运行间隔为2 2 5 m i n ，郊区为1 0 m i n ， 最大编组为8 节，线路甲放射状，每大平均返茸3 0 0 多万人次。 巴黎：巴黎的轨道交通i 具包括地铁、轻轨和i 市郊铁路。轨道交通承担巴黎公共交通 7 0 的逸鼙，包括市郊铁路在内日客运草超过1 0 0 0 万人次。巴黎有地铁1 5 条、1 9 9 1 n n ，是 内城公共交通的骨干，乘客徒步5 m i n 就可剑达地铁站列车晟小运行间隔9 5 s 。市郊铁路 有1 6 条，k7 6 0 k m 。 纽约：纽约市公共交通 总交通苗的5 3 。到内城的客运舯采h j 大客昔交通1 具。 土要有地铁、市郊铁路和公共汽7 i 二。市区铁路线共有”条，长4 4 3 k m ，所有车站通宵服务。 莫斯科：莫斯科拥有一个跨及全市的立体交义地铁网，是付界上晟繁干l l 的地铁之一，总 k2 4 3 k m ，1 4 0 多个乍站，由一条环线平| l8 条放射线组成。每天返营2 0 h ，高峰时列午间隔 为7 5 s ，车选4 1 k m h ，日选带高达8 0 0 多万人次，担负了该市客返总里拌的4 4 。1 6 1 在发展中国家干地阿，墨曲哥城住2 0 0 0 年地铁长度已超过4 0 0 k m ，汉城、新加坡等地 都建有比较完善的快速轨道交通系统； 经济转轨国家的大城市华沙、布达佩斯筲也是如此。1 3 7 1 1 2 。2 国内轨道交通运营现状 最近1 0 多年来，城市轨道交通具有的缓解城市交通拥堵、改善城市环境和引导城市布 局结构优化的功能在我国得剑越来越j 泛的认同全国4 0 多座白万人口以上的人城市中， 已经有3 0 多庠城市开展了城市快速轨道的建设或建设前期i 竹。约有1 4 个人城市已经上报 了城市轨道交通网的规划方案，规划建设的线路将达5 5 条之多，长约1 5 0 0 公里。 北京地铁是我国第一条地铁，一期l 。拌丁1 9 6 5 年动i ，1 9 6 9 年1 0 月通车试远行，吉 告了中国没有城市地铁历史的结束。经过二十多年的发展，现有运营线路3 条，在建线路2 条，近期划线路4 条。2 0 0 2 年完成客返革4 8 2 亿人次，约 全市公交总草的1 0 。2 0 0 4 年l o 月1 日，创造了全线日客运颦2 7 0 1 万人次的新记录。 上海市规划中的轨道交通网络共1 7 条线，全长7 8 0 k m ，网络覆盖全上海市，其中城市 快线4 条，地铁8 条，轨道5 条。除已经投入返营的二条( 部分) 线6 5 k i n 外，目前已经开 j 一建设的有：l 号线北延伸线，1 2 k m ，9 站；4 号线( 明珠线二期与一期纲环) ，2 2 k m ，1 7 站；上海磁浮造营示范线：3 0 k m 、2 站；即将开f 的还有：m 8 线、2 号线曲延伸、3 号线 ( 明珠线) 北夤正伸、m 7 线一划、r 4 线一期、1 a 线一期；从2 0 0 0 年开始，上海以每年3 0 - 4 0 k i n 的速度进彳一建设，剑“十雨”期末运营里拌将近2 5 0 k m 。 j 州地铁一号线为力、曲走向，全长1 8 4 9 7 公里( 其中地面线2 0 4 8 公里) ，设1 6 庠下站。 单向断面高峰小时选能5 5 5 万人次。每列卞6 转编组，最高车速可达蜘公里i d , 时，平均旅 彳一速度3 5 公里，j 、时。设计最小发下间隔可达到2 分钟。 除了此京、上海、r 州、香港和台北以外我国已在南京、大泮、长春、人近，深圳、 3 东南人学坝七论义第一章 武汉、重庆等十多个城市开通了城市轨道交通。根据建设部质晕安全司2 0 0 5 年6 月的统计， 全国试返行、试返营和l e 式运营的城市轨道交通线路总长是4 2 2 5 2 公里，其中地铁1 8 7 5 2 公里，轻轨2 3 5 公里；正在建设并将予近捌投入运行的线路总k 是2 8 7 公里，其中地铁2 1 1 公里，轻轨7 6 公里。 3 s l 1 3 我国城市轨道交通建设及运营存在的主要问题 1 4 3 年前英国就建设了世界上第一条地铁，但直到加年前中国才开始建设第一条地铁。 由丁中国城市轨道交通发展的历史短、经验不足，因此，目前，中国地铁建设，尚未形成完 善的、独立自主的城市轨道交通制造产业，很多车辆、通讯信号等都是从不同国家引进的。 上海地铁由丁采用的进口设备较多，平均每公里地铁造价达到了8 亿元人k 币，而北京、j 州地铁的造价也都达剑了6 至8 亿元不等，这成为了我国人部分城市建设地铁的一个巨人障 碍。 我国火部分面i 临严重交通问题的城市都是首次或在未形成城市有轨交通路网的情况r 建设城市有轨交通f 稗的，线路走向人都经过城市主要街道，j 稃建设涉及剑l 开城改造、赌 地、拆迁、地h 管道搬移筲问题，又基本上按远剃客运草需要进行规划、设计，在返营设备 方面采_ 【i j 了大草技术先进的进口的乍辆、机电设备和控制系统，再加上附加j 稃项目如物业 开发项目笛，以致建设规模巨人，i 样造价居高不f ，1 平￥建设筹资凼难，财力难以廊付。 在投人返营后，运营费用过高，桨务收人与运营、财务开支严重不平衡，尤其在初、近 期客返草还朱达剑设计要求时矛盾更为突出，只能以人营财政补贴维持城市有轨交通返千r ， 成为政府财政包袱，形成有轨交通项目上得越多，将来政府财政包袱越重的后果。若提高祟 价义增加市睢负扫，减少了城市有轨交通的吸引力，作为市k 出行的土要交通i 具的府有中r h 不能充分发扦，祟务收人也达不刘预期目标。冈而征满足返营要求前提r 控制建设规模， 大幅度降低i 稃造价，降低返营费州成为当前最迫切需要解决的问题，订多有效的措施可缓 解日前面临的严重局面，如：合理规划城市有轨交通网与其他交通形式有机结台，按城市 交通规划及延晕要求分期建设及投资、有针对性地采川一些臼动化装备、提高车辆及机电设 备国产化群皮等，这些措施都己取得很好效果。 除此以外，还麻该从远营组织的角度出发，系统的考虑在轨道交通系统投入远营后的行 车鲕织方式，采川更为灵活的延营方案作为设计、建设利管理城市轨道交通的出发点，以达 到控制】程规模、降低程投资，省远营费_ i j 、提高服务水平的目的可能性。 1 4 研究现状分析及展望 剑日前为j r ，国内外有关城市轨道交通远营管理的研究主要集中于两个人的方面，一方 面是从宏观角度米石，内容包括城市轨道所有制形式以及其建设和返营费用的融资形式，男 一方面从技术层面出发，土要包括旅客延输服务以及远营保醉系统，其研究和府h j 的主要目 的是在城市轨道交通逸营期间，提高延营效率，更女，的体现其快速，舒适，安全，准时和便 利苜特点。本次研究的着重点在第一方面，从提高选营效率的角度研究城市轨道交通。 韦尔斯( w e l l s ) 曾通过定茸研究分析表明，要吸引更多的乘客剑地铁上来，光靠改进 服务水平是不够的，除了可达性以外，山行时间和换乘方便样度是影响交通模式选抨的重要 | 习素( w e l l s ，1 9 9 4 ；v a g aa n ds h o r t r e e d ，1 9 8 4 ) ，而影响地铁出 了时间的除了线路本身之 外最土要的冈紊就是其延营组织的效率的高低。冈此返营研究是地铁运输吸引力的百接影响 冈紊。 4 东南大学顾十论文第一幸 德国柏林是欧洲城市发展地铁交通较甲的城市之一，柏林地铁( b v g ) 也是较早的对 地铁远营组织引起重视的地铁之一，由于影响其运营主要指标的信号设备制式落后，2 0 世 纪如年代柏林地铁同时进彳了了两条线路( 4 、9 号) 更换信号设备( a t c ) 的改造，并确定 了其他线路的改造计划，对于历史遗留问题如车辆宽度不统一( 2 6 5 m 和2 3 5 m ) 引起人车、 小车和不同线路限界的矛盾等容易引发事故的问题也再规划逐步进行统一规格的改造以提 高运营效率，保证逸营安全。 我国在城市轨道返营研究方面起步较晚，自6 0 年代起开始地铁i ：稃的建设以来，有关设 计和i 挫技术人员在平衡返营需求和设备系统规模及其管理模式上进行了很多探讨和研究， 取得了很多经验。但由于从设计过稃上没有将挡体性的模式研究作为种先导，所以在设计 过柙中各个分系统往往从自身角度出发而考虑缺乏整体性的系统控制，不容易学握系统间 的平衡和范围。 由丁开通城市轨道的城市还不多，大陆城市轨道总返营线路至今k 度还不足2 0 0 k m ， 因此开展城轨运营研究的城市也不多，其中j 州地铁较早的开展了轨道交通返营管理研究。 1 9 9 7 年元月，由德国s 皿m e n s 公司j 州o p m 起草，并经过德国汉堡咨询公司检核， 最终由广州地铁总公司运营公司批准的广州地铁一号线返营概念正式编制完成，并在一 号线的返营准备t 佧中起剑了一定的作用，特别是从运营管理的角度系统的对逸营管理的过 拌年模式进行了比较完整的阐述，引入了在地铁设计阶段中进行概念设计的新理念，但由丁二 编制时间较晚，在j 州地铁一号线的建设过袢中很难发挥作用，尤其是在建设的初期阶段。 基于以上原因，广州地铁总公司在进行二号线前期蚜究【竹的过稃中，接受有笑方面的 建议，委托改计部j 进行了广州地铁一号线首期l 群返营模式研究，从延营管理的角度 对- 二号线各系统的建设规模和要求进行系统化的模式研究，并仃为h 二号线可研报告的附属文 例共同送交评审。这也是国内首次在地铁建设的初别阶段进行的地铁系统返营模式研究i 作。柳 1 9 9 8 年，由季令、张国宝土编的城市轨道交通返营组织，首先对城市轨道交通的运 营纲织进行了全方侍的研究平叙述，2 0 0 3 年，何宗华等人编写了新的城市轨道交通返营 组织，结合了轨道交通更新的发展，对行车组织、客运管理、货运管理进行了系统的分析 和研究。 近儿年来，越来越多的研究集中剑了运营绍织的细化研究上，同济人学返输管理。群系 研制的t p m ，实现了网络条f ，| f ，线路和下站基础信息的管理、列午开行方案的白动生成、 多种列下运行组织方式的运行幽的计算机智能化编制和调罄，并能完成运行图各类指标计 算，远行时刻表白动生成和多种格式的远行图幽形输出等功能。 曲南交人的晏秋，洪学南，北京交通大学的州海行尔南人学的方蕾管人在他们的硕十 论文的研究中对i 鱼营组织的相关问题如客流预测、远营方案制定、计算机在返营组织研究上 的麻刚筲进行了针对性的研究。 2 0 0 5 年受北京市交通委委托，北京市开展北京地铁返营管理模式的研究上作，此 项一i 竹旨在适应今后城市轨道交通网络化( 多线运营) 的新形势需要，同时也表明了在城市 轨道交通方式日嵛普及的今大，运营组织的研究也越来越需要在网络化多线运营的基础上展 开。 城市轨道交通系统的远营组织包括其模式研究对于提高返营组织效率以及轨道交通方 式的吸引力将会起着较为明显的千r 川，研究的意义和重要性必将引起越米越多人的关注。 1 5 研究的对象及思路 现代的城市轨道交通，关国称为u r b a nr a i lt r a n s i t ，台湾称为人众捷返系统( m a s s 5 东南人学坝十论义第一章 r a p i dt r a n s i ts y s t e m ) ，包含多种运营形式，其中技术成熟并已经作为城市公共交通正式返 营的城市轨道交通主要包括市郊铁路、地f 铁道、轻轨交通以及有轨电车等几种类氆，且以 地f 铁道和轻轨交通两种形式在返营模式上具有较高的研究价值且具有一定的相似性，本文 在讨论返营模式相天问题时主要以地铁系统为土，在运营系统的组织架构及子系统划分上参 考目前国内已开通的各城市轨道交通采用一种通州的系统结构进行分析。 1 5 1 系统的组成 城市轨道交通的运营管理是一个系统二r 程。在返输组织上需要车辆、车务、机电、通 信、信号、：务等部fj 的共同协作，实行集中调度，统一指扦，确保各系统状态良好，运行 正常。运营管理结构模式是根据管理业务进行制定的。 轨道交通系统按构成分为基本设施系统：包括线路，轨道、路基、桥隧、车站、主变电 所、控制中心、车辆基地筲；返营设备系统：包括午辆、供电、通风空调、通信、信号、给 排水与消防、舫灾与报警、环境控制、自动售检桨、电扶梯笛。 轨道交通系统可按功能分两个子系统进行管理。一个是体现城市轨道交通基本功能的旅 客运输服务系统，土要任务是组织列车运行和进行客运服务。另一个是返营保障系统，土要 是远营设备维护修理体系，它的任务是确保线路、供电系统、车辆、通信信号设备、机电设 备等系统状态良好，使城市轨道交通系统安全，可靠、高效地运行。 返营管理 旅客逸输管理运营设备系统 厂 h 广 - r _ 广 _ t _ l t r 厂1 t 调车祟乘 度站务务 指管管管 车理理理 l ，5 。2 研究的思路 磊套翟尊奄誊g 襄警辆务信号电历历费 蠢毳毳委毳塞毳毳委统统统统统：统磊统 统 图2 - 1 城市轨道交通系统构成 如前文所述，发展轨道交通已经成为各大城市解决交通问题的必然趋势，而面对包含如 此众多的为轨道交通返营做基础和支撑的子系统，要对其实施挚体的优化是一个系统i 稃， 在我国这样一个轨道交通建设起步较晚的环境h ，除了在各子系统只体技术上向世界先进技 术学习还需要借鉴返营多年的人铁路以及城市常规公交的经验，首先考虑亩接面对乘客的 返营圣阿织的优化问题。 本次研究的基本方法为在对各参与j 垒营子系统介绵的基础上，分析各自与返营组织间豹 关系，列举任系统止常远营的状态r 各子系统的基本运行模式所需实现的基本功能升对部 分土要子系统在我国的发展概况加以分析，在对返营 r 织各要素进彳了分析研究的基础上，给 出一套返营组织优化研究的思路和j 方法，然后以条典刑线路为研究对象，在现状分析的基 础上提出返营绢织的优化模式。 保沾系统站务系统 给排水及消防系统 空调通风系统 东南大学帧卜_ 论义第二章 第二章轨道交通运营子系统及其运营相关性 2 1 轨道交通的主要设备子系统 分析各系统的基本运行模式，首先要分析各个系统在实际运行过稗中的作用及其具体功 能，为完成既定的远营目标，系统运行戍以何种模式以及这种模式所达到的目标，就成为各 系统模式分析的基础，同时将成为对系统设备技术要求的基本出发点。 由于轨道交通系统所包含的各个子系统在远行过稃中存在相且配合和l 相且支持的艾系， 因此在对各种返行状态的处理过程中，备子系统并不是单独发挥什_ i l j ，而是通过相且配合来 完成某种返营目标的。 2 1 1 车辆系统 2 1 i i 车辆系统在运营中的作用和地位 轨道交通系统中，车辆是最重要的组成部分之一，是技术含阜较高的机电设备，车辆 系统是百接为乘客提供服务的设备系统。城市轨道交通下辆应具有先进性、可靠性利实用性， 应满足容草大、安全、快速、舒适、美观和节能的要求。 在满足基本行车要求的同时，城市轨道交通的车辆系统还必须适应现代轨道交通系统 中的亢进的列车控制系统( a t c ) 、环境控制系统( b a s ) 、电力监控系统( s c a d a ) 等诸 多系统的联动要求，通常需要在车辆上安装上述子系统的中载设备如车载a t p 设备等，以 实现州午自动控制、列车位置精确定位和监控。 2 1 1 2 车辆系统功能及构成 地铁车辆是城市轨道交通系统重要坌日成部分，也地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和 不带司机室车等多种形式。 一般地铁车辆由以f 七部分组成： ( i ) 车体 车体是容纳乘客和司机驾驶( 对于有司机室的车辆) 的地方，义是安装与连接其他设备 平| j 部什的基础。一般有底架、端墒、侧墒及车顶笛。 ( 2 ) 动力转向架和1 动力转向架 动力转向架和1 动力转向架装置伊于车体与轨道之间，_ h j 米牵引和引导车辆沿着轨道行 驶，承受与传递来白下体及线路的各种载荷，f 缓冲其动力作崩，是保让车辆返行品质的笑键 部科。一般由构架、弹簧恳持装置、轮对轴箱装置和制动装置等组成。 ( 3 ) 牵引缓冲连接装置 车辆编组成列午安全运行必须借助于连接装置。为了改善列车纵向平稳性，一般在午钩 的后部装设缓冲装置，以缓和列车的冲动。 ( 4 ) 制动装置 制动装置是保让列车安全运行所必不可少的装置。城市轨道7 i 二辆制动装置除常规的空气 制动袈置外，还有再生制动、电阻制动雨i 嵫轨制动曹。 ( 5 ) 受流装置 从接触导线( 接触网) 或导电轨( 第三轨) 将电流引入动车的装置称为受流装置或受流 器。受流装置按其受流方式可分为以h 儿种形式：a 、杆形受流器：b 、弓形受流器；c 、侧 7 东南大学坝上论文第二章 面受流器；d 、轨道式受流器：e 、受电弓受流器。 ( 6 ) 车辆内部设备 午辆内部设备包括服务于乘客的车体内的同定附属装置和服务于午辆返行的设备装置。 属于前者的有：车电、通风、取暖、空调、庵椅、拉手等。服务丁：车辆远行的设备装置大多 吊挂于车底架，如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、电动空气压缩机组、总风缸、电游变压 器、务种电气开关和接触器箱等。 ( 7 ) 车辆电气系统 车辆电气包括车辆上的各种电气设备及其控制电路。按其作用雨l 功能可分为主电路系 统、辅助电路系统和电子和控制电路系统三个部分。i j 2 1 1 3 我国城市轨道交通中车辆系统发展概况 剑目前为i e ，我国已经开通的城市轨道交通中除最初的北京地铁采川部分国产车辆外， 其余已经开通的大部分地铁或轻轨由于采_ h j 了国外先进的控制系统，需要午辆系统满足返营 系统的联动要求，因此其车辆等设备系统均采h j 了国外技术，目前主要来源丁舶j 子、庞巴 迪以及5 n 尔斯通等公司的车辆产品。从整体上著，我国城市轨道交通车辆产业的发展人致可 分为二个阶段： ( 1 ) 起步阶段 2 0 世纪年代至舳年代初期。随着北京地铁一期l ：稃的开i ，长春客卞厂依靠自己 的力茸制造了中国第一辆地铁客车，采用育流凸轮变阻调速牵引系统，并且达到了国外蛐 年代同期水平。相比较而言，在这个阶段，中国城市轨道午辆产业的总体水平与国外先进水 平筹距升不人，但是由于各种辛十会原冈，地铁建设未能持续发展，从而导致中国的城市轨道 车辆产业的发展也冈此而停滞。 ( 2 ) 发展阶段 从2 0 世纪舯年代初期至帅年代末期。改革开放以后，国内城市轨道交通的j 阔前景 吸引了国内外不少有实力的厂家参与，青岛四方客车制造厂、南京浦镇下辆厂等均已涉足城 市轨道乍辆产业，而一些跨国公司如庞巴迪、阿尔斯通、西j 子更是将中国视作尚待开发的 最人市场，纷纷进军中国，在这段时间内，国内的城市轨道车辆厂家形成了较为成熟的设计 理念及较为完善的l ：艺流稃。 ( 3 ) 合仵阶段 2 0 世纪帅年代末至今，随着我国各大城市的轨道交通建设规划的相继出台，各大国外 车辆厂商均想在中国市场i j i 有一定份额，但由丁完全采刚国外午