CN109670732A - 不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法，本方法提出了通过综合考虑三大因素对列车进行模拟牵引计算的思路来确定快慢车运行时间差，以获得不同速度目标值的快慢车模式的系统能力，过程简单方便，为后期类似项目研究、设计及运营提供理论支持，使后期实际采用不同速度目标值的快慢车模式的工程决策变得更科学，不断提高工程设计水平，有利于未来优化轨道交通运营方案，有效提高运营方案的灵活程度和运营效率，进一步缓解城市交通压力，满足居民大量的、差异化的出行需求。

Description

不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通行车组织技术领域，特别涉及一种不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法。

背景技术

随着城市规模的日益发展，城市轨道交通日渐成为缓解城市交通压力的主要交通方式，因此对列车开行方案的研究和优化十分重要，其中对快慢车混跑的行车组织模式(快车指越行列车，慢车指站站停列车)的研究是城市轨道交通开行方案研究的重点内容之一，合理的快慢车运行方案能够有效的提升城市轨道交通系统的运营效率，使得快车在缩短长距离出行乘客出行时间的同时，慢车又能保障对沿线站点客流的运输能力。

然而由于快车运行过程中会涉及越行点(越行点是指需设置越行线以满足快车通过慢车待避的车站)问题，运营组织复杂，会在一定程度上降低系统能力(系统能力是指城市轨道交通线路所具备的支持列车最大运行密度的能力)，因此快车的开行对数及越行方案的确定对运输系统的运营效率、运输能力和经济效益至关重要，但现有技术的研究基于的快慢车模式均是采用的同一种车型，即快慢车采用相同的速度目标值(即列车的最高运行速度相同)，快车过站所节约的时间基本为定值，越行方案的确定相对容易；而当快慢车采用不同速度目标值的车型时，由于快车过站所节约的时间不仅受快车不停站数量的影响，还与很多因素息息相关，快慢车在相同区间的运行速度差异变大，运营组织更复杂，国内尚无相关研究方法。而铁路运输虽已采用该类型的快慢车混合运营，如客货混跑、动车与普速车混跑等，但由于铁路运输的站间距大，为了后期运营提供灵活性，车站配线基本上都配置了越行线，且总体上因为开行密度不大，对系统能力计算要求不高，但城市轨道交通主要沿着城市核心区敷设，线路以地下线居多，车站设置条件复杂，工程实施难度及代价均较大，每站均设置越行线显然不科学也不现实。因此，考虑到城市轨道交通发车间隔小(以秒计数)，列车开行对数对车辆配属和工程投资影响较大，研究适用于城市轨道交通的不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术的研究空白，提供一种不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法，包括如下步骤：

(1)根据规划功能要求，确定快车停靠站及越行点的分布情况；

(2)根据车型的性能、快车不停站数量及停站时间、区间长度和线路条件，模拟运行时的各种外力与列车运行的关系，分别测算各个越行点前后区段的快车和慢车的运行时间差，所述运行时间差包括区间走行时间差和停站时间差之和，取最大的运行时间差作为Δt；

(3)根据规划设计指标拟定每小时快车开行对数n，根据n计算出每小时最大开行对数N，即为本方案的系统能力；

其中，所述快车包含所有非站站停列车，所述快车中至少有一个的速度目标值与慢车的速度目标值不同。

相较于现有的相同速度目标值的快慢车模式，本方法在首先确定快车停靠站及越行点的分布后，综合快车与慢车的车辆性能、快车不停站数量及停站时间、区间的长度及线路条件三大因素来进行列车牵引计算即模拟运行时的各种外力(包括牵引力、列车阻力、列车制动力)与列车运行的关系，实现对快慢车运行速度和运行时间的测算，分别测算出各个越行点前后区段的快车和慢车的运行时间差，越行点前后区段包含起点站～越行点一、越行点一～越行点二…越行点x～终点站，然后取测算出来的最大运行时间差作为Δt，最终计算每小时最大开行对数N，计算出系统能力，本方法提出了通过综合考虑三大因素对列车进行模拟牵引计算的思路来确定快慢车运行时间差，以获得不同速度目标值的快慢车模式方案的系统能力，过程简单方便，为后期类似项目研究、设计及运营提供理论支持，使后期实际采用不同速度目标值的快慢车模式的工程决策变得更科学，不断提高工程设计水平，有利于未来优化轨道交通运营方案，有效提高运营方案的灵活程度和运营效率，进一步缓解城市交通压力，满足居民大量的、差异化的出行需求。

进一步的，在所述步骤(1)中，所述规划功能要求包括车站周边片区规划、车站功能及级别和车站客流预测。

充分考虑车站功能及级别、各时段总的客流乘降量、换乘客流量，结合各个相邻越行点运行时间差大致均衡的要求确定快车停靠站及越行点的分布。

进一步的，在所述步骤(2)中，计算所述运行时间差时，所述快车选取所有快车中最大的速度目标值且停站数量最少者。

进一步的，在所述步骤(3)中，所述规划设计指标包含快车预测客流需求量和规划服务标准，规划服务标准包括发车频率。

进一步的，在所述步骤(3)中，每小时最大开行对数N根据公式N＝(60-n×Δt)/h计算得出，其中h为信号允许的列车最小行车间隔。

进一步的，若每小时最大开行对数N满足客流量需求的列车开行对数，则开行方案的系统能力满足要求；若每小时最大开行对数N不满足客流量需求的列车开行对数，则调整越行点的位置或数量，或者调整每小时快车开行对数n，重复步骤(2)和(3)，直到N满足要求。

当开行方案的系统能力不满足要求时，能够通过简便的调整优化，快速的获得满足要求的最大开行对数，有效支撑后期实际运营的方案设计，简化方案调整优化的思路。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

提出了通过综合考虑三大因素对列车进行模拟牵引计算的思路来确定快慢车运行时间差，以获得不同速度目标值的快慢车模式的系统能力，过程简单方便，为后期类似项目研究、设计及运营提供理论支持，使后期实际采用不同速度目标值的快慢车模式的工程决策变得更科学，不断提高工程设计水平，有利于未来优化轨道交通运营方案，有效提高运营方案的灵活程度和运营效率，进一步缓解城市交通压力，满足居民大量的、差异化的出行需求。

附图说明

图1为一种不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法的流程示意图；

图2为本发明的实施例1中的开行方案一的示意图；

图3为本发明的实施例1中的开行方案二的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法，如图1所示，包括如下步骤：

(1)根据规划功能要求，确定快车停靠站及越行点的分布情况，所述规划功能要求包括车站周边片区规划、车站功能及级别和车站客流预测；

(2)根据车型的性能、快车不停站数量及停站时间、区间长度和线路条件，模拟运行时的各种外力与列车运行的关系，分别测算各个越行点前后区段(如起点站～越行点一、越行点一～越行点二…越行点x～终点站)的快车和慢车的运行时间差，所述运行时间差包括区间走行时间差和停站时间差之和，即基于车辆性能、线路平纵断面资料，对快慢车的区间走行时间进行模拟牵引计算，并结合快车不停站数量计算停站时间差，取最大的运行时间差作为Δt，计算所述运行时间差时，所述快车选取所有快车中最大的速度目标值且停站数量最少者；

(3)根据规划设计指标拟定每小时快车开行对数n，所述规划设计指标包含快车预测客流需求量和包括发车频率在内的规划服务标准，根据公式N＝(60-n×Δt)/h计算得出每小时最大开行对数N，其中h为信号允许的列车最小行车间隔，即为本方案的系统能力；

其中，所述快车包含所有非站站停列车，所述快车中至少有一个的速度目标值与慢车的速度目标值不同。

根据所述规划功能要求包括车站周边片区规划、车站功能及级别和车站客流预测，充分考虑车站功能及级别、各时段总的客流乘降量、换乘客流量，结合各个相邻越行点运行时间差大致均衡的要求确定快车停靠站及越行点的分布，将组团中心站、重要客流集散点以及重要换乘站，确定为快车停靠站，如包含三种车型，分别为快车一、快车二和慢车(慢车即站站停列车)，快车一和快车二的停靠站可以相同也可以不相同，快车一和快车二的速度目标值均与慢车的速度目标值不同，快车一和快车二的速度目标值相同。

假设某条线路10个车站，根据所述规划功能要求，规划快车一和快车二的停靠站和越行点如图2，首先根据快车一和快车二停靠站的数量判定，快车一仅停靠起终点，如快车一的速度目标值更大，那么，计算运行时间差Δt仅计算快车一和慢车之间的即可。

根据快车和慢车的车型差异(如牵引及制动性能、电机功率、最高运行速度)、快车不停站数量及停站时间、区间长度和线路条件(如车站间距、线路平纵断面条件)，结合本领域技术人员知晓的现有仿真软件或手段进行列车牵引计算，分别模拟运行时与列车运行方向相平行的各种外力(包括牵引力、列车阻力、列车制动力)对快车和慢车运行的影响，计算出快车一和慢车在各越行点前后区间的运行时间差，如计算结果为Δt1＝3min，Δt2＝7min，Δt3＝5min，选取最大的运行时间差作为Δt，因此Δt＝7min。

再根据规划客流量及服务标准，如快车不低于15min一班，因此每小时快车开行对数n＝4，n的数量为快车一和快车二的数量之和，每小时最大开行对数N根据公式N＝(60-n×Δt)/h＝(60-4×7)/2＝16对，其中h为信号允许的列车最小行车间隔，城市轨道交通线路一般为2min，此时，该方案的系统能力为每小时16对，其中快车每小时有4对，包含快车一和快车二，慢车每小时有12对，若客流量需求的列车开行对数为每小时15对，即每小时16对为本开行方案的系统能力，则该开行方案的系统能力满足要求。

若满足客流量需求的列车开行对数为每小时18对，则图2的越行方案下的系统能力无法满足要求，需调整越行点的位置或数量，或者调整每小时快车开行对数n，如调整第一个越行点的位置，调整后如图3所示，然后采用前述模拟方法分别计算出Δt1′＝5min，Δt2′＝5min，Δt3′＝5min，每小时最大开行对数N＝(60-n×Δt)/h＝(60-4×5)/2＝20对，其中快车每小时有4对，慢车每小时有16对，即每小时20对为本方案的系统能力，则该开行方案的系统能力满足要求。

一条线路的规划目标可能存在多个越行方案均可实现，要综合考虑越行点的设置工程造价及实施条件、系统能力最大化、发车间隔均衡化等指标，进行研究比选确定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种不同速度目标值的快慢车模式的系统能力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据规划功能要求，确定快车停靠站及越行点的分布情况；

(2)根据车型的性能、快车不停站数量及停站时间、区间长度和线路条件，模拟运行时的各种外力与列车运行的关系，分别测算各个越行点前后区段的快车和慢车的运行时间差，所述运行时间差包括区间走行时间差和停站时间差之和，取最大的运行时间差作为Δt；

(3)根据规划设计指标拟定每小时快车开行对数n，根据n计算出每小时最大开行对数N，即为本方案的系统能力；

其中，所述快车包含所有非站站停列车，所述快车中至少有一个的速度目标值与慢车的速度目标值不同。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述规划功能要求包括车站周边片区规划、车站功能及级别和车站客流预测。

3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，计算所述运行时间差时，所述快车选取所有快车中最大的速度目标值且停站数量最少者。

4.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述规划设计指标包含快车预测客流需求量和规划服务标准。

5.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，每小时最大开行对数N根据公式N＝(60-n×Δt)/h计算得出，其中h为信号允许的列车最小行车间隔。

6.如权利要求1-5任一所述的计算方法，其特征在于，若每小时最大开行对数N满足客流量需求的列车开行对数，则开行方案的系统能力满足要求；若每小时最大开行对数N不满足客流量需求的列车开行对数，则调整越行点的位置或数量，或者调整每小时快车开行对数n，重复步骤(2)和(3)，直到N满足要求。