城市轨道交通网络运营管理的优化决策技术苏大

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1、1.城市轨道交通与城市发展第1页/共97页第一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。1.城市发展促进城市轨道交通发展轨道交通的产生依赖于城市发展轨道交通是城市发展到一定阶段的产物，它是城市客运需求达到一个较高水平后，为了解决城市交通拥挤问题而提出的。轨道交通网络规模与城市发展 网络规模即城市所需要的轨道交通网络总长度。网络规模大小与城市人口和用地规模相关。第2页/共97页第二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道交通模式要与城市发展相适应 轨道交通系统根据技术指标的不同大体上可分为以下几类： 有轨电车 （Tramway） 地铁 （Metro） 轻轨 （Light Rail Transit，简称

2、LRT） 独轨交通 （Monorail） 自动化导向的轨道交通 （Automated guide-way transit） 磁悬浮交通（Maglev train） 市郊铁路（Rural rail）选择何种模式取决于城市的规模与客流情况。1.城市发展促进城市轨道交通发展第3页/共97页第三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道网络布局与城市空间结构紧密相关 p单一中心均衡发展的城市一般是方格网结构，如墨西哥城。p单一中心分散发展的城市比较适合于放射状结构，如德国慕尼黑的地铁网。墨西哥城地铁线网慕尼黑地铁线网1.城市发展促进城市轨道交通发展第4页/共97页第四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。

3、 p多中心集中加分散发展的城市比较适应混合结构 伦敦轨道环线串联了27个地铁站，其中与5个伦敦火车站相连，每座车站又基本上是伦敦市区向伦敦大区辐射的放射形铁路的起点站，环线绕行到伦敦南方与泰晤士河并行，许多景点都聚集在此：白金汉宫、国会大厦、西敏寺、伦敦塔、泰晤士河游船等。伦敦轨道交通网1.城市发展促进城市轨道交通发展第5页/共97页第五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道线路布设要与城市交通协调 轨道交通线路走向应符合城市客流集中的交通走廊，尽量在城市干道布设，并且应以最短、最便捷的路线连接车站、码头、航空港、大型商业区、居住区等客流集散量大的场所，以减少线路的非直线系数和缩短居民的出行

4、时间。1.城市发展促进城市轨道交通发展第6页/共97页第六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。对城市结构的影响在轨道交通的建设初期，网络的结构要以城市结构为基础；在不断运营发展后，轨道网络又会对城市的土地使用布局和空间结构产生影响。城市轨道交通能够成为城市形态扩展的发展轴，有利于形成多中心的城市布局，并且引导卫星城的发展。2.城市轨道交通建设促进城市发展第7页/共97页第七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。对城市结构的影响p 环线：环线建设可以促使环线节点周边的土地开发，如果这种开发是大面积的低密度的开发，则可能使得城市向“摊大饼”状发展。这也是大多数环线很少单独修建、而是和放射线共建的原因

5、。2.城市轨道交通建设促进城市发展第8页/共97页第八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。对城市结构的影响p放射线无环放射式放射线将交通流引向市中心，能加强CBD的吸引和辐射能力，有利于市区向外发展，从而形成一条高密度的带状放射走廊。斯德哥尔摩的放射轨道网斯德哥尔摩依靠轨道交通引导城市拓展，称为国际推崇的典范。2.城市轨道交通建设促进城市发展第9页/共97页第九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。对城市结构的影响p放射线有环放射式 由穿越市中心区的径向线及环绕市区的环线共同构成。有放射式布局的特点，又有环线的特点。莫斯科 环绕在CBD周围的环线，可以截住进入CBD的过境客流，将客流引导到其他放

6、射线上，从而减少城市中心区的交通拥挤，如莫斯科和北京的地铁环线。北京2.城市轨道交通建设促进城市发展第10页/共97页第十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。对城市交通结构的影响 有利于改善城市交通条件和交通结构，能够完善地区的交通网络，形成城市主导客运公交系统。对城市产业结构的影响城市轨道交通能够带动沿线房地产开发，以及相关的商业、服务业的发展。p加快土地置换p促进土地利用集约p沿线房地产开发p商业、服务业的聚集2.城市轨道交通建设促进城市发展第11页/共97页第十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。有利于城市节能环保和可持续发展有利于城市经济的发展轨道交通线的投资成本构成中，土建工程约占

7、了40%，其余主要是轨道、车辆、通信信号、牵引供电等设备投资。轨道建设投资的增加直接提供建材、建筑企业生产能力的利用率，创造新的就业机会，扩大对电力、交通运输的需求。轨道交通线网间接产生配套设施投资需求。在沿线新建的居住区、工业区或商贸区，还将带动配套的经济基础建设。2.城市轨道交通建设促进城市发展第12页/共97页第十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道交通能够保持市中心的强大轨道交通能够有效解决市中心的交通拥挤问题，增强市中心的活力，从而促进市中心的发展；轨道交通快速、准点的特性，增强了轨道交通对周围地区的吸引力，许多城市把发展轨道交通作为复兴中心区的一种手段。 比如，地铁通过的纽约

8、曼哈顿岛57km2，聚集了160万居民，250万工作岗位，这是发达国家密度最高的地方。曼哈顿岛上的华尔街1.5km2，就业岗位达40万个，没有发达的轨道交通系统是无法支撑的。2.城市轨道交通建设促进城市发展第13页/共97页第十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。2. 国内外城市轨道交通网络第14页/共97页第十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。法国巴黎基本资料基本资料(截止2005年4月1日)线路里程线路里程(km)212.1线路条数线路条数14车站数车站数297年运量年运量(百万人百万人次次)3,533最小行车间隔最小行车间隔135第15页/共97页第十五页，编辑于星期日：十三点 四

9、十八分。英国伦敦基本资料基本资料(截止2005年4月1日)线路里程线路里程(km)408.0线路条数线路条数12车站数车站数275年运量年运量(百万人百万人次次)947.60最小行车间隔最小行车间隔2第16页/共97页第十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。俄罗斯莫斯科基本资料基本资料(截止2005年4月1日)线路里程线路里程(km)275.6线路条数线路条数12车站数车站数170年运量年运量(百万人百万人次次)3200最小行车间隔最小行车间隔130第17页/共97页第十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。日本东京基本资料基本资料(截止2005年4月1日)线路里程线路里程(km)292.2

10、线路条数线路条数12车站数车站数274年运量年运量(百万人百万人次次)2812最小行车间隔最小行车间隔150第18页/共97页第十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。美国纽约基本资料基本资料(截止2005年4月1日)线路里程线路里程(km)371线路条数线路条数27车站数车站数468年运量年运量(百万人百万人次次)1450最小行车间隔最小行车间隔2第19页/共97页第十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。韩国首尔基本资料基本资料(截止2005年4月1日)线路里程线路里程(km)286.9线路条数线路条数8车站数车站数263年运量年运量(百万人百万人次次)1863.9最小行车间隔最小行车间隔

11、2第20页/共97页第二十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。德国柏林基本资料基本资料(截止2005年4月1日)线路里程线路里程(km)152.7线路条数线路条数9车站数车站数170年运量年运量(百万人百万人次次)457.9最小行车间隔最小行车间隔3第21页/共97页第二十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。线路名起迄站车站数里程（公里）轨道交通1号线莘庄富锦路2837轨道交通2号线徐泾东浦东国际机场3060轨道交通3号线上海南站江杨北路2940轨道交通4号线环线26（含9座共线车站）34轨道交通5号线莘庄闵行开发区1117轨道交通6号线港城路灵岩南路2731轨道交通7号线花木路上海大学27

12、34.38轨道交通8号线市光路耀华路2837.5轨道交通9号线松江新城杨高中路2346轨道交通10号线航中路新江湾城2729.6轨道交通11号线江苏路嘉定北/安亭1943.6合计11条线路274425上海第22页/共97页第二十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 上海轨道交通网（2010年）第23页/共97页第二十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。线路名起迄站车站数里程（公里）1号线苹果园四惠东23412号线环线1823.64号线公益西桥安河桥北2428.25号线天通苑北宋家庄1527.613号线西直门东直门1640.85八通线四惠土桥1318.910号线巴沟劲松2225机场线东直门T

13、2、T3航站楼428奥运支线森林公园北土城44.5亦庄线宋家庄亦庄火车站1422.7房山线大葆台苏庄1021.7昌平线西二旗南邵721大兴线公益西桥天宫院1219.115号线望京西后沙峪919.4合计14条线路191341.6北京第24页/共97页第二十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。第25页/共97页第二十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。苏州第26页/共97页第二十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。3. 城市轨道交通网络化运营的主要特点第27页/共97页第二十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 经营管理主体多元化城市轨道交通网络运营组织的基本特点北京地铁运营有限公司京港地

14、铁有限公司运营主体第28页/共97页第二十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 网络线路形式、功能和制式多样化M线L线R线线路形式第29页/共97页第二十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 网络结构和规模复杂化 连通型网络城市环线 大型换乘枢纽 网络结构第30页/共97页第三十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 列车运行方式多样化共线运行 大小交路 分段交路 列车运行方式城市轨道交通网络运营组织的基本特点第31页/共97页第三十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 与其他交通方式衔接需求的多重性铁路(高速铁路) 城际轨道交通 机场 其他交通方 式 第32页/共97页第三十二页，编辑于

15、星期日：十三点 四十八分。 客流的高增长、波动性、网络性F1展览会展览会体育比赛体育比赛城市轨道交通网络运营组织的基本特点第33页/共97页第三十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。城市轨道交通网络运营组织的基本特点 公众安全和反恐形势的严峻性伦敦地铁爆炸日本地铁沙林毒气水灾第34页/共97页第三十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。3. 城市轨道交通网络运营的关键问题第35页/共97页第三十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。3.1 网络票款清分及客流分布第36页/共97页第三十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。第37页/共97页第三十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。乘客出行

16、一票通乘客出行的多路径票款收入的多主体网络客流分布多样性网络票务清分和客流分布第38页/共97页第三十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。第39页/共97页第三十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。几种清分方法几种清分方法第40页/共97页第四十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。3.2 网络化运营的换乘枢纽建设第41页/共97页第四十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。1）换乘枢纽 世纪大道 徐家汇 人民广场第42页/共97页第四十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。换乘枢纽（一站多线） 世纪大道(2,4,6,9号线)6号线第43页/共97页第四十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分

17、。换乘枢纽 人民广场（1,2,8号线）第44页/共97页第四十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。换乘枢纽 徐家汇(1,9,11号线)第45页/共97页第四十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。2）换乘枢纽与现代服务业集聚区 日本品川商务集聚区 香港机场快线青衣站商务集聚区 上海规划了五角场、静安寺、徐家汇等现代服务业积聚区 第46页/共97页第四十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。日本品川 连结东京和横滨方向的主要车站之一 在这一地区日常入住企业的办公人员达到4万人，各项固定服务人员1万人以上，白天流动人员静态也在1万人左右。 尽管人员众多，但这里白天地面上人流车流都很少，所有时段都

18、没有交通拥堵，集聚区间的休闲广场上鸟语花香 与忙而不乱的地面形成鲜明对比的是，品川地下通道里暗流涌动，车流、人流此起彼伏。品川的大多数车辆在地下流动和停泊，轨道交通的出入人流在地面以上，而高耸的楼宇则为工作、购物和生活提供了广泛的空间。 第47页/共97页第四十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。第48页/共97页第四十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。3）综合交通枢纽 虹桥枢纽 高速铁路 磁浮交通 机场 城市轨道交通公共交通第49页/共97页第四十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。综合交通枢纽 上海南站 铁路 磁浮交通 城市轨道 公共交通第50页/共97页第五十页，编辑于星期日：十

19、三点 四十八分。3.3 网络化运营的资源共享第51页/共97页第五十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。资源共享 资源共享是轨道交通网络化运营管理的重要组成部分。 多条线路共用控制中心、车辆段与综合维修基地、主变电站、换乘站、办公设施、备品配件等资源的共享。 统一对共用设施设备的合理统筹布置，减少重复设施设备投资，维修养护规模效益得以体现。 资源共享还体现在管理成本、管理人员、工作人员的配备上。如果统一管理，新线投入使用时，仅需补足新增设施或维修、操作人员缺口即可，其余共用设备的检修人员完全可以与其他线路分享；而运营管理人员几乎不需要增加；这样直接降低了人员工资成本，同时减少了日常运营管理成

20、本，运营管理规模效益得以充分体现。 第52页/共97页第五十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。3.4 网络化运营的技术支持ACC,TCC(COCC,ETC)等系统的建设第53页/共97页第五十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。1）网络票务中心ACC 轨道交通“一票换乘”的实现是网络化运营的基础和前提 “一票换乘”建立在所有的线路均采用了统一的票务系统车票制式、系统接口和清分规则上的。 票款的清分、客流的统计等第54页/共97页第五十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。2）综合运营协调中心COCC 随着轨道交通网络化进程的推进，运营管理将逐步由单线独立运营管理向多线综合运营管理的方向发

21、展，从而形成轨道交通网络化运营新局面。 要求我们在提高各线路经营管理、运营组织和调度指挥工作水平的同时，进一步提高网络化运营的整体有效性、安全性和可靠性、各线路运营的相互协调性。 有必要建立一个通过高技术支持的轨道交通综合运营协调中心（Comprehensive Operation Coordination Center，简称COCC），以实现轨道交通网络中各条线路有效、合理、协调地运作，最大限度地满足客流的需求，充分发挥系统的整体能力和综合效益，确保系统的运营安全和可靠性 第55页/共97页第五十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 对重大突发事件的处理能力是体现城市现代化程度的一个重要标

22、志。 在轨道交通运营中有可能发生故障事故、恐怖暴力、自然灾害以及人为破坏等重大突发事件，为确保轨道交通网络运营的安全可靠，保护人民生命财产不受或少受损失，保证城市社会生活的正常进行 迫切需要建立一个与上海城市功能相匹配的，具有现代化国际大都市水准的轨道交通应急中心（Emergency Treatment Center，简称ETC）。 当发生重大突发事件时，有关人员可集中在应急中心，通过专用的通信设施和指挥手段，了解、汇总有关场所的语音、视频和数据信息，实施应急指挥。该中心还可作为全市应急联动中心的一个重要组成部分。3）应急中心ETC第56页/共97页第五十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。

23、3.5 网络化运营的可靠性第57页/共97页第五十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。故障 突发 事件 事故事件：影响城市轨道交通系统运营安全和可靠性的因素的统称故障：因设备质量原因或操作不当引发设备无法正常使用，须人工干预或维修的事件事故：因为故障或工作人员操作不当引起的造成人员伤亡、设备损坏、影响可靠性或危及运营安全的事件第58页/共97页第五十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。事故故障产生的随机性产生的随机性延误的传播性延误的传播性处置及时处置及时第59页/共97页第五十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。城市轨道交通网络运营可靠性管理城市轨道交通网络运营可靠性预警技术预防技术处

24、置技术评估技术第60页/共97页第六十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。3.6 网络化运营的人才培养第61页/共97页第六十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。每建设1km城市轨道线路，需要60名左右管理及技术人员 国际城市轨道交通职业人才配备标准我国城市轨道交通设计人才数量紧张，设计人员力量投入不足，容易导致设计不够仔细。管理人才也十分缺乏，按照一个地铁站需要10个管理人员的配额计算，到2015年北京城市轨道交通需要17000人，而目前北京地铁管理人员只有3000人。黄卫，2010中国国际轨道交通与城市发展高峰论坛第62页/共97页第六十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。巨大的人才需

25、求市场：服务于轨道交通建设、运营管理的人才多方面的人才需求领域：在设计、施工、设备制造、运营管理、教师培训、施工设备等各个方面多层次的人才需求结构运营/规划公里（km）需要相关人员（人）高速铁路（已建）6552393120高速铁路（规划）12000720000城轨交通（已建）100760420城轨交通（规划）5000300000第63页/共97页第六十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。4. 城市轨道交通网络化运营的优化决策技术第64页/共97页第六十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。4.1 客流的精细化统计分析第65页/共97页第六十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。客流是轨道交通

26、线路规划、设计的前提 线路的列车开行方案 车站的客运组织方案客流是轨道交通运营组织的基础客流是运能配置的基础客流是运营效率的具体体现第66页/共97页第六十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。客流网络断面换乘线路断面换乘车站进站出站换乘第67页/共97页第六十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 时间、空间维度 方向性网络客流的精细化统计 客流量的变化（增加或减少） 运能与运量的适应性网络客流预警 基于网络客流分布特征的预测 网络变化条件下（如新线加入、大客流等）的客流分布预测网络客流的预测第68页/共97页第六十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。几种清分方法几种清分方法第69页/共9

27、7页第六十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。第70页/共97页第七十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。第71页/共97页第七十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。断面客流第72页/共97页第七十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。换乘客流第73页/共97页第七十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道交通网络化运营管理的辅助决策第74页/共97页第七十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。第75页/共97页第七十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。城市轨道交通网络可预知大客流影响分析第76页/共97页第七十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。4.2 车站客流的分布规律第77页/

28、共97页第七十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 车站客运组织工作的基础 关系到轨道交通网络的运营安全、效率和服务水平车站规模、空间布局 影响线路和网络运输组织 影响乘客出行的方便、舒适和安全车站客运组织方案车站客流运动及其分布规律第78页/共97页第七十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。国内外研究现状系统分析数学建模系统仿真第79页/共97页第七十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。LEGION国内外研究现状第80页/共97页第八十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。日本铁道综合技术研究所客流仿真系统国内外研究现状第81页/共97页第八十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 轨道

29、交通各类车站（大型换乘枢纽） 不规则的车站车站规模和类型 分类别（年龄、性别、受教育程度等） 上万人的实仿真 乘客运动中的主要现象乘客数量和类型第82页/共97页第八十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 流向设置 离散控制和连续运动相结合 宏观导航和微观寻路相结合仿真方法 实时动画 客流分布的系列图片 统计数据和报表系统输出第83页/共97页第八十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道交通车站客流分布仿真第84页/共97页第八十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。4.3 网络运营计划第85页/共97页第八十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 基于网络客流分布的精细化统计、预测所得

30、到的分时断面客流量 综合考虑满载率、可用车底数量、列车编组及定员、高低峰时段客运服务水平等约束条件 编制大小交路、共线交路、衔接交路、环形交路等多种复杂交路条件下的运营计划基于客流分布特点的运营计划编制 全日行车计划 列车运行图 乘务计划 车辆运用计划 。运营计划种类第86页/共97页第八十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 换乘协调：对换乘站多线路、多方向列车间的到达、出发时刻建立时序匹配关系优化编制列车运行计划 首末班车衔接：基于城市区域功能布局及客流出行特点，制订网络首末班车衔接方案，满足乘客出行需求网络运营计划的协调 各线路列车运行图的编制、调整 网络列车运行图的管理、审核网络列车

31、运行图的编制、调整和管理第87页/共97页第八十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。 动态可达性信息 出行路径信息网络客运服务信息的生成 运能运量适应性分析 乘务计划、车辆运用计划的生成 运营指标的分析 与ATS等系统的数据传输、共享网络运营计划的信息共享第88页/共97页第八十八页，编辑于星期日：十三点 四十八分。列车运行图的计算机编制第89页/共97页第八十九页，编辑于星期日：十三点 四十八分。系统总体模块结构图形化、可视化、一体化智能化、交互式、综合性多形式、多格式、多接口第90页/共97页第九十页，编辑于星期日：十三点 四十八分。城市轨道交通网络列车开行方案编制第91页/共97页第九十一页，编辑于星期日：十三点 四十八分。城市轨道交通网络运营计划换乘节点及首末班车的衔接协调第92页/共97页第九十二页，编辑于星期日：十三点 四十八分。4.4 网络运营的应急处置第93页/共97页第九十三页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道交通应急处置辅助决策系统第94页/共97页第九十四页，编辑于星期日：十三点 四十八分。轨道交通应急处置辅助决策系统第95页/共97页第九十五页，编辑于星期日：十三点 四十八分。谢谢第96页/共97页第九十六页，编辑于星期日：十三点 四十八分。感谢您的观看。第97页/共97页第九十七页，编辑于星期日：十三点 四十八分。