（交通运输规划与管理专业论文）城市跨座式单轨交通运营管理研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 发展快速轨道交通已成为我国城市目前和未来发展的一项战略和大趋势， 只有这样才能推进城市交通的可持续发展，适应和促进城市经济建设，改善日 益紧张的城市交通拥塞状况，改善居民出行条件，改善城市环境，才能更有效 地适应二十一世纪以及我国加入w t o 后经济发展带来的城市交通需求增长的需 要。城市轨道交通的发展要根据城市社会经济水平、城市地形、地理条件和城 市发展布局，实现多层钦、多元化、立体化协调发展。 我国北京、天津、上海、广州、香港已建成了地铁和轻轨，武汉、深圳、 南京、青岛、大连、成都也在积极准备建设快速轨道交通，重庆市正在建设快 速轨道交通跨座式单轨交通系统。跨座式单轨交通在我国尚无先例，重庆跨 座式单轨交通的建设在我国尚属首例。 跨座式单轨交通系统，在国外是从货运系统到游乐设施的基础上综合城市 轨道交通技术发展起来的。随着技术进步和人们对环境要求越来越高，该种轨 道交通方式在不断完善的基础上已得到了长足的发展并成为一种中运量级的城 市轨道交通方式。该交通方式在日本、欧洲、美洲均有一定规模的运营线路， 但以日本单轨交通发展最完善、规模最大，并仍作为新交通方式的一种在不同 的城市发展建设。 由于跨座式单轨交通在我国尚无运营管理实践，因此，本文根据跨座式单 轨交通系统的特点和我国地铁轻轨设计规范与标准，借鉴日本跨座式单轨交通 的设计指南、相关标准和我国城市轨道交通的运营管理经验，结合重庆跨座式 单轨交通系统的实际，全面分析了跨座式单轨交通的特点及其在我国的发展前 景，对行车交路、列车运行最小间隔时间、列车运行组织、运营计划、站务管 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 理、票务管理、票价制定、组织机构设置与定员配置、运输指挥管理模式、运 营设备管理模式、维修系统管理模式等方面进行研究和探讨，并分析研究了跨 座式单轨交通的安全管理和系统防灾。 本文研究成果对城市跨座式单轨交通的设计和运营管理具有较好的借鉴和 参考价值。 关键词城市轨道交通跨座式单轨行车组织运营管理 西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 a b s t r a c t i th a sb e c o m eas t r a t e g ya n dat r e n da t p r e s e n to re v e ni n f u t u r et o d e v e l o p u r b a nt r a c kt r a m c w h i c hi s n e c e s s a r y f o r f a c i l i t a t i n g s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o fu r b a nt r a t 萄c s y s t e m ，p r o m o t i n g u r b a n e c o n o m i cc o n s t r u c t i o n , i m p r o v i n g t r a f f i cc o n d i t i o n sa n du r b a n e n v i r o n m e n t ，r e l i e v i n gt r a f f i cj a m , a n dm e e t i n g t h ei n c r e a s i n gd e m a n d f o ru r b a nt r a f f i cs y s t e ma f t e rc h i n a b e c o m i n g am e m b e ro fw t o b a s e d o nu r b a ne c o n o m i cs i t u a t i o n ，l a n d f o r m ，g e o g r a p h i c a lc o n d i t i o n , a n d o v e r a l l l a y o u to ft h ec i t y , u r b a nt r a c kt r a f f i c s h o u l db ed e v e l o p e d c o o r d i n a t i v e l yu n d e rt h eg u i d a n c eo fm u l t i l a y e r i n g ，m u l t i f u n c t i o n i n g a n ds t e r e op o s i t i o n i n g 。 t h es u b w a ya n dl i g h tt r a c kh a v eb e e np u ti n t oo p e r a t i o ni n b e i j i n g , t i a n j i n ，s h a n g h a i ，g u a n g z h o ua n dh o n gk o n g w h i c ha r ee f f e c t i v e l y a r r a n g e d f o rc o n s t r u c t i o ni no t h e rc i t i e s ，s u c ha sw u h a n , s h e n z h e n ， n a n j i n g ，q i n g d a o ，d a l i a n ，c h e n g d u c r o s s - s a d d l es i n g l e - t r a c k t r a f f i c s y s t e mi su n d e rc o n s t r u c t i o ni nc h o n g q i n gw h i c hi su n p r e c e d e n t e di n c h i n a c r o s s s a d d l es i n g l e - t r a c kt r a f f i cs y s t e mi si n v e n t e db yi n t e g r a t i n gt h e t e c h n o l o g yo fc a r g ot r a n s p o r t a t i o n ，f a c i l i t i e s i na m u s e m e n tp a r ka n d u r b a nt r a c kt r a f f i c w i mt h et e c h n o l o g i c a la d v a n c ea n dh i g h e rd e m a n d f o ru r b a ne n v i r o n m e n t , t h i ss y s t e r nh a sb e e nw e l ld e v e l o p e da n db e c o m e o n eo ft h em i d d l e s i z e dv o h t m et r 蠲cm o d e si nc i t i e s t h i ss y s t e mh a s b e e np u ti n t oo p e r a t i o ni nj a p a n ，e u r o p e , a n da m e r i c aw i t hc e r t a i n o p e r a t i o n a lr o u t e s i ti sb e t t e rd e v e l o p e da n d u s e di nj a p a nt h a ni no t h e r c o u n t r i e s i nj a p a n ，i ti su s e do rp r o m o t e dt ou s ei nb i gc i t i e sa sak i n d o f n e wt r a f f i cm o d e s h o w e v e r , c r o s s - - s a d d l es i n g l e t r a c kt r a f f i cs y s t e mi su n p r e c e d e n t e di n c h i n a b a s e do nt h e d e s i g n i n gs t a n d a r d sa n dn o r m so fs u b w a ya n d l i g h t - t r a c ko fc h i n a , i nv i e w i n go fr e l e v a n tg u i d a n c ea n ds t a n d a r d so f 要宴窒望查兰塑主坚壅竺兰堡垒壅j 生王! l j a p a n , t h i s t h e s i sd e s c r i b e s i nd e t a i l sf e a t u r e s o ft h i s s y s t e m a n d d e v e l o p i n gp r o s p e c ti nc h i n a , b yc o m b i n i n g r i c he x p e r i e n c e so nu r b a n t r a f f i cm a n a g e m e n tm o u rc o u n t r ya n dt h ep r a c t t c eo ft h es y s t e mi n c h o n g q i n g m o r e o v e r , i n t h i st h e s i s ，t h ea u t h o re x p l o r e ss u c hr e l e v a n t a s p e c t s a st r a i n o p e r a t i n gr o u t i n g , m i n i m u mr u n n m gi n t e r v a l s ，t r a i l i c o r g a n i z a t i o n ，s c h e d u l e ，s t a t i o nm a n a g e m e n t ，t i c k e tm a n a g e m e n t ，t m k e t p r i c i n g ，o f f i c eo r g a n i z a t i o n , s t a f fm a r s h a l l i n g , m a n a g e m e n tm o d eo n t r a n s p o r t a t i o nc o m m a n d ，o p e r a t i o n a l d e v i c ea n dm a i n t e n a n c es y s t e m ， s a f e t ym a n a g e m e n t a n dh a z a r dr e s i s t a n c eo f t h es y s t e ma saw h o l e t h et h e s i sp r o v i d e ss o m ei n s i g h t sa n dr e f e r e n c e s f o rt h ed e s i g na n d o p e r a t i o n a lm a n a g e m e n to f t h eu r b a nc r o s s - s a d d l es i n g l e t r a c kt r a f f i c s y s t e m ：u r b a nt r a c kt r a f f i c ，c r o s s s a d d l es i n g l e - t r a c k ，t r a f f i c o r g a n i z a t i o n , o p e r a t i o nm a n a g e m e n t 西南交通大学看耍士研究擞学位论文 第l 剪 第一章概论 、城带侠邃赣遘交通基本类黧 在世界各大城市的轨道交通系统中，目前已建成运萤的轨道交通有很多 种，如缝锾、轻轨、有辘电率、城帝铁路、跨座式肇辘、空中客车( 悬挂式) 、 自幼导轨、磁悬浮列车以及其他新交通等。对这熄不同的城市快速轨道交通 方式酶分类，不同静莺家鞍圭蠡区电不福同。按运麓大小一般可分淹缝锾、轻 轨、城市铁路、新交通系统四大类。我国建设都和发展汁翅j 委员会颁发的城 市快速轨邋交遥工程顼鞲建设标准( 试行本) 对城市辘邋交通方式筋分黧， 主臻按线路远期单向客运能力( 断趣运量) 进行划分，即分为三类线路遴能 等缀：l 级地铁( 离运羹) 、其单向遮麓秀s 7 万入次h ；l l 缀魂锾( 大运鬣) ， 其单向运能为3 5 万人次h ：i i i 级轻轨( 中运量) ，其单向运能为l 3 万人 次h 。 1 、地铁 逑铁怒个历受名词，如今蕊内涵与耱延均融有褶警犬的扩膜，并不局 限于运行线在地下隧道这一种形式，耐是泛指高峰小时单向遮输能力在 3 0 0 0 0 7 0 0 0 0 入纛右翁大容量酶孰道交通系统。运行线路莹瑷多祥纯，堍下、 地灏、高架三者有机结合。 魂铁之所班程氆赛范疆内褥列广泛的发展，一个缀熏要的原因就在予它 具铸城市道路交通不可比拟的优势。首先是运量犬，地铁是一种大容量的城 市辘道交遴系统，筚向每夺时运输簏力可运3 0 0 0 0 7 0 0 0 0 入次左右，丽公共 汽眩车单向每小时运输能力只能在b 0 0 0 人次左右，远远小于地铁。因而柱客 流密集的城市中心趣带建设琏铁爵戳裙嚣疏散公交客流，分褪施天部分城市 公共交通流量；其次是准时和快遗，地铁具有可傣赖的猴时性和速达性。地 铁线路与邋路交通隔绝，脊自己的专用线路，不受气候、时闻和箕继交邋工 具的干扰，不会出现交通阻塞而延误时阃，因而在保证凇时快速到达目的地 方瑟得到乘客的僚籁，对膳民密行其有禳丈的嗷簪l 力；第三是安全，由于恁 铁大多在地下或高架，因糯与其能交通方式无相甄干扰，安全性离，在灏今 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 世界汽车泛滥，交通事故居高不下的情况下，地铁如果不发生意外或自然灾 害乘客安全总可以得到保障，这也是地铁吸引人的地方之一：第四是噪音 小，污染少，对城市环境不造成破坏；第五是节约土地资源，在城市发展空 问曰益狭小的今天，地铁充分利用地下空间，节约地面宝贵的土地资源为人 类所用，这在一定程度上也刺激了地铁的发展。 虽然地铁具有许多其他交通方式并不具备的优势，但是其缺点也相当突 出，制约着地铁的进一步发展。首先是建设费用相当高，地铁的绝大部分线 路和设备处于地下，而城市地下由于各种管线纵横交错，极大增加了施工工 作量，而且在建设中还涉及隧道开挖，线路施工、供电、通信信号、水质、 通风照明、振动噪音等一系列技术问题以及考虑防灾、救灾系统的设置等， 都需要大量的资金投入：我国地铁造价每公里达6 8 亿元人民币( 广卅i 地铁 一号线每公里造价近7 亿元人民币，上海地铁二号线每公里造价超过7 亿元 人民币) ：其次是建设周期长，见效慢：第三是旦发生火灾或是其他自然灾 害，乘客疏散比较困难，容易造成人员伤亡和财产损失，对社会造成不良影 响。 国外专家研究表明：人口超过1 0 0 万的特大城市建设地铁比较合适，但 如果在特定线路上，由于城市的特殊交通需求，人口在5 0 1 0 0 万的城市也 可考虑建设地铁；有关文献也指出，如果设计线路日客流量大于1 5 万人次或 单向高峰小时客流量为3 4 万人次，修建地铁也是比较合适的；我国城市 快速轨道交通工程项目建设标准( 试行本) 规定，线路园脚客运赫沩为3 刁 万 次h ，宣修建地铁。当然随着科学技术的发展，地铁车辆日益小型化、轻 量化，建设费用不断降低，地铁的适应范围会不断扩展，为更多的城市所接 受。 2 、轻轨 “轻轨”这一概念主要指其车辆的轴重比地铁车辆的轴重更轻，因而国 际公共交通联合会( u i t p ) 于1 9 7 8 年3 月在比利时首都布鲁塞尔召开的会议 上，确定了轻轨交通的统一名称，英文为l i g h tr a i lt r a n s i t ，简称l r t 。 现代化轻轨交通受到了欧洲各国的青睐，发展很快，特别是1 9 9 4 年1 1 月2 3 嚣毫交递大学磺士疆究篷学位论文筹3 夏 日那一天，德围斯特拉斯堡的流线型车头、超低底盘、装有极大绿色车窗的 新式有轨电车出现在街头时，受到了热烈炊迎。它被称为“斯特拉斯堡的宠 懿”纛“绿色太蹲蛇”，每夺辩摹澎客流爨哥迭3 万入次。奏天认海，淡甏 代高新技术为支撑的轻轨交通作为更普i 醺化、更接近市民的大众运输工具， 可能成为二十一世纪城市公款交通的一大标志。 轻辘交逶楚一砖孛等涎爨的缄枣孰道客运系统，它鹊客运量在撼铁与公 共汽车之间，客运量适应藏嘲为单向高蜂小时1 0 0 0 0 3 0 0 0 0 人次，簸大不宣 越过4 0 0 0 0 人次。是地铁的1 3 1 2 ，比公共汽车的每小时8 0 0 0 人次高出数 镣，蕊工程造价龆要比趣铁减少2 3 还多。 轻辘线路裔魏下、缝蠢帮蔻檠三种形式，其体采确传种形式斑结合城市 总体布局，充分考虑城市用地、客流方向、环境保护等因素。 城市化进程的加速，给我困大中城市带来严重的交通问题，而经济基础薄 弱又是露l 魏交遴建竣菸主要瓣索，选择经济合理两嚣褥会我餮夭蠢众多这一 国情的交通模式是当务之急。轻轨交通赋免除了地铁的昂贵投资，又具有中 逡懿的特点，麟此，选择轻轨交通作为城市公共交通的主要发展目标是极为 逶警窝势在磐弦鲍。 3 、城市铁潞 城市铁路是指建在城市内部或内外缭含部，线路设施与干线铁路基本相 同，服务对象以城市公共交邋客流为主。瓯子城市铁鼹与城市轻轨不同。教 又鼗称为重辘铁潞，也鬻竣称为逶蘩铁路蠛月票铁爨。 国外通常锻城市铁路分为市郊铁路和城市快速铁路。市郊铁路主要是指 把城市与郊区造接在一起的铁路，运行速度一般可达l o o k m h ，一般和干线铁 黪竣鸯联终线，嚣显设鍪与予线缓路稷嚣，线疼太多建在遮瑟，甍逡窍特熹 撩j 璇干线铁路，只是服务对黎不同。市郊铁路是城市铁路的主要形式。而城 市快速铁路是指运营在城市中心包括近郊城市化地区的轨道交通系统，其线 路聚弱电气位，运孬速度在4 0 5 0 t m h ，与速嚣交遁大多采躅立骼交叉。 日本研究瓷料表明，城市铁路的运鬻效率、麓源漓耗、投瓷以殷土地稻 用等指标明显优于其他交通方式，城市铁路的投资大约是地铁的1 1 0 1 5 ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 人公里的消耗是汽车的1 1 7 左右，而且运输能力单向每小时高达6 0 0 0 0 8 0 0 0 0 人次，是一种经济可行的交通方式。 我国的大城市，一般同时也是铁路枢纽，由于市郊铁路尚没有形成方便 快捷的市郊联络走廊，而且在我国铁路与城市公共交通分属不同部门，条块 分割，难以协调统一，因此，市郊铁路的发展还很缓慢。 随着市场经济的发展，竞争日趋激烈，我国铁路不应该只局限于城际间 铁路运输一种模式，而应积极向城市交通领域进军，大力发展城市轨道交通， 尤其是市郊铁路网的建设。 4 、新交通系统 “新交通系统”一词源于美国著名的交通咨询报告未来的运输一城市的 新交通系统，该报告针对6 0 年代伴随美国快速经济增长带来的严重的城市 交通问题而提出发展城市新交通系统的战略构想，并提出一系列系统方案， 给当时受长距离交通困扰的各国以很大的启示。从此，城市新交通系统开始 在世界范围内出现并有所发展。 新交通系统是一个模糊概念，不同国家和城市对此却有不同的理解。目 前世界上比较公认的新交通系统取自于日本的分类标准，特指全自动控制的 中等运量的轨道快速客运系统，包括导轨交通、自导向交通、磁浮交通等， 以导轨交通为主要类型。 新交通系统的客运能力为5 0 0 0 1 5 0 0 0 人h ，高于公共汽电车：建设成 本与地铁、轻轨相比低得多；新交通系统车辆运行在专用的轨道上，与其他 车辆不干扰，运输效率高；新交通系统既可采用车辆无人驾驶、车站无人管 理的方式，也可省却自动运行系统，由人工操作，机动灵活，使用方便：新 交通系统节约能源，基本没有噪音污染，对保护环境有利。但是，新交通系 统也有一个无法克服的缺点，就是它采用了独特的导向方式，车辆及轨道结 构有别于其他轨道系统，因而兼容性不强，不能适应轨道交通一体化的发展 趋势。 对于新交通系统的适应范围，目前日本较统一的看法是人口在2 0 1 0 0 万的中等城市，采用新交通系统，则更容易发挥它的运量大、速度快、安全、 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 准时的优点，是取代公共汽电车的安全交通方式。 二、国内外城市跨座式单轨交通慨况 跨座式单轨交通作为城市轨道交通的一种形式，是从1 9 世纪初的货运系 统到游乐设施基础上结合城市轨道交通技术发展起来的。随着科学技术的进 步，轨道、车辆、通信信号设备等都有了很大的发展，同时人们对环境要求 越来越高，因此，该种轨道交通方式在不断完善的基础上已得到了长足的发 展并成为一种中运量的城市轨道交通方式。该交通方式在日本、欧美等国家 均有一定规模的运营线路，但以日本单轨交通发展最完善，规模最大，并仍 作为新交通方式的一种在不同的城市发展建设。 日本自6 0 年代初开始修建单轨交通系统，1 9 6 2 至1 9 6 4 年间主要用于娱 乐场所游览之用，1 9 6 4 年修建东京羽田线，在1 9 6 6 年至1 9 6 9 年分段通车开 始用于城市快速轨道交通。目前，日本跨座式单轨交通共7 条，有最早建成 运营的东京羽田单轨，有技术先进、功能齐全的多摩单轨，有正在建设的冲 绳单轨，也有设备配置较简易的北九州单轨。计划近期修建的有东京至迪尼 乐园线和名古屋泉山线，其他尚在规划中的单轨线路约1 0 0k m 。东京、大阪、 北九州、多摩和冲绳单轨的概况如日本跨座式单轨交通一览表( 表卜2 一1 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 土 样 爿世刘 暑譬 囊 。 垒静 三 蔷 砉童：一 u二_ 二 壹； 廿 ：壁 毒 铡 番 h 矗 嚼 n 日毒 目 ，寒 量 七 。目 i i i i 誊 裂 垒圩 妒 o 旺蝰 ，g 牮 匿 薯一言毒 二 幕瓣h苯士 “ 詈 半壹竺 塔督一d口 言嗣赵 掣一 墨 善 毯 筻差， o廿 赢士垡 。=一 i 目 科 一 茸 = 妊 蓦 o 蠢 鬻 巳 i 裂 一 空 蓐 廿 挺 烈 譬 一 ，： 划 瞥 赢赢 皿 螭 “1 日 l i i i 一 兽0- “ 帅要 善n 考看 2 出矧； 甚职趔寻- 4 鼎 螫掣 一 似 n 占 描 ； 专 球一 赣o 剁 囊 墨 赵 暑 ， 联 n 鼎 一 看j ：f 蒜 二甘 h筇 挺 涮2 番 。 n 涮 似 一兰 1 塞 蓦 盛 聒 话舍 簋 宙 u ， 喜 袄 当 n 柴 嵌 础 讯 ，窜 舒 - 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2 8 。 ， n 大 a 行车交路示意图图2 2 - 8 a 站为站后折返站，其平面布置示意图如图2 - 2 - 9 。 a 站平面布置示意图图2 - 2 - 9 c 1 2 通过模拟列车运行分析，当号列车进入折返线，车站开通接号列车的 接车经路时，号列车位于距进站站台端1 5 4 m 处，然后运行至进站站台端限速 到2 5 k m h 迸站停车，办理旅客下车作业，再进入折返线，此时，车站再开通接 下列车的接车进路。此全过程为一个折返周期，其折返问隔时间如图2 - 2 - 4 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 作业时间( s ) 项目 1 02 03 0 4 05 06 0 7 08 09 01 0 01 1 0 i1iiii1ii li _ -ti i 号列车进入折返线，车站开通接车进 2 3 路，号列车从站外运行至车站停车 _ _ - - - - - 一 i 号列车旅客下车 i ：1 0 。_ 。- 。一 办理号列车进折返线进路作业( 平行作 ：1 5 业) 号列车进折返线 j 5 ： 1 5 道岔转换，开通接下一列车进路 - 。_ - 。一 1 3 进站列车司机确认信号一 1 0 6 合计 b 站和c 站也为站后折返站，同理，分析计算的折返间隔时间分别为1 4 9 s 和1 1 6 s 。 上述的分析研究结果表明，在一般的工程投资情况下，跨座式单轨交通列 车运行最小间隔时间计算值可达1 1 0 s 1 5 0 s 。 如果能在跨座式单轨交通中开发运用先进的连续速度曲线控制模式的列车 运行控制系统，开发运用转换时问短、过岔速度高的新型道岔，并进一步缩短 列车停站时间，或地形和投资等条件允许时，折返站采用站后环形折返方式， 则可适当缩短列车间隔时间。经初步分析研究，在上述条件下，列车运行最小 问隔时间计算值可缩短至9 0 s 1 2 0 s 。 三、列车运行组织 ( 一) 列车旅行速度 城市轨道交通的优越性之一就是列车旅行速度快，约为公共汽车和无轨电 车的一倍，可以大大节省乘客的旅行时间，减少车辆配备数、节省设备投资。 列车旅行速度与车辆性能、信号设备和线路条件等因素有关，在技术速度 既定的条件下，还与线路平均站间距密切相关，站间距短，则列车旅行速度受 到限制而较低。虽然站间距短可能减少乘客步行入站候车时间，