城市轨道交通系统运营管理课件：城市轨道交通系统运输能力理论

1城市轨道交通系统运输能力理论

2第一节城轨系统运输能力相关概念3第一节城轨系统运输能力概念理论1、城轨系统与铁路系统的不同运输对象单一旅客；站站停车乘降；日内客流高峰波动规律明显；列车速度单一，无混行；多数列车站台折返；列车座席少，允许存在站席定员。4第一节城轨系统运输能力概念理论2、城轨系统通过能力的概念城轨系统的通过能力是指在采用一定的车辆类型、信号设备和一定的运输组织方法条件下，城市轨道交通系统单位时间内(通常高峰小时)单方向所能通过的最多列车数。城轨系统通过能力主要包含线路通过能力和折返站通过能力，前者主要由列车间隔时间决定，后者与折返站设施和折返方式相关。这两个方面的计算原理我们将在下节探讨。5第一节城轨系统运输能力概念理论城市轨道交通系统的设计通过能力同样是指系统设计时确定的能力指标，所有的软硬件配置都是与该指标相匹配的，系统投入运营后要按规定的时间达到设计能力。城市轨道交通系统有时也计算理论通过能力，多数是为研究使用的，也可以作为日常管理的参考，理论通过能力是针对现行的实际硬件系统和与技术水平相适应的软件系统计算的。城轨系统的现有通过能力与其他系统一样是指系统本身现时所具有的实际能力。6第一节城轨系统运输能力概念理论理论上讲城轨系统也有核定通过能力和查定通过能力的概念，只是我国城轨系统发展起步晚，大面积改扩建不多，核定能力不普遍，但查定环节能力挺多。譬如北京地铁一号线信号系统改造后，其追踪间隔缩短为2分钟，通过能力增大，新的能力就需要重新核定或查定。通过能力是城轨系统的一个重要指标，主要反映现存硬件系统所具备的运转功能指标。系统的实际可利用通过能力与运营组织管理水平有较大的相关性。7第一节城轨系统运输能力概念理论3、城轨系统输送能力城轨系统输送能力可简单的定义为：城轨系统某一方向单位时间内内所能运送的旅客总数。其计算公式为：输送能力=通过能力×列车编组数×车辆定员数（人/小时/日,万人/年）列车编组数增加主要受车站站台、线路有效长度以及信号设施的限制；城轨系统的车辆定员不像铁路按座位数确定，可以有站位，因而具有弹性。8第一节城轨系统运输能力概念理论城轨系统客流日内变化较大，以小时为单位的输送能力是高峰时期的最大输送能力，当然小时或分钟输送能力也必然在高峰时才能体现。以日为单位的输送能力必然是高峰日的最大输送能力，但由于一日内有多个高峰期和非高峰期，计算输送能力必然要考虑乘客不均衡系数和满载系数。所以日输送能力不能等于小时输送能力的简单叠加。同样以年为单位计算输送能力，还必须考虑日间波动系数和季节波动系数。9第一节城轨系统运输能力概念理论城轨系统小时输送能力体现系统高峰时段能够运送的旅客数，反映系统抗客流冲击能力的大小；日输送能力体现高峰日能够运送的平均旅客数，既反映系统抗日间客流冲击能力的大小也反映系统日间平均能力；年输送能力体现系统年度客流平均运送水平。城轨系统在设计时也有设计输送能力指标，但计算设计输送能力时，其车辆定员也要按平均水平考虑，为投入运营后系统调试、环节协调、应对波动、挖潜留有余地。第二节城轨系统运输能力的计算本节主要内容城轨系统通过能力计算线路通过能力计算折返站通过能力计算城轨系统输送能力计算列车编组数计算车辆定员数计算第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算一、城轨系统通过能力计算(1)线路通过能力计算影响线路通过能力的因素线路通过能力最小列车间隔时间闭塞分区长度信号系统参数中间车站停留时间列车长度交叉口车站有效长、站台高度车门数量与宽度验票流程与方式第二节城轨系统运输能力的计算计算原理第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算ISabcdt0计算公式式中

—1小时内线路能够通过的最大列车数(列);

—城市轨道交通追踪运行列车间隔时间(s);第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算一、城轨系统通过能力计算列车间隔时间I的构成I发发Sabcdt0I发发=I发到+t站I区间追第二节城轨系统运输能力的计算式中：--前后两列车在同一车站上出发时的安全间隔时间(s)；--在同一车站上前列车出发、后列车进站时的安全追踪间隔时间(s)；--列车站内乘降停车时间，包括车门开关、乘客上下车时间等(s)。一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算车站停留时间构成第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算列车最小追踪间隔时间计算这里主要研究I区间追和I发到的计算。不同的闭塞方式对列车安全间隔的影响很大。下面对固定闭塞和移动闭塞方式下的安全间隔时间进行分析。一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算闭塞控制原理固定闭塞控制曲线移动闭塞控制曲线间隔控制及安全防护进路控制原理一、城轨系统通过能力计算线路被划分为固定位置与长度的闭塞分区一个分区最多只能被一列车占用列车间隔以闭塞分区为单位，而与列车在分区内的实际位置无关三显示自动闭塞信号系统固定闭塞方式下的安全间隔一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算三显示自动闭塞系统追踪间隔计算原理四显示自动闭塞信号系统一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算四显示自动闭塞信号系统的特点一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算四显示自动闭塞系统阶梯速度控制一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算高速列车速度多级控制曲线一、城轨系统通过能力计算高速列车速度多级控制曲线一、城轨系统通过能力计算四显示自动闭塞系统追踪间隔计算第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算正常区段速度低的上坡区段一、城轨系统通过能力计算列车在车站出发时的间隔一、城轨系统通过能力计算列车到达车站时的间隔一、城轨系统通过能力计算移动闭塞方式下的安全间隔设列车启动加速度为a、制动减速度为d，以及区间最大允许速度Vmax；列车长度为l；轨道电路区间后端设有防护区段l防护；t传为信息传输处理及反应时间,司机确认信号时间均为t确一个假定前题：当前行列车1刚刚出清车站驶过安全防护段l防护，后续列车2以最大允许速度Vmax驶来，其头部位于距车站停车的距离正好等于列车2的常规制动距离L制动与信息传输和信号确认时间内走行的距离L1之和。其中：第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算移动闭塞方式下的安全间隔安全间隔时间：--列车从最大速度减至停稳的时间--前行列车1出清车站并驶过防护段的时间一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算(2)折返站通过能力概念折返站通过能力是指在采用一定的车辆类型、信号设备和一定的运输组织方法条件下，城市轨道交通系统折返站内各项设备单位时间内(通常高峰小时)所能完成折返作业的列车数。列车折返设备能力是根据列车编组数量、调车速度、信号反应时间、办理进路时间和上下客时间综合决定的。不同的折返方式对于列车折返设备能力的发挥有着重要影响，而折返方式很大程度上取决于折返站的设置。下面对折返站的布置形式进行讨论。一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算折返站的布置按折返线与站台的位置关系，分为纵列式、横列式和混合式；按折返线衔接方式，分为尽头式和贯通式；按列车折返方式，分为站前折返和站后折返。一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算纵列尽头式1纵列尽头式2纵列尽头式3

特点：折返线设于车站列车到达方向的前端，与站台纵列布置

优点：客运作业与折返作业分离，列车控制简单，作业顺畅；对于双折返线的车站，其中一条可用于暂放列车

缺点：工程横较横列式大。折返线结构复杂，远端道岔距车站过远，不利维修一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算纵列贯通式1纵列贯通式2纵列贯通式3

特点：折返线设于车站列车到达方向的前端，与站台纵列布置

优点：客运作业与折返作业分离，列车控制简单，作业顺畅；对于双折返线的车站，其中一条可用于暂放列车

缺点：工程横较横列式大。折返线结构复杂，远端道岔距车站过远，不利维修一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算横列尽头式横列贯通式一、城轨系统通过能力计算第二节城轨系统运输能力的计算

特点：折返线与站台平行并列布置

优点：折返线设于中间时，折返列车与通过列车干扰小，作业组织灵活；能实现双向列车的折返作业

缺点：车站宽度较纵列式增加；对意外事件的应对能力较低混合式

特点：兼具纵列式与横列式特点

优点：同时具有站有和站后两种折返方式，通过合理增设配线，形成接车、转线、发车的平行进路，使两列列车在站内能平行完成折返作业，缩短列车折返时间，拉高折返能力

缺点：工程量较大第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算13号线西直门站站场布置图纵列式（），横列式（），混合式（）；尽头式（），贯通式（）；站前折返（），站后折返（）。■■■第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算折返站通过能力计算计算公式：式中：

--小时内列车折返设备能够折返的最大列车数（列）--列车折返出发间隔时间（s）第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算站后折返时间确定车站闭塞分区出发正线折返线到达正线第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算站后折返时间确定显然，当采用站后折返方式时，当上行到达列车在折返线规定的停留时间结束后即能进入下行车站正线，此时最小的折返列车出发间隔时间为：式中：--出发列车驶离车站闭塞分区的时间（s）

--车站为折返线停留列车办理调车时路的时间，包括道岔区段时路解锁延迟、排列进路和开放调车信号、更换操作台等各项时间；--司机确认信号时间；

--列车从折返线至车站出发正线的走行时间；

--列车停站时间。

第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算站前折返时间确定侧进直出情况。车站闭塞分区出站渡线道岔处车站到发线进站渡线道岔处第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算站前折返时间确定采用站前渡线折返时，当进站列车位于进站位置外方确认信号距离处时即能进入下行车站正线，此时最小的折返列车出发间隔时间为：式中：--出发列车驶离车站闭塞分区的时间（s）

--车站为折返线停留列车办理调车时路的时间，包括道岔区段时路解锁延迟、排列进路和开放调车信号、更换操作台等各项时间；--司机确认信号时间；

--列车从进站渡线道岔处至车站正线的走行时间；

--列车停站时间。

第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算(3)最终通过能力最终通过能力是指城市轨道交通系统中各项设备单位时间内(通常高峰小时)单方向所能通过的列车数。从目前我国城市轨道交通系统的运营实践来看，系统通过能力主要受限制于线路通过能力或折返站的通过能力。因此可以用下式来表示：式中：--追踪列车间隔时间（s）；

--最小的折返列车出发间隔时间（s）。第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算(4)使用通过能力使用通过能力也称实际可利用通过能力，是指在考虑了实际运营过程中内部和外部的各类干扰，城市轨道交通系统中各项设备单位时间内(通常高峰小时)单方向所能通过的列车数。所谓列车运行干扰是指在铁路系统运行过程中，由于人为操作不当，客流变化，设备的日常故障，自然条件变化等原因对铁路运输产生影响的所有因素总称。在日常行车组织中，列车运行的干扰是很难避免的。第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算干扰的产生铁路系统固有的不确定性。这类不确定性源于铁路固定有设备设施的可靠程度。包括铁路基础设施的轨道、道岔、桥梁、隧道等；信号、联锁、闭塞设备的信号机、轨道电路、绝缘结、计轴器等；电力设备的电能供应和受电弓等的可靠程度。这些设备故障，机器仪表失误等都会对列车运行产生很大的影响。这类不确定性常常影响运输生产计划过程的控制水平和控制性指标。第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算干扰的产生列车运行过程的不确定性。这类不确定性源于列车运行过程中设备自身的处理能力及稳定度和人为操作的误差或错误。如列车调度控制系统的性能、智能化水平以及信息交流明析通畅度会给列车带来不确定；机车牵引、制动的过程很难做到绝对标准；调度员，司乘人员的个人经验、组织纪律性、心理情绪、健康状况的差异等对列车运行的精确度都有影响；另外列车在站的乘客量的波动等都使得列车运行的不确定性无可避免。这类不确定性往往影响生产计划调度系统的性能。第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算干扰的产生外部环境的不确定性。列车运行受外部环境的影响。如遇冰、雪、雾、雨、风等恶劣天气，列车将受重大干扰；或遇突发重大事故，如列车出轨、护坡塌翻等小概率事件。这类不确定性影响列车生产计划和生产调度的正常执行。第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算使用通过能力计算为合理安排列车运能、保证列车运行秩序，需要确定使用通过能力，可用下式表示：式中：--扣除能力损失后，城轨交通线路在小时内能够通过的最大列车数（列）；

--平均每列分摊到的损失时间（s），一般是根据列车运行统计资料计算确定。第二节城轨系统运输能力的计算一、城轨系统通过能力计算二、城轨系统输送能力计算(1)输送能力构成由前述已知输送能力=通过能力×列车编组数×车辆定员数（人/小时/日,万人/年）列车能力=列车编组数×车辆定员数二、城轨系统输送能力计算式中：--线路在小时内最大输送能力（人）；

--小时内线路能够通过的最大列车数（列）；

--列车编组辆数（辆）；

--车辆定员数（人）。即：下面分别分析影响列车编组和车辆定员的因素。第二节城轨系统运输能力的计算二、城轨系统输送能力计算(2)影响列车能力的因素列车能力车辆载客数量车辆长度、宽度无旅客空间所占比率列车编组数量座位密度与标准密度座位利用率站台长度街道约束，在街道上行驶的车站能力第二节城轨系统运输能力的计算二、城轨系统输送能力计算其它影响列车能力的因素站立密度取值不绝对。在拥挤条件下，人们可以挤得更紧；一般不可能设想多单元列车上所有车辆均同样拥挤；一些其它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；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冗余，它使得系统不能适应服务的变化；旅客需求在高峰期内一般也不是平均分布的；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；客运需求是有一定弹性的，有时