城市軌道交通線路通過能力的研究

1、城市軌道交通線路通過能力的研究     摘要:通過對城市軌交通列車實(shí)際運(yùn)行不確定性的分析,提出城市軌道交通追蹤列車間隔時(shí)間是由最小列車間隔時(shí)間和平均必要緩沖時(shí)間兩部分組成。應(yīng)用概率論和排隊(duì)論,給出城市軌道交通高峰期線路通過能力的動態(tài)不確定型計(jì)算方法,使城市軌道交通系統(tǒng)能不斷適應(yīng)列車晚點(diǎn)的變化。關(guān)鍵詞:城市軌道交通;通過能力;晚點(diǎn);緩沖時(shí)間 引言      城市軌道線路通過能力的固定型計(jì)算方法,對于追蹤運(yùn)行時(shí)間一般只考慮區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、制動時(shí)間、停站時(shí)間和列車加速出站的時(shí)間,往往忽略了由于車輛、信號

2、、牽引、運(yùn)營、線路等各種情況變化而造成的列車延誤對通過能力的影響。這樣得到的通過能力只有在“嚴(yán)格”按圖運(yùn)行,設(shè)備無故障,工作不中斷等條件下才是正確的。但事實(shí)上列車延誤、設(shè)備故障在所難免。因此,用定型方法計(jì)算的通過能力一般偏大,在高峰期間用它來指導(dǎo)工作必將導(dǎo)致列車晚點(diǎn)增多、運(yùn)輸秩序混亂、運(yùn)輸質(zhì)量下降。平均最小列車間隔時(shí)間計(jì)算法屬于動態(tài)的不確定型計(jì)算方法,它是在分析研究當(dāng)前實(shí)際列車運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上,依據(jù)列車進(jìn)入晚點(diǎn)概率、時(shí)間和平均最小間隔時(shí)間的取值等因素,按給定反映列車運(yùn)行工作質(zhì)量要求水平的允許列車后效晚點(diǎn)時(shí)間總值等條件來計(jì)算通過能力的方法。1線路通過能力的基本計(jì)算  

3、0;   城市軌道交通采用自動閉塞,列車追蹤運(yùn)行?？紤]到車站一般不設(shè)置配線,列車在正線上辦理客運(yùn)作業(yè),列車停站時(shí)間是影響軌道通過能力的重要因素之一。在計(jì)算軌道固定技術(shù)設(shè)備的通過能力時(shí),沒有必要再去分別計(jì)算區(qū)間通過能力和車站通過能力,而應(yīng)該把車站和區(qū)間看作一個(gè)整體予以綜合分析,來計(jì)算其線路通過能力。      線路通過能力計(jì)算公式可表示為:      城市軌道交通追蹤列車間隔時(shí)間的確定,應(yīng)考慮列車停站時(shí)間,行車組織方法等的影響。在理論上它取決于同方向列車間隔的距離、列車的運(yùn)行速

4、度及信號、聯(lián)鎖閉塞設(shè)備的類型。2追蹤列車間隔時(shí)間的組成      解決追蹤列車間隔時(shí)間的計(jì)算問題是計(jì)算城市軌道線路通過能力的關(guān)鍵。列車晚點(diǎn)對“按圖運(yùn)行”會造成一定程度的影響。由于追蹤列車時(shí)間間隔概念上沒有給兩追蹤列車留出間隙,以作為恢復(fù)晚點(diǎn)延誤的空當(dāng),使系統(tǒng)不能適應(yīng)列車晚點(diǎn)的變化。在確定追蹤列車間隔時(shí)間時(shí)考慮由平均最小列車間隔時(shí)間和平均必要緩沖時(shí)間組成,使得可以機(jī)動地調(diào)整運(yùn)行圖,避免由于列車延誤而導(dǎo)致行車混亂。2.1平均最小的列車間隔時(shí)間      列車最小間隔時(shí)間是保證車站能完成必要的接發(fā)列車

5、作業(yè)和確保列車在區(qū)間內(nèi)安全運(yùn)行的時(shí)間,是按追蹤運(yùn)行列車先后經(jīng)過車站必須保持的最小空間間隔而得到的。      由于列車是以排隊(duì)方式進(jìn)站停車辦理作業(yè),是把車站和區(qū)間作為一個(gè)整體進(jìn)行研究,計(jì)算最小列車間隔時(shí)間的最小空間間隔應(yīng)在當(dāng)前行列車出清了閉塞分區(qū),在確保行車安全的條件下,續(xù)行列車以列車運(yùn)行圖規(guī)定的速度恰好位于某一通過信號機(jī)或閉塞分區(qū)分界點(diǎn)的前方。如圖1所示,續(xù)行列車從初始位置至前行列車所處位置,須經(jīng)歷進(jìn)站運(yùn)行、制動停車、停站作業(yè)和加速出站四項(xiàng)作為過程。      I=t運(yùn)+t制+t站+t加(2)

6、式中:t運(yùn)列車從經(jīng)過某一通過信號機(jī)或閉塞分區(qū)分界點(diǎn)時(shí)起至開始制動時(shí)止的運(yùn)行時(shí)間       t制列車從開始制動時(shí)起至在站內(nèi)停車時(shí)止的制動時(shí)間       t站列車運(yùn)行圖規(guī)定的列車停車時(shí)間       t加列車從車站起動加速時(shí)起至出清車站閉塞分區(qū)時(shí)止的時(shí)間      平均最小列車間隔時(shí)間是指運(yùn)行列車組最小列車間隔時(shí)間的平均值。設(shè)根據(jù)列車運(yùn)行圖查定的類別運(yùn)行列車組數(shù)為ni

7、j,而相應(yīng)的最小列車間隔時(shí)間為Iij,則全部列車占用區(qū)間的總時(shí)間應(yīng)為平均最小列車間隔時(shí)間I-應(yīng)為:           式中i運(yùn)行列車組第一列車的列車種類組序號      j運(yùn)行列車組第二列車的列車種類組序號      m列車種類組數(shù)      N區(qū)段運(yùn)行列車組總數(shù)2.2平均必要的緩沖時(shí)間      在具體施

8、畫列車運(yùn)行圖時(shí),由于受到通過能力等條件的影響,列車運(yùn)行圖實(shí)際安排的列車間隔時(shí)間往往大于最小列車間隔時(shí)間。把列車運(yùn)行圖規(guī)定的列車間隔時(shí)間與最小列車間隔時(shí)間之差定義為列車運(yùn)行圖緩沖時(shí)間。在允許產(chǎn)生一定數(shù)量列車后效晚點(diǎn)時(shí)間條件下,列車運(yùn)行圖應(yīng)具有的平均緩沖時(shí)間,稱為必要運(yùn)行圖緩沖時(shí)間。      按照城市軌道交通運(yùn)行列車組的組成原則和城市軌道交通運(yùn)行列車組密集排列、運(yùn)行速度基本一致的情況,在列車運(yùn)行調(diào)度工作中運(yùn)行列車組按相同等級處理。假定該區(qū)段調(diào)查期間出現(xiàn)列車進(jìn)入晚點(diǎn)的列車數(shù)為Nt,晚點(diǎn)時(shí)間總值為t,據(jù)此參數(shù)g(列車進(jìn)入晚點(diǎn)的概率)應(yīng)為: 

9、     g=Nt/N(4)每一運(yùn)行列車的平均進(jìn)入晚點(diǎn)時(shí)間t-表示為:      t=t/N(5)      在給定列車后效晚點(diǎn)時(shí)間總值的情況下,每一具體區(qū)間的緩沖時(shí)間應(yīng)為: 式中:t-運(yùn)行列車平均進(jìn)入晚點(diǎn)時(shí)間(秒)       I-運(yùn)行列車組平均最小列車間隔時(shí)間(秒)      tr-平均列車運(yùn)行圖緩沖時(shí)間(秒)   

10、;   m列車晚點(diǎn)概率密度函數(shù)參數(shù)3高峰期線路通過能力的計(jì)算      城市軌道交通高峰期線路通過能力的計(jì)算公式可表示為:      n=3600/(I+trerf)(列/時(shí))(7)      式中,對列車的追蹤運(yùn)行間隔時(shí)間作了補(bǔ)充,加入了平均必要運(yùn)行圖緩沖時(shí)間,為晚點(diǎn)延誤提供恢復(fù)余地。由于較小的時(shí)間間隔就意味著較大的運(yùn)輸量,如果系統(tǒng)沒有運(yùn)營裕量,延誤就會持續(xù)到高峰期結(jié)束。這種計(jì)算方式充分考慮了由于旅客上、下車,列車線路本身等原因造成的延誤而留有裕量,可以有效緩解未能“按圖運(yùn)行”造成的列車行車無序狀態(tài),使得以快捷、高效的方式使軌道線路恢復(fù)正常行車。通過對現(xiàn)有城市軌道交通運(yùn)行圖和列車晚點(diǎn)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)、分析和計(jì)算,確定在比較繁忙車站運(yùn)營裕量一般為15s左右。4結(jié)論      城市軌道交通通過能力平均最小列車間隔時(shí)間計(jì)算法是以概率論和排隊(duì)論為理論基礎(chǔ),以保證實(shí)現(xiàn)一定列車運(yùn)行工作質(zhì)量要求為決策依據(jù)所建立的方法。它的計(jì)算結(jié)果表現(xiàn)為在一定主、客觀條件下可實(shí)現(xiàn)的通過能力。這種計(jì)算方法充分考慮到了列車晚點(diǎn)帶來的影響,引入了列車運(yùn)行圖緩沖時(shí)間的概念,使運(yùn)行圖成為具有一