城市轨道交通列车计划综合协调优化研究

摘要网络化运营条件下，城市轨道交通多条线路间的矛盾互补特征日益显著，为了提高运营综合效益，合理配置网络运能资源，本论文在分析网络结构和客流动态变化特点的基础上，以综合协调为主旨，挖掘轨道交通网络运营的内在规律，剖析协调影响要素的关系，重点研究运营计划制订的关键问题，建立协调优化方法的理论框架，深入探索协调的一些重要技法。本文主要在以下方面做了分析和研究：（1）以轨道交通网络特性为出发点，深入分析了网络化运营的需求和协调管理的必要性，探讨了综合协调的内涵，研究适用于网络综合协调管理的体系及其必备条件。（2）阐述了递阶优化的协调原理。构建换乘枢纽子系统协调与路网系统综合效益优化组合的宏观模型，以及以时间效益优化为目标，由单一换乘站衔接递推多换乘节点之间换乘环节优化的微观衔接模型。（3）根据首、末班列车的运行特性和衔接关系模型，设计分层协调算法，针对不同的运营需求，研究网络首末班车计划的制订方法，计算确定合理的发车时间域。关键词：城市轨道交通；网络；运营计划；协调AbstractNetworkoperationconditions,urbanrailtrafficseveralroutesofcomplementaryfeatureincreasinglycontradictoryaskedsignificantly,inordertoimprovetheoperationcomprehensivebenefits,rationalconfigurationofnetworktransportresources,thispaperanalyzesthenetworkstructureinthepassengerflowandbasedonthecharacteristicsofthedynamicchangestothecomprehensivecoordinationaspurpose,miningrailtrafficnetworktheinnerrulesofoperation,analyzestherelationshipbetweenthecoordinationimpactfactors,focusonthekeyproblemsoftheoperatingplan,establishthetheoryframeworkofcoordinationoptimizationmethod,explorethecoordinationofsomeimportanttechniques.Thispapermainlyinthefollowingaspectsareanalyzedandstudied:(1)Torailtrafficnetworkcharacteristicsasastartingpoint,in-depthanalysisofthenetworkoperationneedsandcoordinatethenecessityofthemanagement,andprobesintotheconnotationofthecomprehensivecoordination,theapplicabletonetworkmanagementsystemandoverallcoordinationofthenecessaryconditions.(2)Expoundstheoptimizationofthehierarchicalcoordinationprinciple.Constructinghubssubsystemcoordinationandnetworksystemcomprehensivebenefitofoptimumcombinationofmacroscopicmodel,andtheoptimizationofthetimebenefitgoalbyasingletransferstationcohesionrecursivemuchtransfernodestotransfertheoptimizationofthelinkbetweenmicrocohesionmodel.(3)Accordingtothefirst,thelasttrainoftheoperationcharacteristicandcohesionrelationmodel,designlayeredcoordinationalgorithm,inviewofthedifferentoperationneeds,thefirstbusnetworkofplansmethod,calculateanddeterminethereasonabledeparturetimedomain.Keywords：Urbanrailtraffic;Thenetwork;Theoperationsplan;coordination目录1引言.11.1研究背景及意义.11.1.1北京交通现状分析.11.1.2北京城市轨道交通发展概况.11.1.3问题的提出.32单线运营条件下的列车运行.42.1列车运行图.42.2列车运行图组成因素.52.3单线运营条件下的列车运行计划编制.63网络化运营综合协调.63.1网络化运营协调管理的必要性.63.1.1路网运营组织的需求.63.1.2安全保障的需求.63.1.3信息化管理的需求.63.1.4改善服务质量的需求.73.2综合协调的内涵.73.2.1协调对城市轨道交通的影响.83.3网络化运营协调的影响因素.93.3.1网络化运营条件下的客流特性及指标.93.3.2网络运营条件下列车运行计划的编制.113.4网络化运营条件下的客流特性分析及指标计算.114基于运营的网络首末班列车运行计划.134.1首末班车计划制订.134.1.1首末班车发车时间分析.134.1.2路网首末班车时刻推算.134.2发车时间域求解及应用.144.2.1分层协调算法.144.2.2发车时间域应用算例.155实例分析.175.1实例概况（以复兴门、东单换乘站为例）.175.2具体计算.236结论与展望.276.1论文的工作总结与主要创新.276.2进一步研究的内容.27参考文献.28致谢.29附录.3001引言1.1研究背景及意义1.1.1北京交通现状分析改革开放30多年来，北京交通获得了前所未有的发展，尤其在近五年，奥运会等大型活动使北京的城市交通系统不仅逐年扩大，而且质量明显提高、结构也不断完善，已经呈现出多种方式协调发展的局面。然而，在这个世界化大都市经济社会事业实现快速发展的同时，也带来了对列车计划综合研究优化这一现实的问题。随着我国城市人流和车流的不断剧增，交通资源显然和现在的交通状况不相适应，无法满足交通的发展需要，产生了很多交通拥堵问题，成为城市发展的一个瓶颈，急需要像交通轨道交通这样大型的交通运输组织来缓解地面交通的压力，在当前的境况中，如何充分的利用和安排运力，组织列车高效运营，成为现在轨道交通中的一个重要的问题。列车计划综合协调优化是城市轨道运输的综合性运输计划，因此，优化列车出行应该从全局出发，统筹兼顾，正确处理列车运行与车站作业的关系、列车运行与列车交路的关系、运输与施工的关系等，使列车运行计划具有前瞻性和可行性。列车运行计划编制图在网络化列车运行中起很大的作用，在很大程度上反映着轨道交通企业行车组织工作的水平，提高运行图编制质量，可以改善对乘客的服务水平，提高设备利用率，提高劳动生产率，降低运输成本。城市轨道交通列车计划协调优化是轨道交通运营单位实现列车安全、正点运行和经济有效地组织轨道交通运输工作的综合性生产计划，在保证轨道交通运营各部门的相互配合和协调上起到了重要的组织作用。因此，要制定一套合理、科学的计划就很重要。轨道交通首末班列车的运行计划是网络化运营组织的重要内容之一，直接关系到轨道交通系统的服务质量。根据线网内部复杂影响关系，建立换乘站多方向列车问的时序衔接方案，进而获得符合轨道交通早晚间客流特点、运营单位业务需求的网络首、末班列车合理发车时间域，算法设计中对线网协调下换乘列车接续和合理衔接的列车时刻推算进一步细化。采用轨道交通实际路网模拟生成各条线路首、末班列车发车时间域，为相关部门提供决策支持。以线网整体效益优化为标制订的首末班列车运行方案，有助提高网络运营组织的效率。1.1.2北京城市轨道交通发展概况城市轨道交通(UrbanRailTransit)是工业化、城市化和运输化发展到一定阶段的产物，主要由地铁、轻轨、城铁、有轨电车等重点服务于城市区域的具有特定轮轨技术特征的轨道交通类型构成，它是一种有别于城际轨道交通、客运专线或高速铁路的特殊交通形态，采用轮轨技术，采取小编组、高密度、快速度的轨道交通运输组织方式，满足以特定中心城市为核心的城区、城市、市郊的旅1客出行需求。改革开放以来，随着北京城市社会经济的快速发展，各种稀缺经济资源以及交通运输资源开始在北京区域大规模集聚，城市轨道交通规划、建设、投资、运营、开发等已经进入到一个快速发展期。北京城市轨道交通的发展从无到有，从小到大，从点到线，已经经历了40年的发展历程，北京城市轨道总体情况如表1所示。表1北京城市轨道交通总体情况列表序号线路名长度(km)站点(座)全面通车时间11号线31.0423198422号线23.611819873八通线18.9132003413号线40.8516200355号线27.60232007610号线1期24.552220087奥运支线5.91420088机场线27.34200894号线28.16242009109号线16.51420101110号线2期31.8925201012亦庄线23.214201013大兴线1期14.39200920世纪末，以地铁和轻轨为代表的现代城市轨道交通又恢复它的主导地位。地铁作为轨道交通的重要形式，在北京的修建具有重要的时代意义。1965年7月1日，北京地下铁道一期工程举行了开工典礼。地铁一期工程是中国人自行设计、自行施工的第一条地下铁道。1971年3月，北京地下铁道二期工程开工，经过10年的建设，1981年12月基本建成。但由于存在着严重的施工质量问题，又进行了两年多的整治改造。1984年9月20日，北京地铁二期工程建成通车运营，建设工期13年半。1989年7月15日，北京市第三条地铁线路开工，举行西单车站工程的开工典礼。这条新线，从复兴门、经西单、天安门广场、王府井、东单、建国门到八王坟，是横贯东西，经过市中心最繁华地区的一条主干线。“复八线”采取分段建设、分段运营的形式。1999年12月11日，北京城市铁路(即地铁13号线，也称轻轨铁路)破土动工，2003年1月28日，地铁13号线全线通车试运营。2000年12月18日，继地铁1、2、13号线之后，北京市的第四条地铁线路八通线工程开工。2003年12月27日，地铁八通线试运营。城铁又称地铁13号线，是全国建设速度最快、建设周期最短的项目于2003年1月通车运行。目前它是一次性建成的线路最长的项目；也是目前国内轨道交2通工程中国产化率最高的项目，达到76.93%；是建成后立即载客运营，而且运行间隔最小的项目。工程总投资65.7亿元。八通线(从四惠到土桥)也于2003年12月通车运行。以2008年北京举办“奥运会”为契机，北京加大了城市轨道交通的发展力度。2007年10月7日，地铁5号线开通运营。2008年7月19日，北京地铁10号线一期、奥运支线和机场线三条轨道新线通车试运营，这使北京轨道交通运营里程达到200公里，运营线路达到8条，北京轨道交通的网络效应初步显现。2007年末，城市轨道交通客运量6.5亿人次，在建轨道交通分别为4号线、6号线1期、8号线2期、9号线、10号线2、大兴线和亦庄线。1.1.3问题的提出由单线添加、连接形成的网络条件下，原有单线运营组织与管理体系难以适应线路间互联、制约的网络化运营的特性和要求，表现为以换乘站为节点的换乘网络体系运行效率不高；客运需求与运能匹配不佳引致路网整体服务水平下降；枢纽场站严重拥堵造成极大的安全隐患；客运组织效果难以充分发挥；运能配置不均衡使得网络运能得不到充分利用；分线控制、系统设施标准不一造成资源的共用率低和浪费等。基于以上情况，分析网络化运营需要考虑的主要内容：一是在单一线路条件下，运营管理的主要目标是充分发挥本线的运输能力，最大限度地满足客流需求。而轨道交通网络形成后，应充分考虑线路间的协调与互补，发挥网络整体运营效率，体现城市综合效益。城轨交通系统的运营管理模式、经营策略等方面需相应调整，以适应于网络化运营的综合管理目标。二是单线客流的分布将会随着线路的增加呈现新的特点，引起路网的客流分布随之变化。如何通过合理地组织列车运行、利用现有的设备对客流采取有效地引导和输送是网络化运营需要解决的主要问题。三是运输能力紧张、客流量大的枢纽换乘站，多线交汇可能使之成为网络运输能力的瓶颈，如何组织好换乘客流，缩短换乘路径和候车时间，减少不同类型客流的交叉、干扰。四是在突发紧急状态下，如何实现应急联动，调拨路网可用资源，增加列车运能，尽快疏散客流，减少对网络其他线路、区域的干扰，保证客运安全。五是以单线运营为基础的列车运行组织方法已不适应于网络化的运营管理，需以网络流量为参照，网络运输能力最优为目标，编制路网的开行方案、行车计划、运行图等。因此，为适应网络化运营的新需求，必须对城轨交通网络系统的运营机制、运输组织方式、设施设备利用等方面进行综合协调。网络运营计划是网络化运营的基础。因此对网络运营计划的协调优化是关键，通过建立一套完整的网络运营组织的协调方法，提高系统的综合效能，为我国日益规模化的城轨交通网络系统的运营提供决策依据。（见图1）3图12020年北京城市轨道交通网络示意图2单线运营条件下的列车运行2.1列车运行图列车运行图，表示列车在铁路各区间运行时刻及在各车站停车和通过时刻的线条图。列车运行图规定了列车占用区间的次序，列车在每一车站出发、到达或通过的时刻，在区间的运行时分，在车站的停站时分以及列车的重量和长度等。运行图还规定了线路、站场、机车、车辆等设备的运用，以及与行车有关各部门的工作。因此，列车运行图是铁路运输工作的综合计划和行车组织的基础，是协调铁路各部门和单位按一定程序进行活动的工具1。如图2所示4图2列车运行图示意图2.2列车运行图组成因素列车运行图的组成因素有下列各项。列车在区间的运行时分：各种列车运行于两个站间所需要的时间。是按每一区间并分别上下行方向确定的。各种列车的区间运行时分，一般除按照列车通过车站的条件查定以外，由于列车在车站起车、停车和通过速度有变化，还要查定列车在各车站起车和停车的附加时分。列车停站时分：列车在车站上进行各种作业及列车会车、越行等所需要的最小停车时分。上述作业主要包括旅客乘降，行李、包裹、邮件装卸，车辆摘挂，零担货物装卸，快运货物列车加冰和上水，以及机车上水、更换机车、摘挂补机、检查车辆等。列车在车站的间隔时间：车站为保证列车运行安全，办理列车到发和通过作业所需要的最小间隔时间。主要有相对方向列车不同时到达的间隔时间，会车间隔时间，同方向列车连发间隔时间（图2）。自动闭塞区间追踪列车间隔时间：在装有自动闭塞的区间同方向追踪运行的两列车彼此间以闭塞分区相间隔所需要的最小间隔时间。机车在本段、外段和车站的停留时间：客、货运机车在本段或外段及其所在站，从到达车站时起至由车站出发时止的全部停留时间标准包括三部分：机车在车站到发线的停留时间；机车出入段走行时间；机车在段内整备作业时间。列车在编组站、区段站及客、货运站的技术作业时间：主要包括到达解体列车和编组出发列车在到发线上的停留时间；无改编作业列车在到发线上的停留时间；客车底在客车本外段及其所在站的停留时间。52.3单线运营条件下的列车运行计划编制基本要素主要包括：列车区间运行时分、站停时分、折返时分、运行交路、列车出入库方式及时问、全天对外运营时间、运用车辆数量、高平低峰时段、列车追踪间隔、运营期间列车下线整备方式等。只有研究掌握客流的变化规律，才能合理配置运力，既满足运营部门的利益，又减少乘客的滞留时间。常规运营条件下，列车运行计划编制可以通过对一段时间内的客流数据进行分析，总结变化规律，然后依据全日分时最大断面客流量和乘客服务水平的要求确定详细的运力安排。通过观察在一定时间内早晚高峰特性，在列车运行计划编制时，可以制定不同的列车运营计划，在一周内实行平日和双休日两种列车运行计划，并根据全日分时最大断面客流量确定分时开行列数。列车运行计划编制完成后，在实施过程中需要实时跟踪，对路网各线路运力运量匹配情况进行研究，分析线路各时段的拥挤程度。3网络化运营综合协调3.1网络化运营协调管理的必要性3.1.1路网运营组织的需求基于单线迭加的列车运行计划，列车在站停留时间呈现不规则性，不同线路的列车到达换乘站无序而紊乱，从而加重换乘站的负荷，致使车站客运组织混乱。因此，直接将单线组合的列车运行计划并不能满足网络化运营的要求。设法通过协调组织的手段，为相继到达换乘站的不同线路的列车建立时序衔接关系，尽可能减少乘客的换乘等待时间，制订网络条件下的运营计划是路网运营组织需解决的主要问题。要使网络运能得到均衡配置，实现网络资源的共享就需要综合协调的运营组织。3.1.2安全保障的需求单线运营时期，每条线路一般单独设一个控制中心。当网络形成后，需要对整个网络的控制中心进行统一规划，考虑多条线路控制中心的资源共享。在突发紧急状况下，若某一线路运营中断，临近线路的客流骤增，各控制中心之间信息互通，通过综合协调和监控中心，下达指令迅速采取有效措施进行统一的指挥调度，保证乘客的输送。这就要求从整体网络运营角度，综观把握，统一协调，保障轨道交通系统的运营安全。3.1.3信息化管理的需求现代通信技术、信息处理技术、控制与系统技术、自动化技术、管理与决策技术等多领域现代高新科技，能够实现轨道交通系统的智能化，以信息采集、传输、处理和共享为基础，建立新型高效的城轨交通，更好地提供服务。而信息化6的管理必须以统一的指挥，分线的协调管理为基础，以实现整个轨道交通系统的联动。单线建设的传输体系，如广播系统、调度指挥通信系统、电视监控系统，造成传输系统复杂、资源浪费、管理困难。统一的传输网络，有利于实现系统的资源共享。3.1.4改善服务质量的需求通过网络运营的综合协调，可以实现乘客大规模、大范围的空间流动，产生巨大的时间和空间效应，降低城市客运成本，缩短乘客在途时间，对城轨交通自身服务水平提高，以及对城市公共交通的发展将会起到积极的作用。此外，为更好地服务乘客，实现轨道交通网络的一票换乘是十分必要和迫切的。需要配备合理、稳定的票务清分体系和统一的接口、资费标准和公正的服务原则，实现系统的资源共享，这都将依赖于网络化运营的综合协调管理。3.2综合协调的内涵城轨交通路网系统可以看作由一些相互矛盾或相互制约的子系统组成，系统中存在利益冲突的多个独立个体或因素。系统综合协调的基本思想是，通过某种方法来组织和调控，寻求解决矛盾或冲突的方案，使系统从无序转换到有序，达到协同或和谐的关系。系统综合协调的目的就是减少系统的负效应，提高系统的整体输出功能和整体效应。协调除了作为一种调节手段，或一种管理和控制的职能之外，有时也作为一种状态表明各子系统或各系统因素之间、系统功能之间、结构或目标之问的融合关系，从而描述系统整体效应如何。这种状态协调有时与和谐、平衡等概念密切联系在一起。路网运营协调，是指在一个确定的目标下拟订城轨交通各条线路的运营计划和选择解决影响路网整体运营效率发挥的存在问题的手段。基于以上思想，分别从路网客流需求和供给协调、换乘协调两方面分析研究城轨交通系统的综合协调，从多个角度建立运营协调关系，进行相应的模型定量化，表达协调状态。从本质上看，协调的主体实际上是城市轨道交通各条线路、列车和出行者之间的协调。形成路网的庞大系统主要包含三方面的综合协调，即换乘站子系统的运营组织、线路能力的利用和路网运营的综合管理。对多条线路交汇“点”的大型换乘枢纽而言，包括内部容纳、集散客流的各项技术设备的能力，组织不同线路衔接、客流换乘、列车开行方案匹配的协调能力。对于构成路网的各条“线路”，承担各自区域的客流输送任务，线路之问可能存在客流吸引和竞争，路网密度较高时尤为明显。但是，系统的综合运输能力不是简单地多条线路子系统能力的叠加，而是受线路问相互影响关系的共同制约。路网系统构成的基本要素是多个“点”和多段“线”，运输能力往往受制于“点”的瓶颈处，可以说是由“点”系统和“线”系统的最小能力决定的。此外，路网7覆盖城市的不同区域，呈现不同的客流特征和运输组织形态，典型地表现为城区与郊区的客流量差异，系统的综合协调还需包括线路划分的区域之间的协调。协调性关系到网络运营组织，如制定列车开行方案、铺画运行图、首末班车计划，也关系到系统的服务水平、运输能力发挥、运营效益及成本控制等。合理的协调是带有一定目标性质的，用于权衡当前所采用的运营组织方案与客流需求、系统效能的适应度，以及从综合收益角度对网络节点、线路等进行程度作用划分。需要指出的是，这里的协调是一个相对概念，即在一定条件下达到预期目标的一种结果。复杂因素的多元化为路网的协调管理增加了难度，因此需通过因素分析，分清主次关系和联结关系，建立综合协调要素的构成体系4。3.2.1协调对城市轨道交通的影响网络化运营的综合协调将在城轨交通系统的各个方面发挥重要的作用，体现在经营管理集中化、满足多样性运营需求、技术经济的关联性、乘客服务质量提升、资源共享等方面。协调扩展到整个系统的管理范畴，具体应用于：（1）组织机构职能协调网络化运营的管理具有相对集中性，为了实现统一协调的职能，并保持一定的竞争机制，可采用一家经营主体、多个经营个体辅助的管理方式。使单独追求分线运营效益的局面得以改善，通过线路间协调配合进一步扩大收益。综合协调管理中，大型换乘枢纽的运营组织与管理是协调的重点。（2）调度指挥协调线路型式、车辆及信号制式的多样化引起了列车运行方式、维修保养方式的多样化。运营组织协调，要通过多线路联合调度指挥，安排列车在合理、安全行车的基础上，做好不同线路的列车在换乘站的运力衔接，配合在网络节点突显的交通需求的差异，提高网络列车调度指挥的质量。（3）运输能力协调从运能利用角度看，通过促成换乘客流迅速搭乘期望列车离站，一方面大幅度降低了客流在换乘枢纽的停留时间，减轻站内设施压力；另一方面，使各线分批到达的换乘客流，循序按批搭乘不同去向列车序列依次离去，避免了大量换乘客流堆积导致换乘的部分列车过度拥挤，而其他列车载客率不高的现象，使各条线路的运能得到均衡利用。运能配置不均，在各线技术经济方面高度关联的情况下，将造成运营成本的损失。（4）乘客服务改善网络化运营协调的目标之一就是提升服务质量。通过协调，保障联网售票的合理性、优化售检票方案，改善候车环节，完善导乘措施，信息服务网络化等。尤其有利于改善换乘枢纽系统的服务。（见表2）8表2协调对服务质量的影响内容途径保障客流转换提供路网运营信息服务，保障多线路结合部的安全与通畅，实现各种衔接方向客流的顺利换乘提高综合效率列车到站时序搭配，促进换乘站内客流运动均衡、合理，通过路网综合换乘信息的诱导，提高换乘的效率改善换乘服务方便、及时地提供换乘枢纽的综合交通信息，包括静态、动态的和优化的交通信息。首末班车转线的乘客，及时获悉换乘线路的时间合理购票，服务更人性化（5）多种资源共享系统资源共享具有更广泛的含义，包括多条线路受控于综合协调控制中心，一体化的管理系统，包括供电系统、动力照明系统、电力监控系统等，以及人力资源的合理配置。设施的共用与统筹设置为运营单位缩减成本，利于实现规模化和专业化程度。信息的共享益于运营部门控制设备转运、流程再造，改善乘客服务系统，包括换乘的列车信息查询、可利用的最优路径信息、票价信息等。乘客乘车效率的提高也有益于系统整体协调效果的显现和优化。3.3网络化运营协调的影响因素3.3.1网络化运营条件下的客流特性及指标（1）网络化运营条件下的客流特性城市轨道交通网络化运营是相对于传统的单线运营而言，主要表现为乘客在网络化运营条件下，在线路相交的换乘站无需二次进站，各线路的运营组织相互影响，需要统筹安排已有资源，统一协调线、网间关系。研究客流数据在网络化运营组织中的应用，首先应了解和分析客流特性。下面从出行特性、时空特性以及数据采集和统计三方面加以说明2。网络化客流出行特性城市轨道交通进入网络化运营阶段后，路网中大量的换乘站将独立运行的线路连接成一个网，为乘客在路网中有序地流动提供了物理条件。同时，网络化自动售检票技术实现了乘客的一票换乘，为乘客在路网中有序流动提供了技术条件。在网络化运营条件下，乘客出行路径具有可选性，可以用乘客经过的一系列车站所组成的乘客出行路径表示。这种可选性将随着网络的增加而趋于复杂。网络化客流时空特性网络化客流时空特性是指网络化运营条件下的时间动态性和空间动态性。网络化时间动态性是指随时间变化而表现出的客流量变化趋势。其与单线客流时间动态性相似，日、周、月及年客流趋势呈现周期性，具有明显早、晚高峰特性。网络化客流的空间动态性主要指不同方向上的动态性。线路具有不同的方向动态性，组合在一起就表现为路网的方向动态性。以北京城市轨道交通放射式环状网9络为例，客流在早晚高峰常表现为单向型客流，早高峰从市郊向市内，晚高峰从市内返回市郊9。网络化客流数据采集和统计客流数据的统计在人工售检票、单线自动售检票、网络化自动售检票三种方式下有所不同。传统的人工检票方式下主要依靠客流调查手段，无法采集完整客流信息，客流数据统计精确度低，乘客出行路径无法识别；单线路自动检票方式下，乘客出行路径简单，客流数据通过检票设备即可获得且精确度高；进入路网自动售检票时代，通过检票设备虽可实时采集客流数据，但乘客的出行路径具有可选性，需通过模型确定。（2）网络化运营组织中常用客流指标8在网络化运营组织中，通常要对多种客流指标进行分析，以便了解一段时间内客流的变化规律，其与单线运营的客流指标计算有所差别。本文主要介绍客运量、进站量及断面客流量三个指标。客运量客运量是反应一段时间内运送乘客的数量，指在一段时间内乘坐某一线路的人次。在单线运营时，客运量等于线路的进站量，即本线进本线出的乘客人次。在网络化运营条件下，路网客运量是各线路客运量之和。线路客运量包括本线进本线出乘客人次、本线进其他线出乘客人次、它线进本线出乘客人次以及途径本线乘客人次。其中它线进本线出乘客人次与途径本线乘客人次之和为本线的换乘量。进站量进站量是反应一段时间内乘客进入车站、线路、路网的人流总量。进站量从时效性的角度可分为实时进站量数据和非实时进站量数据。单线运营和网络化运营在自动售检票方式下，实时进站量数据主要指从信息化系统采集到的在线客流数据，非实时进站量数据指根据实时进站量数据进行离线分析的数据。单线运营的进站量通过自动售检票的终端数据即可统计出。在网络化运营条件下，个别换乘站的闸机共用，无法区分进站所属线路，因此，线路的进站量无法通过自动售检票的终端数据统计。精确的进站量需通过OD(起讫点)数据计算得出。断面客流量断面客流是指在规定的时间段内，从一个站到另一个站之间所通过的人流总量。断面客流是一个矢量，它的方向通常用这两个站点之间的上行或者下行来规定，它的数量即为断面客流量表示。断面客流量是通过OD数据计算得出。单线运营条件下，同一OD路径唯一，断面客流量可精确计算得出。网络化运营条件下，同一OD具有多路径，因此需在一定的规则下对同一OD进行路径分配，断面客流的计算存在一定误差。103.3.2网络运营条件下列车运行计划的编制在单线列车运行计划的基础上，重点考虑首末班车衔接、行车间隔衔接、换乘站节点列车到发的合理衔接。城市轨道交通形成网络以后，各线路间运营协调性不仅关系到网络列车的运行组织，也关系到轨道交通系统的服务水平、运输能力的发挥，其主要体现在多条线路交汇换乘站的首末班车确定、不同线路列车到站时间的匹配。3.4网络化运营条件下的客流特性分析及指标计算客流特性：网络化客流时空特性、网络化客流出行特性、网络化客流数据采集和统计5。指标：客运量、进站量、衔接弹性时间、乘客等待时间、平均换乘走行时间、换乘站的总换乘等待时间、乘客在换乘枢纽的总候车时间、列车的到发时间。计算方法6：（1）客运量的计算：在单线运营时，客运量等于线路的进站量，即本线进本线出的乘客人次。在网络化运营条件下，路网客运量是各线路客运量之和。（2）进站量：单线运营的进站量通过自动售检票的终端数据即可统计出。在网络化运营条件下，个别换乘站的闸机共用，无法区分进站所属线路，因此，线路的进站量无法通过自动售检票的终端数据统计。精确的进站量需通过OD(起讫点)数据计算得出。（3）断面客流量：断面客流是指在规定的时间段内，从一个站到另一个站之间所通过的人流总量，它是通过OD数据计算得出。（以上数据将通过通过换乘站的实际运营数据取得或通过客流调查得到）建立衔接模型7：通过网络首末班列车发车时间域的构建，包括首末班列车运行协调性分析（郊区到市区）、网络列车衔接建模、首末班列车发车时间域的确定。根据网络结构特性、首末班列车的客流换乘需求，建立换乘站多向列车的衔接关系（主要体现在换乘节点的衔接）；根据网络衔接关系模型及分层协调算法（衔接层：指换乘站子系统内部处理列车时序匹配的基本层；协调层：根据线路邻接关系，对换乘节点建立网络综合协调方案），推算得到路网首、末班列车运行方案，能够提供“全网通”状态下各站首末班列车的到发时刻，并在考虑换乘时间弹性可调和营业时限的基础上，给出路网首末班列车的发车时间域。此外，以发车时间域为基础，可查得对路网任意线路某站首末班列车时刻调整后，全路网的换乘节点站及各线路首末班列车到发时刻的变化3。具体公式如下：列车到达、出发时刻11(3-1)(1)(0jZzTjZzYjDUjtt(3-2)iUixiXxiF)(乘客的等待时间(3-3)UijHijjZzTjZzYjTiUiXxiXxYioWUijttttt)(1)(0)(1(上车客流(3-4)1rjUijiUiQM所有换乘站的总换乘等待时间(3-5)(21tatUijWijijUijRiiW乘客在换乘枢纽的总候车时间(3-6)()(min121SUriiijijUijijSUttutiii首末班车时间域的计算，首班列车在各站到发时刻满足（，）Atj0io(3-7)iXxTiXxYit)(1)(3-8)AjZzjZzjt)()(0(3-9)BAiXxTiXxYit110(3-10)jZzTjZzYjt)(11)(0(3-11)BAtiuiXxiXxi)()(3-12)tTjjZzjZzYj)(1)(0、作为网络列车运行时间触发点ti0j为第ix至x站间区间的上行或下行运行时间1)(iXxYx为第ix站的上行或下行停站时分)(iTt124基于运营的网络首末班列车运行计划4.1首末班车计划制订网络首、末班车计划的不同之处在于服务的客流不同，主协调线路一般为路网中心线，（多为环线）两者的协调方向恰好相反。首班车，即根据线路及相应换乘站的重要度逆序递推至主协调线路的换乘点，以起始营业时间为基础，递增取得主协调线路的最早首班车始发时间。末班车，即从重要度较低的线路以晚间营业终止时间为限，根据线路衔接关系递减反推主协调线路末班车的运行时间。4.1.1首末班车发车时间分析（1）起始运营时间条件已知设日常运营时间范围为（A，B），对于首班列车而言，开行时间应自起始营业时间后的某一合理时刻开始，还需满足换乘站多向列车的衔接关系，因此将、tio作为网络列车运行时间触发点，首班车在各站到发时刻应满足约束条件：tjo，Ati0jo(4-1)ixTixYiot)(1)(4-2)iZzjjZzjt)()(在网络衔接关系模型的基础上，加入首班车特有的约束条件，可计算，得tio到最佳协调状态下的首班发车时间为。并根据营业时间范围及客流需求，确Ta0定首班车的发车时间域。（2）基准线路首班发车时间已知设基准线路首班车在某站发车时间，则该线首班车的始发时间表示为tib(4-3)(1)(iXxTiXxYijot根据网络衔接关系模型，可推算出其他线路的首班车发车时间。4.1.2路网首末班车时刻推算计算出各条线路的首、末班列车的始发时间后，根据各中间站的停站时分、区间运行时分，即可依次推算得出首班列车、末班列车在路网所有车站的到达、出发时刻，生成路网首、末班车的时刻表。设路网内任意车站i的列车到达时刻为互，发车时刻为正，则TDiTFi(4-4)tYjiFiDi1,1(4-5)Tiii13其中，为第i至i+1站间区间的上行或下行运行时间，为第i+1站TYji1,tTi1的上行或下行停站时分。当i=1时，即为线路首站，发车时刻，即线路的Fi0列车始发时刻。依次推算各条线路所有车站的上下行到达、出发时刻首、术班车计算方法相同。4.2发车时间域求解及应用4.2.1分层协调算法发车时间域的确定首先都需通过网络换乘节点的衔接计算过程。优化协调的策略是分层协调，根据“换乘站衔接网络协调”的二阶协调结构，即衔接层：换乘站内部处理列车时序匹配；协调层：根据换乘节点邻接关系，推导网络衔接方案。模拟首、末班车运行计划的制订，需要大量的迭代运算，直至取得最佳的协调结果。以首班车为例描述主要算法结构10。Step1路网数据初始化。预设=A、=A，线路间的换乘时间置为步tiotj0行换乘走行时间，即平均换乘等待时间基值为0。Step2线路衔接关系建立。按照线路协调次序集L(i)逆序计算各线首班车在换乘站的到发时刻，对应，即主协调线路，搜索所有换乘站对应的R(r)集，amxl*根据换乘站协调次序集S(u)逐层推算上各换乘站的发车时刻备选集(k)。l*Y*Step3基准协调时间计算。选取S(u)对应的换乘站作为基准协调maxS换乘站，根据各站的、等基础数据，将(k)换算为相对于站的发车时l*tDFY*刻比较集(k)，取得min（(k)）即为基准协调换乘站的发车时刻。*Step4始发时间确定。根据的基准发车时刻，计算首班车在各站的S*到发时刻，可得到首站发车时间。代入网络列车衔接关系模型，令Ta0=，依次递推即得其他线路对应的，与首班发车时间上限A比较合理性，tioTa*0tj0迭代计算直至取得合理的列车始发时间。Step5发车时间域一致化。根据首班列车接续条件，的发车时间应满足l*A。即的发车时间域。对其他线路存在三种备选情况，按基准协调线ti0a*l*路推算得始发时间有；按L（i）集推定若与没有直接衔接的换Ta0taj0Lj*乘点，需借助其他线路（k）间接递推，则（k）的始发时间推算值记为Lcc，有。作为参考值；首班发车时间须满足营业时间限制，Ta0tacj00j即A。ti综上，的首班发车时间域为max(，A)。末班车发车时间域jtj0Ta0的计算，衔接原理相同。首先预置:(4-6)tjoBixixY)(11)(14(4-7)BjzTixjzYixjott)(11)(;即末班车的终到时间恰为晚问营业终止时间的条件下，其对应的列车出发时间作为预设始发时间。按照末班车接续条件，step2中应计算各换乘站的列车到达时刻对应于到达时刻比较集，则为基准协调换乘站)(*ky)(*k*)(mink的到达时刻，可计得末班车的最晚发车时间的末班发车时间域为s*l*Tb*0。对于其他线路，同样存在三种情形：以发车时间为基础),min*BTtboiol得线路的末班发车时刻，应有若间接线路。对应的末Ljbotboj)(kLC班发车时刻有；末班发车时间应不超过营业终止时间，即boTtcj。tjo综上，的末班发车时间域为。需要说明，以上计算方jBtTjobp,max法是对运营需求一，即：城轨交通运营时间存在一定范围，