城市轨道交通运营组织优化研究(1) - 图文

西南交通大学硕士研究生学位论文第５页１．３研究意义目前，我国的一、二线城市交通压力问题非常突出，部分发展较快的三线城市交通压力也在近两年突显。国内外相当多的城市已出现地面公路交通严重拥堵问题，虽然有些城市采取公交先行、公交优先、一周少开一天车、汽车实施单双号行驶的办法，但都不能从根本上解决交通堵塞问题。为了解决城市交通压力，我国在城市轨道交通方面的投入不断加大，发展速度很快，部分中心城市在十二五规划中已提出，中心城市建几纵几横的地下交通网络，在辖区内各卫星城实施县县通快铁的目标【２０】。只有迅速发展城市轨道交通才能有效的缓解城市化进程中我国日益突出的交通矛盾。城市轨道交通体系建成了，运营方面的问题出现了，怎样高效率的运营好轨道交通系统，就成为当今社会必须加快研究探索和迅速实践的课题。只有研究和探索高效运营的管理体制和模式，才能有效的缓解城市化进程中出现的交通压力问题。基于城市轨道交通越来越快的发展现实，运营组织的重要性和加强运营组织的必要性不言而喻。最近几年国内外在这方面也取得了很多研究成果，但仍存在不完善的地方。尤其是对于客流量断面变化较大的轨道交通线路，如何更好地确定列车交路计划和停站方案，以及如何确定更为合理的编组方案和行车间隔时间，都需要在前人研究的基础上，做进一步的思考和探讨。本论文就是在这样的思路下展开的。对轨道交通系统现状进行探讨，并分析其线路特点和客流需求特性，然后基于轨道交通系统优化的目标，对轨道交通运输组织进行优化研究。车辆选型和列车编组问题是城市轨道交通运输组织优化的基础，不同城市不同线路状况其列车选型和编组具有不同的适应条件，因此对车辆选型和列车编组问题进行研究时要基于特定的线路客流特点。列车合理开行间隔、列车交路计划和列车停站方案是进行城市轨道交通运输组织优化问题的三个重要组成部分。本论文主要从这三个方面进行探讨。在各运营区段各计算时段内，确定合理的列车开行间隔是提高服务水平，增加客流吸引，降低运营支出和提高运营效率的主要手段。此外，在轨道交通线中，列车交路模式选择对中间折返站折返能力和折返站前期设计具有一定影响。中间折返站一般位于客流断面变化较大的区域，因此对列车交路模式要进行综合比较。为提高车底利用效率，缩短旅客在途时间，在轨道交通超长线可以考虑开行快慢车和跳站运行的方案。应站在乘客和运营企业两个角度考虑，建立停站方案优化模型。西南交通大学硕士研究生学位论文第６页１．４研究内容本论文在这样的背景下，着力于城市轨道交通运营组织方式的研究，针对目前现有的运营组织方案，提出优化意见和建议，给轨道交通运营企业和轨道交通设计规划人员的决策提供参考。，轨道交通的运营组织包括全日行车计划的编制、列车运行组织、车辆运用计划、列车运行图编制等很多方面。本论文将对轨道交通运营组织的几个重要方面如车辆选型和编组、行车间隔时间、列车交路方式、列车停站方案等展开探讨。本论文针对轨道交通运营的特点，以客流为基础，对轨道交通运营组织进行优化，研究的内容主要有以下几个方面：（１）第一章绪论，分析国内外城市轨道交通的研究现状，结合轨道交通的特点，对运营组织优化的相关问题进行说明。（２）第二章对城市轨道交通客流随时间和空间分布情况进行描述，并对客流预测方式进行了分析，介绍了国内外客流预测的新成果，成为下一步运营组织优化的基础。（３）第三章概括了城市轨道交通运营组织的内容，包括全日行车计划、列车编组方案、列车交路计划和列车停站方案等，特别分析了不同情况下列车编组、列车交路计划和停站方案的运营组织方式。（４）第四章在客流分析的基础上，对列车编组方案和行车间隔提出优化方案，提出兼顾乘客和运营企业的利益的目标，建立多目标优化模型，并结合实例对模型的实用性和可行性进行验证。（５）第五章对列车的开行方案进行优化，包括对列车交路计划的研究，以及对列车停站方案的优化。以乘客节省时间最大化和运营企业成本最低为目标，建立多目标的列车停站方案优化模型，并对模型算法进行了初步探讨。西南交通大学硕士研究生学位论文第７页第２章城市轨道交通客流特征和客流预测客流是指在单位时间内，轨道交通线路上乘客流动人数和流动方向的总和。客流的概念既表明了乘客在空间上的位移及其数量，又强调了这种位移带有方向性和具有起讫位置【ｌＪ。“客流＂的形成就是乘客从不同的地方汇集到城市轨道交通系统。满足乘客出行需求是城市轨道交通的目标，更是满足城市居民出行服务的主要公共设施。乘客是城市轨道交通的主要使用者，因此，城市轨道交通系统的建设和运营必须以乘客为基础。客流并不是静止的，而是动态变化的，我们对现有的轨道交通客流量进行数据统计和分析，可以了解和撑握客流在时间、．空间上的动态变化规律，可以为将来实施线路路网的规划和升级提供数据参考。客流数据分析和调查可以为实现合理安排运输能力提供理论依据。要实现合理的安排城市轨道交通的运力，必须对客流数据进行分析，它是编排列车行车方案和优化行车组织的基础。对客流的统计和研究分析，对优化行车组织方案和最大程度的发挥城市轨道交通网络的运力有重要的指导意义。分析客流的时空分布规律是客流分析的核心和基础。本文将对城市轨道交通的客流时空分布特性进行分析，同时介绍目前关于城市轨道交通客流预测的若干成果，为城市轨道交通的运营优化提供依据。２．１城市内轨道交通客流形成的时间分布特性城市轨道交通的各站点的客流是变化的，表面上看是没有规律，但在特定的时间段内和范围内是可以找出规律的。城市轨道交通运营必须掌握客流动态的变化规律，这是安排运输活动的基础１２¨。１列车日小时客流分布规律客流在２４小时各个时间点上的动态是不同的，客流的分布可分为以下几种形式口Ｊ，如图２．１所示。（１）单峰型。城市轨道交通的站点位于轨道交通网络的射线上，交通站点周边区域的功能单一，车站的人流分布在特定的时间点上非常的集中，形成上班和下班时间的上车或下车高峰。这种交通走廊通常会出现我们常说的潮汐客流特征。（２）双峰型。站点在一天内形成两个高峰期，这两个高峰通常出现在上、下班的时间点上，形成客流的主要原因是上班和上学需求。通常站点位于城市综合功能区，也可能是在轨道交通网络的环线换乘点上。（３）全峰型。整条轨道交通线路沿线都是城市的成熟区域，这段区域的功能基本一样并且已经进行了高度的开发，或者轨道交通经过其它交通系统的换乘点或公共活西南交通大学硕士研究生学位论文第８页动场所、建筑、公共机构较集中的区域，上车和下车的客流都处于高峰，全天候客流都非常大，基本无明显的变化。’二利劣．１１—下．丌Ｉ｛ｆ『ｌ上车啊何们…Ｍｉ●‘８ｌＯ１２１４１６ｌＩ■抓ｌ彳ｆ夕．２０笠翻●‘８ｌＯ１２ｌ●ｌ‘１０ＩＯ２２黝Ｎ．【，一流都较小。刖山山山山下车‘ｅ）图２－ｌ客流全日随时间分布形式图（４）突峰型。站点位城市的公共娱乐、活动和教育比较集中的区域，这些活动场所具有特殊时间特性，有一个持续时间较短的突变的上车高峰。在特定较短的时间点上有个突然出现的上车高峰客流。经过一定的时间段后，在特定的站点上又可能出现一个突然的下车高峰客流，形成突峰型。（５）无峰型。城市轨道交通站点位于城市的新区，此部分区域的常住人口和城市公共配套设施比较少，客流全天都无明显的变化，基本无高峰时段，上车和下车的客城市轨道交通客流的形成，主要由城市居民的出行而产生，居民的出行规律即轨道交通客流时间分布规律。通常在城市中，轨道交通的客流量呈双驼峰形分布，主要集中在上学上班高峰和放学下班高峰。平常时间段则是客流平峰期。城市轨道交通的平峰期主要出现在上学上班后和放学下班之前。一天里，每个不同时间点形成的实际客流分布情况就是全日客流分布变化的规律。各个城市出现高峰时段不太相同，以北京市为例，通过对全日内各小时的客流量统计，再将某小时的统计量与全日的客流量相比，可以得出早高峰时段。即８：００．９：ＯＯ这个时间段的高峰客流比率为１１．７％，下班放学时间点１７：００．１８：ｏｏ高峰客流比率为１０％左右【２３１。