第五章 FBS 與 MBS 運能之比較分析
二、 實驗基本模型與控制變數
5.4 影響 MBS 運能相關因素之模擬實驗與結果
5.4.1 MBS 實驗控制組
為 與 接 下 來 各 實 驗 之 結 果 進 行 比 較 ， 本 小 節 以 表 5-13 之 Metro-MBSSM 實驗基本模型為本實驗控制組。本實驗控制組在最高 速限影響實驗之最高速限 VS1 ~ VS4=80KPH。在曲率半徑影響實驗之 曲率半徑為 344m，因此 VS3=80KPH。在位置信標間隔影響實驗之位 置信標間隔為 10m。在停站時間影響實驗之停站時間為 25 秒。
本實驗控制組配合 Metro-MBSSM 程式以試誤方式求得之最小班 距為 67 秒，結果如表 5-15 所示。
表 5-15 MBS 實驗控制組最小班距計算結果 發車間隔 前後車到站間隔 備註
70s 70s 正常
69s 69.08s 正常 68s 68.08s 正常 67s 67.23s 正常 66s 66.57s 輕微運行干擾 表 5-15 中，當發車間隔為 70 秒時，列車完全無運行干擾，從列 車發車離站至下一站靠站停車，列車本身與前方列車皆維持在安全距 離以上。當發車間隔降低至 67 秒時，後方列車因短暫低於安全距離 些微減速，因此前後車到站間隔些微增加 0.23 秒，但仍在本研究定 義之正常狀態範圍內（詳如表 5-5），直至發車間隔降低至 66 秒時，
因前後車到站間隔超過 0.5 秒為輕微運行干擾，因此本實驗控制組之 最小班距為 67 秒。
5.4.2 MBS 最高速限影響實驗
本小節依據 5.3 節之實驗設計配合 Metro-MBSSM 程式進行區間 最高速限影響實驗。實驗首先統一變動路線前四個路段之區間最高速 限後，利用 Metro-MBSSM 程式以試誤方式輸入不同之發車間隔，直 至所輸入的發車間隔為列車正常狀況下之最小班距為止，本實驗之結 果詳如表 5-16 及圖 5-5 所示。
表 5-16 及圖 5-5 中，速限 90KPH、80KPH、72KPH 與 65KPH 之 最小班距分別為 75 秒、67 秒、67 秒與 67 秒。隨最高速限提高，MBS 之最小班距並未縮小。與實驗控制組比較，速限提高至 90KPH，最 小班距卻增加 8 秒，主要乃因最高速限提高後，列車本身之煞車距離 增加，車載資料庫所計算列車本身與前車之安全距離值增加，當後方 列車於路段 1030m 時，因前方列車正靠站結束離站加速中，後方列 車自動調整車速略微減速以維持正常之安全距離，當前方列車離站 後，後方列車恢復正常最高速限隨即加速運轉，直至車站區間程式化 自動停車。當最高速限降為 72KPH 與 65KPH 時，最小班距與實驗控 制組相同為 67 秒，主要因為最高速限降低，車載資料庫所計算列車 本身與前車之安全煞車距離值較短，當後方列車於前方列車靠站結束 離站加速時，80KPH、72KPH 與 65KPH 實驗之後方列車恰好皆於路 段 1180m~1220m 處自動調整車速略微減速，待前方列車離站後，後 方列車恢復正常最高速限隨即加速運轉，直至車站區間程式化自動停 車。因此最高速限較高時最小班距增加，當最高速限在一定範圍內 時，最小班距相同。然而在 MBS 控制方式下，低於最小班距之發車 間隔列車皆為輕微運行干擾。
表 5-16 MBS 最高速限影響實驗結果一覽表
65KPH、65KPH 74s 74.70s 輕微運行干擾 70s 70s 正常（控制組）
圖 5-5 MBS 最高速限-班距影響關係圖
5.4.3 MBS 曲率半徑影響實驗
本小節依據 5.3 節之實驗設計配合 Metro-MBSSM 程式進行曲率 半徑影響實驗。實驗首先依據不同最小曲率半徑所能達到之最高速 限，單獨變動路線第三個路段之最高速限 VS3後，利用 Metro-MBSSM 程式以試誤方式輸入不同之發車間隔，直至所輸入的發車間隔為列車 正常狀況下之最小班距為止，本實驗之結果如表 5-17 與圖 5-6 所示。
若主線最小之曲率半徑為 200m，則在本實驗中，路線第三個區 間最小曲率 r≧227m 之最小班距與實驗控制組（r≧344m）之最小班 距相同為 67 秒。此外，本研究進一步模擬小於 200m 之曲率半徑影 響，路線第三個區間最小曲率半徑 163m、86m 與 34m 之最小班距相 同為 67 秒。圖 5-6 顯示列車在 MBS 靈活且彈性之控制方式下，曲率 半徑對 MBS 最小班距並無影響。
表 5-17 MBS 曲率半徑影響實驗結果一覽表
表 5-17 MBS 曲率半徑影響實驗結果一覽表(續)
曲率半徑 路段 03 最高速限 發車間隔
前後車 到站間隔
備註
70s 70s 正常 69s 69.08s 正常 68s 68.08s 正常 67s 67.23s 正常 r≧34m VS3=25KPH
66s 66.57s 輕微運行干擾
圖 5-6 MBS 曲率半徑-班距影響關係圖
5.4.4 MBS 位置信標間隔影響實驗
本小節依據 5.3 節之實驗設計配合 Metro-MBSSM 程式進行位置 信標間隔影響實驗。實驗首先依據不同位置信標間隔，單獨變動位置 信標間隔 LM後，利用 Metro-MBSSM 程式以試誤方式輸入不同之發
車間隔，直至所輸入的發車間隔為列車正常狀況下之最小班距為止，
圖 5-7 MBS 位置信標間隔-班距影響關係圖
5.4.5 MBS 停站時間影響實驗
本小節依據 5.3 節之實驗設計配合 Metro-MBSSM 程式進行停站 時 間 影 響 實 驗 。 實 驗 首 先 在 單 純 變 動 列 車 停 站 時 間 後 ， 利 用 Metro-MBSSM 程式以試誤方式輸入不同之發車間隔，直至所輸入的 發車間隔為列車正常狀況下之最小班距為止，本實驗之結果詳如表 5-19 及圖 5-8 所示，最小班距與停站時間成正比，停站時間愈長，最 小班距愈大。
表 5-19 MBS 停站時間影響實驗結果一覽表
停站時間 發車間隔
前後車 到站間隔
備註
85s 85s 正常 84s 84.08s 正常 83s 83.08s 正常 82s 82.23s 正常 TD=40s
81s 81.57s 輕微運行干擾
表 5-19 MBS 停站時間影響實驗結果一覽表（續）
停站時間 發車間隔
前後車 到站間隔
備註
70s 70s 正常（控制組）
69s 69.08s 正常（控制組）
68s 68.08s 正常（控制組）
67s 67.23s 正常（控制組）
TD=25s
66s 66.57s 輕微運行干擾 63s 63s 正常 62s 62.08s 正常 61s 61.08s 正常 60s 60.23s 正常 TD=18s
59s 59.57s 輕微運行干擾
圖 5-8 MBS 停站時間-班距影響關係圖
5.5 FBS 與 MBS 運能之比較分析
理論上，MBS 所得之最小班距與最大運能實為 FBS 區間長度縮短 至零之極值，因此當 FBS 區間長度愈短，其最小班距則愈短、最大運 能則愈大，兩者並與 MBS 之最小班距及最大運能差距縮小。然而本研 究考量目前實務上系統技術、列車控制與運轉安全等方面，因此以平均 區間長度 268m 為 FBS 之實驗控制組進行 5.2 節各項 FBS 模擬實驗，
同時將以此實驗控制組為基礎比較 MBS 與 FBS 之運能差異。因此本節 將依據 5.2 節 FBS 各項實驗結果與 5.4 節 MBS 各項實驗結果進行比 較分析，首先就 FBS 與 MBS 控制方式下之運能進行比較分析，隨後 分別就 FBS 與 MBS 最高速限影響、FBS 與 MBS 曲率半徑影響及 FBS 與 MBS 停站時間影響下之運能進行比較分析。
5.5.1 FBS 與 MBS 控制方式下運能之比較分析
由表 5-7 FBS 區間個數與區間長度影響實驗結果及表 5-15 MBS 實驗基本控制組最小班距結果所整理之最大運能比較表與比較圖分 別如表 5-20 與圖 5-9 所示。本研究之最大運能為每單位小時除以最 小班距所得之值，以無條件捨去法取整數位後所得之數值，為每單位 小時之列車數（Train Units, 以下簡稱 TU）。
如表 5-20 所示，MBS 區間長度為零，取其實驗基本模型與 FBS 區間個數與區間長度各實驗項目進行比較。MBS 之最大運能為每單 位小時 53TU。FBS 區間長度 149m、168m、192m、224m、268m 與 336m 之最大運能分別為每單位小時 48TU、46TU、45TU、43TU、41TU 與 38TU。而 MBS 之最大運能較 FBS 區間長度 149m、168m、192m、
224m、268m 與 336m 之最大運能分別提升 10.4%、15.2%、17.7%、
23.2%、29.2%與 39.4%運能。經由表 5-20 及圖 5-9 比較顯示，在符 合 FBS 控制方式下，區間長度縮短使後方列車與前方列車所需保持 之安全車距縮短，因此 FBS 之最大運能隨之增加，並與 MBS 之最大 運能差距縮小。
表 5-20 FBS 與 MBS 控制方式下運能之比較表 系統項目 最小班距 最大運能 MBS-FBS MBS
增加之運能 FBS 區間個數 10 75s 48 TU 5 TU 10.4%
FBS 區間個數 9 77s 46 TU 7 TU 15.2%
FBS 區間個數 8 80s 45 TU 8 TU 17.7%
FBS 區間個數 7 83s 43 TU 10 TU 23.2%
FBS 區間個數 6 87s 41 TU 12 TU 29.2%
FBS 區間個數 5 94s 38 TU 15 TU 39.4%
MBS 控制方式 67s 53 TU - -
圖 5-9 FBS 與 MBS（區間長度為零）控制方式下運能之比較圖
5.5.2 FBS 與 MBS 最高速限影響下運能之比較分析
由表 5-8 FBS 最高速限影響實驗結果及表 5-16 MBS 最高速限影 響實驗結果所整理之最大運能比較表與比較圖分別如表 5-21 與圖 5-10 所示。
如表 5-21 所示，MBS 最高速限 90KPH、80KPH、72KPH 與 65KPH 之最大運能分別為每單位小時 48 TU、53TU、53TU 與 53TU。顯示 MBS 在速限較高的 90KPH 時，因所需保持之安全煞車距離較長，每 單位小時之運能降低至 48TU；而 MBS 速限為 80KPH、72KPH 與 65KPH 時，與前車所需保持之安全煞車距離相對較短，且後方列車 皆受前方列車剛靠站結束離站時產生安全距離不足自動調整車速略 微減速之位置相近，所得之最大運能恰好相同皆為 53TU。
FBS 在平均區間長度 268m 的最高速限模擬實驗中，最高速限 90KPH、80KPH、72KPH 與 65KPH 之最大運能分別為每單位小時 42 TU、41TU、40TU 與 39TU，而 MBS 最高速限 90KPH、80KPH、72KPH 與 65KPH 之最大運能較 FBS 分別提升 14.2%、29.2%、32.5%與 35.8%
之運能。經由表 5-21 及圖 5-10 比較顯示最高速限對 FBS 與 MBS 最 大運能具有部分程度之影響，在符合 FBS 控制方式下，當最高速限 增加 FBS 之最大運能隨之增加，並與 MBS 之最大運能差距縮小。而 在符合 MBS 控制方式下，當最高速限增加至 90KPH 時，最大運能降 低 5TU；當最高速限範圍在 80KPH 至 65KPH 之間時，MBS 之最大 運能並不受影響。
表 5-21 FBS 與 MBS 最高速限影響下運能之比較表 號誌系統及最高速限 最小班距 最大運能 MBS-FBS MBS 增
加之運能 FBS 最高速限 90KPH 85s 42 TU
MBS 最高速限 90KPH 75s 48 TU
6 TU 14.2%
FBS 最高速限 80KPH 87s 41 TU MBS 最高速限 80KPH 67s 53 TU
12TU 29.2%
FBS 最高速限 72KPH 89s 40 TU MBS 最高速限 72KPH 67s 53 TU
13 TU 32.5%
FBS 最高速限 65KPH 91s 39 TU MBS 最高速限 65KPH 67s 53 TU
14 TU 35.8%
圖 5-10 FBS 與 MBS 最高速限影響下運能之比較圖
5.5.3 FBS 與 MBS 曲率半徑影響下運能之比較分析
由表 5-10 FBS 曲率半徑影響實驗結果及表 5-17 MBS 曲率半徑影 響實驗結果所整理之最大運能比較表與比較圖分別如表 5-22 與圖
5-11 所示。
如表 5-22 與圖 5-11，MBS 曲率半徑 r
≧
344m 與 227m 之最大運 能同樣為每單位小時 53TU，顯示 MBS 之曲率半徑對其最大運能並 無影響。而 FBS 曲率半徑 r≧
344m、r ≧ 227m 、r 163m ≧ 、r 86m ≧ 與 r 34m ≧
之最大運能分別為 41TU、40TU、40TU、40TU 與 38TU，顯示 FBS 之曲率半徑在r ≧ 86m 之情況下，
對其最大運能僅有些微影響。MBS 曲率半徑 r≧344m、r 227m≧ 、r 163m≧ 、r 86m≧ 與 r 34m≧ 之最大運 能可較 FBS 分別提升 29.2%、32.5%、32.5%、32.5%與 39.4%。表 5-22 FBS 與 MBS 曲率半徑影響下運能之比較表