1、2014 届交通运输专业（城市轨道交通）毕业设计I重庆轻轨 3 号线跨站停车运行方案设计摘要：在城市轨道交通发展至今，列车的停站方案对轨道交通运营起着越来越重要的作用，合理的停站方案不但能有效提高企业运营效率，还能提高乘客的服务水平。作为一条新开不久的线路，重庆轻轨 3 号线自 2012 年开通以来，客流量日益增大，同时由于线路停站较多，在高峰时期的运营中拥堵问题十分严重，目前有必要对该线路的列车停站方案进行合理的优化。在现有国内外对于列车停站方案的研究中，明确指出合理的跨站停车方案能够有效解决高峰时期的拥堵问题，提高运营效率。同时还给出了相应的模型及算法来确定该方案，在此基础上，再结合重庆轻
2、轨 3 号线的运营状况、客流特征及线路周边商业环境，设计出合理的跨站停车方案，以有效缓解高峰时期拥堵的问题。最后，在设计出合理的停站方案之后，绘制出优化后的列车运行图，并结合现状运行图对该方案进行评价。关键词：跨站停车；重庆轻轨 3 号线；运行图优化王晓玲：重庆轻轨 3 号线跨站停车运行方案设计IIThe Scheme Design of Chongqing Light Rail Line 3 for Skip-stop Operation Abstract: In urban rail transit development up to now, the train-stop scheme
3、plays an more and more important role in rail transit operation, and reasonable stop scheme can not only effectively improve the operational efficiency of enterprises, but also improve the level of passenger service. As a newly opened line, Chongqing Light Rail Line 3 since opened in 2012, traffic i
4、s increasing, and due to line stop more at the same time, the congestion problem is very serious during the operation of height. Now it is necessary to make a reasonable optimization scheme for the train-stop on the route .In the existing scheme for the train stop at home and abroad research, it has
5、 made clear that a reasonable skip-stop operation scheme can effectively solve the problem of congestion during rush hours, improve operation efficiency. At the same time, it also give the corresponding model and algorithm to determine the amount of the scheme ,on this basis, combining operation sit
6、uation of Chongqing Light Rail Line 3, passenger flow characteristics and the lines surrounding commercial environment, we can design the reasonable skip-stop operation scheme in order to effectively alleviate the problem of congestion during rush hours. Finally, after designing a reasonable stop sc
7、heme and drawing out the optimized operation diagram, the scheme should be evaluated by compared with the status of train diagrams.Keywords: skip-stop operation; Chongqing rail transit line 3; diagram optimization2014 届交通运输专业（城市轨道交通）毕业设计III目录摘 要 .IAbstract. .II1 绪 论 .31.1研究背景 .31.2国内外停站方案研究综述 .31.2.
8、1 国内研究现状 .31.2.2 国外研究现状 .31.3设计的目的及意义 .31.4设计的主要内容及方法 .31.4.1 设计内容 .31.4.2 设计方法 .32 列车停站问题分析 .32.1停站方案与运营效率的关系 .32.2不同停站方案的优缺点分析 .3王晓玲：重庆轻轨 3 号线跨站停车运行方案设计IV2.3跨站停车方案概述及其采用条件 .33 重庆 3 号线运营现状 .33.1客流现状 .33.2列车开行现状 .33.3现状晚高峰运行图 .33.4必要性和可行性研究 .33.4.1 必要性研究 .33.4.2 可行性研究 .34 方案设计 .34.1相关数据准备 .34.2模型建立
9、.34.3模型求解及方案的确定 .34.3.1 定性分析 .34.3.2 定量计算 .34.3.3 最终跨站方案 .35 方案评估 .36 结论与展望 .36.1研究结论 .36.2研究展望 .3致 谢 .32014 届交通运输专业（城市轨道交通）毕业设计V参考文献 .32014 届交通运输专业（城市轨道交通）毕业设计11 绪 论1.1研究背景随着经济的不断发展，城市规模的不断扩大，城市化水平的不断提高，城市发展目前主要面临交通拥堵、交通事故的不断发生以及城市周边环境污染日益严重等问题。城市轨道交通的引入与发展，使得很多城市的交通模式得以转变，不再是由单一的常规公交来满足城市的交通运输需求，轨
10、道交通以其大运量、快速、准时、良好的安全性、独立专用轨道等特点吸引了大量的客流，有效减轻了地面交通的负荷。同时，对于整个城市综合交通体系而言，城市轨道交通发挥着越来越重要的作用，不但有效缓解了地面交通的拥堵问题，而且还为社会带来了更大的经济效益。在城市轨道交通实际的运营中，运营商往往希望用最低的成本，在获得最大的收益的同时，也能满足乘客的需求。众所周知，要提高运营效率最常见的方法是提高列车运行速度和提高列车的满载率，对于市内的轨道交通，由于站间距较小，一般情况下列车的运行速度不会太高，短时间内的大范围加减速不利于列车的维护；而对于轨道沿线本身就存在客流分布不均的特点，很多研究者就开始了对列车停
11、站方案加以研究。从众多学者研究的结果看来，通过改变传统的站站停车模式，采用跨站停车或者快慢车方式更能有效的为乘客节省出行时间，同时也增加了部分乘客的等待时间，最终需要确定的是为乘客节省的时间总和要大于乘客增加的候车和换乘时间总和。对于跨站停车方案，目前在日本的京成线、圣地亚哥及智利等地铁系统中加以应用，并取得良好效益。对于长距离、停站次数较多、部分站点客流量较大的线路，研究跨站停车方案是很有必要的。重庆轻轨 3 号线字自开通以来，一直采用的传统的站站停车的列车运行方案，该线路停站次数较多，全程运行时间较长，因此对该线路的停站方案进行研究具有重要意义。王晓玲：重庆轻轨 3 号线跨站停车运行方案设
12、计21.2国内外停站方案研究综述在轨道交通不断发展与进步的今天，如何提高轨道交通运营的效率，深受很多人的关注。为此，国内外对列车的停站方案进行了大量研究，列车停站方案通常分为站站停和非站站停两种，而非站站停车方案通常包括跨站停车方案和快慢车方案。在研究这些方案时，最主要是根据线路客流特征，兼顾线路长度、线路通过能力、旅客平均运距等因素，建立最节省乘客出行时间以及运营成本最低的数学模型，通过现代智能优化算法来求得最优解，从而确定列车的跨站停车方案。此外，在列车停站方案的研究中，要实现的最关键的两个目标是旅客服务水平的提高和运营成本的降低，国内外的众多学者研究对停站方案的研究大多落在这两点上。1.
13、2.1 国内研究现状国内学者对列车停站方案的研究主要开始于对大铁路列车停站方案的研究，在此过程中，沿线客流的分布及特征是制定停站方案的关键。在市场经济条件下，应该制定合理的列车停站方案以满足不同乘客对出行的需求。列车是以站站停车模式运营还是以非站站停车模式运营，直接影响乘客对出行方式的选择，列车停站次数越多，越有利于吸引沿线的客流，但这样一来，列车的旅行速度会降低，同时会损失一部分客流。因此，在对列车的停站方案进行制定时，合理平衡两部分客流，以使最大可能的满足乘客，提高旅客服务水平，对运营者来说是至关重要的。屈明月、黄树明在文献 1-2中指出，停站方案的确定主要是依据客流的空间分布，并给出了一
14、种跨站停车方案是重要的站所有列车都停，其余的列车交替停车。另一种跨站是开行快慢车方案，此时快慢车的开行比例以满足最大乘客需求为主，兼顾旅客平均运距和旅客出行时间，当线路各站点的上、下车客流量分布不均衡时，采用快慢车方案是有利的，同时还建立了对于跨站停车方案的评价体系指标，从而更好的完善停站计划。陈凡、王昊 3在城市圈城际铁路开行方案的优选中，指出城市轨道停站方案主要有 3 种，即站站停、跨站停和一站直达的专线，分析了三种停站方案的优缺点并解决了跨站停车方案中的列车越行问题。郑锂、宋瑞、何世伟、黎浩东 4在确定了跨站停车的特征2014 届交通运输专业（城市轨道交通）毕业设计3的基础上，分析了开行
15、跨站列车的前提是长距离出行乘客得到的节约时间总和大于部分乘客增加的候车和换乘时间总和。同样的房霄红 5在研究中也分析指出跨站停车方案的设计需明确线路长度、短途旅客特点和通过能力状况，在此基础上建立以运营企业社会经济利益最大化和旅客总出行时间最小化为目标的多目标模型，通过蚁群算法能够求解出最优解。刘丽波 6以日本东京京成线为例，通过分析东京私铁快慢车组合运营的方式及其配线方法，指出快慢车组合运营是缩短市郊轨道交通旅行时间、增强客流吸引力的有效方法，同时指出只要运营组织方案合理，可以达到比较高的行车密度。郭楷 7从线路功能定位、客流特点出发，对沪宁城际轨道交通的列车开行方案进行探讨，提出开行大站直
16、达和站站停两种列车的组合形式。兰淑梅 8在分析日本新干线运经验的基础上，指出在设计我国京沪高速铁路的客车开行方案时，应根据客流构成特点、分布规律及线路能力利用情况，采用各站交错停站、直达等多种形式的停站方案。宋键 9指出在市郊快速轨道交通线路上，根据客流潮汐化、向心性的特点，选用合理的列车停站方案，对优化列车运行组织、提高系统的服务水平和降低运营成本具有重要的意义。袁博晖 10从城市轨道交通的小时客流不均衡和断面客流不均衡两个方面，分析了改变运营组织方式的条件，并以节省出行时间为目标，建立了采用分站停车的运营组织方式满足乘客需求的数学模型。合理的停站方案不仅可以提高服务质量吸引更多的客流，而且
17、对运输企业经济效益的提高是显而易见的 11。1.2.2 国外研究现状自上个世纪 80 年代以来，国外的学者就开始了对列车停站方案的研究，而且在停站方案的应用方面已具有相当丰富的经验，如巴黎、莫斯科的地铁系统，旧金山、波士顿的轻轨系统，日本的京成线，智力和圣地亚哥的地铁系统，都采用了特殊的停站方案。在采用非站站停车的运行方案下，列车的运行速度有所提高，同时还提高了服务水平，减少了列车运用数量，降低了企业的运营成本。salzbom12和 Assad13指出在列车方案中，乘客最关心的是列车停站方案，停站方案的确定实际上需要确定一个车站集合或者它的一个子集，在这个集合内列车可以停靠。根据客流分布特征采
18、取合理的停站方案不但关系到列车运行组织的合理性，而且还关王晓玲：重庆轻轨 3 号线跨站停车运行方案设计4系到系统服务的水平的提高和运营成本的减少 14。Maxime Freyss 等人 15分析指出旅行时间对企业运营效率的重要性，而列车的停站时间是旅行时间的重要组成部分，通过建立传统站站停与跨站停之间的成本函数，减少在某些站的停站时间，最终对跨站停车模式给出了很好的模型，并且分析了该模型已经在圣地亚哥和智利等一些地铁系统中加以应用。最常用的分析方法是利用某种评价方法来确定出最优的停站方案，例如建立 0-1 整数规划模型，通过禁忌搜索算法或者动态规划方法等来求得能为旅客节省最多时间的方案，利用这
19、些方法可以构造出基于各种不同分区方案 16、特定停站方式 17和各种不同编组方式 18的列车停站方案，如全停站、间隔停站和区域停站方式。研究结果显示，对于在郊区通勤铁路线上的多对一需求方式，区域停站方式比其他两种停站方式更加优越 16。不同的列车停站方案具有不同的乘客服务水平、运输能力利用状况、行车组织复杂性和运营经济效益。Vijayaraghavan 19-20研究了基于大站快车和区间车调度策略下的车辆分配、组织和调度问题。Eisele 21指出如果各列车间能够实现协调配合，那么区域停站方案将比站站停的停站方案要好的多，因为列车的最终停站数量会比站站停的停站方案少的多，但是也可能增加乘客在被
20、跨站的等待时间 22。Suh 23考虑已知客流 O-D 矩阵、车站间距等因素,建立了地铁跨站运营时刻表制定模型，并以首尔地铁5 号线为例，证明高峰小时地铁列车跨站停车方案较站站停车方案能节省运行时间。Chang24采用模糊数学规划来研究即将修建的台湾城际间高速铁路列车开行方案问题，以经营者的总体运营成本最少和旅客总旅行时间最少为两个目标，在多对多客流 OD需求和给定运输能力下，采用模糊数学规划建立了旅客列车开行方案的多目标优化模型，包括三部分：停站计划、服务频率和客车车底对数。文中还指出，停站计划与给定的运输需求有关，停站的数量和方式应是一个弹性计划，而不是由规划者完全确定。Vuchic25对主要停车方案进行特征描述、对比分析及应用潜力研究，得到不同停车模式运营效果的评价方法。
