城市轨道交通通过能力(课程报告)

1城市轨道交通通过能力的计算轨道交通通过能力是指在采用一定的车辆类型、信号设备及行车组织条件下，地铁的固定设备在单位时间内(通常为高峰小时)所能通过的最大列车数。确定线路通过能力是计算轨道交通线路运输能力的基础，既能为运营部门提供既有线线路通过能力相关信息，也是未来轨道线路路网投资建设的参考依据。合理的通过能力计算方法有助于运营部门确定合理的列车运输组织方案，制定正确的路网规划与改造策略。决定地铁通过能力的固定技术设备主要有线路(区间和车站)、终点站列车折返设备、车辆段设备以及牵引供电没备。其中,能力最小的设备限制了整个地铁的通过能力,该项设备的通过能力即为地铁的最终通过能力。在地铁各项固定技术设备中,限制地铁通过能力的通常是线路和终点站列车折返设备。所以,本报告首先重点探讨根据这两项固定技术设备限制的通过能力的计算方法。1.基本公式hn3600maxn--1h内线路能够通过的最大列车数h--城市轨道交通追踪列车间隔时间其中：列车间隔时间是指从运行列车组前行列车占用区间时间始点至邻接后行列车占用区间时间始点止的时间且运行过程相互不受干扰的最小时间间隔。2.线路通过能力地铁通常采用双线自动闭塞。列车在区间实行追踪运行,并在每一个车站停车供乘客乘降。由于地铁列车是以排队方式进站停车办理作业,因此在把区间和一车站作为一个整体进行研究时,计算地铁追踪列车间隔时间的最小时间间隔应如图1所示：当前行列车出清了车站闭塞分区,在确保行车安全的条件下,续行列车以列车运行图规定的速度恰好位于某一通过信一号机或闭塞分区分界点的前方。续行列车从初始位置至前行列车所处位置,须经历进站运行、制动停车、停站作业和加速出站四项作业过程。即地铁追踪列车间隔时间由这四项作业时间组成,计算公式为:加站制运ttttht运—列车从经过某一通过信号机或闭塞分区分界点时起至开始制动时止的运行时间;t制—列车从开始制动时起至在站内停车时止的常用制动时间;t站—列车运行图规定的列车停车时间;2t加—列车从车站起动加速时起至出清车站闭塞分区时止的时间;3.终点站列车折返设备的通过能力3.1站后折返地铁列车利用站后尽端折返线进行折返时,其折返作业过程如图2所示:上行到达列车进站,停靠车站站台a,在规定的列车停站时间内乘客下车完毕;列车由车站正线进入尽端折返线b；列车在折返线停留规定时间后,进入下行车站正线、停靠车站站台c，并且其前提条件是前一列下行列车出发并已经驶离车站闭塞分区，同时道岔开通下行车站正线和调车信号开放。易得，在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,此时有最小的折返列车出发间隔时间h发。计算公式为：出现确认作业离去站发tttttht站—列车运行图规定的终点站列车停站时间t离去—出发列车驶离车站闭塞分区的时间(S);t作业—车站为折返线停留列车办理调车进路的时间,包括道岔区段进路解锁延迟时间、排列进路时间和开放调车信号时间(5);t确认—司机确认信号时间(S);t出线--—列车从折返线至车站出发正线的走行时间3.1站前折返本报告讨论较为合理的侧向到达，直向出发的折返运行组织办法。其折返作业过程如图3所示上行到达列车由进站信号机处a侧向进站,停靠下行车站正线b,在规定的列车停站时间内乘客下车与上车完毕,然后由车站出发驶离车站闭塞分区c,并为下一列进站折返列车办妥接车进路。易得，在采用站前折返方式时，当进站列车位于进站信号机外方确认信一号距离处时,即能进入下行车站正线,这时有最小的终点站折返列车出发间隔时间h发，。计算公式为：3作业离去站进站确认发tttthtt进站—列车从进站信号机处至车站正线的走行时间;t作业—车站为进站列车办理接车进路的时间,包括道岔区段进路解锁延迟时间、排列进路时间和开放进站信号时间(S)。4.最终通过能力5.高峰时段通过能力解决追踪列车间隔时间的计算问题是计算城市轨道线路通过能力的关键。上述两种计算方法都没有给两追踪列车留出间隙，因而属于确定型计算方法。其计算出的通过能力一般偏大，如果在高峰时段用它来指导工作，很有可能导致列车晚点增多、运输秩序混乱、运输质量下降，并且如果系统没有运营裕量，这种延误就会持续到高峰结束。为此，特引入两个概念：列车运行图缓冲时间、必要运行图缓冲时间。列车运行图规定的列车间隔时间与最小列车间隔时间之差称为列车运行图缓冲时间。在允许产生一定数量列车后效晚点时间条件下，列车运行图应具有的平均缓冲时间称为必要运行图缓冲时间。必要运行图缓冲时间的推导与公式按照城市轨道交通运行列车组的组成原理和城市轨道交通运行列车组密集排列、运行速度基本一致的情况,在列车运行调度工作中运行列车组按相同等级处理。假定该区段调查期间出现列车进入晚点的列车数为N1,晚点时间总值为N,据此参数g(列车进人晚点的概率)应为:NNg1每一运行列车的平均进入晚点时间表示为:Ntt根据排队理论模型及相关计算方法,在给定列车后效晚点时间总值标准下,就每一具体区间计算平均必要运行图缓冲时间。rImImrtIeetmgtt1112/1缓式中t—运行列车平均进人晚点时间,s;I—运行列车组平均最小列车间隔时s;rt一平均列车运行图缓冲时间,s;发最终hhn,max3600max4m一列车晚点概率密度函数参数;结论城市轨道交通高峰时段线路通过能力：缓thn3600这种计算方式充分考虑了由于旅客上、下车,列车线路本身等原因造成的延误而留有裕量,可以有效缓解未能“按图运行”造成的列车行车无序状态,使得以快捷、高效的方式使轨道线路恢复正常行车。通过对现有城市轨道交通运行图和列车晚点时间的统计、分析和计算,确定在比较繁忙车站运营裕量一般设为15s左右。这种带有必要缓冲时间计算而得的运行图是具有一定调整余地、有一定应变能力的柔性运行图，是可以在实际工作中实施的运行图。6.共线运营的通过能力在城市轨道交通网络中,当采用共线运营时,整个系统的能力主要取决于共线段的通过能力。由于在2条线路的接轨站上会存在不同线路列车间的交叉干扰,因此,接轨站是整个系统能力的瓶颈。本报告将重点分析接轨站列车运行交叉干扰所引起轨道交通网络的能力扣除。为方便讨论,将由两条线路组成的共线运营接轨站抽象成图4.5设技术设备保障的最小列车运行间隔为I0,列车运行间隔为I(II0),一定时段内A-C方向运行的列车数量为m,A-D方向运行的列车数量为n(其中m,n为正整数),则两方向列车相继到达C点的概率为211nmnmCCCP.设两列车到达B点的时刻分别为t1,t2,则当021Itt时,列车将会因交叉干扰造成能力扣除,此时,其能力损失的时间值为120Ittt损失。由轨道交通列车运行方式知:0min损失，t，0maxIt损失，。由于交叉干扰将对两列车中的某一列车产生影响,因此又可以认为,每一列车在B点发生交叉干扰的概率为2nm1n1mCCC21干扰P，干扰影响的平均能力损失时间为0I21损失，均t。由此得到,交叉干扰所引起的通过能力损失的总时间为2/nmtP损失，均干扰损失，总t。交叉干扰所引起的通过能力损失的总列数为141CI81IT02110nmmnIInmCCnnmnm损失，总损失，总（1）n损失,总与I0I的比值成正比,说明了运行图上的缓冲时间越多,列车交叉干扰引起的能力扣除越小.（2）当m+n一定,则m=n时,n损失,总最大.这说明,两方向开行列车数量越不均衡,n损失,总就越小.因此,在客流条件允许的条件下,可通过组织某一线路列车连发运行、不同线路高峰时段错开布置等措施来减少交叉干扰对能力的影响.图4