CN112722015A - 通过第三线提高线路运输能力分析方法、分析系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通过第三线提高线路运输能力分析方法、分析系统及应用，涉及城市轨道交通技术领域。分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标；通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式；通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试线路折返能力。本发明引入轨道交通第三线的模式进，并通过仿真模拟软件X‑drive测试三线模式下线路折返能力。通过第三线实现通道运输快速化与大运量的双向需求，提出采用第三线模式进行运输能力提升优化。快慢车分线运行互不影响，其运行时间更为稳定，运行计划也更为精确。

Description

通过第三线提高线路运输能力分析方法、分析系统及应用

技术领域

本发明公开涉及城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种通过第三线提高线路运输能力分析方法、分析系统及应用。

背景技术

目前，城市轨道交通系统运能与城市轨道交通建设规模及相关技术条件息息相关，在没有重大技术突破的前提下，一旦城市轨道交通建设完成其系统运能也随之确定。传统城市轨道交通系统运输能力受正线数量、信号系统、配线形式、配属车数、运营方式等影响。在特大型城市，具有广袤的医疗、教育、就业、生活资源，吸引了大量的外来人口到此定居、生活；促使大型城市不断扩张，城市功能也逐步分区，原本的职居一体的城市结构逐渐转变为职居分离，城市的空间变大，但在高效的社会运转下，居民的出行时间目标却未发生明显的变化，更高旅行速度的城市轨道交通系统是出行的主要选择方式。

在现有技术中，李凤玲、史俊玲对巴黎大区轨道交通的网络构成、布局特点、资金来源及运营管理等进行系统介绍。在此基础上，根据各种交通工具不同的服务范围，对巴黎大区的公共交通进行圈层划分，分析其轨道交通发展的主要特点，为我国发展城市轨道交通提供借鉴。

沈景炎提出了城市轨道交通线路长度不宜大于35km、最短不宜小于15km的限制，并提出对超长线路的概念和运营要求，以及线路规划的方法和理念。

江永、叶霞飞搜集分析莫斯科、纽约和东京三个国际典型大城市轨道交通配线相关资料的基础上，剖析了三大城市轨道交通线路形态、运营模式、建设时序、配线方法等方面的特点。韩宇通过经济分析，建立了基于换乘时间的枢纽内交通方式之间设施协调的模型。

陈睿玮、彭其渊介绍了纽约城市居住区与核心区分布情况，通勤客流的潮汐特征，并针对其特征进行了快慢线并行的线路设置方案以提高运能。简述了我国带状城市的功能区分布和城市形态与纽约的城市形态的类似之处，并提出宜发展的模式。

王仲林总结了广州在市域快线规划设计方面的经验，基于时空目标的功能定位，提出对线路规划设计的要求。分析国内外大站快线、快慢线组合以及复线等三大快线建设模式的功能差异及优缺点。

刘小丹在换乘量预测基础上，从运能匹配、运力协调、场站规模适应、运营时间衔接四个方面探讨如何实现枢纽内部运营衔接，重点探讨了如何根据主导交通方式的换乘量，来合理确定辅助交通方式运力的投入量、场站规模、运营时间。

王萌将乘客需求和枢纽提供服务进行量化，建立两者之间的匹配模型，使枢纽内各类设施的配置和旅客流线的设置更加符合人性化理念。

刘剑锋，罗铭等研究了北京城市轨道交通线路2012年以前的客流成长规律及线网客流特征，通过对线路客流的统计分析，得到了高峰小时客流特征、断面客流特征、各线上下车量的时空规律、换乘客流的时空规律等，并分析了实际线网规划中应注意的问题。

聂英杰分析了客流的时间、空间分布特征和敏感性，提出了提高城市轨道交通的服务水平和运营效益的思路和方法。

Zolfaghari等对快慢车运营的列车停站方案进行了研究。

Larriain等利用实验仿真的方法研究了线路走向、客流规模、客流方向不均衡性程度、乘客平均出行距离等因素对快车吸引力的影响，研究结果表明，乘客平均出行距离对快车的吸引力最大。

谭小土^[4]通过参考国内外的成功运营经验，研究了快慢车的行车组织，制定出与客流匹配的快慢车组合与停站方案，降低了企业的运营成本，提高了乘客的服务水平，从而实现了城市轨道交通运营效益的优化。

邓京维、梁青槐以城市轨道交通快慢车和跨线运行模式为研究对象，从理论上分析了实现两种运行模式的线路条件和运行组织条件，以乘客旅行时间最短为目标构建了快慢车运行方案优化模型，以乘客与企业利益最大化为目标构建了跨线运行方案优化模型，并分别给出了求解方法。

许泽成，叶霞飞等总结了北京、巴黎、莫斯科、东京等城市的轨道交通环线的运营模式，对上海轨道交通3、4号线提出了5种运营模式方案，分析了各自的特点和适用性。

钱焕研究了城市轨道交通辅助折返线型式。主要用于组织列车的折返，实现行车的合理调度。按折返站位置可分为起终点折返站和中间折返站，按折返方式又可分为站前折返、站后折返、混合折返和循环折返4种。

朱小军、王九州、苗塞松、吴丽娟^[7]介绍了车站配线的分类及其功能，然后针对其设计及评价方法，给出了车站配线设计的基本步骤及流程图，同时给出了车站配线的评价方法、配线分布图和折返时间计算图，并以天津城市轨道交通7号线为例进行了实例分析。

张琳卿、韩宝明、李德伟详细介绍纽约城市轨道交通，包括线路车站、运营组织特点以及城市轨道交通文化，并对纽约城市轨道交通昼夜运营、快慢车开行、票价设置等进行细致阐述，提出对我国城市城市轨道交通设计建设和运营组织的启示，为城市轨道交通建设运营提供借鉴。

姚凤金从换乘枢纽接驳交通的最短换乘时间出发，对换乘枢纽内的车辆运营调度进行协调组织，确定出换乘枢纽不同时间区间的车辆配置数、动态发车时间与动态发车间隔。

林震，杨浩在分析城市轨道交通发车间隔影响因素的基础上，将最大化运营者效益和社会福利作为目标，构建了城市轨道交通合理发车间距优化模型，并以算例验证了模型的可行性。

严波通过借鉴城市公共交通领域运营管理的部分理论和优化方法，对城市轨道交通运营组织的优化方法进行了研究，建立了以最大化企业和乘客满意度加权平均值为目标的城市轨道交通行车间隔优化。

鲁放，韩宝明等对小编组高密度的运输组织方式进行了全面的分析，提出了其优点及制约条件，分析了其技术经济的合理性和可行性。

郑亚珺分析了影响列车编组方案优化的因素，建立了考虑乘客出行成本和企业运营成本的编组方案优化模型，并以重庆市轨道交通6号线为案例进行模型的验证和分析，得到了不同时段内开行不同编组列车的开行方案。

许得杰，毛保华等以乘客等待时间、列车走行公里和列车运行时间最小为优化目标，建立了大小交路多目标优化模型，并对案例求解的折返站位置、发车频率进行了灵敏度分析。

宋键，徐瑞华，缪和平以市域快速轨道交通线为研究对象，分析了开行部分停站、跨站停、直达列车所需具备的条件，针对快慢车越行问题进行了深入研究。以上海市某条市域线为例，采用仿真铺画运行图的方法，分析研究了实行快慢车运行方案后越行地点的选择和列车始发间隔均衡性的问题。

屈明月，黄树明对城市轨道交通快慢车运营组织的特点和客流的适用条件进行了分析，对重庆城市轨道交通1号线的营运情况和客流特点进行了分析，并设计了快慢车开行方案，研究表明开行快慢车对线路通过能力影响较大，不宜在高峰时段开行。

陈晓峰对上海轨道交通16号线的运营组织情况进行了分析，提出采用快慢车开行方案可缓解线路客流不均衡的问题。通过对设计的多种快慢车开行方案的线路通过能力、乘客旅行时间等指标的对比，提出了上海轨道交通16号线开行快慢车的建议。

CadarsoL对城市轨道交通列车运营成本进行了详细分析，以最小化各项成本组成的综合成本为优化目标，建立了大小编组列车开行方案优化模型，通过案例计算得到了小编组列车和大编组列车混跑的开行方案，结果表明运营成本得到降低，满载率得到提高。

AssisW乘客等待时间、客流与运力差值、车底周转时间等变量加权最小为目标，建立了城市轨道交通列车优化调度模型，对圣保罗某城市轨道交通线路进行了列车调度优化。

VermaA以城市轨道交通和公交为研究对象，提出了一种城市综合交通运营优化方法，以最小化运营成本和乘客候车成本为目标函数，以满载率为约束，建立了发车间隔优化模型，采用穷举搜索法求解。 GhoseiriK^[30]在线路既定的OD需求下，综合考虑乘客和企业的利益，建立了列车开行方案优化模型，求解最优的列车编组长度、发车频率及停站方案。

Cortes，Jara-Diaz和Tirachini以区间车的折返站位置和列车发车频率为决策变量，以企业成本和乘客成本最小为目标函数，建立了公交区间车调度优化模型。模型可根据不同的客流断面分布情况确定区间车的最佳折返站位置。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的城市轨道交通系统运能不能满足实际发展的需要。

(2)轨道交通中存在着运营浪费及运营成本高，运能利用率低。

(3)在满足时间目标值、提高旅行速度、降低旅行时间、不同乘客出行需求的条件下，开行快慢车越行方案，能有效的提高运输能力。但相较于全线系统能力来说，无论开行何种模式均存在系统能力折减的情况。

(4)传统的开行方案受两条正线的能力限制，导致高运能与快速化间存在矛盾。因此根据本线特点，提出相应优化方案，即引入第三线独立开行快车。

(5)通过对各项因素可知，每一个因素并不是独立存在的，是互相耦合的，如车辆选型及编组会决定交路开行对数、折返能力；交路设置又会直接影响各区间运输能力。因此在进行线路运能优化提高时，需综合考虑各项因素。

同时分析了提高运输能力的传统方法。通过提高站立标准，则会影响乘客舒适度与运营安全性；通过扩大编组，则会降低线路折返能力；通过改变站型提高折返能力，但其又受制于车型、编组及速度目标值；线路需满足不同乘客出行需求开行快慢车，则整体运输能力与速度之间存在矛盾，即单一线路开行不同速度等级的车会降低全线运输能力，单一线路开行统一速度等级的车则无法不同旅客间的时间需求。

在传统的提高运输能力的条件下，提高运输能力的方式比较有限，尤其是在组织大站快车的线路上，需要同时解决运输能力和运输效率的问题，传统方法很难能够做到兼顾。

解决以上问题及缺陷的难度为：

本发明第三线轨道交通可承载同一通道内多种客流出行需求，但传统规划往往是分线实现，线路布置较为密集。

第三线方案，仅适用于潮汐客流非常明显的线路(射线)；对于双向客流相对均衡的线路(如主城区范围内的干线)不太适用。

第三线方案，折返站较传统折返站规模较大。

第三线方案，由于三条线都要满足故障车停车功能，因此停车线设置常规双线要复杂；运用时灵活性也相对较差。

第三线同一时段只能单方向行车。

解决以上问题及缺陷的意义为：

本发明分析城市轨道运能客流匹配性的影响因素，建立对线路运输能力的评价指标，有利于从各因素着手实施具体线路运输组织方案的优化。同时充分发挥相同通道内不同系统(慢车系统、快车系统)的运输能力，增强全域线网的客流吸引力，满足乘客不同的出行目的。

通过本发明，不仅可以提高城市轨道交通运行效率，降低运营成本，更有利于乘客出行体验，减少拥堵情况，改善轨道交通服务水平，提高运输能力，满足社会经济发展的需要。

本发明分析了，影响运输能力的主要因素，并给出相应的研究计算方法，通过对各项因素可知，每一个因素并不是独立存在的，是互相耦合的，如车辆选型及编组会决定交路开行对数、折返能力；交路设置又会直接影响各区间运输能力。因此在进行线路运能优化提高时，需综合考虑各项因素。

同时分析了提高运输能力的传统方法。通过提高站立标准，则会影响乘客舒适度与运营安全性；通过扩大编组，则会降低线路折返能力；通过改变站型提高折返能力，但其又受制于车型、编组及速度目标值；线路需满足不同乘客出行需求开行快慢车，则整体运输能力与速度之间存在矛盾，即单一线路开行不同速度等级的车会降低全线运输能力，单一线路开行统一速度等级的车则无法不同旅客间的时间需求。

在传统的提高运输能力的条件下，提高运输能力的方式比较有限，尤其是在组织大站快车的线路上，需要同时解决运输能力和运输效率的问题，传统方法很难能够做到兼顾。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种通过第三线提高线路运输能力分析方法、分析系统及应用。

本发明目的在于对影响运能的因素进行分析、研究、总结、计算，再结合实例进行相应运能评价，并提出创新、优化方案。主要包括：

城市轨道交通运输能力影响因素分析

分析决定城市轨道交通运能的因素，提出各因素方法，对逐一进行分析、总结，提出在各因素影响下线路的运输能力。其因素包括：车辆选型及编组、列车运行交路、车站折返能力等。

传统模式运能提升

针对各影响因素，如站席标准、车辆编组、折返能力、开行模式在传统两线模式下提出运能优化提升的方法，并给出相应的提升空间，并量化其提升能力。

第三线提高线路运输能力

传统城市轨道交通设计与建设中均为两线布置，当车辆型式、编组数量、折返能力确定后全线的行车量、系统运输能力也就基本确定了，作为百年工程很难在不改造土建工程的条件下进行能力提升，况且其改造规模也是巨大的。

本发明主要提出采用第三线模式，其适用于通道运量需求较大，且潮汐现象明显的线路，并通过仿真模拟软件X-drive测试三线模式下线路运输能力，较两线模式运能会有极大的提高，还可以同时满足快慢车的需求，且实现快车运行对慢车运行没有影响。

本发明以深圳轨道交通21号线为例，分析传统两线模式和第三线模式间运输能力差异、旅行速度差异及对应的各项指标，如运输储备、拥挤度及舒适度、全日平均满载率、高峰小时满载率、配属车数及车辆投资，从而得出通过建设第三线较传统两线模式运能优化情况及与深圳市轨道交通未来发展目标的契合性。

所述技术方案如下：根据本发明公开实施例的第一方面，一种通过第三线提高线路运输能力分析方法，应用于计算机终端，所述通过第三线提高线路运输能力分析方法包括：

步骤一，分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标；

步骤二，通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式；

步骤三，通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试引入的所述第三线模式下线路折返能力。

进一步，步骤二中，所述运营交路包括：单一运行交路、大小运行交路、交错运行交路；所述车辆编组选取6、8辆编组；

不同交路对车辆配属计算方法包括：

全线配属车数由高峰小时开行对数、线路长度、平均旅行速度、全日开行计划、最小发车间隔决定；配属车数包括运用车数、备用车数、检修车数；

配属车数＝运用车数+备用车数+检修车数；

运用车数＝2×高峰小时开行对数×(交路长度÷平均旅行速度)；

备用车数＝运用车数×备用系数(根据实际运营经验一般取0.6)；

检修车数＝厂修车数+架修车数+定修车数+季检车数+双周修车数；

厂修车数＝年走行公里÷120×35÷250；

架修车数＝(年走行公里÷60-厂修车数)×20÷250；

定修车数＝(年走行公里÷15-厂修车数-架修车数)×8÷250；

季检车数＝(年走行公里÷3-厂修车数-架修车数-定修车数)*2÷250；

双周修车数＝(年走行公里÷0.5-厂修车数-架修车数-定修车数-双周修数)×0.5÷250；

修理车数＝年走行公里(万公里/车)÷定检公里(万公里)×停修时间(天)÷年天数)。

进一步，步骤二中，获取快慢车的运营模式的方法包括：两条正线组织站站停慢车、第三线组织大站停快车；所述第三线组织大站停快车包括：

正线数量：3条；

速度目标值：120km/h；

车辆选型：A型车；

车辆编组：8辆编组；

运营模式：第三线快车，站站停加大站停。

快慢车的运营模式中，采用快慢车1:1开行模式。

根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种通过第三线提高线路运输能力分析系统，应用于计算机终端，所述通过第三线提高线路运输能力分析系统包括：

技术指标获取模块，用于分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标；

运营模式获取模块，用于通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式；

仿真测试模块，用于通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试引入的所述第三线模式下线路折返能力。

根据本发明公开实施例的第三方面，提供通过第三线提高线路运输能力的系统，包括两条站站停列车运行线，其特征在于，在所述两条站站停列车运行线中间，设置有大站车运行线，所述大站车运行线采用单线双方向运行模式。

所述两条站站停列车运行线、大站车运行线设置在终点站；所述大站车运行线采用单线单方向运行，快车线运行车辆由慢车线提供，快慢车运行车辆交替进相应的运行线；

所述大站车运行线采用单线双方向运行模式时，中间站在会车或停车中，每隔一段距离，设置车站会让，用于大站停车；

所述大站车运行线采用单线双方向运行模式时，中间站为大站快车停靠车站，所述中间站采用两条站站停列车运行线双向运行；

所述大站车运行线采用单线双方向运行模式时，中间站为小站，所述中间站采两条站站停列车运行线单向运行；

所述中间站包括快慢车停靠站和仅慢车停靠站；

快车不停靠的站不依照慢车线位敷设，在线路曲线段取直敷设，绕行出同一通道；在仅慢车停靠站设慢车站台。

根据本发明公开实施例的第四方面，一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标；

通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式；

通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试引入的所述第三线模式下线路折返能力。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明分析了影响城市轨道交通线路运能规模的各个因素的内容、方法和一般规律，提出了每个因素与运能间的量级关系。

本发明分析了车辆选型编组、速度目标值、折返能力等技术指标对系统运输能力的影响。

本发明分析了提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、快慢车模式的传统方法。

本发明引入轨道交通第三线的模式进，并通过仿真模拟软件X-drive测试三线模式下线路折返能力。

本发明以深圳市轨道交通21号线为例，通过第三线实现通道运输快速化与大运量的双向需求，提出采用第三线模式进行运输能力提升优化。

本发明在优化模式中，采用三线方案，快慢车开行比例较大，可达1:1，能极大的满足不同乘客出行需求，且快慢车可随时动态调节开行数量、开行更为灵活；快慢车分线运行互不影响，其运行时间更为稳定，运行计划也更为精确；优化模式中，全线单一小时最大能力为39对车/小时，较传统模式提高56％，输送能力为8.12万人/小时，较传统模式提高56％,运能为18.83％,较传统模式提高50.88％，站立密度也有所缓解，最大站立密度下降4.96％；全线配属列车数为71列、568辆，投资62.48亿元，占总工程投资的8％，较传统模式下降4.05％。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的快慢车运行模式示意图。

图2是本发明实施例提供的三线模式终点站示意图。

图3是本发明实施例提供的三线模式中间站示意图。

图4是本发明实施例提供的单线双方向运行时，需要每隔一段距离，设置车站会让，也可供大站停车示意图。

图5是本发明实施例提供的折返站型图。

图6是本发明实施例提供的混合交替折返间隔距离曲线图。

图7是本发明实施例提供的21号线早晚高峰断面早高峰客流断面图。

图8是本发明实施例提供的晚高峰客流断图。

图9是本发明实施例提供的潮汐客流形态分布图。

图10是本发明实施例提供的21号线全天分时段客流分布图。

图11是本发明实施例提供的各站客流乘降量表。

图12是本发明实施例提供的大站快车不越行方案图。

图13是本发明实施例提供的大站快车越行方案图。

图14是本发明实施例提供的早高峰车厢满载率柱状图。

图15是本发明实施例提供的晚高峰车厢满载率柱状图。

图16是本发明实施例提供的三线双方向运行图示意图。

图17是本发明实施例提供的第三线早高峰高峰车厢满载率柱状图。

图18是本发明实施例提供的第三线晚高峰车厢满载率柱状图。

图19是本发明实施例提供的通过第三线提高线路运输能力分析方法流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明公开实施例所提供一种通过第三线提高线路运输能力分析方法、分析系统及应用。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

1.提高城市轨道交通运输能力的一般方法

城市轨道交通的运输能力受多个因素影响，主要有车辆选型和编组、站席标准、信号系统、配线形式、折返能力、交路方案、配属车数等。对各个因素的影响程度进行定量化的分析，并对提高运输能力的传统方法进行了分析。

1.1城市轨道交通运输能力的定义

城市轨道交通线路运输能力是指某城市轨道交通线路单方向、一小时内所能输送的旅客总数，其内涵还包括通过能力和输送能力。

1.2城市轨道交通运输能力影响因素

城市轨道交通运输能力主要取决于车辆选型、站席标准、编组数量、信号系统、配线形式、折返能力、交路方案、配属车数等。

1.3提高运输能力的传统方法。通过提高站立标准，则会影响乘客舒适度与运营安全性；通过扩大编组，则会降低线路折返能力；通过改变站型提高折返能力，但其又受制于车型、编组及速度目标值；线路需满足不同乘客出行需求开行快慢车，则整体运输能力与速度之间存在矛盾，即单一线路开行不同速度等级的车会降低全线运输能力，单一线路开行统一速度等级的车则无法不同旅客间的时间需求。

在传统的提高运输能力的条件下，提高运输能力的方式比较有限，尤其是在组织大站快车的线路上，需要同时解决运输能力和运输效率的问题，传统方法很难能够做到兼顾。

2通过第三线提高线路运输能力

传统城市轨道交通设计与建设中均为两线布置，当车辆型式、编组数量、折返能力确定后全线的行车量、系统运输能力也就基本确定了，作为百年工程很难在不改造土建工程的条件下进行能力提升，况且其改造规模也是巨大的。

对于超大城市大客流通道当运输能力与高速化存在矛盾的情况下可考虑修建第三线或四线。修建四线，其中两条快线、两条慢线在运输通道内实现合理分工，在现有技术城市轨道交通运用的较为广泛，但究其原理还是较为简单，本发明通过增加第三线的运输组织模式进行分析对运输能力的影响。

2.1第三线运输组织模式

2.1.1第三线双方向组织快车

即两条慢线单方向运行，第三线为快线，且组织单线双方向运行。该种方式在现有技术铁路里较为常见。

但现有技术城市轨道交通中，第三线采用双方向运行的比较少有，由于第三线需要单线双方向运行，会伴生部分车站需要设置会让条件，车站规模较大；同时会让之后，部分列车需要在车站内进行等待，又将快线的服务水平降低。因此，国内外城市轨道交通中罕有案例，本发明通过检索，现有技术没有相关资料公开。

在城市轨道交通里，需要高频率的服务水平，单线双方向运行安全风险较高，因此，本模式不宜采用。本发明仅就该运行模式的配线形式进行分析。简要分析如下表1所示。

表1第三线双方向开行快慢车配线方案

1)终点站，上下两条线为站站停列车运行线，中间线为大站车运行线，大站车运行线采用单线双方向运行。

2)中间站，单线双方向运行时，需要每隔一段距离，设置车站会让，也可供大站停车。

3)中间站，中间站若属于大站快车停靠车站，可以采用左边的站型；若属于小站即快车不停靠站，则可采右侧的站型，大站快车所行驶的快车线敷设时可绕行出此站，从而选线更为顺畅。

2.1.2第三线单方向组织快车运行

第三线上组织单方向快车，即根据客流形态，早高峰及晚高峰分方向组织符合潮汐性快车。这种方式比较适合带状城市的客流特征，或者核心城市与卫星城之间的联系。现有技术城市轨道交通有部分案例存在，包括：

2.1.2.1纽约地铁纳苏线(J/Z)线

纽约地铁J线与纽约地铁Z线是纽约地铁的两条服务路线。纳苏线于1888年开通，而J/Z线跨站运营模式于1988年正式应用于纳苏线，其目的是以其速度优势，吸引皇后大道线途经下曼哈顿区时拥挤的客流。 J线全天行驶，往返牙买加中心-帕森斯大道车站与百老汇街之间，而Z线仅在高峰时段的主要客流方向上开行(早6:30—9:30从牙买加中心往帕森斯大道，晚15:30—20:00为相反方向)。

为保证在高峰时期不同停站方案列车的通过能力，纳苏线部分车站之间的线路布置形式为三线并行，在高峰时段主要客流方向，J线和Z线在麦朵大道至玛西大道之间均使用高速线，在两站中间的法拉盛大道站、罗里摩街站以及荷威斯站等三站均不停车，而在非主要客流方向以及平峰时段，J线使用两侧正线。列车在全线没有发生车辆之间的越行。

纳苏线现有R32，R42以及R160三种车型共计192辆，均采用8节编组共计24列车，车辆定员为258人 (包括56个座位以及202个站位)，最大速度为89km/h。线路在非高峰时段每10分钟发一列车(每小时6列车)，高峰时段每5分钟发一列车(每小时12列车)，其中在主要客流方向J线列车和Z线列车交替发出，非主要客流方向则只发J线列车。

2.1.2.2首尔地铁9号线

首尔地铁9号线是首尔首都圈轨道交通的一条线路，从首尔特别市江西区的开花站到首尔特别市江南区的综合运动场站，共设30个站，其中换乘站为金浦机场站、麻曲渡口站、唐山站、汝矣岛站、鹭粱津站、铜雀站、高速客运站、善陵站、综合运动场站、石村站、奥林匹克公园站一共11个站，运营时间工作日和周末、节假日。工作日运营时间为05:30至次日01:00，周日和节假日05:30至24:00。

9号线投入运营，长达31.7km，东西向穿过城市，从江西区开花站开往松坡区综合运动场站，途中连接金浦机场。为了给往来于城市中心和郊区的各类长距离乘客提供快捷或直达的轨道交通，节约行程时间和减轻旅途疲劳，以及提高运营效率和降低运营成本，9号线采用了共线共轨的快慢车组合运行的模式，快车全程仅停9站，运行时间为27分钟，相对于传统站站停模式列车节省约44％的运行时间，同时相比于其他交通方式或者其他地铁线路，节省约55％的出行时间。由于快慢车是共线共轨运行，快车在某些车站或区间对慢车实行越行通过。快慢车运行模式如图1(首尔地铁9号线停站方案示意图)。

具体发车情况见下表2。

表2首尔地铁9号线全日行车计划表

时段	普通车	快车	合计
				5:00-6:00	3	2	5
6:00-7:00	5	4	9
				7:00-8:00	7	6	13
8:00-9:00	8	8	16
				9:00-10:00	7	8	15
10:00-11:00	6	6	12
				11:00-12:00	6	5	11
12:00-13:00	6	6	12
				13:00-14:00	6	6	12
14:00-15:00	6	6	12
				15:00-16:00	5	6	11
16:00-17:00	6	6	12
				17:00-18:00	6	6	12
18:00-19:00	8	7	15
				19:00-20:00	7	8	15
20:00-21:00	7	7	14
				21:00-22:00	6	5	11
22:00-23:00	6	4	10
				23:00-00:00	6	5	11
00:00-01:00	4	3	7
				合计	121	114	235

2.1.2.3配线形式

第三线组织单方向快车，配线方案如图2-图3。

如图2所示，上下两条线为站站停列车运行线，中间线为大站车运行线，大站车运行线采用单线单方向运行，快车线运行车辆由慢车线提供，快慢车运行车辆交替进相应的运行线，从而有效解决车辆来源与使用的问题，无须为快线系统单独修建列车停放线。

如图3所示，中间站分快慢车停靠站和仅慢车停靠站。快车不停靠的站可不依照慢车线位敷设，如在线路曲线段可取直敷设，绕行出同一通道，从而在慢车停靠站仅设慢车站台，达到选线灵活、工程节省的目的。

图4是本发明实施例提供的单线双方向运行时，需要每隔一段距离，设置车站会让，也可供大站停车示意图。

2.2三线模式系统能力核算

据第三线模式的配线形式，本发明其决定系统能力的折返能力做了仿真模拟分析，采用X-drive进行仿真计算，结果如下所示：

(1)仿真相关参数

1)停站时间

停站时间表，如表3。

表3停站时间表

2)轨道参数

轨道参数表，如表4。

表4限速指标表

限速类型	正线	道岔	站台
				限速(km/h)	120	50	80

3)车辆参数：列车长度：6节编组列车：140.72m，8节编组列车：186m。车辆参数表，如表5。

表5车辆参数表

Table 3-6Vehicle parameter table

牵引加速度分析表，如表6。

表6牵引加速度分析表

4)进路设置

5)对于列车折返的仿真，CBI设置进路时间是15秒。

6)站内停车策略

7)CBTC减速曲线：[-0.8,0,0]。

8)折返站站型

折返站站型图，如图5。列车利用站前、站后混合交替折返。

(2)仿真需求

终点站以混合折返形式布置，通过1、2站台交替折返。先接1站台；先接2站台。

(3)混合交替折返间隔距离曲线

8节编组列车分别在速度目标值120km/h、站台限速80km/h、停站时间40s的情况下混合交替折返间隔距离曲线图，如图6。

(4)交替折返仿真结果

列车按站后折返—站前折返交替运行。三线模式折返能力仿真计算表，如表7所示。

表7折返能力仿真计算表

由上表20可知，采用交替折返方式，6辆编组A型车，折返间隔为92s，折返能力为39对车/小时；8辆编组A型车，折返间隔为94s，即38对车/小时。

(1)输送能力

根据仿真结果，采用三线交替折返方式，不同编组方案输送能力如错误！未找到引用源。8所示。

由上表8可知，采用第三线交替折返方式，A型车6辆编组最高运能可达6.2万人/小时，8辆编组最高运能可达8.12万人。较两线模式运能提高约30％，且此为在开行快慢车的情况下，对系统能力影响较小.

通过分析，传统两线模式对运输能力的已到瓶颈，为应对特大城市轨道交通快速化与大运量的发展趋势，本发明提出采用第三线模式，其适用于通道运量需求较大，且潮汐现象明显的线路，并通过仿真模拟软件X-drive测试三线模式下线路运输能力，较两线模式运能会有极大的提高，还可以同时满足快慢车的需求，且实现快车运行对慢车运行没有影响。

下面结合具体应用例及实验对本发明作进一步描述。

应用例

以深圳市轨道交通21号线为例，分析采用对比采用传统两线模式以及三线模式运能、运输效率及投资的对比。

1、市交通发展现状

随着社会经济发展，交通出行总量保持快速增长态势。

现状全市机动化交通出行总量约2000万人次/日，年均增长5％左右，“强中心+强轴”结构明显，向心交通趋势显著，东、中、西发展走廊交通压力日益增长。

交通出行结构有所恶化，尚未建成对小汽车有竞争力的公共交通体系。

2012年开始全市公交客运总量稳定在1000万人次/日，轨道客流增长迅速，5年间增长了87％；常规公交客运量由每日625万人次降至2017年的453万人次，轨道客流增加主要转移自常规公交。

全市交通拥堵状况进一步扩大和加剧，跨原二线关高峰时段道路、常规公交、轨道交通均处于饱和状态。

主骨干路网晚高峰基本处于缓行/拥堵状态。道路交通拥挤区域的副中心拥挤也较严重。

跨原特区内外日均出行437万人次，比2010年增长46％，道路交通基本饱和；高峰期公共汽车平均满载率为80％，公交运力处于饱和；轨道进出关客流由2012年51万人次/日增长到102万人次/日，高峰期也基本饱和。

由市城市现状可知，进出关通道出行压力较大，轨道交通高峰期也接近饱和，需进一步提高线路输送能力，缓解进出关压力，提高轨道交通出行品质。

2、市未来交通发展概况

城市机动出行总量持续增长，“强中心+强轴”结构依然明显，向心聚集交通趋势人就突出，跨二线关交通压力仍然巨大。

随着人口就业岗位在外围的增长，除外围与核心区之间的联系增长，外围次中心之间的联系日益增强。

通勤圈距离不断扩大，但通勤时间仍希望中心区至外围中心之间轨道交通不超过45分钟，全程控制在1小时内，形成对小汽车具有竞争力的公交体系。

机场、铁路等重大对外交通枢纽对外出行快速增加，对内、对外综合交通一体化需要得到轨道交通进一步支撑和推进。

3、深圳市轨道交通未来发展

在高效的社会运转下，居民的出行时间目标却未发生明显的变化，需要更高旅行速度的轨道交通系统。综上，随着城市的发展，深圳市需要大运量、快速化的轨道交通系统，从而满足运输需求、提高运输品质。

4、市轨道交通21号线实例分析

本发明以市轨道交通线网中的21号线为对象，分析客流特征及客流全日分布系数，不同选型、编组情况下，制定合理的全日行车计划，分析其运能指标及运输需求。

4.1线路概况

城市轨道交通21号线位线路全长约62.1km。

4.2客流数据

21号线客流总体指标

21号线客流总体指标表9。

表9 21号线全线客流指标表

全线指标	21号线
		长度(公里)	62.1
客运量(万人)	99.36
		周转量(万人公里)	1369.1
平均运距(人/公里)	13.8
		客运强度	1.60
早高峰断面(万人/小时)	4.67
		晚高峰断面(万人/小时)	4.17

由上表9可知，21号线高峰小时客流量为4.67万人，属大运量轨道交通系统，且平均运距较长，达13.8km，且客流强度较高.

4.2.2 21号线高峰客流断面图

21号线早晚高峰断面表，如表10、11所示。21号线早晚高峰断面图如图7早高峰客流断面图、图8晚高峰客流断图所示。

表10 21号线早高峰断面

表11晚高峰小时客流断面表

由早晚高峰客流断面图及早晚高峰分方向上下客流图可知，早高峰坪地-前保方向最大客流断面约为 4.7万人，前保-坪地方向最大客流断面约为2.3万人，晚高峰前保-坪地方向最大客流断面约为4.2万人，坪地-前保方向约为2.0万人，由此可见本线具有明显的潮汐性，这是由城市发展过程中，职居分离逐渐明显，通勤客流贯穿市中心,在同一天中出现早、晚两个运营高峰。21号线早晚高峰客流形态图(潮汐客流形态分布图)，如图9所示。

4.2.3全日客流分布系数

根据预测结果，21号线全天分时段客流分布如图10所示。

4.3速度目标值分析

列车速度目标值是城市轨道交通的重要技术指标，它的选择与线路长度、客流构成、站间距离以及服务水平密切相关，过高或过低的速度标准都会给运营带来不利的影响。合理确定本线的速度目标值，对运营组织意义重大。

选择速度目标值采用的分析方法：由于不同最高速度的列车的加减速度不同，因此列车加、减速需要的时间和走行距离也就不同，如果站间距较短，则列车发挥不出其运行速度较高的优势。因此，对于停站较多的列车，选择列车的最高运行速度和站间距息息相关，故主要通过分析车站分布情况来选择适宜的速度目标值。

(1)与路网其他线路的速度目标值的匹配

深圳轨道交通网络中，各条在运营1、2、3、5、7、9号线设计最高运行速度都为80km/h，在运营11号线与在建的13、14号线设计最高运行速度为120km/h。21号线作为快线的功能定位，同时结合路网资源共享，本线宜采用120km/h。

(2)站间距的适应性

速度目标值的选择受到城市轨道交通线站间距的影响。现代地铁车辆采用动力分散式布置后，平均加速度一般都在0.5～0.6m/s²，最大常用制动减速度在1.0～1.2m/s²。如果列车最高速度配置偏大，站间距偏小，则可能在列车还没有运行到最高速度或在最高速度时运行极短时间就开始减速，这不符合经济运行要求。如果列车最高运行速度配置偏小，站间距偏大，则列车平均速度低，延长了旅行时间，同样也不合理。所以列车最高速度应与站间距相匹配，达到经济运行又满足预定要求的结果。不同的速度目标值对应的列车加减速距离分析表，如表12所示。

表12不同的速度目标值对应的列车加减速距离

速度(km/h)	加速距离(m)	减速距离(m)	加减速距离之和(m)
				80	305	245	550
100	772	429	1201
				120	1111	617	1728
140	1512	840	2352

通常，列车运行距离至少在加减速度距离合计的两倍以上，列车才能达到最高速度，并匀速状态；否则，列车性能得不到发挥，并处于频繁起停状态，旅行舒适度降低。即，实现列车最高速度的站间距宜大于列车加减速度距离合计的两倍以上。

从上表25可以看出，80km/h的速度目标值的站间距离宜在1.1km以上，100km/h的速度目标值的站间距离宜在2.4km以上，120km/h的速度目标值的站间距离宜在3.5km以上，140km/h的速度目标值的站间距离宜在4.7km以上。21号线南山段的平均站间距为1.4km，非南山段的平均站间距为3.1km。

(3)推荐速度目标值

因此，21号线主线速度目标值宜采用为120km/h。各区间旅行时间如表13所示。

表13区间运行时间表

区间	距离(km)	运行时间(min)
			前保-梦海	1.13	1.36
梦海-振海路	1.67	1.657
			振海路-鲤鱼门	1.71	1.726
鲤鱼门-花卉公园	2.4	2.19
			花卉公园-中山公园	1.07	1.313
中山公园-玉泉路	0.92	1.215
			玉泉路-科兴	1.25	1.421
科兴-欧洲城	2.9	2.427
			欧洲城-唐朗	5.15	3.664
唐朗-白石龙	4.8	3.352
			白石龙-梅龙	0.82	1.152
梅龙-南坑	1.67	1.656
			南坑-坂田南	1.245	1.396
坂田南-上水径	3.6	2.3
			上水径-深朗	3.315	3.393
深朗-白泥坑	3.08	2.426
			白泥坑-坳背	7.045	4.995
坳背-奥体南	4.155	3.349
			奥体南-数码城	2.16	2.235
数码城-龙翔	3.635	2.706
			龙翔-龙平北	2.575	2.147
龙平北-新生	1.74	1.697
			新生-坪地	4.29	3.057
合计	62.33	52.836

4.4列车选型分析

交通研究中心对市14号线作出的客流预测报告中对14号线客流进行敏感性分析中曾提到，前龙快线 (即21号线)建成后将使14号线的客流降低15.1％，而21号线的早高峰断面客流量为4.67万人次。属大运量级别，根据相应的城市轨道交通设计技术标准，可供选择的车型为A型车和B型车。

市轨道交通各线车辆选型概况：

深圳目前投入正式运营的轨道交通共8条线，其中1、2、4、5、7、9号线都为A型车6辆编组，11号线为A型车8辆编组(6+2：6辆普通车厢+2辆商务车厢)；3号线采用B车6辆编组。正在建设的6、8、12、 13、16号线都为A车6辆编组；10、14号线采用A车8辆编组。综合来看，各条轨道交通车辆选型以A车为主，因此推荐本线采用A型车。

4.5编组方案分析

根据高峰小时最大断面客流量4.67万人次计算不同编组方案

以上五种编组方案均能满足远期的客流输送要求，A7的编组方案虽能满足客流的输送要求，但目前没有7辆编组列车运营线路，若本线采用A7编组方案将难以实现与其他线路实现场段资源共享，“6+2”与“7+1”编组方案均为普通车厢与商务车厢连挂方案，本线作为市轨道交通西南至东北方向联系的快速轨道交通线路，并未经过机场等商务客流集散点，综上所述，推荐本线采用A型车，8辆编组。

4.6时间目标值分析

4.6.1本线时间目标值的要求

城市轨道交通“每条线路长度不宜大于35km，对超长线路应以最长交路运行1h为目标”。而随着城市化进程的推进，不少城市市区规模越来越大，当前城市轨道交通规划和建设，延伸的里程已覆盖了城市和乡镇的大部分区域，城市轨道交通线路长度有增长的趋势。

通勤交通出行时间不宜大于1h；沿线重点服务的新城、城镇通勤客流乘坐市域快轨的乘车时间宜控制在30min～45min。

市域铁路列车的旅行速度应根据列车性能、线路条件、车站分布和列车开行方案综合确定，并留有一定余量，不宜低于50km/h。由此可以，50km的线路，宜满足1h通行目标。

由上述可知，全线速度目标值不宜超过60min。根据市21号线功能定位要求，本线连接重要的通勤客流进出关通道，全线旅行时间不宜超过60min。

4.6.2 21号线全线旅行时间分析

21号线全线区间运行时间中，根据21号线，按站站停模式设置，则全程运行时间约为52.8min，全程旅行时间63.8min，旅行速度58km/h。由此可见在仅开行站站停列车时不能满足60min的旅行时间需求。

4.7本线运输组织模式的选择

为满足本线快速运输的需求，考虑开行一定的大站停列车。

4.7.1大站停模式停站原则

停站的设置原则：满足全日及高峰时段站间OD客流的需求(客流交换量大的车站)；满足站点上下客流的需求(上下客流量大的车站)；快车停站应考虑网络换乘的需求，需要兼顾换乘站的客流需求。大站车停靠站点的选择受到客流特点、城市规划以及深大城际在轨道交通网络中的地位等因素的影响。

4.7.2大站停模式停站选择

根据客流预测，客流量乘降量较大的是前保站、镇海路站、鲤鱼门站、科兴站、欧洲城站、白石龙站、梅龙站、上水径站、深朗站、坳背站、龙翔站，均在4万人/日以上。因此本次大站快车停站方案选择为：前保站、镇海路站、鲤鱼门站、科兴站、欧洲城站、白石龙站、梅龙站、上水径站、深朗站、坳背站、龙翔站、坪地站。21号线各站客流乘降量示意图，如图11。

4.7.3大站停模式列车开行对数

根据客流预测结果，高峰小时具备快速出行需求的客流占全线客流15％，即7010人/小时，则高峰小时需开行4对大站停列车。

5不同情景下21号线运能分析

通过基础数据，影响线路运能及运输需求的决定因素有车辆选型、列车编组、折返能力、正线数量、列车交路。

5.1情景1传统模式运能分析(双线及局部三四线)

5.1.1基础约束条件

正线数量：2条

速度目标值：120km/h

车辆选型：A型车

车辆编组：8辆编组

运营模式：站站停+大站停

折返能力：通过2.4.3可知，120km/h、A型车8辆编组情况下，最大折返能力为120s，即30对车/h。全日营业时间：根据深圳市全网运营情况，21号线营业时间从早上6：00至晚上24：00，全天共计运营 18小时，其余时间用于线路和设备维修。

5.1.2高峰小时开行对数及运能储备分析

为满足本线开行快慢车的需求，但快慢车开行方案对线路通过能力具有一定的影响，因此通过铺画运行图整理不同运营模式下高峰小时开行对数。

(1)模式一：大站快车不越行方案

大站快车不越行方案高峰小时单方向运行图12所示。

1)运行时分

慢车旅行时间为63.8min，旅行速度58.5km/h；快车旅行时间51min，旅行速度74km/h，快车较慢车旅行时间节省12.8min。为满足快慢车出发间隔与到达间隔均满足2min，乘客在站等待时间增至22min，在站等待时间较长，乘坐体验极差。而快车较慢车节省时间为12.8min，但等待快车时间为19min，等待时间大于节省时间，在总体旅行时间节省方面无任何优势。

2)系统能力及输送能力

每22min开一对大站直达列车，每小时开行3对大站直达列车，其余开行站站停列车。一小时内系统能力只有6对(3对快车、3对慢车。高峰小时系统输送能力表。开行大站快车不越行模式，高峰小时仅能开行8对列车，运能储备为-264.66％，不能满足客流需求。

(1)传统加强模式：大站快车越行方案

大站快车越行方案高峰小时单方向运行图，如图13所示。

1)运行时分

快车旅行时间51min，旅行速度74km/h。由于快车越行慢车，需设置7个越行站，分别为花卉公园站、中山公园站、塘朗站、坂田南站、白泥坑站、数码城站、新生站，在这些车站需增加相应的越行，满足慢车避让、等待快车的需求，既而增加工程投资。

没开行1对快速列车有5对慢车被越行，其中有2对慢车被越行两次。其慢车在站等待时间最长延长至6.42min。慢车旅行时间最大增至69.55min，旅行速度为53.76km/h。

2)系统能力及输送能力

高峰小时可开行25对列车，即5对大站直达列车，20对站站停列车。

5.1.3全日行车计划

依据约束条件及高峰小时开行方案编制分时行车计划，汇总后得到全日行车计划，

5.1.4高峰小时高断面满载率及全日平均满载率分析

(1)高峰小时高端面满载率分析

高峰小时高断面满载率反映的是高峰时段运营经济效益和车厢乘客站立舒适程度，根据各设计年度的运行交路情况、列车开行方案和断面客流规模计算各区间列车高峰小时高断面满载率如图14～图15所示。由图14-15可知，早晚高峰时段分别有12个、10个区间的车厢满载率在50％以上，满载率较高，多个区间车厢内均处于高负荷运作状态。且从高峰断面满载率柱状图14上可以看出，早高峰下行满载率较高，晚高峰上行满载率较高，客流分时段运作动态呈明显的潮汐性。

(2)全日平均满载率分析

全日平均满载率分析中，本次设计都是按5人/㎡设计站立人数，从全日平均满载率0.34，车辆运用与乘客舒适度方面均有一定平衡性。

在此种模式下，线既保证了乘客良好的舒适度，同时也保证了一定的运营满载率。

综上所述，在此情景下，高峰小时满载率过高，主要受两个因素影响：高峰小时客流规模较大，客流出行表现出明显的集聚潮汐形态，整体运输强度较高；其二受快慢车影响，系统能力受到一定的影响，最大开行列车对数仅为25对车/小时，极大的限制了整体运输能力。

全日平均满载率适当，说明在此情景下，车辆运用情况较为合理，开行方案适宜。

5.1.5车厢站立拥挤度分析

早高峰全线最站立拥挤度为4.23人/㎡，出现在下行方向(坪地-前保)，白石龙-塘朗区间。晚高峰全线最站立拥挤度为3.63人/㎡，出现在上行方向(前保-坪地)，塘朗-白石龙。全线拥挤度均在5人/㎡以下，但考虑到列车车厢高密度条件下的车门与车厢内站立密度的不均衡性，实际运营中的车厢拥挤度较理论计算值会略大些，因此下行方向在列车早高峰、上行方向的列车在晚高峰时段仍会出现拥挤度较高的情，全线分方向、分时段客流潮汐性较明显。

配属车数分析

根据情景1开行方案本线开行列车分快慢车，则两种列车平均旅行速度不同，依据计算结果，本次快车旅行速度取74km/h，由于部分慢车需等待快车，增加旅行时间，此处平均旅行速度取53km/h，以此计算情景1下列车配属数，由上表可知，在情景1下全线运用车为58列，在修车10列，备用车为4列，配属列车74列，按最新A型车每辆报价1100万，车辆投资65.12亿元。

情景1综合分析

由上述分析可知，本线采用双线或局部四线的情况下，由于开行快慢车导致全线能力折减，仅能开行 25对车，再无能力提升空间，全线高峰时段运能储备较小，早晚高峰分方向呈现出满载率过高的现象，在 50％左右的区间满载率高于50％，乘客乘坐体验较差；全日平均满载率适中，开行计划较为合理；全线需配备70列车，投资约61.6亿元，约占全线总投资的10％，投资占比较高。

由各项指标分析，本线早晚高峰表现出明显的潮汐性，传统的开行方案受两条正线的能力限制，导致高运能与快速化间存在矛盾。因此根据本线特点，提出相应优化方案，即引入第三线独立开行快车。

5.2第三线模式运能分析

5.2.1第三线开行模式的选择

即在三条正线的情况下，两条正线组织站站停慢车、第三线组织大站停快车。

第三线双方向组织快车。

即在第三线上组织双方向快车。

1)第三线双方向组织快车运行图铺画分析

第三线双方向组织快车运行图如图16.

以快车双方向服务频率5对/h(12min追踪)计算，以上图16示意，单趟列车需要与对向列车发生9 次会让，约7km需要设置越行站一座。本运行图尚未经过优化，全线需设置会让站11座(其中有2个慢车站需设置会让条件)。

2)运行时分

由于越行条件与双方向列车的优先等级有关，按会让9次，上、下行列车会让4-5次计算，平均每会让一次，旅行时间增加1.5min，则快车需要增加6-7.5min，较慢车(站站停)列车减少3-5min，时效性并不明显。

若进一步开行1、2对直达列车(如仅停靠2、3个车站)，则快车旅行时间可以进一步压缩。但是该方案边际条件太过复杂，会让站数量也会进一步增加，

3)系统能力及输送能力

双方向开行大站快车，慢车系统系统能力30对，快车系统能力按本次运行图设计在5对。则系统能力为30+5对，输送能力为7.47万人次。

4)存在的主要问题

①单线双方向运行，存在较多的敌对径路，运营风险较大；

②设置会让站个数较多(本次研究需设置11个会让站)，车站均规模较大，工程投资较大；

③由于21号线客流将会存在明显的潮汐现象，双方向开行大站快车的实际意义不大。

三线双方向组织快慢车运行还存在很多种可能性，如：若慢车服务频率可以降低，快车则可不局限在快车线上运行，释放一定的能力，也可以减少部分会让车站。但总体来看，双方向组织快慢车与21号线的客流形态并不太相符，三线模式不再对双方向运行进行分析。

在本发明中，第三线单方向组织快车运行：

第三线上组织单方向快车，即根据客流形态，早高峰及晚高峰分方向组织符合潮汐性快车。

适用场景：

贯穿市中心的通勤客流构成,在同一天中出现早、晚两个运营高峰。常见于贯穿城市中心的新建城市轨道交通线路。这类线路往往穿越了城市最为繁忙的交通区域，承担了市区最主要的客运压力，因此往往具备较高的运能等级。

适用于早晚高峰时，单方向客流较大、对旅行时间要求较高，不同时段同时反方向客流较少的情况，根据情景1分析，与本线客流特征较为符合。

运行时分：

快慢车分线运行，且快车仅单方向运行，在区间中不会产生会让，没有会让影响产生的等待时间。快车全线旅行时间51min，旅行速度73km/h；慢车全线旅行时间63.8min，旅行速度为54km/h。

输送能力：

根据仿真结果，采用三线交替折返方式。

存在的主要问题：

①在系统能力限制下，实现高峰小时快慢车各15对开行方案，或其他比例的开行方案，需在运营时精确按照运营计划开行快慢车，若其中一个车辆出现事故或晚点，则会影响整个运营系统。

②由于快车比慢车有明显的时间优势，会造成多数乘客乘坐快车导致快车系统人员拥挤性现象。

③全线按三线敷设，工程投资较大。

④快线作为一条单线，存在避让车站建设的可能性，其风井设置及安全疏散条件设施还需要进一步研究。

三线快慢车系统通过快慢线分线运行达到不同速度等级车辆独立运行的效果，能有效的应对潮汐客流的需求，且互不干扰，可根据客流情况选择开行不同比例的快慢车，运营灵活性较高。但由于全线需铺设三线，多选择以地面敷设，地下敷设则工程投资较大。

在本发明中，第三线开行慢车：

即两快一慢，两条线开行快车，高峰时段提供双方向运行的快车，单方向运行的慢车。

适用场景：

两快一慢，适用于双方向均有大量快速出行需求的线路。

配线形式：

配线形式与第三线单方向组织快车运行模式一致。

运行时分：

①乘客换乘情况

两快一慢，乘客换乘情况在运行中会出现几种情况。

情况一：慢车站去往反向慢车站。

花卉公园去往镇海路站。由于两站均为快车不停靠的慢车站，乘客无法乘坐快车线直接抵达，因此需要在相近站通过快慢车换线实现乘坐需求。乘客分别需要在玉泉路站、梦海站进行两次换乘。

a)情况二：慢车站去往反向相邻慢车站：

中山公园站去往花卉公园站，乘客分别需要在玉泉路站、鲤鱼门进行两次换乘。这种可以说是乘坐上的最差体验，因为两站相邻布置。

b)情况三：慢车站去往反向快车站

中山公园站去往鲤鱼门站。乘客需要在玉泉路站进行换乘。

c)情况四：快车站去往反向慢车站

玉泉路站去往鲤鱼门站。乘客需要在鲤鱼门站进行换乘。

②高峰全OD旅行时间对比分析

根据调查实际运营经验，在高峰时段一次综合换乘约7.04分钟，其中包括换向等待时间、单方向发车间隔、等待反向列车时间。因此全OD旅行时间为：全OD旅行时间＝OD客流*OD时间。

通过计算：全OD两快一慢的全OD旅行时间为190498人*分钟

全OD两慢一快的全OD旅行时间为187824人*分钟。

可以看出，两快一慢较两慢一快全OD旅行时间同比增加2674人/分钟。

③两快一慢旅行时间综合分析

a)快的不停慢的不到：

由双方向运行的线为快线，部分车站两个方向均不停，而站站停的慢线仅单方向运行，因此部分乘客需在相应的车站进行快慢线换乘，多则两次、少则一次。从而增加出行时间。

b)部分站内客流激增：

由于因线路设置而导致额外增加换乘客流，尤其连续两个慢车站仅有单方向慢车通过，都需要到同向相邻快车站换乘，导致相邻快车站客流激增，增加了站内客流管理难度，加大了运营风险。

c)选线无取直选择：快、慢车都需停靠车站。

第三线组织慢车，快慢线均需具备停靠各站台的条件，因此快车线无法利用不停靠站台的优势二次优化选线。(由于不需要停车，因此可通过线路取直优化选线方案)

d)旅行时间混乱：

无线性分布，不再是越近越短、越远越长。多次换乘打破了原本近距离、短时间的到达的乘坐体验。

e)综合分析：

两快一慢，本质上部分车站间缺失了互相直达的条件，不得不通过换乘抵达目的地，让便捷、快速的旅行服务变得繁琐、复杂。

在本发明中，系统能力：

与第三线开行单方向快车模式一致。采用交替折返方式，6辆编组A型车，折返间隔为92s，折返能力为39对车/小时；8辆编组A型车，折返间隔为94s，即38对车/小时。

在本发明中，输送能力：

根据仿真结果，采用三线交替折返方式。

两快一慢是损失部分车站站间直达功能以加快双方向快速运输的运输模式，增加了全OD旅行时间，选线也更加局限，因此第三线开行模式不宜采取此种模式。

在本发明中，第三线开行模式的选择

通过敷设第三线，实现快慢车分线从而在满足速度要求的同时提高线路输送能力，根据上述分析第三线开行双方向慢车与本线客流特点不相符，而第三线开行慢车则损失了运输中的部分直达功能，因此第三线开行模式本次选择第三线单方向开行慢车。

5.3第三线开行基础约束条件

正线数量：3条

速度目标值：120km/h

车辆选型：A型车

车辆编组：8辆编组：

运营模式：第三线快车，站站停+大站停。

全日营业时间：根据深圳市全网运营情况，21号线营业时间从早上6：00至晚上24：00，全天共计运营18小时，其余时间需用于线路和设备维修。

5.4高峰小时开行对数及运能储备评价

(1)运行时分

快慢车分线运行，且快车仅单方向运行，在区间中不会产生会让，没有会让影响产生的等待时间。快车全线旅行时间51min，旅行速度73km/h；慢车全线旅行时间63.8min，旅行速度为54km/h。

(2)高峰小时运能储备分析

高峰小时开行34对列车，快慢车按1:1的比例开行，高峰小时开行26对列车，运能储备为18.83％，运能储备较大，应对客流预测风险性极强。

5.5全日行车计划

依据约束条件及高峰小时开行方案编制分时行车计划，汇总后得到全日行车计划高峰小时高断面满载率及全日平均满载率分析。

5.6高峰小时高断面面满载率分析

早晚高峰小时高断面满载率分析图，如图17～图18所示。

由图17-18可知，早晚高峰时段分别有10个、10个区间的车厢满载率在50％以上，满载率较高，但系统能力还存有一定的余量，可在高峰时段或超高峰时段加开列车。且从高峰断面满载率柱状图上可以看出，早高峰下行满载率较高，晚高峰上行满载率较高，客流分时段运作动态呈明显的潮汐性。

(1)全日平均满载率分析

全日平均满载率分析中，本次设计都是按5人/㎡设计站立人数，从全日平均满载率0.34，车辆运用与乘客舒适度方面均有一定平衡性。

在此种模式下，线既保证了乘客良好的舒适度，同时也保证了一定的运营满载率。

通过第三线运行快车的模式从根本解决了两线情况下由于不同等级速差对系统能力的影响，释放出更大的能力空间，且相较于两线模式，三线模式开行的快车更多，如本次采用的开慢车1:1开行方案较两线方案多开行8对快车，极大增加了快车开行比例，从而提高运输水平。

5.7车厢站立拥挤度分析

拥挤度评价即车厢站席每平米站立人数统计，是评价乘客乘车舒适度的一个量化指标，可以对设计运输能力的合理性进行再评价。根据推荐的列车编组和运行交路方案，早高峰全线最站立拥挤度为4.02人/㎡，出现在下行方向(坪地-前保)，白石龙-塘朗区间。晚高峰全线最站立拥挤度为3.43人/㎡，出现在上行方向(前保-坪地)，塘朗-白石龙。全线拥挤度均在5人/㎡以下，但考虑到列车车厢高密度条件下的车门与车厢内站立密度的不均衡性，实际运营中的车厢拥挤度较理论计算值会略大些，因此早高峰下行方向、晚高峰上行方向可加开列车缓解拥挤度情况。

5.8配属车数分析

根据情景1开行方案本线开行列车分快慢车，则两种列车平均旅行速度不同，依据计算结果，本次快车旅行速度取74km/h，慢车平均旅行速度取57km/h，以此计算情景1下列车配属数。

在情景1下全线运用车为58列，在修车10列，备用车为4列，配属列车71列，按最新A型车每辆报价 1100万，车辆投资62.48亿元。

6、情景2综合分析

由上述分析可知，本线采用第三线的情况下，快慢车分线运行，快慢车互不干扰，极大的释放了线路能力，线路能力由两线的25对车/小时提升至38对车/小时；各项客流指标调整的弹性调整空间，全线需配备71 列车，投资约62.48亿元，约占全线总投资的8％，投资占比较两线模式有所下降。

7、综合分析

不同模式间综合分析中，在传统模式中，采用两线方案，快慢车开行比例为1:4，虽满足快速客流需求，但快车数也在系统能力的限制下无法提高；开行1对快车将有5对慢车被越行，且其中2对慢车被越行两次，慢车的旅行时间因需在避让站等待、避让快车通过而导致变得更慢；传统模式中，全线单一小时最大能力仅有25对车/小时，输送能力仅为5.34万人/小时，虽满足21号线高峰客流需求，但无任何弹性空间；运能储备为12.48％，按常规情况下，在系统能力应预留10％的情况下，本线运能储备仅有2.48％，应对客流预测风险能力较差；全线配属列车数为74列、592辆，投资65.12亿元，占总工程投资的10％，占比较高。

在优化模式中，采用三线方案，快慢车开行比例较大，可达1:1，能极大的满足不同乘客出行需求，且快慢车可随时动态调节开行数量、开行更为灵活；快慢车分线运行互不影响，其运行时间更为稳定，运行计划也更为精确；优化模式中，全线单一小时最大能力为39对车/小时，较传统模式提高56％，输送能力为 8.12万人/小时，较传统模式提高56％,运能为18.83％,较传统模式提高50.88％，站立密度也有所缓解，最大站立密度下降4.96％；全线配属列车数为71列、568辆，投资62.48亿元，占总工程投资的8％，较传统模式下降4.05％。

如图19所示，本发明还提供一种通过第三线提高线路运输能力分析方法，应用于计算机终端，所述通过第三线提高线路运输能力分析方法包括：

S101，分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标。

S102，通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式。

S103，通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试引入的所述第三线模式下线路折返能力。

本发明对城市轨道交通决定的运输能力的基本因素、运输能力的评价指标及基于传统运营模式优化后的运输组织模式进行了分析，得到了一些结论。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种通过第三线提高线路运输能力分析方法，其特征在于，应用于计算机终端，所述通过第三线提高线路运输能力分析方法包括：

步骤一，分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标；

步骤二，通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式；

步骤三，通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试引入的所述第三线模式下线路折返能力。

2.如权利要求1所述的通过第三线提高线路运输能力分析方法，其特征在于，步骤一中，所述折返能力包括站前折返能力、站后折返能力；

所述站前折返能力包括：站前单渡线、单折返线站前折返，站前交叉渡线折返；

所述站后折返能力用于侧式站台也适应岛式站台布置的折返站；包括：

列车停站时间的计算、列车最小到达间隔I到达计算、列车最小出发间隔I出发计算及列车最小到达间隔计算。

3.如权利要求2所述的通过第三线提高线路运输能力分析方法，其特征在于，所述站前设交叉渡线，两条折返线全部空闲，作业过程包括：

第一趟列车经过E点直向到达车站停靠站台(A)侧，乘客上下车同时办理侧向到达进路，开放信号；

经过一个追踪间隔后，第Ⅱ趟列车经过E点侧向到达车站，停靠在站台(B)侧，乘客上下车；

第二趟列车停妥后，转换道岔，开放信号，第Ⅰ趟列车在停站时间结束后，列车侧向出发，腾空站台(A)侧；

第一趟列车出清站前渡线轨道电路D点后，转换道岔，开放信号，第Ⅲ趟列车运行至E点，直向到达车站停靠站台(A)侧；

第三趟列车停妥后，转换道岔，开放信号，第Ⅱ趟列车在停站时间结束后，列车直向出发，腾空站台(B)侧；

第二趟列车出清站前渡线轨道电路D点后，转换道岔，开放信号，第Ⅳ趟列车运行至E点，侧向到达车站停靠站台(B)侧；

所述站前折返到达间隔时间为：

I_到达＝t_进站+t_转换+t_出站+t_转换；

式中：

t_进站——列车从E点至停靠站台所用时间(s)；

t_转换——办理进路、开放信号等的作业时间(s)，取13s；

t_出站——出发列车尾部驶离车站闭塞分区D点的时间(s)；

站前折返受限于列车侧向进站后，列车侧向出发的过程，因此t进站与t出站均应该按照侧向进出考虑，按照上述公式完成到达间隔计算后，还应验算列车停站时间是否满足要求；

列车最小出发间隔时间为：

I_出发＝t_出站+t_转换+t_进站+t_转换

出发间隔与到达间隔计算过程一致；

所述关门时间计算包括：

T_停站＝t_开关+(高峰小时上车人数+高峰小时下车人数)*t_上下/(N_车门*N_列*N_编成)+t_预留

式中：

t_开关--车门开关动作附加时间取初期取19s、近远期取17s；

t_上下--平均上或下一名乘客的综合时间取0.6s；

N_车门--车辆每侧的车门数；

N_列--高峰小时开行列车对数；

N_编成--列车编成辆数；

所述列车最小到达间隔I到达计算包括：

I_到达＝t_停站+t_入线+t_转换+t_进站

式中：

t_停站——列车在折返站下车站台停车时间(s)；

t_入线——列车起车到出清站后折返道岔B点时间(s)；

t_转换——车站为接后续列车办理进路、开放信号等的作业时间(s)，一般取13s；

t_进站——列车由E点向车站运行到最终停妥所需要的时间(s)；

所述列车最小出发间隔I出发计算包括：

I_出发＝t_出站+t_转换+t_出线+t_停站

式中：

t_出站——出发列车尾部驶离车站闭塞分区E点的时间(s)；

t_转换——办理进路、开放信号等的作业时间(s)，取13s；

t_出线——列车从折返线起车至停靠2站台所用时间(s)；

t_停站——列车在折返站下车站台停车时间(s)；

所述列车最小到达间隔为：

I_到达＝t_停站+t_入线+t_换向+t_出线+t_转换+t_进站。

4.如权利要求1所述的通过第三线提高线路运输能力分析方法，其特征在于，步骤二中，所述运营交路包括：单一运行交路、大小运行交路、交错运行交路；所述车辆编组选取6、8辆编组；

不同交路对车辆配属计算方法包括：

全线配属车数由高峰小时开行对数、线路长度、平均旅行速度、全日开行计划、最小发车间隔决定；配属车数包括运用车数、备用车数、检修车数；

配属车数＝运用车数+备用车数+检修车数；

运用车数＝2×高峰小时开行对数×(交路长度÷平均旅行速度)；

备用车数＝运用车数×备用系数(根据实际运营经验一般取0.6)；

检修车数＝厂修车数+架修车数+定修车数+季检车数+双周修车数；

厂修车数＝年走行公里÷120×35÷250；

架修车数＝(年走行公里÷60-厂修车数)×20÷250；

定修车数＝(年走行公里÷15-厂修车数-架修车数)×8÷250；

季检车数＝(年走行公里÷3-厂修车数-架修车数-定修车数)*2÷250；

双周修车数＝(年走行公里÷0.5-厂修车数-架修车数-定修车数-双周修数)×0.5÷250；

修理车数＝年走行公里(万公里/车)÷定检公里(万公里)×停修时间(天)÷年天数)。

5.如权利要求1所述的通过第三线提高线路运输能力分析方法，其特征在于，步骤二中，获取快慢车的运营模式的方法包括：两条正线组织站站停慢车、第三线组织大站停快车；所述第三线组织大站停快车包括：

正线数量：3条；

速度目标值：120km/h；

车辆选型：A型车；

车辆编组：8辆编组；

运营模式：第三线快车，站站停加大站停。

6.如权利要求1所述的通过第三线提高线路运输能力分析方法，其特征在于，步骤二中，快慢车的运营模式中，采用快慢车1:1开行模式。

7.一种通过第三线提高线路运输能力分析系统，其特征在于，应用于计算机终端，所述通过第三线提高线路运输能力分析系统包括：

技术指标获取模块，用于分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标；

运营模式获取模块，用于通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式；

仿真测试模块，用于通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试引入的所述第三线模式下线路折返能力。

8.一种通过第三线提高线路运输能力的系统，包括两条站站停列车运行线，其特征在于，在所述两条站站停列车运行线中间，设置有大站车运行线，所述大站车运行线采用单线双方向运行模式。

9.如权利要求8所述的通过第三线提高线路运输能力的系统，其特征在于，

所述两条站站停列车运行线、大站车运行线设置在终点站；所述大站车运行线采用单线单方向运行，快车线运行车辆由慢车线提供，快慢车运行车辆交替进相应的运行线；

所述大站车运行线采用单线双方向运行模式时，中间站在会车或停车中，每隔一段距离，设置车站会让，用于大站停车；

所述大站车运行线采用单线双方向运行模式时，中间站为大站快车停靠车站，所述中间站采用两条站站停列车运行线双向运行；

所述大站车运行线采用单线双方向运行模式时，中间站为小站，所述中间站采两条站站停列车运行线单向运行；

所述中间站包括快慢车停靠站和仅慢车停靠站；

快车不停靠的站不依照慢车线位敷设，在线路曲线段取直敷设，绕行出同一通道；在仅慢车停靠站设慢车站台。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

分析提高线路运输能力的车辆选型编组、速度目标值、折返能力技术指标；

通过上述技术指标，获取提高站立标准、扩大车辆编组、提高折返能力、调整运营交路、采取快慢车的运营模式；

通过获取的所述运营模式，引入轨道交通第三线，并通过仿真模拟软件测试引入的所述第三线模式下线路折返能力。

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