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間是由最小列車間隔時間和平均必要緩沖時間兩部分組成。應(yīng)用概率論和排隊論,給出城市軌道交通高峰期線路通過能力的動態(tài)不確定型計算方法,使城市軌道交通系統(tǒng)能不斷適應(yīng)列車晚點的變化。關(guān)鍵詞:城市軌道交通;通過能力;晚點;緩沖時間 引言      城市軌道線路通過能力的固定型計算方法,對于追蹤運(yùn)行時間一般只考慮區(qū)間運(yùn)行時間、制動時間、停站時間和列車加速出站的時間,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。但事實上列車延誤、設(shè)備故障在所難免。因此,用定型方法計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間計算法屬于動態(tài)的不確定型計算方法,它是在分析研究當(dāng)前實際列車運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上,依據(jù)列車進(jìn)入晚點概率、時間和平均最小間隔時間的取值等因素,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時間總值等條件來計算通過能力的方法。1線路通過能力的基本計算  

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),列車停站時間是影響軌道通過能力的重要因素之一。在計算軌道固定技術(shù)設(shè)備的通過能力時,沒有必要再去分別計算區(qū)間通過能力和車站通過能力,而應(yīng)該把車站和區(qū)間看作一個整體予以綜合分析,來計算其線路通過能力。      線路通過能力計算公式可表示為:      城市軌道交通追蹤列車間隔時間的確定,應(yīng)考慮列車停站時間,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追蹤列車間隔時間的組成      解決追蹤列車間隔時間的計算問題是計算城市軌道線路通過能力的關(guān)鍵。列車晚點對“按圖運(yùn)行”會造成一定程度的影響。由于追蹤列車時間間隔概念上沒有給兩追蹤列車留出間隙,以作為恢復(fù)晚點延誤的空當(dāng),使系統(tǒng)不能適應(yīng)列車晚點的變化。在確定追蹤列車間隔時間時考慮由平均最小列車間隔時間和平均必要緩沖時間組成,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間      列車最小間隔時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。      由于列車是以排隊方式進(jìn)站停車辦理作業(yè),是把車站和區(qū)間作為一個整體進(jìn)行研究,計算最小列車間隔時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)分界點時起至開始制動時止的運(yùn)行時間       t制列車從開始制動時起至在站內(nèi)停車時止的制動時間       t站列車運(yùn)行圖規(guī)定的列車停車時間       t加列車從車站起動加速時起至出清車站閉塞分區(qū)時止的時間      平均最小列車間隔時間是指運(yùn)行列車組最小列車間隔時間的平均值。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)的最小列車間隔時間為Iij,則全部列車占用區(qū)間的總時間應(yīng)為平均最小列車間隔時間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平均必要的緩沖時間      在具體施

8、畫列車運(yùn)行圖時,由于受到通過能力等條件的影響,列車運(yùn)行圖實際安排的列車間隔時間往往大于最小列車間隔時間。把列車運(yùn)行圖規(guī)定的列車間隔時間與最小列車間隔時間之差定義為列車運(yùn)行圖緩沖時間。在允許產(chǎn)生一定數(shù)量列車后效晚點時間條件下,列車運(yùn)行圖應(yīng)具有的平均緩沖時間,稱為必要運(yùn)行圖緩沖時間。      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)入晚點的列車數(shù)為Nt,晚點時間總值為t,據(jù)此參數(shù)g(列車進(jìn)入晚點的概率)應(yīng)為: 

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

10、;   m列車晚點概率密度函數(shù)參數(shù)3高峰期線路通過能力的計算      城市軌道交通高峰期線路通過能力的計算公式可表示為:      n=3600/(I+trerf)(列/時)(7)      式中,對列車的追蹤運(yùn)行間隔時間作了補(bǔ)充,加入了平均必要運(yùn)行圖緩沖時間,為晚點延誤提供恢復(fù)余地。由于較小的時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)行圖和列車晚點時間的統(tǒng)計、分析和計算,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間計算法是以概率論和排隊論為理論基礎(chǔ),以保證實現(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。它的計算結(jié)果表現(xiàn)為在一定主、客觀條件下可實現(xiàn)的通過能力。這種計算方法充分考慮到了列車晚點帶來的影響,引入了列車運(yùn)行圖緩沖時間的概念,使運(yùn)行圖成為具有一