城市轨道交通运营组织优化研究(1)

国内图书分类号：Ｕ２９２．国际图书分类号：硕邀直轨道童通运萱组织垡丝丛窒年级三雯委２∑级姓名史遄洼申请学位级别工堂亟士专业交通运捡趣型量筐理指导老师但坐拯教援二零一一年六月十六日ＣｌａｓｓｉｆｉｃｄＩｎｄｅｘ：Ｕ２９２．４Ｕ．Ｄ．Ｃ：ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎＯｐｅｒａｔｉｏｎＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＧｒａｄｅ：２００８Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＳｈｉｒｕｉｊｉｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ＆ＰｌａｎｎｉｎｇｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＮｉｓｈａｏｑｕａｎＪｕｎｅ．１６，２０１１西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，’允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密Ｉ－１，在年解密后适用本授权书；２．不保密０使用本授权书。（请在以上方框内打“寸’）学位论文作者签名：史蜘ｉ名日期：少ｊ『．∥－＞孑指导老师签名：劬极日期：妄妇，，、∥．≥。西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１介绍城市轨道交通概况，对运营组织概念进行描述，在分析国内外研究现状的基础上，确定本文的主要研究方向。２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，客流预测数据的准确性将直接影响城市轨道交通运营组织的合理性。３概括了城市运营组织的方式方法，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，为下文的优化研究奠定了基础。４站在乘客和运营企业双方利益的角度，对城市轨道交通列车编组方案和行车间隔提出优化方案，建立优化模型，最后用实例对优化模型进行论证。５对列车的停站方案进行优化，分析了与传统站站停方案相比，非站站停方案的优缺点，在此基础上，提出以提高总体运营效率为目标优化停站方案的思路。以快慢车组合的快车跳站停车的方案为例，给出了以节省乘客出行时间和降低企业运营成本为目标的双目标优化模型，并初步探讨了模型的求解方法。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文拓者签名：史ｊ却沾日期：沙ＩＪ．歹．）秒西南交通大学硕士研究生学位论文第ｌ页摘要近年来，随着城市化进程的加快，面对巨大的城市人口出行和环境污染压力，优先发展城市快速公共交通，尤其是城市轨道交通己成为全世界解决城市交通问题有效途径。我国城市轨道交通发展速度也非常快，发展城市轨道交通的必要性、重要性已经成为人们的共识。城市轨道交通系统的发展日新月异，随着城市规模的不断扩大，轨道交通在城市居民生活中的作用越来越重要，这就使其面临更严峻的考验。怎样高效率的运营好轨道交通系统，是大家共同关心的话题。论文在充分借鉴国内外轨道交通运输组织理论成果和运营实践的基础上，采用系统思想，针对轨道交通客流特点，对运营组织中的若干问题进行研究。本文的研究正是基于城市轨道交通系统的运营模式，寻找客流时空分布规律、合理编制运营计划的基本思路进行的，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。本文所做工作有如下几部分：（１）介绍城市轨道交通概况，对运营组织概念进行描述，在分析国内外研究现状的基础上，确定本文的主要研究方向。‘（２）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，客流预测数据的准确性将直接影响城市轨道交通运营组织的合理性。（３）概括了城市轨道交通运营组织的方式方法，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方式、列车交路计划和停站方案的几种形式，为下文的优化研究奠定了基础。（４）在客流分析的基础上，对列车编组和行车间隔提出优化措施，建立以运能最佳匹配和运营企业利益最大化为目标的优化模型，并用实例对该优化模型进行验证；针对轨道交通线路客流空间分布明显不均衡的特点，对列车交路和停站方案进行研究，分析非站站停方案对乘客和运营企业的优缺点，并针对快慢车组合运行的停站方案提出优化思路，建立优化模型，并对模型的算法做了初步探讨。关键词：城市轨道交通；运营组织；客流分析与预测；优化

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

西南交通大学硕士研究生学位论文第３页式、客流组织、安全预警管理、运输能力计算、运营成本核算、列车开行方案等方面进行了系统的阐述，形成了都市圈轨道交通系统运营管理的理论体系。日本有专门针对城市轨道交通运营管理的信息系统，包括列车运营计划编制、信息统计、责任监督安排、信息检测等功能，为整个城市轨道交通的安全和通畅运行提供了必要的技术条件【４】。Ａｓｓｉｓ等１５Ｊ研究了城市轨道交通线路的客流时间动态特性以及车站乘客候车时间和乘降时间，据此提出了分时段列车时刻表的优化排定方法。Ｃａｓｔｅｉｌｉ等１６Ｊ研究了城市轨道交通线网内换乘站衔接的各条线路的客流量、客流时间分布特性和方向特性，据此提出适应各线客流特征的列车时刻表的优化方法。Ｍｉｇｎｏｎｅ等【７Ｊ在保证某条线路各站列车时刻表稳定的前提下，建立数学模型计算不同时段开行的快慢列车的跨站组合，使运输供给满足沿线断面不均衡的旅客乘降量。我国的城市轨道交通运营研究起步于上世纪六十年代，当时对平衡运营需求和设备系统规模等进行了较系统的研究，但缺乏对城市轨道交通系统性的研究和考虑，在设计过程中子系统常常只从自身的角度进行研究和考虑，在设计完后就会发现照应不周的问题。常常出现整体性不够，系统控制较差，难以实现系统间的平衡。通过对城市轨道交通运营组织的研究和改进，大大提高了运营的效率，轨道交通方式的吸引力进一步的提高，人们对运营研究的意义和重要性也更加重视。我国研究和建设轨道交通的运营组织上取得以下成果：（１）系统整体介绍张国宝主编的《城市轨道交通运营组织》对城市轨道交通的运营进行了全方位的研究和叙述１１Ｊ，何宗华等人编写新的《城市轨道交通运营组织》，结合了轨道交通新的发展，对行车组织、客运管理等进行了系统的分析和研究阳１。毛保华等【２】以城市轨道交通系统运营管理为研究对象，对城市轨道交通的运营管理模式、客运组织、运输计划、运行图编制、运输能力计算、列车运行控制、运营安全管理、列车运行过程模拟与分析、运营经济效果分析等方面进行了深入的研究，在传统的以客运需求与行车组织为核心的运输组织理论基础上，开发了基于牵引动力理论的列车运行过程仿真软件来模拟列车操纵策略，提高列车运行预期效果和运行过程控制的精度，形成了新的理论体系。（２）列车编组及行车间隔时间的研究施仲衡ｐＪ介绍了巴黎地铁１４号线采用小编组、高密度的行车方式，通过调节行车密度满足不同时期和不同时段客流量变化上的需要，形成了较为完备的理论体系和研究结构。当列车选型与编组方案确定后，线路输送能力则主要由列车开行间隔决定。郑晓龙ｌｌｏＪ对列车最小开行间隔的影响因素进行分析和理论研究，并在此基础上推导出固定闭塞和移动闭塞系统下的列车间隔的计算公式。在满足最大能力需求下，不同时段合理的列车开行间隔具有提高列车运营效益的作用。严波…】借鉴城市公共交通运营管理优西南交通大学硕士研究生学位论文第４页化的研究方法和部分理论，建立了以乘客满意度和企业满意度为目标的行车间隔优化，模型。方蕾和庞志显１１２ｊ研究了城市轨道交通系统客流在线路方向上和断面上的空间分布不均衡性和时间上的动态分布特性：在此基础上，依据分布特性设计行车组织原则。王修志和宋建业【１３】研究了城市轨道交通系统客流在时空分布特性，据此提出了以交路选择和编组选择为核心的行车组织方案的确定方法。（３）有关多交路运营的研究列车交路方案是影响整个系统功能和效率的重要因素。在城市轨道交通线路多交路的设计方面，国内已经有相当深入的研究。在多交路线路的通过能力方面，徐瑞华等【１４】基于长短交路套跑对城市轨道交通线路通过能力和车底运用的影响，提出设定小交路的“运行图周期分析法’’，建立多种交路条件下城轨交通通过能力损失和车底数量的数学模型，并给出实例计算。有学者则围绕城市外围区线路近远期客流需求的不同，提出了不同阶段采用不同交路模式以适应客流变化的观点【１５】。（４）有关列车开行方案设计（快慢车结合为主）的研究袁博晖【ｌ６】基于城市轨道交通客流的时空不均衡特性，分析了改变行车组织方式的条件，以节省旅行时间为目标，建立了采用分站停车的行车组织方式满足乘客需求的数学模型。郭丽丽【ｌ７】针对环放结构城市轨道交通线路的客流特点，以运营成本最小化为优化目标，结合大小交路的开行比例研究了列车停车方案模型，并应用于成都市地铁一号线的运输组织。史峰等【ｌ８】通过分析与旅客列车开行方案相关的铁路旅客运输需求影响因素，构造旅客运输弹性需求函数关系，将旅客对不同停站序列的高速、中速列车的选择归结为弹性需求下的用户平衡分配问题，建立了基于弹性需求的旅客列车开行方案的双层规划模型，并给出模拟退火算法求解方法。这一针对高速铁路中高速列车混跑模式下的开行方案优化研究，对于城市轨道交通线路的快慢车开行方案的研究，有很高的借鉴意义。祝晓波【１９】针对市域线的郊区区段，以乘客节省时间最多为优化目标，提出案例线路的最佳停站方案，并据此铺画运行图，比较不同快慢车组合对数条件下开行快车节约的旅客出行时间的差异，最终得到最佳的快慢车组合对数及相应的越行站。’尽管如此，我们应该看到我国城市轨道交通的运输组织研究还不完善，在很多问题上还有待进一步研究，尤其是对轨道交通客流空间时间波动性较大的线路，其合理开行间隔时间和列车交路模式的选择具有重要的研究价值。对于快车跨站方案的研究，主要以建成后的轨道交通线路为研究（假想）背景，更多地着眼于某一方向某一距离的客流特征（特别是快车所服务的客流特征），设计快车跨站方案以适应该运输需求，除了考虑乘坐快车乘客节省的时间之外，同时应考虑运营成本和设备能力限制条件等，更加具有可实施性。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。西南交通大学硕士研究生学位论文‘第９页在同一条城市轨道交通线路上，不同路段和集散点，其客流量是不同的，因此客流高峰比率也是有差异的。同样，在不同的交通轨道线路上，更是不同。在城市的商业中心（ＣＢＤ）和对外的交通枢纽（车站），由通勤和通学客流形成量较小，引起高峰的可能性不大，所以形成高峰客流比率较低。通常城市ＣＢＤ和车站两个地方客流在时间分布上相对均衡。通勤、通学线路，也就是通往学校、综合写字楼、工厂、公司等较集中的路段，主要服务于上班、上学客流，因此其客流高峰比率较高。由于车站所处区域不同，受城市功能的影响，通常城乡结合部的车站高峰期客流和平峰期客流存在非常大的差异。高峰时段与平峰时段，位于商业区、城市中心区域的乘降客流高峰与平峰的差异比较小。而在城市内部的车站，由于各种基础设施较完善，区域功能属于综合性质的，平峰期客流和高峰期客流基本是处于平衡状态，只会出现相对的两个高峰，即早高峰和晚高峰。相反，在城市基础配套设施不健全，城市功能比较单一的地方，就会在早高峰和晚高峰出现所谓的潮汐现象，其主要有两种情况：第一种情况是车站位于纯居住区为主的客流形成区，主要表现在上下班时间出现两个高峰。早高峰上客量较大，晚高峰下客量较大。通常早高峰时期，客流的方向基本以进站为主，晚高峰的客流方向以出站为主。第二种情况是车站位于写字楼较集中、商业较集中的客流吸引区。出现的情况是，早上上客量明显很小，下客量非常大。而在下班时间就恰恰相反，上客量非常大，下客量明显很小。即早上的客流以出站为主，晚上以进站为主。像这种最大的客流量分别发生在不同的时间点，出现潮汐现象的车站，为了有效的利用资源，我们不能在进站设施和出站设施都按照高峰时间的需求来配置，而要采取比较灵活的方式来配备进出站闸机，即安装部分双向闸机。选择的自动扶梯最好也是能双向运行的。在不同高峰时段满足双向客流的需求，提高设备的利用率，从而降低运营成本。针对全日不同的小时客流分布类型，可以采用线路单向分时客流不均衡系数口．来描述其全日客流分布状况，计算公式如下：通常用线路单向分时客流不均衡系数口，来对全日不Ｎ４，时的客流分布情况进行描述，计算公式为１２Ｊ：％暑４撒／∑４／Ｊｌ，式中：口．——单向分时客流不均衡系数４——单向分时最大断面客流量（人）以。——单向最大断面客流量（人）ｈ——全日营业小时数（个）２一周七日客流的分布规律（２－１）城市大多数的居民工作、学习是以七天为循环周期的。通常工作五天休息两天。居民每天的出行规律虽然不太一样，但都反映到七天中的每日客流量的变化趋势上。西南交通大学硕士研究生学位论文第１０页在经过商业网点和旅游景点的城市轨道交通线路上，周一至周五通常人流相对较少，但在双休日客流会出现相当大的增加。在通勤、通学为主的城市轨道交通线上，客流恰恰相反，在周一至周五客流量较大，在双休日较大程度的减少，通常会形成早晚两个高峰。针对客流的不均衡和有规律的变化，为实现最有效的运营考虑，城市轨道交通应该实行不同的日行车计划，和同日内不同时间段的列车运行数量。星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日（ａ）星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日（ｂ）图２．２一周内客流分布规律图３季节对客流的影晌和特殊时期对客流的影响出现的不均衡客流还会因季节性的变化，比如在春节前后，节前客流会因外出务工人员的回流，以及外地在本城市生活工作的人员离开，短期内突然形成较多流动人口。另外，在每年的寒、暑期，由于学生的放假和开学，也可能形成两个高峰，但都是短期的。我国每年６月份，客流量通常是全年的低谷。每年的旅游旺季，也会形成较大数量的流动人口。在举办全球性或全国性的重大赛事、重大展览活动等也会形成较大的流动人口，西南交通大学硕士研究生学位论文第１１页Ｉ如世博会、亚运会、奥运会、西博会等或遇到天气突变，也会形成相当数量的流动人口，从而形成较大客流。２．２城市轨道交通各站点客流的空间分布特性通常情况下，不同区间和站点上客流是动态均衡的。这正是城市轨道交通客流在空间上的动态特性。这种特性即包括整条线路区段和轨道交通不同线路的动态特性。１上下行客流的不均衡特征在城市轨道交通的各线路上，通常上下行的乘客数量是不相等的，在城市轨道交通网络中，位于放射线位置的轨道交通线路上，上、下班或上学、放学的两个高峰小时的上下行方向形成的客流差较大，不均衡性十分的明显。通常情况下，我们采用交通线路上下行方向不均衡系数对上下行方向客流均衡程度进行描述，其计算公式如下【２】：嘞＝２以／（以＋４）（２－２）式中：口ｄ——上下行方向客流不均衡系数以——上行方向最大断面客流人数４——下行方向最大断面客流人数．同一城市轨道交通线路上不同方向上的客流分布情况，可用这条线路的方向不均衡系数来客观真实的反映。通常情况下，早高峰时期进入城市内部的人较多，而出城的人较少：在下班时间则正好相反。可以看出不同时间高峰，表现不同方向客流性。不同方向最大客流断面差较大的情况下，要想做到城市轨道线路上长时间保持两方向的运力分配比较合理是相当困难的。可以这么讲，是基本实现不了的。在射线型线路上，要想兼顾不同方向差异很大的客流安排运力是非常难实现的。为了减少运力的浪费，针对线路中，不同方向上出现断面客流差最大的时候，通常我们在环形线路上应采用内、外环线路分配不等的运力措施，以满足不同方向的运输需求。２线路断面不均衡客流分布特征由于城市轨道线路经过不同的地段，这些地段成熟度和土地开发性质不同，形成客流的规模和数量是有差异的，所以会出现各城市轨道交通站点上下车的人数差异很大，线路单向各个断面的客流存在不均衡性就难以避免。单向各个断面客流不均衡系数计算公式为隅】：％＝‰／∑４／ｎ（２－３）其中：口。——单向断面客流不均衡系数４——单向断面客流量（人）：ｎ——单向全线断面数（个）。西南交通大学硕士研究生学位论文第１２页断面客流不均衡系数是对不同断面客流的反映，当断面客流不平衡系数较大时，为了更有效的配置运能，就应利用一切可行的办法，来实现断面客流量的平衡，合理的减小运能或增大运能，以满足不同方向客流需求。３各个车站上下行客流的分布特征城市轨道交通线路上的不同站点的乘车人数和下车人数是不等的，有时候可能会出现相当大的数据差。相当多的线路上，大多数的乘客是集中出现在几个特定的站点上。除此之外，我们新规划形成的居民定居点和新的城市轨道交通线路加入网络进行运营后，可能会形成上下行客流发生相当大的变化，从而造成不均衡的加剧或新的不均衡。２．３客流预测概述客流预测是运营组织的基础和关键，客流预测值是否准确，决定了运营组织是否合理。下面对轨道交通客流预测做简要介绍。２．３．１轨道交通的客流预测模式我们仔细分析客流产生的机理不难发现，转移客流和诱增客流是城市轨道交通客流量的主要组成部分。因为城市轨道交通比其它许多常规的公共交通方式和其他通行方式更安全、快速、舒适等一系列优点，使得乘客自动转移到城市轨道交通系统中来，形成转移客流。当交通条件得到改善和城市轨道带动周边物业的开发进一步加强，就会形成诱增客流；当郊区开通地铁、轻轨、单轨等轨道交通工具后，周边可能会建设大型公共活动设施，如博物馆、体育中心、科技馆等，也会吸引大量的客流形成，从而形成诱增客流。通过长期的分析和总结不难得出，其实诱增客流在大中城市建成区中所占的比例一般较小。同时，我们对未来年度人口的自然增长、岗位数的增长、新大型公共场馆建设、新建道路网的规划建设等特征数据均采用了规划数据，其中就已经包含了所谓的诱增客流，所以在城市轨道交通客流预测中，一般不考虑诱增客流，只考虑转移客流。客流的两种预测方式：一种是对现状客流分布的预测模式，另一种是对客流目前分布情况的预测模式。第一种预测模式是把相关的其它公共交通线路的客流和采用其它交通方式向轨道线路进行转移的客流进行相加，得到一个虚拟的基年客流。最后按照相关线路客流量的增加规律来计算轨道交通客流的增长率，从而得到远期的客流量；也可运用公交预测方法，再乘以一个转移系数，直接算出远期轨道交通的客流量。另一种预测的方法是，入户对居民进行较细仔的出行调查，对人们的常出行方向的进行分析。在这些数据的基础上对未来年的方式出行分布进行预测，然后通过出行的方式对客流进行划分，

西南交通大学硕士研究生学位论文第１３页确定可能选择轨道交通的客流，得到轨道交通的站间ＯＤ，对轨道客流进行计算。这样的预测方式就是我们通常所说的交通需求分析中的四阶段法。２．３．２国内外轨道交通客流预测研究现状对城市的交通预测较早的国家有美国、日本、德国等轨道交通发展达的国家，他们大多从上世纪六十年代开始研究。美国的开创了城市综合交通规划开发预测先河。其中芝加哥的城市轨道交通规划运用了四阶段交通需求预测法，此后许多城市在建设和运营轨道交通都对其进行了学习和研究。目前四阶段预测法是我们交通规划领域中应用最广泛的方法。它从四个阶段分析城市交通的现状和未来。即交通生成预测、交通分布预测、交通方式划分和交通分配【２５１。最近几年，出现了将两个或两个以上的阶段合并预测的分析法，这是对四阶段中预测模型研究的深入，它是从宏观的角度来掌握城市居民出行的特点，进而用分阶段法进行分析的一种思路。这与四阶段预测法仍是一致。现在有一种交通需求预测法叫非集计模型法，这个方法的研究对象是以出行个人为基础，而不是以整个小区的住户为研究对象。它是构造交通需求预测模型全新方法。这种方法是以出行者效用最大化理论为指导思想并采用随机效用理论，它有效提高了数据利用率，能有效地深入探讨很多意想不到的影响因素，同时它能有效提高预测的精度，曾经还成为各种城市交通规划方面研究和应用的典范，它相对四阶段分析法有过之而无不及。但是到现在为止，国内还未正式系统展开非集计模型的研究，更谈不上实际投入使用。部分发达国家，在上世纪七十年代就展开了研究的探索，它们已研究和开发了一系列的模型。如ＨＬ、ＭＮＰ、ＮＬ等一系列非集计模型。由于非集计方法的成果还未成熟，还不够完善。在实际应用中不可能完全的替代四阶段分析法。因此还需要在实际的工程和研究中进一步探索，但它可能广泛的应用于方式划分领域。因此，非集计模型分析法的实用性还不像四阶段法那样应用的普遍。轨道交通客流预测和整个城市交通客运的分析和预测是相近或相似的，因为轨道交通客流是城市交通客流的组成部分，两个具有相通性，或者说城市客流就是轨道客流放大版。只是城市客流的影响因素更多更复杂些。最近几年，许多大中型城市开始筹建城市公共轨道交通系统，尤其是我国的一线、二线城市突现出来的城市交通拥堵情况十分严重，已严重制约城市的进一步发展，为解决这些发展带来的矛盾，大家都把目光投向了城市轨道交通系统。对任何一条轨道交通线路的设计和规划，都必须对每一个特定区域进行客流数据的详细分析，只有得出准确客观的数据作为依据，才能进行科学合理的规划。在我们的建国初期，建设各种轨道交通的目的还是以战备为主，乘客通行为辅。很少对客流进行分析，即使有所分析也是不深入的。随着我国经济和社会的发展，８０年代我们进入了改革开放的年代，西南交通大学硕士研究生学位论文第１４页以经济建设为中心，战备的需求不在首要的位置，对轨道交通的建设主要服务和服从于经济建设，战备为辅。开始更多的考虑和分析客流形成。技术领域上和世界发展发达国家有了更深层次的接触和交流，开始引入客流预测方法和数学模型。并随着计算机技术发展，运算能力的不断增强，逐步的完善这个领域，使轨道交通客流的分析和预测真正成为专门独立的技术学科进行研究。西南交通大学硕士研究生学位论文第１５页第３章城市轨道交通运营组织方法城市轨道交通运营组织是运营企业为了有效完成乘客运输任务，通过计划、组织、指挥与控制等过程，运用人力、设备和运能等资源所进行的一系列活动。运营组织的主要内容是：客流分析、行车组织、客运管理、站段工作组织、票务管理、设备保养维修、运营安全管理、服务质量管理和成本控制等【ｌ】。运营组织的目标是提高运输生产效率，取得最佳服务水平与企业经济效益。建设城市轨道交通，是为了满足乘客的出行需求，所以首先必须保证运营组织的合理性，以便更好地为社会服务。运营组织必须考虑两方面因素，一是最大限度满足乘客的出行需求，二是尽可能降低运营企业的运输成本。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。要想达到运营组织的优化，必须从以下各因素的优化进行考虑，包括车辆选型和编组、列车交路方式、列车停站方案等。本章将对这些因素逐一展开讨论。３．１城市轨道交通全日行车计划全日行车计划是城市轨道交通营业时间内各个小时开行的列车对数计划，它规定了城市轨道交通线路的日常运输任务，是编制列车运行图，计划运输工作量和确定车辆运用的基础资料，全日行车计划编制的基础是客流计划【２６１。１全日行车计划编制资料（１）客流计划在新线投入运营时，客流计划根据客流预测资料进行编制；在既有线运营线路的情况下，客流计划则根据客流统计资料或客流调查资料进行编制。客流计划主要包括车站间的到发客流量，各个车站在上下行方向的上下车人数，全日高峰时段和低谷时段的断面客流量，全日分时最大客流量等。（２）营业时间城市轨道交通系统的营业时间因城市而异，营业时间的安排主要考虑的两个因素：一是方便乘客，满足城市生活的需要，即需考虑城市居民出行活动的特点；二是满足城市轨道交通大系统的各项检修和养护的需要。（３）全日分时最大断面客流量全日分时最大断面客流量的确定，通常是先统计出高峰小时断面客流量，然后画出全日客流分布模拟图，再根据图来计算。如条件许可，采用分时断面客流量分布计算所得的全日分时最大断面客流量数据更为准确可靠。（４）列车定员数西南交通大学硕士研究生学位论文第１６页列车定员数是列车编组辆数和车辆定员数的乘积。其中列车编组辆数的确定以高峰小时最大断面客流量作为基础依据，在客流量一定的情况下，可采用增加列车编组辆数，或缩减行车间隔时间的措施达到预定的运能要求。但如果在行车密度已经较大的情况下，为了适应客流需求的不断增长，往往会采用增加列车编组辆数的措施。（５）线路断面满载率线路断面满载率是指单位时间内特定断面上的车辆载客能力利用率，在实际工作中，线路断面满载率通常是指早高峰小时，单向最大客流断面的车辆载客能力利用率【２６‘。计算公式如下：夕２老灯ｏｏ％．＠?）。式中，∥——线路断面满载率‰——单向最大断面客流量（人）Ｃ－眦——高峰小时线路输送能力（人）线路断面满载率既说明了高峰小时开行列车在最大客流断面的满载程度，同时也反映了乘客乘坐的舒适程度【卸。为了提高车辆运用效率、同时降低运输成本和提高经济效益，在编制全日行车计划时，轨道交通系统在高峰小时一般可以适当超载。２全日行车计划编制程序（１）计算运营时间内每小时开行的列车对数（２）计算列车行车间隔（３）对各行车间隔进行微调（４）最终编制出全日行车计划３．２城市轨道交通列车运行组织方式城轨运营列车开行方案可以按编组方式、交路方式和停站方式进行分类，见图３．１。编组方式主要侧重于列车高峰平峰和初近远期的编组情况，有全线统一编组、多种编组混跑、初期小编组远期大编组的形式。交路方式主要侧重列车走行方式，有单一交路、大小交路、嵌套交路、衔接交路、共线交路、环形交路等方式。停站方式主要侧重列车停站方案和旅行速度，有站站停运行、跳站运行和快慢车组合运行等方式。西南交通大学硕士研究生学位论文第１７页图３．１城市轨道交通列车运行组织方案３．２．１列车编组方案’１列车选型轨道交通车辆选型时影响线路工程和输送能力的重要指标，建设部颁布了《城市快速轨道交通工程项目建设标准》，推荐车辆类型有三种，分别为Ａ，Ｂ，Ｃ，这三种车型的定员人数如表３．１所示：表３．１ＡＢＣ三种车型的定员人数’定员人数Ａ型Ｂ型Ｃ型四轴六轴八轴单司机室２９５２３０２００２４０３ｌ５无司机室３１０２４５２ｌＯ２５０３２５一般来说，高峰小时单方面最大断面流量为５．７万人次的城市轨道交通线路应选用Ａ型车，而高峰小时单方面最大断面流量为３．５万人次的城市轨道交通线路应选用Ｂ（或Ａ）型车，高峰小时单方面最大断面流量为１．３万人次的轻轨线路应选用Ｃ（或Ｂ）型车【２８】。

西南交通大学硕士研究生学位论文第２３页以及折返方式提出更高的要求。跳站运行方式按照组合方式不同或客流特征不同分为以下几类：①按照组合方式：交替跳站方式和快慢车组合方式交替跳站方式指列车有Ａ类车和Ｂ类车两种，车站有Ａ类车站、Ｂ类车站和Ｃ类车站三类，Ａ类车只在Ａ类车站和Ｃ类车站停，Ｂ类车只在Ｂ类车站和Ｃ类车站停，即Ａ类车和Ｂ类车交替跳站，见图３．７。快慢车组合方式指列车有快车和慢车两种，快车为跳站停列车，慢车为站站停列车，两者组合运营，但不发生越行，见图３．８。跳站停歹Ｉ庠◆—＿Ｃ卜－—卜—ｏ—－．卜叫≯—１卜叫了—◆—－（＞＿—◆—弋一站鲜樗歹Ｉ庠◆——卜—◆——◆—１卜—◆——卜—●卜—◆—１卜—◆—－．卜—●●此站停０此糯图３．８快慢结合方式②按客流特征：全线跳站、区间跳站、方向跳站全线跳站指在全线两个方向上都存在跳站：区间跳站指在线路某一端存在跳站，在另一端都为站站停；方向跳站指在上下行的始端或终端存在跳站，如图３－９所示。●卜＿—＿（）＿——◆——●卜＿—＜）＿——◆——●——Ｃ卜—●卜——◆——ｏ——●卜１全线跳Ｉ●叫＞－—＿．Ｉ＿——－＿——３—ｒ●——●——●——●——●——◆——●——●ｒ一一一一一一一一一一１区段跳ｌ．Ｌ一………．Ｊ『●——●卜一—一（＞＿—＿．Ｉ＿——●—Ｌ●——●——●卜—●卜—＿．Ｉ－——◆——●——●ｒ一一一一一一一＿１◆——◆——◆——｜—＿．卜—１卜．—●卜一—●］—●——◆—一＜）＿．．．上行。●——●——●——●卜－—●卜—１卜—一．卜—１卜卜＿．卜—－（）一—．．卜１方向跳。…一…。Ｉ●叫）＿—１卜—一．卜１＿１卜—●卜—１卜—●卜＿—●卜－—●卜—●——●上行ＪＩ●——●一）＿—＿．卜十＿．卜—１卜—１卜—●卜—●——●——●—１Ｌ－……一．．．Ｊ◆此站停。此站不停图３－９按客流特征分的三种跳站方式西南交通大学硕士研究生学位论文第２４页３快慢车组合运行快慢车组合运行指在部分车站设置避让线的条件下开行两种或两种以上不同旅行速度列车，后续列车超越前行列车的一种长期的、永久性的运行方式。快慢车组合运行方式有以下几类：①最高速度相同的快慢车组合运行方式该方案采用相同最高速度的列车，通过停站个数的不同来提高快车的旅行速度，停站个数越少，旅行速度越高，快车越快。快车越行慢车一般发生在车站，因此需在部分车站设置避让线。该方案可为轨道交通线路提供多种不同旅行速度的快慢车服务，以满足不同乘客的出行需求，见图３．１０。／特快车◆—℃卜＿＜）一—ｏ—－Ｃ卜叫≯—Ｃ卜＿－（）＿—ｏ—℃卜＿＜＞—０１１曼车◆——卜—●卜一—◆——卜—●卜．—●——Ｉ＿—１卜＿—◆——卜—１卜．—●●此站睁０此椭图３．１０最高速度相同的快慢车组合运行方式②最高速度不同的快慢车组合运行方式该方案的快车一般为最高运行速度较大的列车，慢车为最高运行速度较小的列车，快车在中间停站个数较少或一站不停，慢车一般是站站停。快车越行慢车一般发生在车站，因此需在部分车站设置避让线。该方案由于采用两种不同最高运行速度的列车，快车与慢车的旅行速度相差较大，有利于节省长距离出行乘客的乘车时间，可在郊区至市区、市中心至机场的长距离线路中采用，见图３．１１。快－车（高速）◆—＿Ｃ卜－—》—Ｃ卜＿—≯—℃卜—》—Ｃ卜—＞—ｏ—＿＜）＿—０１慢车（彳隧）◆—－．卜—◆——｝—＿．卜—◆——｜—１卜＿—◆—１卜—●——｜１●此站停０此站不停图３－１１最高速度不同的快慢车组合运行方式⑧设快车专用线的快慢车组合运行方式该方案的快车和慢车在各自专用线上分别独立运行，快车可在线路的任何位置越行慢车，无需另设避让线。该方案快车与慢车之间无干扰，运行组织灵活，提高了乘客的出行效率，但在前期规划和建设时需要在全线增设第三条轨道和第四条轨道，建设成本较高。西南交通大学硕士研究生学位论文第２５页第４章车辆编组和行车间隔的优化研究通过第二章的介绍，我们了解了客流的时空分布情况，而客流是城市轨道交通运营组织的基础和依据，因此我ｆ门有必要根据客流的时空分布不均衡的特点，对轨道交通的运营组织方式展开讨论。在此基础上，充分考虑系统的设备能力，站在节约运能，降低运营成本的角度建立优化模型，提高运营效率。本章主要研究车辆编组方案和行车间隔的优化。‘４．１运营组织方法分析４．１．１基于不同客流特征的运营组织方法１客流时间分布不均衡的运营组织通过第二章的介绍，我们了解了客流的时空分布情况，而在一些里程较短的初期线路，其客流的时间分布不均衡情况较空间分布不均衡更为突出，因此，有必要针对客流的时间分布不均衡情况进行分析，进而对其运营组织进行优化。针对客流时间不均衡情况的优化主要表现为根据全天客流变化情况，对列车编组辆数和行车间隔进行优化。为避免根据全天客流高峰时段编组列车造成的平峰时段列车空载严重，一般采取以下两种措施【矧：①全天客流高峰过后的其他时段，减小车辆对数，增大行车间隔，但这会造成旅客等待时间过长，造成运营服务水平的降低，不利于吸引客流，从长远发展来看，考虑到大部分乘客的现实利益，行车间隔时间应分时段确定，高峰期较小，平峰期可以相应增大，但最终确定的行车间隔时间应不超过ｌＯｍｉｎ为宜。②在非高峰时段开行小编组列车，高峰时段进行小编组“合二为一，，，从减小车底运用成本的角度，这种方式可充分保证行车间隔时间不会过长，减少乘客的等待时间，但是这种方式会因为大小编组间列车的重组，给设备系统及维修带来考验。２客流空间分布不均衡的运营组织客流的空间分布不均衡，在线路上具体表现为上下行方向客流的不均衡和区间断面客流分布不均衡，第二章已经探讨过各个不均衡系数的计算方法，分别针对方向不均衡和断面不均衡情况加以说明：①对线路客流分布方向不均衡指数ａｄ较大的线路（一般为口≥１．２时），直线线路上，经济合理地配备运力比较困难，无法避免断面客流量较小方向因车辆满载率过低而引起的运能闲置；但在环形的轨道线路上，可以将上行和下行线路安排不同的运力措施，避免断面客流量较小方向的运能浪费。西南交通大学硕士研究生学位论文第２６页②对断面不均衡系数Ⅸｈ较大的线路（一般为％≥１．５时），一般采取的措施为，在客流量大的区段加开区段列车，即采用长短交路结合的行车组织方案。但随着行车密度的增加，此方案对运营组织和车站的折返设备要求较高∞１。４．１．２行车间隔时间的确定行车间隔时间是指相邻两列车向同一方向发车的最小间隔时间，它是一个综合性指标。行车间隔时间与轨道系统运输能力成反比，行车间隔时间越短，每小时所能通过的列车数就越多，其所需车辆数量也就越多，而轨道的运输能力也就越大。行车间隔时间的确定，取决于信号系统、车辆性能、折返能力、停站时间等诸多因素，最小行车间隔时间是列车开行间隔的最主要的影响因素。线路的设备和行车作业水平不同，列车在任意ｋ时段的开行间隔不能小于保证线路运行安全作业的行车间隔时间‰嗍，即：吃≥‰（‰＝ｍａｘ｛樱，群，磴｝）式中：磕，——区间最小行车间隔时间（４．１）群——车站最小行车间隔时间：群——折返站最小折返间隔时间。在对行车间隔进行优化之前，必须先确定线路、区间和车站等设备条件下，能够达到的最小行车间隔，根据限定的最小行车间隔，再进一步根据客流情况对全天行车间隔时间进行优化。为了减少乘客的等待时间，也为了进一步吸引客流，城市轨道交通应该尽量组织小编组、小间隔行车，所以必须努力降低系统的最小行车间隔，这要求轨道交通系统在规划建设期，就要充分考虑未来可能出现的客流及设备运用情况，减小最小行车间隔给运营组织带来的限制。我国城市快速轨道交通工程项目建设标准规定，每条线路远期设计最大通过能力，在全封闭型路段为３０对／ｈ，行车间隔为２ｒａｉｎ，近年来列车运行普遍采用ＡＴＣ系统，最小行车间隔时间可以达到７５．９０ｓｔｌ０１。在编制全日行车计划时，首先根据已知的预测客流量计算出全日编组列车数，根据编组辆数计算出各个时段的行车间隔。由于全天客流量在时间上分布有很大不同，计算出的行车间隔时间存在很大差异，高峰时段较小，平峰和其他时段相对较大。在保证最小行车间隔的情况下，为满足高峰期的巨大客流量，应该尽量减小该时段的行车间隔，而平峰期和其他时段客流量相对较小，为提高车辆满载率，可适当增大该时段的行车间隔。但如果行车间隔过大，则会增加乘客候车时间，不利于轨道交通吸引客流，因此，为了既方便乘客，又提高运营企业的服务水平和效率，最终确定的高峰时段的行车间隔不宜大于６ｒａｉｎ，其他时段则不宜大于１０ｒａｉｎ。西南交通大学硕士研究生学位论文第２７页４．２优化模型从上文的研究来看，根据客流的时间分布特征制定轨道交通运营组织方案，可以遵循一定的规律。为了节省运营成本、缩短候车时间、提高运营效率等，需要优化传统的单一的运营方式，根据客流的时间分布特征，针对全日客流随时间分布情况，分高峰期、平峰期和低谷期等几个时段，对列车编组和行车间隔时间进行优化。轨道交通之所以具有较强的吸引力，是因为载客量大、舒适度高、速度快。轨道交通运营企业所需要的，是保持这些优势的同时，增加企业收益，提高运营效率。我们通过分析可以发现，运营企业的运营收益取决于两个方面，一是运营满足客流的情况下，编组车辆数最少；二是全天运营时段内票价总收入最高。而在满足一定服务水平的条件下，列车编组车辆数是影响运营企业效益的重要环节，所以本节研究的主要内容是，根据客流随时间分布不均衡的特点，编组合理的车辆数，设置相应的行车间隔时间，达到企业收益最大化，运营服务满意度较高的目的。研究的主要目的是对全天的车辆编组辆数和行车间隔时间进行优化。对车辆编组和行车间隔的优化的目标是考虑运营企业效益的同时，保证乘客的利益。因此以车辆编组数和行车间隔时间为变量，建立一个多目标规划模型。４．２．１模型假设影响车辆编组的因素较多，需要分析轨道交通线路的特点、根据客流需要等很多因素来考虑，会产生一些可变因素不好确定，因此建立模型前必须对这些可变的值加以预先约定，概括和简化实际情况。本文建立模型前，作如下假设：（１）编制全日行车计划时，依客流变化将全日划分为几个时段，如高峰时段、次高峰时段、高平峰时段、低平峰时段和低谷时段，各时段内的运营组织方法一致；（２）各车站客流到达分布情况在无限小的时间段内符合正态分布，为此我们假设在各计算时段内各车站的旅客均匀到达车站；（３）同一时段内，列车发车间隔相同；（４）各时段内乘客可以忍受的候车时间为定值，超过该候车时间的情况下，乘客会产生不满。根据交通调查中的数据，早高峰时段乘客可以耐受的等待时间不大于６ｍｉｎ，其它时段不超过ｌＯｍｉｍ（５）假设区间内列车匀速运行，且途中未发生突发情况；（６）达到较高服务水平，乘客没有滞留情况：（７）线路上车辆选型和列车编组辆数固定，列车标准荷载和列车最大容量为定值：车辆载客量小于最大载客量。２、变量及符号说明

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