第一章、 緒論
1.2 研究目的
本研究以板南線為基礎製作班表，希望以簡單有效的啟發式演算法快速製作 班表，在製作班表過程中將考慮轉換班距時段產生衝突，因此在時刻表完成後就 以解決台北捷運製作時刻表當中車次銜接部分，減少排班人員在列車銜接時調整 班表的時間，並且產生時刻表時能同時考慮機廠之收發車衝突，因此在本研究完 成班表中除了列車到達各車站時間、離開各車站時間、在三個終端站的折返時間 之外，還包含終端站在不同折返時間之下應該使用月台數以及考慮發車衝突後兩 端機廠收發車的時間。
總結以上各重要的考慮要素，並以此要素做為此研究的重心製作班表:
循環性:列車在固定三個終端站行駛，同時也代表列車在一個閉鎖區間中循
環行駛，因此捷運班表具有循環的特性。
折返限制:終端站的折返限制有兩種，一種是同一輛列車在終端站的最小折
返時間，須仰賴人員的執勤，單人執勤最小折返時間是 180 秒，雙人執勤是折返時間調整
延遲進站 延遲出站 提早出站
60 秒；第二種列車於終端站的折返時間限制是連續兩輛不同列車，因終端 站軌道佈設限制，所以列車的折返時間受前一輛列車的離開時間限制。
會合點的一致性:本研究的會合點是指上行方向的亞東醫院站，下行方向會
有部分列車往永寧站折返，另一部分列車在亞東醫院折返，這兩部分列車在 上行方向的亞東醫院會合，並能維持固定班距不會被更改。
收車和加車衝突:板南線的機廠若要發車到正線上，軌道會與正線上行駛路
線有交織，因為路線有交織而且兩輛列車須保持安全時隔，所以在機廠加車 時製作衝突時間窗，以避免機廠發車到正線時產生衝突。收車回機廠則是必 須考量對於非重疊區段班距是否會不符預期班距。本研究預期完成時刻表將包含以下項目:
各時段列車到達各車站時間及離開各車站時間
南港站、永寧站與亞東醫院站之折返時間及使用月台
兩端機廠收發車 1.3 研究範圍與限制
本研究要製作台北捷運板南線班表，捷運板南線列車由南港機廠與土城機廠 收發，兩端機廠負責板南線一天的收發車，在收車時無軌道的交織，發車時在南 港端會與上行方向軌道交織，土城端則是會與下行方向軌道及亞東醫院袋形軌交 織，因此在製作班表若須發車，必須考慮軌道交織之衝突。
在固定班距之下列車在此閉鎖區間行駛，於終端站折返時間固定，惟有在轉 換時段時為了改變班距而調整終端站折返時間，列車在終端站之折返時間與終端 站軌道佈設相關，故在製作時刻表時須先分析各終端站之軌道佈設，如圖 1.11~
圖 1.13 是列車進出兩種不同終端站軌道佈設，A 車先到達終端站，而 B 車即將 進入終端站，在 A 車停靠時已經有乘客上車，考慮到乘客搭乘感受，讓列車維 持先進先出；圖 1.11 和圖 1.12 是終端站月台有兩側可停靠，此為永寧站與南港 站終端站月台型式，圖 1.11 是只有使用單側月台，B 車必須等待 A 車離開終端 站後 120 秒方可進站，圖 1.12 則是使用雙側月台，A 車須等待 B 車到達後 30 秒 方可離開終端站。圖 1.13 則是亞東醫院袋形軌折返型態，A 車與 B 車必須先在 亞東醫院站停靠，讓乘客下車後，在到袋形軌內折返，此型態可視為單側月台使 用，A 車和 B 車時隔必須為 120 秒。
圖 1.11 雙月台終端站，列車使用單月台 終端站月台 B 車
A 車
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圖 1.12 雙月台終端站，列車使用雙月台
圖 1.13 袋狀軌列車使用單月台
圖 1.14 則是列車進出終端站較詳細的分解圖，在一開始 A 車和 B 車在不同 方向月台，因此 A 車和 B 車兩車時隔並無限制，只要限制讓 A 車維持比 B 車早 離開終端站即可，B 車停妥之後，經過班距 h 之後 C 車到達終端站，到此階段可 分為兩種型式，使用雙月台或使用單月台。
使用雙月台時，C 車經過橫渡線停靠在終端站月台，C 車停妥後 30 秒以上 B 車方能出站；使用單月台則是 B 車先出站，C 車再進站，C 車必須等待 B 車離 開終端站 120 秒之後方能進入終端站停靠。
圖 1.14 終端站台折返模式
終端站月台
A 車 B 車
B 車 A 車
B
A
B C
B
C C B
B
C C
本研究板南線為例，以調整列車在終端站折返時間為主，以調整中間站靠 站時間為輔，使固定時段及轉換時段的重疊區段班距及班距維持準點及規律，假 設已知條件如下:
列車於站間行駛時間。
列車在終端站通過橫渡線所需時間。
列車於中間站停靠時間。
列車於終端站及袋形軌折返最短及最長時間。
機廠收發車須要最短時隔。
尖峰與離峰時段及轉換時間。
政策上所需要班距。
1.4 研究架構與方法
目前台北捷運排班尚未有一套考慮在尖峰時段與離峰時段轉換時對於機廠 收發車及終端站月台路線安排影響的週詳排班，導致台北捷運列車在尖離峰時段 轉換時在終端站路線安排及機廠收發車仍會產生不協調狀況，接續過去研究終端 站路線指派(Flamini et al.,2008;Carey,2003)的方法解決尖離峰時段轉換時所造成 的班距及重疊區段班距的改變，並在確保列車行駛安全狀況下有彈性的製作時刻 表，讓列車排班人員能在安全範圍下調整時刻表，本研究架構如圖 1.15:
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1.5 研究流程
本研究流程如圖 1.16 所示，將先界定本研究問題以及要研究之路線，之後 在研究文獻中對於軌道相關議題以及使用方法；蒐集板南線路線資料，包含列車 於站間的行駛時間及停靠時間，在路線資料蒐集過程中尚須了解在運行過程當中 的限制，包含各終端站會因為軌道佈設不同而導致折返時間相異，以及兩車最小 時隔，除了運行限制之外，並擬訂可調整策略。
蒐集資料、整理運行限制並擬訂調整策略後以啟發式演算法求解並製作時刻 表；時刻表製作之後進行結果之驗證，不同班距之下需要車輛、終端站的折返時 間以及班距是否有改善，最後是顯示本研究結果以及後續研究之建議。
圖 1.16 研究流程 結果討論及修正模式
結論與建議 演算法求解
時刻表製作
實際資料蒐集 結果驗證
調整策略
界定問題及範疇
文獻回顧
運行限制 路線資料蒐集
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Caprara et al.(2006)將客運於軌道上排班議題畫分為六大議題，首先將考慮列車 區間，此處路線定義為為軌道上列車進入與離開一區間，因為旅客使用路線頻率不
生延滯狀況，列車必須於固定時間內到達停靠站，在此班表會設計有到達或離開時 間的上下限，而列車在實際上運行時就必須在此時間範圍內。
Caprara et al.( 2006)指出第三階段為列車於車站內路徑指派，第二階段只是列車 於軌道上的路線指派，車站與路線上多了列車指派到不同月台所產生的路線指派問 擋在連鎖區外而造成列車延滯，因此(Flamini et al,2008)研究捷運列車於終端站為維 持班表準點性其規律性而以工作站安排工業機具與工作排程方法處理列車終端站軌 道指派問題。
2.1.1 列車區間議題
列車選擇區間其中一目標為服務品質最高，依照 TCQSM(Transit Capacity and Quality of Service Manual)2003 年第二版中定義列車服務品質為「從乘客觀點去衡量 與感知整體的運輸服務」，整體運輸系統評估 TCQSM 從乘客角度略分為五個觀點:
1. 可及性(accessibility):乘客是否可以很容易搭乘運輸系統。
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2. 服務監督系統(Service Monitoring):衡量乘客每天使用運輸系統的感受。
3. 旅行時間(Travel time):乘客在列車上的時間，包含列車的行駛時間及停靠各站時 間。
4. 安全性與保全性(Safety and Security):系統是否安全及環境治安是否安全無疑。
5. 維持及建造(Maintenance and Construction):是否有維持運輸系統及建造使乘客搭 程運輸系統更方便舒適。
可及性在規劃軌道場站時就必須考慮能服務範圍最大，通常為覆蓋率問題，在 建造成本最小下能服務最多乘客，設置新沿線最主要關鍵為需辨別主要旅次產生吸 引地點，而旅次產生與吸引目的則是要知道建設車站以後能服務的旅客最多，例如 Loport et al(2002).以三角幾何圖形分析方法提出解決捷運路線覆蓋率問題，之後又於 2007 年整理決定捷運路線方法，目的在於解決捷運選線問題，包括先選擇旅次發生
Higgins et al.(1997)提出單線軌道的時刻表演算法當中也以旅行時間成本做為目標，
但在排程當中有一些限制整理如下:
Higgins et al.(1997)提出問題當中考慮到列車等級問題而會有旅行時間權重產生，
Bruno et al.在問題當中因為主要為捷運列車路線，捷運同一路線列車不分等級，因 此旅行時間權重只使用於同一路線上有不同等級列車；Higgins et al.(1997)除了提出 於旅行時間中加上權重之外，於 1996 年也提出以延滯時間及運轉時間最小為解決問 題，既然問題當中有將延滯時間考慮進目標函數中，就必須將列車的延滯定義清楚，
Higgins et al.(1997)提出可能影響列車延滯發生機率原因分別為:
列車可行駛主要軌道最高速率
軌道的水平及垂直幾何
側線長度
是否有先進設備控制與聯繫可有效縮短班距 而 Lee et al.(2009)提出延滯種類分為兩種，分別為:
排程延滯(scheduled delay):為了使班表更有彈性與效率，或是因為政策考量或規 劃者的偏好，讓列車有足夠的班距及優先順序。
操作延滯(operational delay):因為偶發機械故障而引起的列車延滯。
Higgins et al. (1996)將列車延滯時間列入解決問題當中，非所有列車延滯時間都 是等價，等級高列車到達目的地時間的延滯給予權重越高，但列車的運轉成本並無 分權重，最後求出 14 條側線，四種不同等級列車共 31 輛再使用演算法求出列車旅 行時間。
Carey(1994)提出的方法則是將列車到達車站的到達時間、離開時間與停留時間 和車站間列車行駛時間都列入時間成本，雖無像 Higgins et al.考慮每種列車權重，但
Carey(1994)提出的方法則是將列車到達車站的到達時間、離開時間與停留時間 和車站間列車行駛時間都列入時間成本，雖無像 Higgins et al.考慮每種列車權重，但