傳統鐵路解析容量模式計算流程

本節介紹臺灣軌道容量手冊傳統鐵路單區段容量分析模式計算流程。此模式 探討各區段實用容量，列車依照三時相固定閉塞號誌平安控制條件下，各方向每小 時通過路線區段的最大列車單位數。整體計算程序如圖 2-4-1。

圖 2-4-1 傳統鐵路單區段容量分析模式流程圖

資料來源：交通部運輸研究所 (2004)

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由於路線區段列車容量深受各運轉條件因子影響，因此計算各區段容量時，需 決定所需評估容量之路線範圍以及彙整該路線上之路線、交通、控制條件後，再進 行整體容量計算。此模式主要考慮因素列於表 2-4-1。

表 2-4-1 傳統鐵路單區段解析容量模式考慮之運轉條件因素

分類 考量影響因素

路線 條件

 站間主線數量與運轉方式

 站內股道及月台佈置方式

 路線幾何條件

交通 條件

 列車性能

 坡道阻力

 列車交通組成

 站間各車種行駛時間

 列車停站時間

 前後列車車種影響

 雙向列車共用同股道影響

 列車的方向分布 控制

條件

 列車操控方式

 軌道電路分段解除措施

 站內指定停車位置

 閉塞號誌的配置及種類

 閉塞區間長度

傳統鐵路單區段容量模式計算步驟如下：

步驟一：將列車依速度種別歸類分組

各列車性能及商業運轉限速不同將會使各車種通過各閉塞區間所需閉塞時間 不同，進而影響各車種間時隔長度及區段容量。須於第一步驟依列車速度及性能進 行分類，類別種類越多將會使後續計算更須準確，但會造成計算更加繁瑣。

步驟二：計算站間運轉時分

此步驟計算或採用來源可為：營運者排班使用之基準運轉時分、時刻表之站間 運轉時分或參考運轉性能使用電腦模擬計算等等。

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步驟三：決定各列車種別停站時間

此步驟決定方式可為：營運者排班使用之計劃停站時分、時刻表所列之停站時 分或參考車廂特性及旅客特性進行估算。

步驟四：計算平均號誌安全時距

平均號誌安全時距注重列車受到指定條件之號誌控制及月臺配置差異下所需 時間間隔。號誌安全時距可分為路段上號誌安全時距以及車站內號誌安全時距。而 平均號誌安全時距，由於容量瓶頸點通常出現於進出站時期，因此將以車站內號誌 安全時距為出發點，探討月台配置差異影響下平均號誌安全時距。以下依序介紹路 段上號誌安全時距及車站內號誌安全時距概念。

1. 路段上號誌安全時距

三時相固定閉塞道旁號誌系統指定平安常綠條件時，各列車間需至少完整間 隔兩個閉塞區間，如圖 2-4-2，假設先行列車車尾通過第 1 號號誌機時，往後間隔 兩個閉塞區間，續行列車即可通過第 3 號號誌機。然而為考量現實號誌因素以及 安全判斷準則，先行列車離開該號誌機後，須計算號誌轉換時間；並且號誌轉換完 成後，續行列車最近時仍須距離 3 號號誌機一個號誌視距後以巡航速度持續行進，

此時達到路段上最短號誌間隔距離，如式(2.4.1) 。

i i

h d a b o i

D s B B S L (2.4.1)

其中，D =先行及續行列車間車頭距離 (公尺) _h

di

s =續行列車的號誌時距 (公尺)

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B =第三至第二閉塞號誌機之間的區間長度 (公尺) a

B =第二至第一閉塞號誌機之間的區間長度 (公尺) b

oi

S =解除閉塞及轉換號誌時間，先行列車的運轉距離 (秒)

L =先行列車的長度 (秒) i

dj

s soi

Li

G R

Space

Time

The preceding

train The

following train

Y

3 2 1

Ba B_b

bi

T

Li

t to

ts

dj

tS

aj

T

Space

圖 2-4-2 路段上閉塞時間與最小號誌時距

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續行列車的號誌時距包含列車駕駛員反應時間、軔機裝置開始逐漸作動時間 之列車空走距離，以及該車輛以巡航速率減速至注意號誌限速所需制軔距離。須考 慮此段距離是基於基於安全考量，司機員假使出乎意料遭遇注意號誌，仍可於列車 行走此段距離內，將列車以服務減速度將列車安全減速至指定號誌限速之下。續行 列車的號誌視距，可由下列計算表示：

2 2

2

j

j y

d r j

j

v v s t v

b

  

(2.4.2)

其中，t =司機員的反應時間及軔機的作用時間 (秒) _r

vj=續行列車的巡航航速 (公尺/秒)

bj=續行列車的服務減速率 (公尺/秒平方) vy=注意號誌的容許限速 (公尺/秒)

先行與續行列車使用指定巡航速度運行時，路段上最小號誌安全時距計算如下：

i i j j

s b o L sd a

t    T t t t T ^(2.4.3)

其中，t =最小號誌時距 (秒) _s

bi

T =先行列車行駛第三至第二閉塞號誌機之間的時間 (秒)

t =解除閉塞及轉換號誌的時間 (秒)o

Li

t =先行列車行駛車身長度的時間 (秒)

sdj

t =續行列車行駛號誌視距的時間 (秒)

aj

T =續行列車行駛第二至第一閉塞號誌機之間的時間 (秒)

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2. 車站內號誌安全時距

根據交通部運輸研究所(2012)發行之臺灣軌道容量手冊傳統鐵路單區段容量 分析，依照進出站分類，並探討先後列車皆停靠同一或不同股道、兩車行進方向為 同向或反向，將分為六型車站內號誌安全時距，如表 2-4-2。

A. 同向列車進站之號誌安全時距－站內停靠同一軌道T_{S A, 1} B. 同向列車進站之號誌安全時距－站內停靠不同軌道T_{S A, 2} C. 同向列車離站之號誌安全時距－站內停靠同一軌道T_{S D, 1} D. 同向列車離站之號誌安全時距－站內停靠不同軌道T_{S D, 2} E. 反向列車交會之號誌安全時距－站內停靠不同軌道T_{S M,} F. 反向列車平面交叉之號誌安全時距－站內停靠不同軌道T_{S X,}

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步驟六：計算交會待避損失時間

由於複線路線區段上各類列車於站間運轉時間不同，為避免先行及續行列車 因速度差異導致後方快車與前方慢車過近情形，慢速列車須於站內待避延遲出發 時間。假設未待避前，後方快車可能於區段上各地方逐漸與前車過近且發生情形於 各地機率相同，以期望值概念估算，待避損失時間可由(2.4.23)式計算：

1 ( )

l 2 j i

t  t t (2.4.23)

其中，t =列車待避損失時間 (秒) _l

tj=列車 j 於站間的運轉時間 (秒) t =列車 i 於站間的運轉時間 (秒) i

單線路線區段上各類列車須等候前方對向車輛離開區段後，才可進入運轉。假 設各方向車流比例相同且未有車隊方式運行，續行列車未等候前車離開區段即進 入時，會於區段上各地方發生與先行車產生衝突。以期望值概念估算，交會損失時 間可由(2.4.24)式計算：

1 ( )

l 2 j i

t  t t (2.4.24)

其中，

t

_l=列車交會損失時間 (秒)

步驟七：決定運轉寬裕時間

臺灣軌道容量手冊傳統鐵路單區段容量分析模式是計算實用容量，實用容量 須設定部份運轉寬裕時間以緩和車輛狀況差異及駕駛員操控差異等小型擾動。目 前臺灣軌道容量手冊(2012)建議使用運轉寬裕係數為 0.3。以比例方式決定運轉寬 裕時間計算方式如下：

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( )

m s l

t  T t (2.4.25)

其中，t =運轉寬裕時間 (秒) _m

=寬裕時間係數

t =列車待避或交會損失時間 (秒) l

步驟八：計算最小運轉時隔

最小運轉時隔為瓶頸號誌安全時距、列車待避或交會損失時間、運轉寬裕時間 共同組成，計算方式如下：

ij s l m

h   T t t (2.4.26)

其中，h_ij=先行列車i與續行列車j的最小運轉時隔 (秒)

步驟九：計算平均運轉時隔

由於各列車性能及商業運轉限速不同，於計算區段上整體容量時，須考量各前 後列車為不同車種組成下所需之不同最低運轉時隔。計算平均運轉時隔可依照時 刻表當中所指定時間範圍內，各類前後車種組成的比例進行計算，如式(2.4.27)。

ij ij

h



h p ^(2.4.27)

其中， h =平均運轉時隔 (秒)

hij=先行車種 i 與續行車種 j 的最小運轉時隔 (秒)

pij=先行車種 i 與續行車種 j 為連續列車的相對頻率 (秒)

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假使尚未有完整時刻表時，可使用預期之各類車種發車數計算，如式(2.4.28) ：

2 2

1

i j

ij ij i j

h h n n h n n

n n





 



  ^(2.4.28)

其中，n =總發車數 (列)

n =車種 i 的發車數 (列) i

nj=車種 j 的發車數 (列)

步驟十：路線容量整體分析

此模式計算各路線區段上列車依照三時相固定閉塞號誌平安控制下，每小時 通過路線區段各方向的最大列車單位數。路線區段容量可由(2.4.29)式計算：

3600

l t

C n

 h  (2.4.29)

其中，C =路線區段容量 (列車/小時) _l

h =路線區段上平均最小運轉時隔 (秒/列車)

n =主線數目 (條) t

在文檔中 傳統鐵路多軌化進出站時隔公式之研發與應用 (頁 32-43)