【《城市轨道交通快慢车组合的开行方案分析案例》5500字】

城市轨道交通快慢车组合的开行方案分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u6257城市轨道交通快慢车组合的开行方案分析案例 1291401.1快慢车组合运行分析 1216191.1.1快慢车组合运行方案的优势与劣势 1227691.1.2越行判定条件 272491.1.3越行站的数量与慢车越行的次数 376361.1.4越行站位置的设置 3153161.2考虑越行的市域线快慢车开行方案优化研究 4107321.2.1问题描述 5144131.2.2基本假设 5123811.3西安地铁案例研究 558911.3.1案例条件 533921.3.2案例总结 18市区线分为三种形式：它穿过市中心，在市中心的边缘处结束，并在市中心结束。快车和慢车对市中心客流的影响是不同的。鉴于市中心的旅客流量大，而且出发之间的间隔时间短，因此，如果采用高速和低速列车的合并计划，则不应允许高速列车穿越市区。从现在开始，停靠在城市线工作区的车站的列车将被定义为本地列车，停在车站之间的列车将被定义为特快列车。本地列车主要为在径向线上短途旅行的乘客提供服务，而特快列车主要为在卫星城与首都之间长途旅行的乘客提供服务。它们的行进速度比高密度的城市火车快中心。1.1快慢车组合运行分析1.1.1快慢车组合运行方案的优势与劣势快车和慢车的相结合之后，因为快车的停站次数少，旅行速度比慢车高，大大节省乘客的乘车和换乘时间。和站站停列车相比，因此可以缩短直达旅客的出行时间，提高服务质量，吸引客流，加速列车周转，降低购车成本，降低运行维护成本，提高运输事业的经济效益。不过，快车和慢车在同一线路上运行也会产生负面的影响。比如，由于列车相互交叉运行，跨站旅客平均等待时间就会增加，对乘客服务水平就会将降低。在高密度列车的情况下，快车和慢车会相互超车，降低线路的运输能力，由于地理条件和成本的影响，城市列车站一般不固定铁路线路。当需要超车时，超车位置的选择与列车数量和发车平衡有关，过多的超车站会增加工程难度和成本；超车站太少，必然影响线路的通行能力和列车发车的均衡性，因此有必要研究快、慢列车的运行方式，合理组合发车间隔，为了满足一定的运输能力，超车站的数量和超车位置的选择。1.1.2越行判定条件A、B两站间的车站数为，前面出行的列车为A、B两站间开行站站停列车，后行列车为A、B两站间开行的不停站列车；前、后行列车在A、B站间的运行时间分别为和，前、后行列车在A站的发车间隔时间为。（5-1）（5-2）式中：——第i区间的列车运行时间（s）；——第j站的列车停站时间（s）；——第i站的停车附加时分（s）；——第j站的起动附加时间（s）。后面形式的列车是否会越行前面行驶的列车，可按前、后行列车到达B站的间隔时间是否大于或等于追踪间隔时间h的条件来判定。在时，后行快在A、B两站间不越行前行慢车。在时，后行快车在A、B两站间发生越行。1.1.3越行站的数量与慢车越行的次数（1）列车的数量和位置不仅要考虑慢车的停站时间、附加停站时间和行车距离，还要考虑慢车与慢车间隔的组合；（2）在硬件技术不变的情况下，改变发车间隔可能会改变被超车的小时数和位置。（3）为满足城市快线列车的快、慢运行要求，保证未来不同形式、不同线路列车的灵活运行条件，在组织运行时可考虑均衡发车的“灵活”运行策略，列车可在始发站调整快、慢车间隔。因此，快慢列车运行后，超车情况更加复杂。本论文提出，如果我们没有找到一个合适的确定慢行列车超车次数的方法，我们应该定义不同条件下的运行图，找到一个适合早、短、远期运行的合理运行制度。1.1.4越行站位置的设置如下图所示的A、B两站间，如果后行不停站列车与前行站站停列车在2站的不同时发车间隔时间大于等于追踪列车间隔时间h，但在3站的不同时到达时间间隔小于追踪列车间隔时间h，则后行列车应在2站越行前行列车。图5-1应在2站越行示意图如下图5-2所示的A、B两站间，如果后行不停站列车与前行站站停列车在3站的不同时到达时间大于等于追踪列车间隔时间h，但在3站的不同时发车间隔时间小于追踪列车间隔时间h（列车运行线为红线），后行列车应在3站越行前行列车图5-2应在2站越行示意图根据以上分析，可提出确定越行站设置位置的条件如下：在时，应将2站确定为越行站；在时，应将3站确定为越行站。式中，、——前后行列车在A、2站间的运行时间（s）；、——前后行列车在A、3站间的运行时间（s）；、——前后行列车在A、2站间的运行时间（s）；、——前行列车在2、3站的停站时间（s）1.2考虑越行的市域线快慢车开行方案优化研究在不超车的情况下，快车只能跟在慢车后面运行，快车和慢车的运行效果有限，而且在客流需求大的情况下，不超车的快车和慢车对线路通行能力的影响很大，如果线路具有覆盖条件，则通常在规划期间确定。我国城市轨道交通线通常不具备通过区间的条件，部分线路在车站设有通过线，规划期间能否满足客流要求，必须通过服务水平来评估，因此，本章以仅具备超车条件的城市线为研究对象，研究列车快、慢超车方案对企业和旅客的影响，研究如何确定快、慢列车的开行频率，快车和慢车的位置、列车在各站的发车和到达时间、快车和慢车的位置。1.2.1问题描述通过了解城市轨道交通沿线OD客流分布及其运行参数，确定是否需要开行超车快慢列车，并求解出以运营成本、旅客出行时间等为目标的最优快慢列车管理系统。决策变量包括快速列车和慢速列车的发车频率、快速列车的交叉位置、快速列车的超车位置以及列车在各车站的发车和到达时间。超车前后的运行组织如图5-3所示。图5-3后行快车越行前行慢车过程1.2.2基本假设①始发站发车时间不均匀；②列车运行线路为双线，有通过条件，但区间无通过条件：快车通过慢车时，采用不停车通过方式，减少对载客能力的影响；③每列慢车最多可被快车超越一次，每列快车最多可超越慢车一次，以减少对旅客的影响；④快车和慢车的速度是整数倍；⑤在列车不停车的车站，慢车不得停留；⑥除多趟特快列车造成旅客连锁外，其他旅客最多可扣留一次；⑦乘坐特快列车后，如果特快列车不能直接到达目的地，旅客将在服务站前的特快列车最后一站换乘列车。1.3西安地铁案例研究1.3.1案例条件以西安地铁一号线为背景，一号线目前营业里程21.4千米；2019年开通的二期工程东起后卫寨站向西延伸到沣河森林公园，全长6.1公里；三期工程西起秦都站，东至一号线二期工程的起点站森林公园站，线路全长10.73km，一号线整个线路全线开通运营里程将达到41.87km。西安地铁一号线二期、三期工程开通运营后，西安市区与咸阳城区接轨，单一采用站站停方案对于远郊乘客将导致旅行速度降低并延长整个旅行时间，而快慢车运营组织即可满足部分长距离乘客快速通达的需求，也可以满足所有乘客任意起讫点的出行需求，从现实意义来看，开行快慢车具有十分重要的意义。根据西安地铁一号线的线路概况和客流数据，进行了非站站停车的可行性分析。研究表明，开行非站站停车方案，可为乘客减少出行时间，提高列车旅行速度，同时非站站停车方案加快了车辆周转，减少了运用车数，降低了运营成本。以西安轨道交通一号线为例，该线路连接郊区与城市中心区，如所示。由于线路上下行方向的开行方案制定方法相同，所以本文以单向为例，选取该线路从郊区到城市中心的方向作为本文研究案例，某日单位小时该方向的客流OD如表5-1所示，小时车站乘降量和小时断面流量分别如图5-4和图5-5所示，线路站间距如表5-2所示。表5-1该方向客流OD车站序号1234567891011121314151617181920212223101919861121015161198921093256548537567565652110286411032554235165220017618968369865689386238954564412552258423425462353156300069413435425436568623265235425445635224653363312043022055644000071910997564975903611109129889914679590390375146256125125500000180221743514275753475109140675140611034899253364600000022510751266109650129822112219751104357958999037565511670000002211071261096501292211221975110435795899903756501108000000018022174351427575347510914075140110348999000000007191099756497590361110912989914679590390375100000000007589989914679511527512213411014682975650110000000000181753535142351108997951469031108291200000000000757289865975110182753589912983414613000000000000751263829110122189914675903795351400000000000001101457518165090365014665014061500000000000000975110140611034829903357951600000000000000011012601468991109038999031700000000000000002219039031298795181110180000000000000000075146650349031298190000000000000000007958997514665020000000000000000000090311079535210000000000000000000012989031462200000000000000000000075903230000000000000000000000795表5-2车站名称车站序号12345678910111213141516车站森林公园-北槐北槐-上林路上林路-沣东自贸区沣东自贸区-后卫寨后卫寨-三桥三桥-皂河皂河-枣园枣园-汉城路汉城路-开远门开远门-劳动路劳动路-玉祥门玉祥门-洒金桥洒金桥-北大街北大街-五路口五路口-朝阳门朝阳门-康复路车站序号17181920212223车站康复路-通化门通化门-万寿路万寿路-长乐坡长乐坡-浐河长乐坡-浐河浐河-半坡半坡-纺织城表5-3线路站间距区间序号1234567891011站间距/m9921424185817842014207210441256185015821000区间序号1213141516171819202122站间距/m121412241443103291596216721618137011071427区间序号23站间距/m1870 图5-4案例的车站乘降量图5-5案例的区间断面流量所选线路的车站乘降量显示了各个时间段不相同的客流特点，而且参差不齐，也相对来说比较分散，例如在车站1-14号车站上车量较大，14-23号车站下车量较大。因此，根据客流特征，首先判断该线路适合开行快慢车，可通过开行在部分车站跨站不停的快车来提高列车旅行速度，满足乘客减少出行时间的需求，同时开行站站停慢车来满足客流的直达需求，将在后文进一步验证。需要说明的是，目标函数包括企业效益和乘客效益两部分，为保证二者同样受到重视，本文案例中采用相同权重，即企业效益和乘客效益的权重均为0.5。假设在当前站遇到慢车时，乘客都选择乘车；在当前站遇到快车时，能直达的乘客都选择乘车，不能直达的乘客按照一定比例选择乘车。均衡发车下，快车的满载率一定会低于慢车，且乘客乘坐快车后换乘慢车的时间与等候慢车相比，并未有明显的增加。因此本文假设乘客在快车停靠站遇到列车都上车，根据假设⑥，快车非直达乘客在目的地前最后一个快车停靠站换乘慢车，因此乘客选择行为参数的取值定义如下：因考虑越行增加的参数取值如表5-4所示。表5-4案例的参数取值参数含义取值单位Iat前车到达、后车通过的最小追踪间隔时间60sItd前车通过、后车发车的最小追踪间隔时间90stsmin列车在车站不被越行时的最小停站时间45s表5-5线路区间长度及纯运行时间区间站间距（km）区间纯运行时间（s）区间站间距（km）区间纯运行时间(s)森林公园-北槐1.1190玉祥门-洒金桥1.21102北槐-上林路1.42115洒金桥-北大街1.22106上林路-沣东自贸区2.01141北大街-五路口1.44110沣东自贸区-后卫寨1.83129五路口-朝阳门1.0397后卫寨-三桥2.01141朝阳门-康复路0.9285三桥-皂河2.03141康复路-通化门0.96100皂河-枣园1.0490通化门-万寿路1.6133枣园-汉城路1.2692万寿路-长乐坡1.62120汉城路-开远门1.85134长乐坡-浐河1.37110开远门-劳动路1.58123浐河-半坡1.1192劳动路-玉祥门1.0092半坡-纺织城1.43116表5-6各站停站时间站点停站时间（s）站点停站时间（s）沣河森林公园60洒金桥35北槐35北大街50上林路45五路口50沣东自贸区35朝阳门35后卫寨45康复路50三桥38通化门50皂河35万寿路38枣园35长乐坡35汉城路45浐河35开远门35半坡38劳动路38纺织城60玉祥门38前行站站停车的单程运行时间：=（90+35）+（115+45）+（141+35）+（129+45）+（141+38）+（141+35）+（90+35）+（92+45）+（134+35）+（123+38）+（92+38）（102+35）+（106+50）+（110+50）+（97+35）+（85+50）+（100+50）+（133+38）+（120+35）+（110+35）+（92+38）+（116+60）=3369s=58min23s后行非站站停车的单程运行时间：=3369-900=2469s=41min09s本案例将森林公园站、北大街站、五路口站、通化门站、万寿路站、纺织城站定位为非站站停车的停车站，故非站站停车的单程运行时间应当加上这些停车站的停站时时间共轨运营模式是快车和慢车在同一条轨道上运行，站站停模式是列车在每站停车，两种模式进行对比见表5-7。表5-7快慢车共轨与站站停方案比较比较指标快慢车共轨模式站站停模式快车慢车停站数量62323平均站间距1.271.371.37旅行时间41min09s57min32s58min23s快车缩短时间16min23s17min14s旅行速度40.9km/h33.3km/h33.8km/h由上表5-7的数据显示可以直观看出，从沣河森林公园开往纺织城时，后行非站站停列车将会越行前行站站停列车。单次开行传统站站停车方案的旅客总时间为58min23s，单次开行非站站停车方案的旅客总时间为41min09s，单次非站站停车方案的旅客总时间比单次站站停车方案节省了为17min14s，降幅为17.51%。乘坐快车的乘客旅行速度也有一定提高，从而间接地提高了乘客的服务水平。表5-8列车在各站到发时刻车站第三趟站站停车方案第四趟站站停车方案非站站停车方案到达时刻出发时刻到达时刻出发时刻到达时刻出发时刻森林公园08:08:1008:09:0008:13:1008:14:0008:18:1008:19:00北槐08:10:2908:11:0408:15:2908:16:0408:20:2908:20:29上林路08:12:5908:13:4408:17:5908:18:4408:22:2408:22:24沣东自贸区08:16:0508:16:4008:21:0508:21:4008:24:4508:24:45后卫寨08:18:5908:19:4408:23:5908:24:4408:26:0408:26:04三桥08:22:0508:22:4308:27:0508:27:4308:29:2508:29:25皂河08:25:0408:25:3908:30:0408:30:3908:31:4608:31:46枣园08:27:0908:27:4408:32:0908:34:0608:33:1608:33:16汉城路08:29:2708:30:1208:35:4908:36:3408:34:5908:34:59开远门08:32:2608:33:0108:38:4808:39:2308:37:1308:37:13劳动路08:35:0408:35:4208:41:2608:42:0408:39:1608:39:16玉祥门08:37:1408:37:5208:43:3608:44:1408:40:4808:40:48洒金桥0