黃江彥，何 曦

（西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院交通工程系，四川成都 611756）

0 引言

現(xiàn)代有軌電車運(yùn)行在專用軌道上，是采用平交道口、信號(hào)優(yōu)先的中低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)[1]。電車路權(quán)分為全封閉路權(quán)、半獨(dú)立路權(quán)和和混行路權(quán)?3?種形式，其中半獨(dú)立路權(quán)是指有軌電車在一般路段上與道路交通完全隔離，而在交叉口與道路交通分享路權(quán)的形式[2]，應(yīng)用最為廣泛。

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)現(xiàn)代有軌電車的研究已有不少，在有軌電車信號(hào)配時(shí)方案設(shè)計(jì)、行車組織設(shè)計(jì)、運(yùn)行圖編制等方面均有一些研究成果[3-16]，但對(duì)于衡量有軌電車運(yùn)營(yíng)效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)——通過(guò)能力的研究相對(duì)較少，且缺乏系統(tǒng)的定量計(jì)算。因此，有必要對(duì)現(xiàn)代有軌電車通過(guò)能力做出全面深入的研究。

1 現(xiàn)代有軌電車通過(guò)能力概述

借鑒城市道路中機(jī)動(dòng)車通行能力[17]的定義以及鐵路列車通過(guò)能力[18]的定義，將現(xiàn)代有軌電車通過(guò)能力定義為：在一定的電車類型、信號(hào)設(shè)備和行車組織方法以及一定的道路、交通、管制條件下，有軌電車在單位小時(shí)內(nèi)通過(guò)道路上某一斷面的最大車輛數(shù)。半獨(dú)立路權(quán)模式下的有軌電車在一般路段上獨(dú)立行駛，而在交叉口與其他社會(huì)車輛共用路權(quán)，這種行駛特征既區(qū)別于城市道路上隨意性很大的機(jī)動(dòng)車輛，又區(qū)別于在鐵路上穩(wěn)定運(yùn)行的列車，可以說(shuō)有軌電車介于兩者之間。因此，對(duì)于有軌電車通過(guò)能力的計(jì)算，首先要有理論體系的支撐，其次由于道路行駛中還存在一定的隨機(jī)性，所以，還需采用仿真技術(shù)真實(shí)地模擬其運(yùn)行情況。本文通過(guò)理論計(jì)算與仿真技術(shù)的結(jié)合，對(duì)現(xiàn)代有軌電車通過(guò)能力進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)。

2 理論計(jì)算

基于半獨(dú)立路權(quán)的行駛模式，有軌電車在線路行駛中，主要存在交叉口信號(hào)控制方式、站臺(tái)形式與停站方式、折返站形式與折返方式、行車區(qū)間這幾類影響因素。因此，有軌電車通過(guò)能力的計(jì)算由這?4?類影響因素綜合計(jì)算得到，即分別計(jì)算各瓶頸處的通過(guò)能力，取最小值作為整條線路的通過(guò)能力，即：有軌電車線路通過(guò)能力?=?min{交叉口通過(guò)能力，車站通過(guò)能力，折返能力，區(qū)間通過(guò)能力}。

2.1 交叉口通過(guò)能力

該研究中有軌電車運(yùn)行采用固定信號(hào)配時(shí)策略，因此，運(yùn)行狀態(tài)可以類比普通車流信號(hào)控制交叉口1條直行車道通行能力的計(jì)算方法：

式（1）中：T為信號(hào)燈周期，s；tg為信號(hào)有軌電車相位綠燈時(shí)間，s；t0為綠燈亮后第?1?輛車啟動(dòng)、通過(guò)停車線的時(shí)間，s；t是有軌電車通過(guò)停車線的平均時(shí)間，s；φ是折減系數(shù)。

2.2 車站通過(guò)能力

有軌電車站臺(tái)有?2?種典型布置方式：側(cè)式站臺(tái)和島式站臺(tái)。由于側(cè)式站臺(tái)換乘方便、投資較少，適用性更廣。因此，選擇側(cè)式站臺(tái)為研究對(duì)象，更具有普遍性。

電車通過(guò)站臺(tái)具體過(guò)程為：有軌電車在區(qū)間以最高運(yùn)行速度行駛并進(jìn)入車站，停站上下客，再發(fā)車離開(kāi)站臺(tái)?？倳r(shí)間包括減速進(jìn)站時(shí)間、停站上下客時(shí)間以及加速出站時(shí)間（圖?1）。

圖1 有軌電車停站示意圖

設(shè)tw為有軌電車停站上下客時(shí)間，s；vstation.max為站臺(tái)區(qū)域內(nèi)允許行駛的最高速度，m/s；ls為有軌電車站臺(tái)長(zhǎng)度，m；ld為有軌電車列車長(zhǎng)度，m；ade為有軌電車常減速度，m/s2；aac為有軌電車常加速度，m/s2。

有軌電車減速進(jìn)站時(shí)間為tin=vstation.max/ade，減速運(yùn)行的距離為Sin=v2station.max/?2ade，停站后正常加速出站經(jīng)過(guò)的距離為Sout=ls/?2+ld，發(fā)車至列尾出清站臺(tái)的時(shí)間為因此，1?列有軌電車通過(guò)單一站臺(tái)的時(shí)間為ts=tin+tw+tout，有軌電車在車站的最大通過(guò)能力為列?/?h，其中表示向下取整。

2.3 折返能力

分析電車折返能力，應(yīng)從折返作業(yè)流程的解析研究入手，由折返所需時(shí)間得到有軌電車在不同形式折返站的折返能力，進(jìn)而得出該因素影響下的有軌電車通過(guò)能力。

電車折返形式主要有?4?種：站前單、雙線折返，站后單、雙線折返（圖?2）。

電車折返具體流程不作詳細(xì)敘述，以站后單線折返為例，統(tǒng)計(jì)折返過(guò)程各個(gè)子作業(yè)時(shí)間，即可得到車站折返能力為折返總時(shí)間，s。

2.4 區(qū)間通過(guò)能力

對(duì)于區(qū)間通過(guò)能力的計(jì)算，有?2?種方法：一是直接計(jì)算法，二是運(yùn)行圖反饋優(yōu)化編制方法。

2.4.1 直接計(jì)算法

借用鐵路行車組織中區(qū)間通過(guò)能力的計(jì)算理論[17]，應(yīng)用直接計(jì)算法可按如下公式：

式（2）中：T固為固定作業(yè)時(shí)間，指必要的列車慢行和其他附加時(shí)分；d有效為有效度系數(shù)，指列車受運(yùn)行偏離、調(diào)度調(diào)整等因素影響產(chǎn)生技術(shù)損失后，區(qū)間時(shí)間可供有效利用的系數(shù)，取0.88～0.91；I追蹤為追蹤列車間隔時(shí)間。

2.4.2 運(yùn)行圖反饋優(yōu)化編制方法

上述直接計(jì)算法使用的是經(jīng)驗(yàn)公式，且該公式純屬理論，沒(méi)有考慮到線路本身的各種特點(diǎn)，計(jì)算結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生較大的偏差。因此，提出另一種能夠?qū)^(qū)間通過(guò)能力進(jìn)行更為準(zhǔn)確計(jì)算的方法，即通過(guò)構(gòu)建列車運(yùn)行圖反饋優(yōu)化模型求解區(qū)間通過(guò)能力。

圖2 折返站折返方式示意圖

運(yùn)行圖是運(yùn)用坐標(biāo)原理對(duì)列車運(yùn)行時(shí)間、空間關(guān)系的圖解表示，是對(duì)列車運(yùn)行時(shí)空過(guò)程的圖解，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示距離[18]。為了能直觀展示電車運(yùn)行和交叉口信號(hào)控制信息，在運(yùn)行圖中加入交叉口的位置及紅綠燈信號(hào)起止時(shí)刻等要素，構(gòu)建更為完善的電車運(yùn)行圖。

如圖?3?所示，A?站與?B?站分別用橫線表示，交叉口信號(hào)控制點(diǎn)則用方塊表示，矩形方塊左側(cè)為相應(yīng)信號(hào)開(kāi)始時(shí)間，右側(cè)對(duì)應(yīng)結(jié)束時(shí)間，黑色矩形方塊對(duì)應(yīng)紅燈信號(hào)，灰色矩形方塊表示綠燈信號(hào)。

圖3 交叉口運(yùn)行圖表示方法

基于半獨(dú)立路權(quán)形式與信號(hào)被動(dòng)優(yōu)先控制策略，在各交叉口給定信號(hào)周期和綠信比的條件下，通過(guò)優(yōu)化各路口的綠燈信號(hào)絕對(duì)相位差，使得有軌電車總旅行時(shí)間最短，構(gòu)建出有軌電車運(yùn)行時(shí)刻表與交叉口信號(hào)配時(shí)的整數(shù)優(yōu)化模型。

在模型假設(shè)中，為使電車有規(guī)律地到達(dá)交叉口，模型中各交叉口信號(hào)周期為整數(shù)倍關(guān)系，且發(fā)車間隔為信號(hào)周期的整數(shù)倍，上下行有軌電車相位為同一相位。

符號(hào)定義及說(shuō)明見(jiàn)表?1。

模型的目標(biāo)是所有列車的總旅行時(shí)間最小，目標(biāo)函數(shù)F為：

式（3）中，fi為列車i的始發(fā)站，li為列車i的終點(diǎn)站。

約束條件包括以下?3?個(gè)方面。

（1）到發(fā)與停站時(shí)間約束

式（4）～（7）中：m為車站j之后的車站；Rm，j為車站m到達(dá)車站j的最小運(yùn)行時(shí)間；n為與列車i經(jīng)過(guò)相同車站的列車；zi，j為列車i在車站j的出發(fā)時(shí)刻；xi，j為列車i在車站j的到達(dá)時(shí)刻；zi，g為列車i在交叉口g的出發(fā)時(shí)刻；xi，g為列車i在交叉口g的到達(dá)時(shí)刻。式（4）表示車站m到達(dá)車站j的運(yùn)行時(shí)間約束，式（5）表示電車停站時(shí)間約束，式（6）表示電車在交叉口通過(guò)時(shí)間約束，式（7）表示列車到發(fā)的安全間隔時(shí)間約束，即相鄰列車到發(fā)的間隔時(shí)間必須大于等于安全間隔時(shí)間。

表1 符號(hào)說(shuō)明

（2）交叉口信號(hào)時(shí)間約束

式（8）表示信號(hào)控制點(diǎn)的信號(hào)周期與綠燈時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系，式（9）表示綠燈開(kāi)始及結(jié)束時(shí)刻的遞推關(guān)系。式（8）、（9）中：θg，k為交叉口g的第k個(gè)信號(hào)周期里綠燈開(kāi)始時(shí)刻；αg，k為交叉口g的第k個(gè)信號(hào)周期里綠燈結(jié)束時(shí)刻；tg1表示交叉口g的信號(hào)周期時(shí)間；tg2表示交叉口g的綠燈信號(hào)時(shí)長(zhǎng)。

（3）交叉口信號(hào)控制約束。為表示交叉口信號(hào)對(duì)有軌電車的約束，引入?0-1?變量，βi，g，k值為?1?時(shí)表示有軌電車i在交叉口g的第k個(gè)信號(hào)周期通過(guò)，否則為?0，約束如下：

式（10）～（12）中，M為一足夠大的正整數(shù)。式（10）、（11）表示有軌電車i在交叉口g的第k個(gè)信號(hào)周期通過(guò)需在交叉口的綠燈信號(hào)范圍內(nèi)，式（12）表示列車必須且只能選擇某一個(gè)綠燈周期通過(guò)。

運(yùn)行圖反饋優(yōu)化編制方法相比于直接計(jì)算法在理論上更為精確，但當(dāng)發(fā)車間隔不是信號(hào)周期整數(shù)倍時(shí)，模型便不再適用，此時(shí)，需用直接計(jì)算法進(jìn)行估計(jì)。因此，區(qū)間通過(guò)能力的理論計(jì)算需要?2?種方法的相互結(jié)合。

3 仿真技術(shù)

微觀交通仿真軟件?VISSIM?可以將有軌電車在實(shí)際運(yùn)行中通過(guò)交叉口、停站、終端折返等過(guò)程中的隨機(jī)性和動(dòng)態(tài)性因素考慮在內(nèi)，真實(shí)再現(xiàn)線路運(yùn)營(yíng)實(shí)況。因此，為了衡量理論計(jì)算的精確性，驗(yàn)證其可操作性，需利用?VISSIM?建立?1?套有軌電車通過(guò)能力仿真系統(tǒng)作為理論體系的支撐。

3.1 仿真研究目標(biāo)

針對(duì)半獨(dú)立路權(quán)模式、交叉口固定配時(shí)控制方案下的有軌電車線路，通過(guò)在仿真系統(tǒng)中設(shè)定交通流的仿真參數(shù)，建立有軌電車路網(wǎng)模型，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，在一定的運(yùn)行規(guī)則條件下，對(duì)有軌電車在城市道路中的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行仿真，并設(shè)置檢測(cè)器以檢測(cè)固定時(shí)間內(nèi)電車通過(guò)數(shù)量，最終得到實(shí)際線路通過(guò)能力，對(duì)理論計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。

3.2 仿真系統(tǒng)構(gòu)建

針對(duì)具體的有軌電車線路，仿真系統(tǒng)構(gòu)建流程如圖4?所示。

3.2.1 關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

建立仿真系統(tǒng)所需要的關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含?3?類，即幾何數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、電車運(yùn)行數(shù)據(jù)（表?2）。

3.2.2 仿真路網(wǎng)建立

通過(guò)?AutoCAD?制圖或其他方式獲取有軌電車線路底圖，以此為基礎(chǔ)使用路段和連接器?2?個(gè)基本組件繪制路網(wǎng)。根據(jù)實(shí)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)單獨(dú)鋪設(shè)電車運(yùn)行線路，修改路段屬性中的車道數(shù)、行為類型等，完成路網(wǎng)搭建。

圖4 仿真流程圖

表2 關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3.2.3 參數(shù)標(biāo)定

為了建立更符合實(shí)際運(yùn)行情況的有軌電車仿真模型，需要進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，這主要體現(xiàn)為電車編組模塊、期望車速、加減速以及車站?？繒r(shí)間等參數(shù)的標(biāo)定。

（1）有軌電車模型設(shè)置。即使采用相同運(yùn)行參數(shù)，不同長(zhǎng)度的有軌電車在經(jīng)過(guò)交叉口或車站時(shí)，也會(huì)對(duì)通過(guò)能力計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，在車輛模型分布中，應(yīng)定義統(tǒng)一的、與實(shí)際數(shù)據(jù)相同的電車?3D?模型。

（2）期望車速設(shè)置。有軌電車期望速度對(duì)其在運(yùn)營(yíng)時(shí)段內(nèi)的通過(guò)能力有很大影響，通過(guò)調(diào)整期望車速分布曲線使得仿真的電車車速和實(shí)際車速趨同，最大限度重現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行情況。

（3）加減速函數(shù)設(shè)置。有軌電車進(jìn)站、停站上下客、離站以及通過(guò)交叉口或未遇到紅燈相位而停止等現(xiàn)象存在加減速。因此，在仿真中需對(duì)其加減速情況和加減速度的大小進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定。

（4）停車時(shí)間分布設(shè)置。有軌電車停站上下客時(shí)間是影響其通過(guò)能力的一項(xiàng)重要因素，根據(jù)有軌電車停車等待上下客情況可定義其在站點(diǎn)的停車時(shí)間分布，包括由平均值和標(biāo)準(zhǔn)差定義的正態(tài)分布，和通過(guò)極值以及任意數(shù)量中間點(diǎn)創(chuàng)建不同形狀圖表的方法定義的停車時(shí)間分布。

3.2.4 優(yōu)先規(guī)則設(shè)置

有軌電車有路中式和路側(cè)式?2?種線路布設(shè)方式，但由于地理?xiàng)l件等原因，有軌電車會(huì)采取多種布設(shè)模式相結(jié)合的方式。在布設(shè)形式改變的過(guò)程中，有軌電車軌道鋪設(shè)可能會(huì)占用一定區(qū)域的人行道或非機(jī)動(dòng)車道。實(shí)際線路中，有軌電車在該區(qū)域通行時(shí)，采取優(yōu)先通行信號(hào)控制策略，既保證行人和非機(jī)動(dòng)車輛通行安全，同時(shí)也不會(huì)對(duì)有軌電車的通行造成影響。因此，仿真中需要在讓行的路段設(shè)置電車優(yōu)先通行規(guī)則，更好地還原實(shí)際運(yùn)行情況，保證其通行能力檢測(cè)結(jié)果的精確性。

3.2.5 有軌電車線路、站點(diǎn)布設(shè)及運(yùn)行參數(shù)選擇

有軌電車在專用道上行駛，需要鋪設(shè)專用線路。此外，車站數(shù)目、位置、類型以及有軌電車長(zhǎng)度會(huì)對(duì)其通過(guò)能力產(chǎn)生較大影響，所以，站點(diǎn)也應(yīng)按實(shí)際情況精確布設(shè)。

（1）有軌電車站點(diǎn)。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，首先確定車站類型，可以為設(shè)置在選定路段的車道上的路邊站點(diǎn)，也可為設(shè)置在緊鄰慢車道的?1?條特定路段上的港灣式站點(diǎn)；其次，要在路網(wǎng)上明確站點(diǎn)位置以及有軌電車車站類型及長(zhǎng)度，以對(duì)有軌電車站點(diǎn)進(jìn)行精確布設(shè)。

（2）有軌電車路線及運(yùn)行參數(shù)選擇。有軌電車線路利用?VISSIM?中的公交線路進(jìn)行鋪設(shè)，選擇相應(yīng)的有軌電車車型及對(duì)應(yīng)的期望車速；設(shè)置發(fā)車間隔等運(yùn)行參數(shù)；此外，車輛的停車時(shí)間由已設(shè)置好的停車分布決定。

3.2.6 檢測(cè)器及信號(hào)配時(shí)方案設(shè)置

著重研究有軌電車高峰運(yùn)營(yíng)時(shí)段通過(guò)能力，主要運(yùn)用數(shù)據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)規(guī)定時(shí)間內(nèi)有軌電車通過(guò)量。此外，根據(jù)實(shí)際基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)定信號(hào)配時(shí)，進(jìn)行?3D?信號(hào)燈設(shè)置，至此，完成仿真系統(tǒng)模型的建立。

4 案例分析

根據(jù)建立的理論體系，以蘇州有軌電車1號(hào)線為例，收集線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算理論通過(guò)能力，而后對(duì)該線路實(shí)際運(yùn)營(yíng)進(jìn)行?VISSIM?仿真，驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的可靠性和合理性。

蘇州有軌電車?1?號(hào)線全線總長(zhǎng)?18?km，包含?10?個(gè)車站和?14?個(gè)交叉口，線路示意圖如圖?5?所示。

圖5 蘇州有軌電車1號(hào)線線路示意圖

蘇州有軌電車?1?號(hào)線采用人工駕駛的半獨(dú)立路權(quán)模式，線路布設(shè)形式為路中式—路側(cè)式—路中式，車站形式有島式和側(cè)式?2?種，停站時(shí)間為?30?s，終端折返站為站后折返形式，折返時(shí)間為?90?s，交叉口均采用被動(dòng)優(yōu)先控制下的固定配時(shí)方案，信號(hào)周期均為?120?s，有軌電車相位時(shí)長(zhǎng)?27?s。電車平均運(yùn)營(yíng)速度?45?km/h，交叉口通過(guò)速度?30?km/h，轉(zhuǎn)彎及道岔通過(guò)速度?15?km/h。

4.1 理論計(jì)算

4.1.1 基于直接計(jì)算法的通過(guò)能力計(jì)算

基于給定的有軌電車開(kāi)行方案（發(fā)車間隔為240?s）和線路交叉口信號(hào)配時(shí)，利用所建立的理論體系，計(jì)算得到：交叉口通過(guò)能力為?32?列/h，車站通過(guò)能力為?66?列/h，折返能力為?40?列/h，區(qū)間通過(guò)能力為?13?列/h。

4.1.2 基于運(yùn)行圖優(yōu)化的通過(guò)能力計(jì)算

根據(jù)建立的運(yùn)行圖模型，結(jié)合?Lingo?編程規(guī)則，設(shè)計(jì)出的算法流程圖如圖?6?所示。

算法整體思路為：在定義集合與輸入相關(guān)參數(shù)，滿足各種約束以達(dá)到列車總旅行時(shí)間最小的基礎(chǔ)上，不斷增大列車開(kāi)行對(duì)數(shù)，直到無(wú)可行解為止。

結(jié)合上述算法，利用?Lingo?軟件進(jìn)行編程，求解得到區(qū)間通過(guò)能力為?15?列/h。

根據(jù)求解得到的有軌電車時(shí)刻表與交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方案，繪制出有軌電車運(yùn)行圖（圖?7），直觀地觀測(cè)出信號(hào)被動(dòng)優(yōu)先控制策略下有軌電車的區(qū)間通過(guò)能力。

圖6 算法流程圖

圖7 有軌電車運(yùn)行圖

4.2 實(shí)例仿真

為了驗(yàn)證現(xiàn)代有軌電車?yán)碚撚?jì)算的準(zhǔn)確性，借助VISSIM?仿真平臺(tái)對(duì)蘇州有軌電車?1?號(hào)線進(jìn)行實(shí)況仿真，將理論研究與仿真系統(tǒng)得到的通過(guò)能力對(duì)比分析。

4.2.1 AutoCAD 線路底圖繪制、導(dǎo)入及路網(wǎng)的建立

根據(jù)線路幾何數(shù)據(jù)繪制蘇州有軌電車?1?號(hào)線全線線路底圖，并導(dǎo)入?VISSIM?中，以此為依據(jù)構(gòu)建有軌電車路網(wǎng)模型。

4.2.2 參數(shù)標(biāo)定及運(yùn)行規(guī)則設(shè)置

根據(jù)蘇州有軌電車?1?號(hào)線關(guān)鍵數(shù)據(jù)，分別對(duì)有軌電車的幾何尺寸、期望車速、停站時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。針對(duì)有軌電車運(yùn)行情況，在相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行沖突區(qū)域以及運(yùn)行規(guī)則的設(shè)置。

4.2.3 運(yùn)行參數(shù)設(shè)置

（1）有軌電車專用線及站點(diǎn)設(shè)置。首先對(duì)有軌電車全線所有站點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，其中站臺(tái)形式均選用側(cè)式站臺(tái)，平均停站時(shí)間采用正態(tài)停車時(shí)間分布，均為?30?s。然后對(duì)上下行全線進(jìn)行專用線路設(shè)置，其中，為充分體現(xiàn)線路通過(guò)能力，發(fā)車間隔采用最小值?240?s。

（2）信號(hào)配時(shí)方案設(shè)置。各個(gè)交叉口的信號(hào)配時(shí)方案均采用實(shí)際線路的固定信號(hào)配時(shí)。

4.2.4 實(shí)況仿真及數(shù)據(jù)檢測(cè)

在運(yùn)行線路上下行分別設(shè)置?8?處數(shù)據(jù)檢測(cè)器，在固定仿真時(shí)段?3?600?s?內(nèi)進(jìn)行仿真，檢測(cè)通過(guò)的電車數(shù)量，取檢測(cè)結(jié)果的平均值作為實(shí)際線路通過(guò)能力。結(jié)果顯示，基于給定的電車開(kāi)行方案（發(fā)車間隔為?240?s）和線路交叉口實(shí)際信號(hào)配時(shí)，通過(guò)仿真得出有軌電車高峰時(shí)線路通過(guò)能力為?15?列/h。其?3D?仿真界面如圖?8?所示。

圖8 蘇州有軌電車1號(hào)線 3D 仿真界面

4.3 對(duì)比分析

4.3.1 結(jié)果評(píng)價(jià)

綜上所述，利用理論計(jì)算和仿真技術(shù)，得到蘇州有軌電車?1?號(hào)線的通過(guò)能力如圖?9?所示。

圖9 有軌電車通過(guò)能力計(jì)算結(jié)果

由圖?9?可知，理論計(jì)算所得到的通過(guò)能力為?min{交叉口，車站，折返，區(qū)間}?=?15?列/h，仿真技術(shù)所得到的通過(guò)能力也為?15?列/h，說(shuō)明理論計(jì)算較為精確。理論計(jì)算與仿真技術(shù)的結(jié)合對(duì)有軌電車通過(guò)能力進(jìn)行了更為準(zhǔn)確的估計(jì)，此外，也發(fā)現(xiàn)該開(kāi)行方案下行車區(qū)間為整條線路通過(guò)能力的瓶頸。

4.3.2 多次驗(yàn)證

由于發(fā)車間隔是決定區(qū)間通過(guò)能力的一個(gè)重要因素，開(kāi)行方案的不同可能會(huì)使線路通過(guò)能力發(fā)生改變。基于此，多次調(diào)整發(fā)車間隔，分別在發(fā)車間隔為?90?s、120?s、180?s、240?s、300?s、360?s、400?s?和?480?s?情況下，利用理論計(jì)算相應(yīng)開(kāi)行方案下的通過(guò)能力并與仿真結(jié)果對(duì)比，結(jié)果如表?3?所示，再次驗(yàn)證了理論計(jì)算的準(zhǔn)確性和合理性。

由表?3?可知，90?s?發(fā)車間隔時(shí)線路瓶頸可能為交叉口；120?s?發(fā)車間隔時(shí)線路瓶頸可能為交叉口和行車區(qū)間；發(fā)車間隔大于或等于?180?s?時(shí)線路瓶頸可能為行車區(qū)間。由此說(shuō)明，當(dāng)開(kāi)行方案不同時(shí)，影響通過(guò)能力的瓶頸因素會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。

表3 不同發(fā)車間隔下理論計(jì)算與仿真評(píng)估通過(guò)能力對(duì)比及瓶頸分析

5 結(jié)語(yǔ)

本研究以半獨(dú)立路權(quán)模式下的現(xiàn)代有軌電車為對(duì)象，從理論計(jì)算和仿真技術(shù)兩方面對(duì)有軌電車通過(guò)能力進(jìn)行了全面深入的研究。首先構(gòu)建理論體系，并以蘇州有軌電車1號(hào)線為例進(jìn)行計(jì)算，隨后建立仿真系統(tǒng)對(duì)該條線路進(jìn)行實(shí)況仿真，檢測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了理論計(jì)算的準(zhǔn)確性。文章的研究成果可為現(xiàn)代有軌電車的運(yùn)營(yíng)組織提供決策支持。

本研究只針對(duì)單一線路進(jìn)行了研究，但隨著現(xiàn)代有軌電車線路復(fù)雜程度的提高，對(duì)于具有支線的線路或者成網(wǎng)條件下的多條線路通過(guò)能力計(jì)算，以及對(duì)于采用共線或跨線運(yùn)營(yíng)模式的線網(wǎng)通過(guò)能力計(jì)算將是接下來(lái)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

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