城市轨道交通运营组织优化研究(1)(2)

西南交通大学硕士研究生学位论文第１｜页ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｓｔｈｅｑｕｉｃｋｌｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｉｔｙａｎｄｔｈｅｈｕｇｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｉｔｄｅｍａｎｄｓｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｓｐｅｅｄｙｐｕｂｌｉｃｔｒａｆｆｉｃｆｉｒｓｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔ．Ｉｔｈａｓｂｅｃｏｍｅａｌｌｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｔｈｅｗｈｏｌｅｗｏｒｌｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｕｒｂａｎｔｒａｆｆｉｃｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｓｙｓｔｅｍｃｈａｎｇｅｓｗｉｔｈｅａｃｈｐａｓｓｉｎｇｄａｙ．Ａｌｏｎｇｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓｃａｌｅｏｆｃｉｔｙ，ｔｈｅｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｐｌａｙｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｏｆｃｉｔｙｌｉｆｅ．Ｓｏｉｔｉｓｆａｃｉｎｇｄａｕｎｔｉｎｇｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ．Ｈｏｗｔｏｏｐｅｒａｔｅｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｓｙｓｔｅｍｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｉｓａｃｏｍｍｏｎｃｏｎｃｅｒｎｅｄｔｏｐｉｃ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃｅｏｆｏｐｅｒａｔｉｎｇ，Ｓｅｖｅｒａｌｉｓｓｕｅｓｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｌｉｎｅｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｈｅｏｒｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅｐａｓｓｅｎｇｅｒｆｌｏｗｉｎｕｒｂａｎｒａｉｌｌｉｎｅｓ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｊｕｓｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｏｇｒａｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｐａＲｅｒｎ，ｓｅａｒｃｈｔｈｅｓｐａｃｅ－ｔｉｍｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｕｌｅｏｆｐａｓｓｅｎｇｅｒｆｌｏｗ，ａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｌａｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒａｉｌｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｐａｓｓｅｎｇｅｒｆｌｏｗ，ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ：（１）ｎｌｅｇｅｎｅｒａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｉＳｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉＳｆＬｘｅｄ，ｂａｓｅｄｏｎｔｌｌｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｑｕｏｏｎｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｏｖｅｒｓｅａｓ．（２）Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｖｅｒｔｉｍｅａｎｄｓｐａｃｅｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｆｌｏｗｉｓｄｅｐｉｃｔｅｄ．ａｎｄｔｈｅｐａｓｓｅｎｇｅｒｆｌｏｗｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉＳａｎａｌｙｚｅｄ，ｎｅｗａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｏｆｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗ，ｂｏｔｈｈｅｒｅａｎｄａｂｒｏａｄ．ｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｆｏｒｅｃａｓｔｓ．（３）Ｔｈｅｗａｙｓａｎｄｍｅａｎｓｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｒａｉｎｒｕｎｎｉｎｇｐｌａｎ、ｔｒａｉｎｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｒａｉｎｒｏｕｔｉｎｇｐｌａｎ，ｓｔｏｐｓｃｈｅｄｕｌｅｐｌａｎａｎｄＳ０ｏｎ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍ，ａｎｄｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓａｒｅｌａｉｄｏｎｈｏｗｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ．（４）Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ订ａｆｆｉｃｆｌｏｗ．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｒａｉｎｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｉｎｏｐｅｒａｔｉｎｇｉｎｔｅｒｖａｌａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔａｋｉｎｇａｎｅｓｔｅｄｒｏｕｔｉｎｇｍｏｄｅａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｌｓｏｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｔｈｅｔｒａｉｎｒｏｕｔｉｎｇｍｏｄｅ，ｍａｋｅａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒｍａｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆＥｘｐｒｅｓｓ／Ｓｌｏｗｔｒａｉｎｐｒｏｇｒａｍａｎｄｓｋｉｐｒｕｎｎｉｎｇｐｒｏｇｒａｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｕｒｂａｎｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ；ｐａｓｓｅｎｇｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｒｅｄｉｃａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ西南交通大学硕士研究生学位论文第１Ｉｆ页目第１章绪论…………………………………………………………………………………．１１．１研究背景…………………………………………………………：……………………１１．２国内外研究现状………………………………………………………………………．２１．３研究意义………………………………………………………………………………．５１．４研究内容………………………………………………………………………………６第２章城市轨道交通客流特征和客流预测…………………………………………………。７２．１城市内轨道交通客流形成的时间分布特性…………………………………………７２．２城市轨道交通各站点客流的空间分布特性………………………………………．．１１２．３客流预测概述…………………………………………………………………………．１２２．３．１轨道交通的客流预测模式………………………………………………………１２２．３．２国内外轨道交通客流预测研究现状……………………………………………。１３第３章城市轨道交通运营组织方法………………………………………………………１５３．１城市轨道交通全日行车计划………………………………………………………．．１５３．２城市轨道交通列车运行组织方式……………………………………………………１６３．２．１列车编组方案……………………………………………………………………。１７３．２．２列车交路计划……………………………………………………………………２０３．２．３列车停站设计……………………………………………………………………２２第４章车辆编组和行车间隔的优化研究…………………………………………………．２５４．１运营组织方法分析…………………………………………………………………．．２５４．１．１基于不同客流特征的运营组织方法……………………………………………２５４．１．２行车间隔时间的确定……………………………………………………………．．２６４．２优化模型………………………………………………………………………………２７４．２．１模型假设…………………………………………………………………………．．２７４．２．２模型的建立………………………………………………………………………．．２８４．２．３模型算法探讨……………………………………………………………………．．３０４．３实例分析………………………………………………………………………………３０４．３．１客流分析……………………………………………………………………………３１４．３．２模型的应用计算过程……………………………………………………………．．３３第５章轨道交通列车开行方案的优化研究………………………………………………３６５．１列车交路计划的研究………．．．………………………………………………………３６５．１．１交路方式的确定………………………。…………………………………………３６＿ｌＵｌ皇｜置—置■量皇置皇量曼量曼皇鼍皇蔓量量量量量曼曼曼曼曼鼍鼍曼量曼曼曼量量曼鼍曼量舅量■奠量曼曼量曼曼舅舅皇曼量曼曼量舅墨皇量量—■皇皇■｜曼皇量皇墨—Ｉ西南交通大学硕士研究生学位论文第１Ｖ页５．１．２中间折返站的选择………………………………………………………………．３８５．１．３多交路方案对乘客服务水平的影响分析………………………………………．３９５．２列车停站方案的优化…………………………………………………………………。３９５．２．１停站方案的优缺点分析…………………………………………………………，４０５．２．２停站方案的优化目标………………………………………………………………一４１５．２．３模型建立…………………………………………………………………………．４２５．２．４模型算法探讨……………………………………………………………………４３结论与展望………………………………………………………………………………………．４５至曼谢………………………………………………………………………………………………………………………．４６参考文献………………．．ｊ…………………………………………………………………．．４７攻读硕士学位期间发表的论文……………………………………………………………５０西南交通大学硕士研究生学位论文第１页第１章绪论１．１研究背景一百多年前，英国伦敦成功建成世界上第一条地下铁道。地铁具有速度快、运输能力大、准时、安全舒适等一系列优点。目前，全世界已有相当多的国家和地区的１２０多座发展快的大中型城市建设了城市铁下铁道，总线路共有２５０多条，运营的总里程达到７０００ＫＭ以上ＩｌＪ。地下铁道已成为了大城市的重要交通工具，在相当大的程度上缓解了交通堵塞和拥挤等一系列问题。我国城市轨道交通发展较快，很多城市已建成了相当数量的中低运量的地面轻轨系统、高架跨座式单轨系统、城市高架轨道交通系统、地下铁道系统、快速市郊铁路系统和高速磁悬浮系统等。我国的发达城市，如北京、广州、上海、南京、深圳、天津、成都等城市已经拥有和正在建设地铁。重庆、成都、北京、上海、武汉等城市已建成了高架轨道交通系统，大连、天津等城市建设了市郊铁路，上海建成了磁悬浮系统，长春等城市建成了地面轻轨系统。城市要发展，交通要先行。城市公共交通系统在不断的发展，从人拉车时期、马车时期、有轨电车时期、ＣＮＧ公共交通汽车时期，逐渐向城市快速轨道交通时期发展。城市轨道交通的主要作用就是承担城市内部的主要交通服务。随着城市的发展，城市人口的不断增加，轨道交通凭借运力大、速度快、安全系数高的特点，将在城市交通体系中扮演更加重要的角色。可以说，城市轨道交通是城市现代化交通发展的必然方向。城市轨道交通主要有以下几类１２Ｊ．１、按照轨道所处的不同位置可划分为以下三种：（１）地下铁路：轨道位于地面以下，主要穿行于隧道之中的轨道交通称为地铁或地下铁。（２）地面铁路：轨道刚好在地面上的铁路称为地面铁路。（３）高架铁路：轨道建在地面的高架桥上的铁路称为高架铁路。２、按照轨道车辆的运输能力和车辆种类划分：轨道列车主要有以下九种：索道、单轨列车、带轨道的电车、以客运为主的轻轨、地铁、客运自动轨列车、小型地铁、胶轮地铁、自动导向交通。但是我们最常见、采用最多的是地铁、轻轨、单轨列车、带轨道的电车。（１）地铁：主要修建在大中型城市，通常单方向运力可达到３万人次／小时以上，主要通过地下隧道进行运输。其特点是速度快、安全舒适、运能力大、成本低等。（２）轻轨：它的前身是有轨电车，运输能力较大，通常能达到２万人次／小时，由于它的轴比较轻，对轨道产生的负荷相对较小，所以用于建设轨道的成本较低，同时西南交通大学硕士研究生学位论文第２页具有较大的运输能力和舒适经济的优势。通常轻轨具有专用的线路，因此运行速度较快。（３）单轨：单轨分为两种，一种是悬挂式，另一种是跨座式。单轨的优点是轨道所占用的空间较小，并且运行的噪声低，转弯半径小、抓坡能力强。但它也有自身的不足：运量较小、速度较慢、能耗较高。通常单轨建设在城市的繁华区域，这些区域人流量比较大，道路又不太宽的街道和一些大型公共场所的连接线上。（４）有轨电车：运行速度比较慢，通常只能达到２０ｋｍ／ｈ，但其运输能力较大，可达到２万人次／小时。通常有轨电车轨道建在地面，与目前的轻轨比较接近，只是速度要慢的多，车箱较小。某些城市的有轨电车也有专门的轨道。城市经济和社会在不断发展，人们日益增长的物质和文化生活的需求不断加强，流动人口和道路车辆快速增加，城市客货运输量高速增长，城市道路和客货运输工具的运力严重不足，形成了交通堵塞、事故急剧增长、车速下降等诸多问题。大负荷的客运交通、过饱和的城市公路，造成了行车难、乘车难等社会矛盾。给人们的工作、学习和生活造成了严重的影响，同时也成为了制约城市进一步发展的瓶颈。此外，城市公路上的汽车尾气、振动、噪声等环境污染问题日益加剧，这越来越引起人们的高度重视。为了有效的解决这些问题，国际国内相当多的一、二线城市开始建设立体化的城市轨道交通体系。部分经济发达的城市已建设了如单轨、轻轨、地铁、高架等立体的交通系统来解决拥堵问题。立体的轨道交通是城市发展的必然选择，也只有这种立体的轨道交通系统才能从根本上解决拥堵问题。为出行市民提供方便、安全、准时、迅速、舒适的客运服务，让出行旅客购票方便、乘车方便、乘车安全舒适、准确迅速的到达目的地是城市轨道建设、运营的根本目的。为了实现这些目的，必须要求城市轨道各个系统、各种专业的配套设施、设备全天候的正常、有序、协调的工作。城市轨道建设和运营是一项复杂的系统工程，轨道交通的运营和管理覆盖的专业面广，要素间层次作用关系相当复杂。怎样通过高效系统的整合来实现资源的优化配置，促使系统高效运行是当前城市轨道交通运营和管理系统工程中急待探索和研究的课题。为了实现以上目标，必须从基础入手，以实现目标为根本，结合空间、时间等诸多的因素，研究出系统、协调的轨道交通运行组织模式和实施方案。１．２国内外研究现状伴随着城市轨道交通的规划和建设，国内外学者对轨道交通运营组织相关理论与方法的研究也在不断发展，相关组织方法和实施技术得到逐步深入的探讨。Ｓｉｇｕｒｄ［３】以美国纽约大都市圈范围内的轨道交通系统运输组织为研究对象，对包括轻轨、地铁、通勤地铁等子系统的城市轨道交通线网的发展历史、系统构成、运营模