6_城市轨道交通系统运输能力

6.1城市轨道交通系统能力的概念（1）设计能力：某一线路上某一方向1h内通过某一点的旅客数量。设计能力=线路能力×列车能力线路能力——指每小时通过的列车数；列车能力——指列车容纳的旅客人数，等于每列车车辆数乘以每辆车定员数。设计能力=线路能力×每列车车辆数×每辆车定员数6城市轨道交通系统运输能力（2）可用能力：在容许旅客需求发散条件下，某一线路某一方向1h所能运送的最大旅客数量。可用能力=设计能力×高峰发散系数一般的，高峰期能力利用系数在0.70~0.95。6城市轨道交通系统运输能力6.2运输能力的影响因素6.2.1线路能力线路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，城市轨道交通系统线路的各项固定设备在单位时间内（通常是高峰小时）所能通过的列车数。6城市轨道交通系统运输能力线路能力计算依据：（1）线路（2）列车折返设备（3）车辆段设备（4）牵引供电设备6城市轨道交通系统运输能力供电车辆段折返线路最终nnnnn,,,min6.2.2列车能力列车能力：列车能力=每列车车辆数×每辆车定员数每辆车定员数：每辆车定员数=车厢固定座位数+车厢有效站立面积×每单位面积允许站立人数6城市轨道交通系统运输能力车辆能力1）面向设计的能力如果选择了某一类车辆：（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，一般的，高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，服务策略、地区条件也是调整的因子。6城市轨道交通系统运输能力（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。（5）轮椅调整系数，很多城市轨道交通系统是可兼容轮椅的，这一问题要在计算时加以考虑。一般的，一个轮椅所占面积可按1.2~1.5m2计算，大致相当于2~6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。6城市轨道交通系统运输能力2）一般情况下的车辆可用能力当没有为系统选定车辆时，可以参考某种通用的车辆参数来计算能力。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。6城市轨道交通系统运输能力（2）车辆宽度，座椅后背高度处车辆的宽度，主要考虑到人的肩部较脚部宽。该处一般比地板高出0.8m，它比站台水平上的车辆宽度宽0.10~0.15m，车辆宽度采用外部尺寸，再转换为内部尺寸。一般可假定车体一侧的墙厚为0.05~0.10m。（3）无乘客空间，主要兼顾驾驶室、设备及端墙等，包括车钩末端的300mm距离。（4）座位密度，一般为1.5~2.0人/m2，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。6城市轨道交通系统运输能力（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1.5~7人/m2范围内选取。6城市轨道交通系统运输能力6.2.3车站对能力的约束需要考虑以下因素：（1）车站能力，包括占有率的限制。（2）站台客流限制，主要是由于出入口的数量及宽度限制引起的。（3）车站停留空间不足。（4）收费系统的能力限制。6城市轨道交通系统运输能力6.2.4其它影响因素分析（1）站立密度不是绝对的4人/m2，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。他们不仅会导致列车间隔的增大，还会增加间隔的变化幅度。6城市轨道交通系统运输能力（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服务的变化。（5）旅客需求在高峰期内一般也不是平均分布的，存在一些需求波动，这与特定的工作开始时间和结束时间有关。（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。6城市轨道交通系统运输能力6.3线路通过能力6.3.1线路通过能力计算原理线路能力是系统综合能力的反应，决定于行车密度，从而影响运输能力。6城市轨道交通系统运输能力1）追踪列车间隔时间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：——线路在1小时内能够通过的最大列车数（列）；——追踪列车间隔时间（s）。6城市轨道交通系统运输能力hn3600线路线路nh2）列车运行控制方式列车自动控制的一般原理：自动检测追踪运行列车的位置、速度和线路的平纵断面等信息，并将检测到的信息传输到控制中心；控制中心根据接收到的信息、列车运行图资料，自动生成对车载设备与地面设备的控制命令；车载设备与地面设备根据控制命令自动对列车运行间隔与速度等实施具体的控制。目前使用的列车检测技术：轨道电路技术、计轴设备、交叉感应环线、无线通信等6城市轨道交通系统运输能力轨道交通的列车运行控制方式：（1）传统信号的列车运行控制（2）采用ATC的列车运行控制（3）基于通信的列车运行控制6城市轨道交通系统运输能力（1）采用传统信号的固定闭塞列车运行控制三显示自动闭塞、四显示自动闭塞6城市轨道交通系统运输能力GL列2L列2L闭L闭L闭GYR追LGL列2L列2L闭L闭L闭I追GYRL闭YG闭塞分区长度应同时满足两个条件：①大于或等于列车制动距离加上一个安全距离余量；②大于或等于列车长度。在不考虑线路平纵断面对制动距离的影响的情况下，计算公式：式中：vmax——列车最高运行速度（m/s）；f——安全系数，经验取值为1.35~1.5；bmax——紧急制动减速度（m/s2）。6城市轨道交通系统运输能力max2max2bfvl分区（2）采用ATC的固定闭塞列车运行控制列车自动控制（ATC）系统包括：6城市轨道交通系统运输能力列车自动控制子系统（ATP）列车自动监控子系统（ATS）列车自动运行子系统（ATO）列车运行自动化列车指挥自动化列车自动控制系统（ATC）（3）采用无线通信的移动闭塞列车运行控制移动闭塞ATC系统包括：无线数据通信网控制中心设备联锁区设备车载设备等6城市轨道交通系统运输能力6.3.2线路通过能力计算方法1）固定（自动）闭塞线路后行列车从初始位置至前行车，需经过四个单项作业：进站运行——制动停车——停站作业——起动出站6城市轨道交通系统运输能力（1）列车进站运行时间：式中：l站——车站闭塞分区或车站轨道电路区段长度（m）；l列——列车长度（m）；l制——列车制动距离（m）；li——闭塞分区或轨道电路区段长度（m）；v运——列车运行速度（m/s）。6城市轨道交通系统运输能力运制列站运vllllti)(5.0（2）列车制动停车时间：式中：v制——制动初速度（m/s）；b——常用制动减速度（m/s2）。6城市轨道交通系统运输能力bvt制制（3）列车停站时间：6城市轨道交通系统运输能力确认不同开关下上高峰下上站ttttmdnppt)(（4）列车起动出站时间：式中：a——起动加速度（m/s2）。（5）追踪列车间隔时间（车站无配线）：6城市轨道交通系统运输能力allt/)(站列加加站制运tttth2）移动自动闭塞线路制动停车——停站作业——起动出站6城市轨道交通系统运输能力（1）列车制动停车时间式中：t空——制动空走时间（s）；v进——规定的列车进站速度（m/s）。（2）列车停站时间：6城市轨道交通系统运输能力bvtt进空制（3）列车起动出站时间：式中：l安——安全防护距离（m）。（4）追踪列车间隔时间（车站无配线）：6城市轨道交通系统运输能力alllt/)2(安站列加加站制ttth6.4列车折返能力6.4.1列车折返能力计算原理1）计算折返能力的一般公式列车折返能力是指轨道交通折返站在单位时间（通常是高峰小时）能够折返的最大列车数。计算公式：式中：h发——折返出发间隔时间（s）。6城市轨道交通系统运输能力发折返hn36002）折返出发间隔时间折返出发间隔时间是指在折返作业正常进行、考虑作业与进路干扰情况下，折返列车在折返站的最小出发间隔时间。列车折返间隔时间与列车在折返站停留时间：6城市轨道交通系统运输能力6.4.2列车折返能力计算1）终点站站后折返6城市轨道交通系统运输能力站台②②①计算公式：式中：t离去——列车驶出车站闭塞分区的时间（s）；t作业出——办理出折返线调车进路的时间（s），包括道岔区段进路解锁延迟、排列进路和开放调车信号等时间；t反应——车载设备反应时间（s）；t出线——列车从折返线至车站出发线的运行时间（s）。6城市轨道交通系统运输能力站出线反应出作业离去后发ttttth2）终点站站前折返（1）侧到直发折返6城市轨道交通系统运输能力站台②②①计算公式：式中：t作业接——办理接车进路的时间（s），包括道岔区段进路解锁延迟、排列进路和开放调车信号等时间；t进站——列车从进站渡线道岔外方确认信号距离至车站正线的走行时间（s）。（2）直到侧发折返形式6城市轨道交通系统运输能力站进站反应接作业离去前发ttttth（3）直到侧发、侧到直发交替折返6城市轨道交通系统运输能力站台①②②①站台③④③②计算公式：6城市轨道交通系统运输能力)(,max)2)(1(反应发作业离去发ttthh反应发作业进站反应接作业离去发tttttth)3)(2(3）中间站单向折返（1）站前直到侧发折返6城市轨道交通系统运输能力站台BA(3)A(1)A(2)（2）站后尽端线折返6城市轨道交通系统运输能力站台A(3)BA(1)A(2)4）中间站双向折返（1）站前渡线折返6城市轨道交通系统运输能力站台B(1)A(3)A(1)A(2)B(3)B(2)（2）站后尽端线折返6城市轨道交通系统运输能力站台A(1)B(3)B(1)A(3)B(2)A(2)6.5列车能力计算列车能力（旅客数/列车）=每辆车载客数量×列车中的车辆数量城市轨道交通线路的输送能力在线路条件一定的条件下，主要决定于列车编组辆数和车辆定员人数，具体计算公式为：式中，p——线路每小时最大输送能力，人；P车——车辆定员，人。6城市轨道交通系统运输能力车mPnpmax（1）列车编组辆数列车编组辆数确定的主要依据是预测的规划年度早高峰小时最大断面客流量，计算公式如下：此外，在确定列车编组辆数时还应充分考虑如下制约因素：①站台长度限制。②对线路能力的影响。③经济合理性。6城市轨道交通系统运输能力)/(max车高峰PnPm（2）车辆定员数车辆定员数，指城市轨道交通列车的额定载客量，由车辆的座位人数和站位人数组成，为车厢座位数和空余面积上站立的乘客数之和。站位面积，指车厢空余面积，为车厢面积减去坐位面积。计算公式：客车辆定员数=车厢固定乘客座位数+车厢有效站立面积（m2）×每平方米允许站人数6城市轨道交通系统运输能力6.6提高城市轨道交通系统输送能力的措施6.6.1影响输送能力的因素（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等。6城市轨道交通系统运输能力（5）运输组织：包括列车间隔时间，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等。（6）其他交通：在路权混用和平面交叉时，其他交通量及特点等。6城市轨道交通系统运输能力6.6.2输送能力加强的措施1）加强线路通过能力的措施（1）修建新线，在既有双线基础上增加线路。（2）改造线路平、纵断面。（3）客流量较大的中间站修建侧