21世纪高等职业技术教育规划教材——城市轨道交通运营管理类
城市轨道运营组织
主 编 程 钢 操 杰
副主编 任 亮 徐 虎
主 审 王 伟
西南交通大学出版社
·成 都·
前 言
2世纪下半叶以来，随着世界范围内城市化的发展进程，世界各国的城市面积在逐渐扩大，城市人口也在逐渐增多，城市经济、活动的日益发展，派生出急剧增长的城市客货运输需求。目前，包括我国在内的许多国家的城市面临着严重的交通问题:城市道路拥挤，交通阻塞，车速下降，公共交通运能不足，市民乘车舒适性差，交通事故频繁，废气、噪声对环境污染大，这一切已经直接制约了城市的良性发展。为解决日益恶化的城市交通问题，缓解过饱和的城市道路和超负荷的公共交通，世界各国纷纷规划与建设立体化的城市轨道交通系统。
城市轨道交通运营组织在我国的发展经历了三个阶段初创阶段、过渡阶段和发展阶段。1969年，北京地铁一期工程开始建设，采用自动闭塞技术。过渡阶段1971年开始，行车指挥系统采用机车信号，IC列车运行自动化系统，但ATS计算机系统的研制由于电子元器件的问题无功而返。发展阶段采用新型ATC系统，实现调度集中CTC，列车自动运行（ATO）,列车运行超速防护（ATP）和列车运行监督（ATS）功能。城市轨道交通运营具有密度大，安全性高，服务性强的特点，它的运营与广大人民群众生产、生活关系密切，社会影响力巨大。最小2mim的列车运行间隔，除需要优质高效的硬件设备外，还要有与系统设备相适应的运营管理机构、生产及管理技术和高素质的运营管理人才队伍。
随着新一代列车运行技术和设备的应用，车站行车组织工作和列车运行调度指挥工作都面临着巨大变革。当前市场上讲述城轨设备原理和功能的书很多，但面向高职院校，适合于城轨基层运营生产技术人员、讲述基本原理和操作规程的书比较缺乏。本书对城市轨道交通的运营管理进行了深入、细致的研究，内容包括客流运营计划及运输能力分析，列车自动控制技术，城市轨道交通车站，车场行车工作组织，以及列车运行调度指挥技术及安全管理等。内容的选取紧密结合当前各大交通运营工作实际，许多案例和作业流程来源于现场实际工作。本书可作为高职院校城市轨道交通运营管理专业学生的教材或教学参考书，也可供城市轨道企业技术管理人员与生产员工阅读与参考。
本书由湖南铁路科技职业技术学院的程钢老师负责全书的统稿工作，深圳地铁三号线投资有限公司的王伟高级工程师对全书进行了审核。各章节的编写分工如下第一章和第三章由湖南铁路科技职业技术学院的程钢老师编写，第二章由辽宁铁路职业技术学院的任亮老师负责编写，第四章由武汉铁路职业技术学院的操杰老师负责编写。第五章由西安铁路职业技术学院的徐虎老师负责编写，第六章由武汉铁路职业技术学院的操杰老师负责编写。
由于我国城市轨道交通系统，引入多国多种技术，制式众多，资料收集不全，加上编者水平有限，书中难免有疏漏、错误、不妥之处，恳请各位专家、同行批评指正，以不断提高本书水平，为我国城市轨道交通高职教育事业的发展尽绵薄之力。
编 者
21年3月22日
目 录
TOC \h \z \t "B1,1,B2,2" 第一章 城市轨道交通概述 1
第一节 城市轨道交通的类型及选择 1
第二节 城市轨道交通现状及展望 4
第三节 城市轨道交通系统运营特性 11
第二章 客流、运营计划及运输能力分析 16
第一节 运输计划的编制 16
第二节 通过能力的掌握及加强 33
第三节 通过能力及使用能力 42
第三章 城市轨道交通列车自动控制技术 56
第一节 行车闭塞法的功能 56
第二节 列车运行的监督功能 63
第三节 列车运行图 65
第四章 城市轨道交通车站行车工作 78
第一节 车站行车设备技术管理 78
第二节 城市轨道车站接发列车基本规定 85
第三节 调度集中控制车站接发列车 91
第四节 车站级控制时车站接发列车 94
第五节 车站列车折返作业 12
第六节 车站局域操作员工作站故障应变处理 11
第五章 城市轨道交通车辆段行车组织技术 116
第一节 车辆段及停车场 116
第二节 车辆运用流程 118
第三节 车辆段行车技术作业 122
第四节 车辆段检修施工技术作业 131
第六章 列车运行调度指挥 134
第一节 调度指挥机构、原则及模式 134
第二节 调度命令和口头指示 14
第三节 列车运行过程和基本要求 145
第四节 城市轨道列车运行调整方法 151
第五节 列车运行监控及运行调整 159
第六节 ATC系统降级控制处理 165
第七节 列车运行意外应急处理 174
第八节 列车特殊运行组织 184
第九节 施工组织及列车运行 187
第十节 行车调度工作分析 196
附录1 2
附录2 21
16
159
第一章 城市轨道交通概述
第一节 城市轨道交通的类型及选择
一、城市轨道交通的类型
城市轨道交通是指列车或车辆以电力为动力、在钢轨上或沿导向轨运行的城市公共交通方式。根据基本技术特征，轨道交通可以分为传统轨道交通和新型轨道交通两大类。传统轨道交通的基本特征是钢轮车辆在钢轨上人工或自动控制导向运行，它们以地铁和轻轨为代表；新型轨道交通的基本特征是胶轮车辆沿导向轨自动控制导向运行，它们以自动导向交通为代表。
现代城市公共交通的发展历史揭示，尽管城市轨道经历了兴盛、衰退和复兴这样一个螺旋式发展过程，但它始终占有重要的位置。自地铁、有轨电车和轻轨等城市轨道交通类型先后问世以来，一百多年的运营实践表明，城市轨道交通具有运能大、速度快、安全准时、乘坐舒适、节约能源以及能够缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等多方面的技术经济上的优点。因此，采用立体化的快速轨道交通来解决日益严重的城市交通问题是城市交通发展的大趋势。当前以地铁、轻轨和市郊铁路为主体，多种城市轨道交通类型并存的现代城市交通发展格局和趋势已经形成。
1．按技术特征分类，城市轨道交通主要有以下五种类型
1）市郊铁路
市郊铁路是连接城市的市区与郊区，或连接中心城市与卫星城市的铁路市郊铁路往往是干线铁路的一部分，因此它具有干线铁路的技术特征，如通常采用重型轨道、站间距较长，以及市郊旅客列车与干线旅客列车和货物列车混跑等。
2）地 铁
地铁最初是指修建在城市地下隧道中的道路。但现在定义一个城市轨道交通系统为地铁，并不要求该系统的线路必须全部修建在地下隧道内，它可以有部分地面线路和高架线路。按技术特征，地铁还可划分为重型地铁、轻型地铁与微型地铁。
3）轻 轨
轻轨是从旧式有轨电车发展演变而来的。就技术特征而言，轻轨的轨道和车辆都是轻型的。即与市郊列车和地铁列车比较，轻轨车辆对轨道施加的荷载相对较轻。轻轨存在多种技术标准并存的情况，高技术标准的轻轨接近于轻型地铁，而低技术标准的轻轨则接近于新式有轨电车。
4）单轨铁路
单轨是指车辆或列车在高架轨道上运行的城市轨道交通系统。从构架形式上分，单轨有跨骑式和悬挂式。跨骑式是车辆的走行部在车体的下部；而悬挂式则是列车悬吊在高架轨道下运行的形式，车辆的走形部在车体的上部。
5）自动导向交通
自动导向交通是指新交通系统中的那些利用导轨导向和自动控制运行的新型轨道交通类型。自动导向交通线路大多采用高架结构，轨道常为混泥土整体道床，在轨道的中央或两侧矮墙上安装导向轨；车辆通常采用小型和橡胶轮胎，实现无人驾驶。在有的技术文献资料中，自动导向交通也有被称为新交通系统的情况。目前认为包括以下四种类型
（1）连续运输系统如自动人行道等。
（2）轨道交通系统已投入运营的有中、小运量的PM等系统。
（3）无轨交通系统即由微机网络集中管理运行的出租汽车和公交系统。
（4）复合交通系统是指有轨和无轨联运的运输系统，车辆可以在轨道上以列车方式自动驾驶运行，也可在运输末端以单辆方式人工驾驶运行。
2．按路权及列车运行控制方式分类，城市轨道交通主要有以下三种类型
1）路权专用、按信号指挥运行
该类型轨道交通线路与其他城市交通线路没有平面交叉，路权专用。由于路权专用及按信号指挥运行，行车安全性好、行车速度也高。属于该种类型的轨道交通系统有市郊铁路、地铁、高技术标准的轻轨、单轨和自动导向交通等。
2）路权专用、按可视距离间隔运行
该类型轨道交通线路与其他城市交通线路没有平面交叉，路权专用。行车安全性较好，但由于不设信号、按可视距离间隔运行行车速度稍低。属于该种类型的轨道交通系统主要是中等技术标准的轻轨。
3）路权共用、按可视距离间隔运行
该类型轨道交通线路允许其他车辆和行人占用，与其他城市交通线路有平面交叉，交叉口设置信号进行控制，其余线路段按可视距离间隔运行，行车安全稍差、行车速度较低、属于该种类型的轨道交通系统主要是低技术标准的轻轨。
3．按高峰小时单向运输能力分类，城市轨道交通主要有以下三种类型
1）大运量轨道交通系统
该类型轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为3 人以上，属于该种类型的轨道交通系统主要有重型地铁和轻型地铁。
2）中运量轨道交通系统
该类型轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为15 ～3 人，属于该种类型的轨道交通系统主要有微型地铁、高技术标准的轻轨和单轨。
3）小运量轨道交通系统
该类型轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为5 ～15 人，属于该种类型的轨道交通系统主要有低技术标准的轻轨和自动导向交通。
应当强调，以上对城市轨道交通系统的分类并不是绝对的。事实上，在某些类型的轨道交通系统之间并没有明确的、清晰的界限，这就可以解释，为什么在不同的技术文献资料中，有时存在着把同一个轨道交通系统归入不同的轨道交通类型的情况。此外，决定轨道交通系统高峰小时单向运输能力的基本参数是列车间隔时间、车辆定员和列车编组数等。通常是根据这些参数的常用取值来决定某个轨道交通系统应纳入何种运能类型，但由于这些参数的取值并不是唯一的，因而上面所提出的按运能分类也是有条件的。
二、城市轨道交通类型的选择
在选择投资新的城市轨道交通系统前，首先应对既有的城市交通系统进行评估，即能否通过改造来提高其绩效或证明其确无潜力可挖。反映既有城市交通系统状况的指标有交通拥挤程度、运能能量适应性、旅行时间长短、票价高低、事故率、盈亏情况和运营管理水平等。
鉴于多种轨道交通类型并存的现实，在选择投资新的轨道交通系统前，还需要对所有可供选择的轨道交通类型进行方案的技术经济比较。
城市轨道交通类型选择时方案比较的主要内容包括以下六个方面。
1．城市发展需求规划预测
2世纪下半叶以来，伴随着世界范围内城市化发展的进程，世界各国的城市区域逐渐扩大，城市人口逐渐上升，城市化的进程越来越快，越来越明显。城市化的迅速发展，使世界各国城市在就业、住房和交通等问题上面临严峻的挑战。就城市交通而言，一方面，城市人口和道路车辆再不断增加，城市交通总量呈急剧增长态势；另一方面，城市交通系统的发展不足，又引起交通阻塞、车速下降、乘车拥挤和事故频繁等一系列问题。过饱和的城市道路，超负荷的客运交通，使得行车难、乘车难不仅成为市民工作和生活的一个突出问题，而且成为直接制约城市经济发展的一个严重问题。另外，在科学可持续和谐发展的进程中，道路车辆排放的废气和引起的噪声、震动对环境造成的污染，也越来越引起人们的重视。城市化的趋势对城市交通能力与服务水平不断提出新的要求，而城市交通的发展状况又对城市功能的发挥和城市的发展带来正面和负面的影响。在这样一个背景下，为使城市各项功能活动能正常、高效地进行，为保护城市生态环境、实现城市社会经济的可持续发展，世界各国纷纷把解决城市公共交通问题放到一个重要的位置上来研究。
轨道交通需求的预测可在现有城市交通客流调查的基础上，通过考虑人口增长、收入水平、私人交通工具拥有量以及邻近地区发展等各项因素，采用一定的数学模型和算法（如AHP、FUZZY）来进行估算。需求预测应防止高估的情况，因为各种城市交通工具的竞争、票价过高和平行城市交通线路的修建都可能对预测的轨道交通需求产生比想象要大得多的抑制。
2．运营特性
在对各种轨道交通类型进行比较时，反映运营特性的主要要素有运输效率、服务频率、旅行速度、运输能力、正点率、安全性和生产率等。
3．系统成本
成本对轨道交通类型的选择具有决定性的影响。通常，成本主要包括线路设施、车辆等设备的投资成本和运营成本两部分。投资成本按年计算，由年折旧费和利息构成。运营成本可以分为与时间有关的成本、与距离有关的成本和与线路有关的成本三项。系统的成本可以进行比较。完整的系统成本还应包括用户的成本，如旅行时间、舒适性、便利性等，但由于这些变数大多难以定量分析，因而往往被忽略。
4．现实性
主要考虑轨道交通公车项目的工期要求，施工的困难程度，建设资金的来源，资金筹措等政治、经济环境等因素。此外，如果不能收回全部投资，还应考虑能否获得补贴及补贴来源、补贴数额等问题。
5．社会效益
社会效益是指轨道交通系统给整个社会带来的经济效益，如缩短乘客出行时间、减轻交通疲劳、减少事故费用、缓和道路拥挤程度、提高沿线土地使用价值、增加投资和机会、降低能源消耗和保护城市生态环境等带来的经济效益。社会效益中有相当部分是无形效益，即间接使社会增加财富或难以用市场价值尺度进行较为准确计量的经济效益。由于影响社会效益的变量和不确定因素较多，加上社会效益的产生往往是在系统建成后的若干年，社会效益的定量评价因此变得比较困难，一套完整可行的社会效益定量评价方法还有待完善。
6．环境影响
环境污染对人类生活质量、动植物生存的影响，以及环境污染引起的巨大社会代价，使得各个国家对环境保护越来越重视。由于轨道交通采用电力牵引，它对大气的污染比非轨道交通系统要低得多。但城市轨道交通仍然有噪声、震动、电磁干扰等对环境的影响因素，因此在选择轨道交通系统类型时必须考虑各种系统对环境的不同影响。
第二节 城市轨道交通现状及展望
一、我国城市轨道交通发展现状
1．我国已运营的城市轨道交通
1）北 京
北京地铁是中国第一条地铁。1965年2月4日，毛泽东主席亲自在北京地下铁道建设方案的报告上作了“精心设计，精心施工，在建设过程中一定会有不少错误、失败，随时注意改正”的重要批示，确定了北京地铁“适应军事上的需要，兼顾城市交通”的建设方针。1965年7月1日北京地铁第一期工程开工，经过4年的艰苦奋战，全长26 km的地铁一期工程于1969年1月1日建成通车。从此，结束了中国没有地铁的历史。全长12 km的二期工程，于1971年3月开工，1984年9月建成，并与1987年实现了两线的联网运营。全长17 km的地铁“复八线”于1989年7月动工，1999年9月28日通车运营。1999年12月开工的全长4.95 km13号线，三年就全线贯通式运营。“八通线”于21年12月开工，也仅用了两年的时间
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