傳統鐵路多軌化進出站時隔公式之研發與應用

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zeht c 2006 臺灣大學教務處 Academic Affairs Division, National Taiwan University 管

國立臺灣大學工學院土木工程學系碩士論文

Department of Civil Engineering College of Engineering

National Taiwan University Master Thesis

傳統鐵路多軌化進出站時隔公式之研發與應用 Development and Application of Arrival and Departure

Headway Equations for Multiple Track Sections

朱泓宇 Chu, Hong-Yu

指導教授：賴勇成博士 Advisor：Yung-Cheng Lai, Ph.D.

中華民國 103 年 6 月

June 2014

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致謝

回首兩年，感謝所有接觸過的每一位。感謝各位委員於口試前空出許多時段讓我可以前去請教以得到更多重要的指導，於口試中也願意保留更多時間給予寶貴的建議。感謝賴老師，於兩年多前即協助我選入我很有興趣的容量組，讓我很幸運地將興趣與研究結合完成碩士學習階段；於這兩年受老師的指導下學習如何準備學術演講、製作學術海報、發表期刊、整理最新文章重點等各式不同的任務；多樣化的學習過程雖稍辛苦，但確實深感值得有這些的學習經驗與成果。另外，感謝老師願意讓我多次的麻煩您協助我達成這次的交換計劃，讓我擁有兩年獨特且豐收的學習經驗。

這兩年的學習過程，在臺大部分謝謝我們的學長姐與同學的互相照應；深夜的研究室經常意外的發現就剩我們幾位留著、一起和威任搭 2348、0010 的末班車、

幽靜的軌道中心、午夜的 24K、還有半夜的無人椰林跑道等，都是很珍貴的回憶。

謝謝郁哲學長，我們多年一起在假日研究室做研究，許多的技術問題謝謝學長的協助，因為有你 1001 才如此美好，那是個很美好回憶的地點。當然，還有多年研究革命情感的品綺、週日消夜討論團的成員們，謝謝你們長期的支持。

感謝北京清華李老師對我的關心、指導及推薦我至規劃院，讓我有一次很珍貴的清華學習及實習經驗。謝謝北京大學、清華大學、北京外國語大學、中國城市規劃設計研究院的朋友及環境，每次與各位有多樣化的交流與討論都讓我有深刻及寶貴的回憶，也謝謝各位的建議讓我對未來有更多方位的思考。

朱泓宇謹識

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摘要

近年來都會區軌道運輸需求提升導致傳統複線鐵路容量逐漸不敷使用，為有效大幅提升運輸容量以滿足長期潛在旅運需求，多地鐵路營運單位逐漸於原有路廊擴建軌道以減緩目前複線運行下尖峰期間容量不足情形。而多軌化雖可提升軌道容量，但總體股道佈置複雜也將導致列車運轉型態與複線有所差異。過往解析法容量模式發展多提供籌劃階段概略衡量使用，並僅以單線及複線為研究目標且缺少綜合性探討多軌化路線站間正線數量及車站軌道配置等因子影響，導致模式無法準確應用於評估多軌化路線容量。

本研究採用閉塞時間及號誌時距為基礎，探討列車進出站運轉特性、正線數量及複雜車站軌道佈置影響以研發多軌化進出站時隔公式。研發過程創新納入同向雙主線影響、進出站過程道岔限速影響建立十三型進出站號誌安全時距，並針對十三型車站軌道配置建立完整平均號誌安全時距；時距建立後續再藉由模擬軟體校估符合多軌化環境特性下之寬裕係數，提供使用者可更精確評估路線容量。

案例分析評估基隆至新竹各單區段容量、分析七堵南港三軌化工程容量提升成果、建立三軌化佈置下站間追越可行性分析及計算七堵南港佈置改善後容量及虛擬複複線容量。現今七堵南港三軌化路線容量提升成果，南下可提升 7%實用容量，北上提升 10%實用容量。如後續參考本研究建議之汐止站配置改善計畫，南下可再次提升 7%容量；但經由虛擬複複線配置容量計算，整體三軌化容量提升幅度仍為複複線化提升量之一半以下。因此，如需滿足臺北都會區長期旅運成長需求，

建議汐止站股道配置改善及長期複複線計畫皆應逐步計畫及實施。

藉由使用本研究研發之多軌化進出站時隔公式，使用者可於多軌化環境對現有路線及未來規劃佈置評估路線容量與分析瓶頸區段，以提供規劃、設計、營運單位長期之參考依據。

關鍵字：軌道容量、解析容量模式、號誌安全時隔、多軌化

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Abstract

For many busy rail networks in the world, the substantial rail demand has already passed the capacity supplied by double track routes. In order to provide appropriate capacity for long-term planning, increasing the number of tracks is the most common approach to solve congestion problem. This study applied analytical capacity models based on blocking time theory to develop headway equations for multiple track sections, including double, triple and quadruple main line tracks. Depending on the types of mainline track and station track layout, thirteen headway equations were developed in this research to compuate the arrival and departure signal headway as well as the average singal headway. Simulations were also performed to calibrate the operating margin in the headway equations. Empirical results show that the capacity increases from “Triple Track Constructing Project between Qidu to Nangang” are 7% in southbound and 10% in northbound. If track layout at Xizhi station can be improved, the capacity increase for southbound direction can be 14%. Furthermore, quadruple track at mainline track can increase capacity by 81% and 117% for southbound and northbound, respectively. With the proposed models, user can accurately evaluate railway capacity and clearly identify the bottleneck of a route for exist railroad or hypothetical track layout for establishing long term strategic planning

Keywords: Railway capacity, Analytical capacity models, Headway Equations, Multiple track.

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圖目錄

圖 1-1-1 七堵至南港三軌化路線配置簡圖 ... 1

圖 1-4-1 研究流程圖 ... 4

圖 2-1-1 容量定義要素軸向示意圖 ... 5

圖 2-2-1 以運行條件區分下各容量關係示意圖 ... 14

圖 2-4-1 傳統鐵路單區段容量分析模式流程圖 ... 21

圖 2-4-2 路段上閉塞時間與最小號誌時距 ... 24

圖 3-1-1 模式基本區段單元範圍示意圖 ... 37

圖 3-1-2 單線路線車站範例 ... 37

圖 3-1-3 複線路線車站範例 ... 38

圖 3-1-4 多軌化路線車站範例 ... 38

圖 3-2-1 Ts,D1子時距判斷流程圖 ... 45

圖 3-2-2 Ts,D1-CT子時距時空圖 ... 47

圖 3-2-3 Ts,D1-AT子時距時空圖 ... 53

圖 3-2-4 Ts,D1-A子時距時空圖 ... 56

圖 3-2-5 Ts,D1-C子時距時空圖 ... 58

圖 3-2-6 Ts,D2-CT子時距時空圖 ... 62

圖 3-2-7 Ts,D2-C子時距時空圖 ... 64

圖 3-2-8 Ts,D3-CT子時距時空圖 ... 67

圖 3-2-9 Ts,D3-A子時距時空圖 ... 70

圖 3-2-10 Ts,D4時距形成因素示意圖 ... 72

圖 3-2-11 Ts,D4-CT子時距時空圖 ... 73

圖 3-2-12 Ts,D4-A子時距時空圖 ... 75

圖 3-3-1 Ts,A1-CT子時距時空圖 ... 79

圖 3-3-2 Ts,A1-C子時距時空圖 ... 83

圖 3-3-3 同主線列車依序停靠站內不同股道之前後列車關係圖 ... 87

圖 3-3-4 Ts,A2-CT子時距時空圖 ... 93

圖 3-3-5 Ts,A2-C子時距時空圖 ... 95

圖 3-3-6 Ts,A3-CT子時距時空圖 ... 98

圖 3-3-7 Ts,A3-C子時距時空圖 ... 101

圖 3-3-8 Ts,A4時距形成因素示意圖 ... 103

圖 3-3-9 Ts,A4-CT子時距時空圖 ... 105

圖 3-3-10 Ts,A4-C子時距時空圖 ... 107

圖 3-5-1 車站配置類別代號說明圖 ... 116

圖 4-1-1 RTC 運作架構圖 ... 150

圖 4-2-1 RTC 模擬環境 ... 151

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圖 4-2-2 車站佈置輔助說明圖 ... 153

圖 4-2-3 RTC 模擬情境列車壅塞延誤之時空圖 ... 156

圖 4-2-4 RTC 模擬情境列車無延誤之時空圖 ... 156

圖 4-3-1 RTC 基隆至樹林整體路網佈置畫面 ... 161

圖 4-3-2 RTC 基隆至樹林模擬運行部分時刻表截圖 ... 162

圖 4-3-3 RTC 基隆至樹林模擬運行時空圖 ... 163

圖 4-3-4 RTC 基隆至樹林模擬運行動畫截圖 ... 164

圖 5-1-1 南港汐止區段行車方向配置簡圖 ... 170

圖 5-1-2 汐止七堵區段行車方向配置簡圖 ... 174

圖 5-1-3 七堵八堵區段行車方向配置簡圖 ... 175

圖 5-2-1 基隆新竹間北上區段下午尖峰容量與使用量 ... 186

圖 5-2-2 基隆新竹間南下區段下午尖峰容量與使用量 ... 186

圖 5-2-3 基隆新竹間北上區段主要車種間最小運轉時隔 ... 188

圖 5-2-4 基隆新竹間南下區段主要車種間最小運轉時隔 ... 188

圖 5-4-1 七堵南港三軌化前行車方向配置簡圖 ... 197

圖 5-4-2 七堵南港三軌化行車方向配置簡圖 ... 197

圖 5-4-3 七堵南港僅提升汐止站配置時行車方向配置簡圖 ... 199

圖 5-5-1 三軌改善軌道配置簡圖 ... 202

圖 5-5-2 三軌改善 A 方案行車方向配置示意圖 ... 203

圖 5-5-3 三軌改善 B 方案行車方向配置示意圖 ... 204

圖 5-5-4 三軌改善 C 方案行車方向配置示意圖 ... 204

圖 5-5-5 三軌改善 D 方案行車方向配置示意圖 ... 204

圖 5-7-1 複複線虛擬軌道配置簡圖 ... 210

圖 5-7-2 複複線行車方向配置示意圖 ... 211

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表目錄

表 2-1-1 運轉條件分類表 ... 6

表 2-3-1 UIC CODE 406 容量使用建議值 ... 17

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 ... 22

表 2-4-2 傳統鐵路單區段容量模式車站內號誌安全時距 ... 27

表 2-4-3 傳統鐵路單區段路線容量平均號誌安全時距 ... 28

表 2-4-4 瓶頸號誌安全時距計算公式 ... 29

表 3-1-1 模式考量因素歸納表 ... 35

表 3-1-2 模式符號歸納表 ... 40

表 3-3-1 同主線列車依序停靠站內不同股道特殊時距計算表 ... 91

表 3-4-1 離站號誌安全時距分類表 ... 110

表 3-4-2 進站號誌安全時距分類表 ... 110

表 3-4-3 進出站號誌安全時距使用條件判斷式總表 ... 111

表 3-4-4 離站號誌安全時距總表 ... 112

表 3-4-5 進站號誌安全時距總表 ... 114

表 3-5-1 車站股道配置類型示範表 ... 120

表 3-5-2 離站之車站配置類型歸納表 ... 121

表 3-5-3 進站之車站配置類型歸納表 ... 122

表 3-5-4 車站股道配置類型 D110 說明表 ... 123

表 3-5-5 車站股道配置類型 D111TA 說明表 ... 124

表 3-5-6 車站股道配置類型 D111TB 說明表 ... 125

表 3-5-7 車站股道配置類型 D111 說明表 ... 126

表 3-5-8 車站股道配置類型 D120 說明表 ... 127

表 3-5-9 車站股道配置類型 D210 說明表 ... 128

表 3-5-10 車站股道配置類型 D211 說明表 ... 129

表 3-5-11 車站股道配置類型 D220 說明表 ... 130

表 3-5-12 車站股道配置類型 D220C 說明表 ... 131

表 3-5-13 車站股道配置類型 D221 說明表 ... 132

表 3-5-14 車站股道配置類型 D230 說明表 ... 133

表 3-5-15 車站股道配置類型 D231 說明表 ... 134

表 3-5-16 車站股道配置類型 D240 說明表 ... 135

表 3-5-17 車站股道配置類型 A110 說明表 ... 136

表 3-5-18 車站股道配置類型 A111TA 說明表 ... 137

表 3-5-19 車站股道配置類型 A111TB 說明表 ... 138

表 3-5-20 車站股道配置類型 A111 說明表 ... 139

表 3-5-21 車站股道配置類型 A120 說明表 ... 140

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表 3-5-22 車站股道配置類型 A210 說明表 ... 141

表 3-5-23 車站股道配置類型 A211 說明表 ... 142

表 3-5-24 車站股道配置類型 A220 說明表 ... 143

表 3-5-25 車站股道配置類型 A220C 說明表 ... 144

表 3-5-26 車站股道配置類型 A221 說明表 ... 145

表 3-5-27 車站股道配置類型 A230 說明表 ... 146

表 3-5-28 車站股道配置類型 A231 說明表 ... 147

表 3-5-29 車站股道配置類型 A240 說明表 ... 148

表 4-2-1 全域參數設定 ... 152

表 4-2-2 驗證環境 A 往 B 車站軌道配置表 ... 153

表 4-2-3 驗證環境 B 往 A 車站軌道配置表 ... 153

表 4-2-4 驗證環境車種參數表 ... 153

表 4-2-5 驗證環境運轉時間規則 ... 154

表 4-2-6 主模擬情境列表 ... 155

表 4-2-7 驗證成果模擬及解析時距總表 ... 157

表 4-2-8 驗證成果模擬及解析時距差異簡表 ... 158

表 4-3-1 模擬環境臺鐵局路網車種參數表 ... 160

表 5-1-1 案例分析列車基本參數表 ... 167

表 5-1-2 車站軌道配置參數表 (下行) ... 168

表 5-1-3 車站軌道配置參數表 (上行) ... 169

表 5-1-4 車站配置類別暨平均號誌安全時距採用條件表 (下行) ... 171

表 5-1-5 車站配置類別暨平均號誌安全時距採用條件表 (上行) ... 172

表 5-1-6 各車站基準停靠時間 ... 176

表 5-1-7 各站間基準運轉時間 ... 177

表 5-1-8 各站間基準巡航速率 ... 178

表 5-1-9 各站間下午尖峰小時列車數 ... 179

表 5-1-10 下行方向下午尖峰小時列車結構比例 ... 180

表 5-1-11 上行方向下午尖峰小時列車結構比例 ... 181

表 5-1-12 全域參數設定 ... 182

表 5-2-1 基隆新竹間路線區段容量與使用量 ... 185

表 5-2-2 基隆新竹間路線區段主要車種最小運轉時隔 ... 187

表 5-3-1 多軌化進出站時隔公式計算上行各區段最小號誌安全時距 ... 190

表 5-3-2 多軌化進出站時隔公式計算下行各區段最小號誌安全時距 ... 191

表 5-3-3 傳統鐵路解析時距公式計算上行各區段最小號誌安全時距 ... 192

表 5-3-4 傳統鐵路解析時距公式計算下行各區段最小號誌安全時距 ... 193

表 5-3-5 上行各區段最小號誌安全時距兩公式計算差異表 ... 194

表 5-3-6 下行各區段最小號誌安全時距兩公式計算差異表 ... 195

表 5-4-1 七堵南港三軌化施工前後車站配置類型總表 ... 198

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表 5-4-2 七堵南港三軌化施工前後區段及路線容量 ... 198

表 5-4-3 七堵南港僅提升汐止站配置時車站配置類型總表 ... 200

表 5-4-4 七堵南港三軌化施工前後區段及路線容量 ... 200

表 5-5-1 三軌改善車站下行軌道配置參數表 ... 203

表 5-5-2 三軌改善各方案車站配置類型總表 ... 203

表 5-5-3 三軌改善各方案區段及路線容量 ... 205

表 5-5-4 三軌改善各時段方案選用建議表 ... 206

表 5-6-1 追越探討情境二各車站基準停靠時間 ... 207

表 5-6-2 追越探討情境二各站間基準運轉時間 ... 208

表 5-6-3 追越探討情境二各站間基準巡航速率 ... 208

表 5-6-4 七堵南港三軌化站間追越可行性列表 ... 209

表 5-7-1 複複線車站配置類型總表 ... 211

表 5-7-2 七堵南港間各主要軌道佈置區段及路線容量總表 ... 212

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第一章緒論

1.1 研究背景與動機

各主要都會區鐵路旅運需求提升逐漸使傳統複線容量使用率達到飽和，如需大幅提升軌道路線容量以滿足長期運輸需求成長時，擴建更多主線數量為重要選項之一；例如臺灣傳統鐵路南港至七堵三軌化路線工程，為臺灣鐵路路網第一次出現較完整之三軌化配置，預期完工配置如圖 1-1-1。

七堵

百福五堵汐止汐科

南港

Baifu Wudu Xizhi Xike Nangang

Qidu

圖 1-1-1 七堵至南港三軌化路線配置簡圖

臺灣近年來極力推廣大眾運輸服務，鐵路及公路客運運輸需求皆大幅成長根據臺灣鐵路管理局方面統計，2009 年至 2012 年，總延人公里運輸量成長 11%，總載運旅客人數增長 12%；然而臺鐵路線容量於臺北都會區路段使用率多已高達 85%

以上，路線容量已無法提供未來持續增長之運輸需求。臺鐵為此已於南港至七堵進行第三軌擴建工程，以提供更多容量滿足客運服務。

另外臺鐵近年來因應運輸需求成長及列車汰舊換新，積極引入新型電聯車；然而多數車站道岔規格尚無提升之下，新型列車優異加減速性能，將因道岔限速大幅限制列車進出站情況，使站區道岔限速對於列車運轉行為形成更大影響。

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2

過往較完整之傳統鐵路單區段解析容量研究部份為交通部運輸研究所(2012) 發行之臺灣軌道容量手冊，然而上述研究主要針對單、雙線鐵路分析並僅著重探討臺鐵現有之四型月台配置，也未考慮同向雙主線影響等，因此該研究於多軌化方面及更多類型之月台型式研究較為有限。本研究將針對多軌化運行，配合同向雙主線影響、進出站過程道岔限速影響、多類型車站股道配置影響，建構多軌化進出站時隔公式探討多軌化單區段實用容量。

1.2 研究目的

本研究預計建立完整多軌化進出站時隔公式，以提供相關規劃人員可使用此公式對複線及複線以上之多軌化環境進行單區段實用容量評估。此模式評估過程將仔細探討各區段內由於號誌位置、停車位置、車站股道數量、道岔限速、車站坡度、列車組成、列車性能、各運轉條件等影響，使使用者可經由本模式精確計算路線區段使用率。

本研究主要目的為：

A. 考慮同向雙主線、進出站道岔限速影響、多軌化配置及號誌運作情形，擴展延伸進出站號誌安全時隔計算公式，提升時距計算精準程度。

B. 延伸歸納多種車站股道配置對於平均號誌安全時距影響，建立適用性更廣泛之多軌化解析容量評估模式。

C. 使用軌道模擬軟體進行模式驗證，確認使用本模式衡量單區段實用容量時建議之適當寬裕係數。

D. 依照最新時刻表使用本研究模式評估臺灣鐵路管理局基隆至新竹單區段容量及使用率，並確認容量較低之原因。

E. 使用本研究模式評估七堵南港三軌化工程之區段及路線實用容量提升成果，探討站間追越可能性分析，並延伸分析虛擬複複線容量。

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3

1.3 研究範圍與限制

本研究為針對擁有三時相閉塞號誌之傳統鐵路系統建立多軌化進出站時隔模式，提供使用者可使用本模式評估各行車方向於指定主線數量及車站股道數量，以平安號誌條件下，每小時可通過路線區段內的列車單位數。模式建構中主要考量及限制條件如下：

A. 車站內股道運用規劃須指定各股道運轉方向，而近中心之車站股道可指定雙向列車混合運轉或單向專用運轉。

B. 車站內所有列車皆須減速停靠，但列車停靠時間是否算入進出站號誌安全時隔則取決於時距計算時兩接續列車是否共用同一停靠股道。

C. 站間各主線運用規劃須指定各主線運轉方向，但各主線僅限以同向車隊車流模式運行。

D. 本研究衡量重點為多軌化及複雜車站配置影響下列車平均進出站運轉時隔，因此主要模式不考慮同向站間追越可減少待避損失時間之效益。

1.4 研究方法與流程

本研究模式建構使用列車通過各閉塞區間所需之閉塞時間與號誌時距為研究基礎，探討各列車於複雜車站進站及出站時所需之號誌安全時距。後續並以整體車站為觀點，探討因車站股道配置差異及各股道方式變化下，所有列車平均於進站及出站過程所需之所需之平均號誌安全時距。

本研究流程如圖 1-4-1，確認研究目的後，蒐集文獻及回顧以了解先前解析容量模式研發之近況。文獻回顧部分共區分為四類，容量定義及所需要素、容量名詞定義、容量分析方法、傳統鐵路解析容量模式計算流程。

多軌化進出站時隔公式為本研究主題，主要研發組成有離站號誌安全時距、進

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站號誌安全時距、車站股道配置影響。建構模式後，本研究採用電腦模擬模式對本研究時隔公式進行驗證，確認適當之運轉寬裕係數。

案例分析將計算臺鐵基隆至新竹段單區段容量，此路段包含完工之三軌化股道配置以呈現最新軌道容量，並將本研究公式計算之區段號誌安全時距與使用 2012 年臺灣傳統鐵路容量模式採用之號誌安全時距進行時距差異比較。後續延伸探討三軌化工程容量提升成果、三軌再改善股道配置容量、複複線股道配置容量，

以及三軌化區間列車站間追越可能性分析。

本研究章節排序，第二章文獻回顧，第三章為研發多軌化進出站時隔公式，第四章為模式驗證，第五章為案例分析，第六章為結論與建議。

圖 1-4-1 研究流程圖

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第二章文獻回顧

本章文獻回顧部分共區分為四小節，容量定義及所需要素、容量名詞定義、容量分析方法、傳統鐵路解析容量模式計算流程；此四類文獻可協助模式研發時避免容量定義不明問題及確認應納入之影響因子、了解以空間參考點及運行條件區分之各型容量名詞意涵、明確定義本研究採用模式以及模式驗證採用之分析方法。

2.1 容量定義及所需要素

鐵路容量定義為：某特定運轉條件下，單位時間通過路線某點的最大客體單位數。因此對於鐵路路線進行分析時，將會因不同運轉條件、不同時間長度、不同空間參考點、不同客體衡量單位，而有不同容量意義及數值 (Krueger, 1999; Abril, 2008)；因此在本節將介紹影響容量定義之四大基本要素 (交通部運輸研究所, 2012)。圖 2-1-1 為容量定義四大要素軸向示意圖。以下將詳述各軸向要素內涵。

圖 2-1-1 容量定義要素軸向示意圖

資料來源：交通部運輸研究所(2012)

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1. 運轉條件

根據 2013 年交通部運輸研究所出版之臺灣軌道容量手冊，軌道系統運轉條件可分類成路線條件、交通條件、控制條件；各條件內部之影響因素列於表 2-1-1。

表 2-1-1 運轉條件分類表

分類影響因素

路線條件

 站間軌道數目與運轉方式

 站內股道及月台佈置方式

 站間距離

 路線幾何條件

 銜接點與折返點的配置

 基地位置及配線

 路線供電穩定度

 路權型態交通

條件

 列車性能

 阻力係數

 列車的交通組成

 列車的方向分布

 停站時間與停站型態

 可用列車數控制

條件

 列車操控方式

 閉塞制度的種類

 辦理閉塞的方式

 閉塞號誌的配置方式

 閉塞區間長度

 路口號誌設計

資料來源：交通部運輸研究所 (2012)

路線條件包含考慮主線軌道數量、月台股道數量、單線區間側線間距、平均站距、路線基礎條件等等。交通條件包含考慮列車加減速性能、列車組成、平均列車速率、列車運轉方向分布比例、停站模式等等。控制條件為考慮避塞區間長度、列車操控方式、行車安全號誌控制條件等等，例如臺鐵使用三位式固定閉塞號誌配合自動列車保護裝置。

運轉條件對於路線容量影響極為重要，各國皆已對此方面進行多方面探討。

2004 年國際鐵路聯盟 (UIC) 編號 406 文件建議使用時刻表壓縮法以觀察各路段上

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容量及目前使用量；該文件並明確建議鐵道容量規劃人員應對於，路線條件，例如車站月台數目、站間距離之影響；交通條件中，列車方向組成、列車速率之影響；

控制條件中，號誌閉塞長度、閉塞制度種類影響等因子詳加留意。

Dingler 等人 (2009,2012)，皆探討貨物列車組成變化對於單線鐵路容量之影響，

此文獻主要詳細探討交通條件中列車速率、列車加減速性能、列車組成等，對於容量及平均誤點時間影響，並透過模擬軟體驗證得出可靠數據，證明上述因子有顯著影響。

Harrod (2009)，使用試驗設計方式設計 54 種不同類型軌道，探討路線條件下路線標準和側線分布及數量變化、交通條件下列速率差異對路線容量變化程度，以及路線容量與延誤關係，此文獻證明上述因子的確對容量產生明顯改變。

Lai 與 Wang (2012)，建立傳統鐵路單區段解析容量模式，探討同一實際複線軌道路段實施各類閉塞制度控制條件下對容量產生之影響程度；成果得知不同避塞制度皆會使同一路段擁有不同容量，且號誌進步至使用移動避塞制時(Moving block system)容量成長非常顯著。

除上述文獻外，更有 Kraft (1988)、Krueger (1999)、Abril (2007)、Dicembre (2011)，

等重要文獻皆對於運轉條件當中路線條件、交通條件、控制條件，對容量影響關係深入研究。因此由眾多文獻關注此部份程度可知運轉條件對於容量影響深遠，值得於研發多軌化進出站時隔公式時多加參考。

2. 時間單位長度

時間單位長度取決於系統營運特性，多可分為以時計算或以日計算。

以時計算多用於通勤鐵路、都會區鐵路、捷運系統等擁有高尖離峰特性運輸需求之業者，著重小時為單位運輸能力。例如 Jong (2009)等人，使用單區段解析容量模式衡量有部分通勤性質之臺灣鐵路台北都會區路線之運輸能力。交通部運輸研究所，臺灣軌道容量手冊(2012)，相同以小時為單位衡量捷運系統實用容量；

(19)

8

Dicembre (2011)，研究歐洲多處都會通勤鐵路路廊中，閉塞區間長度、車種混合程度、車種限速與容量關係時，皆用小時進行容量探討。以日計算則多為尖離峰需求差異特性不明顯、長途列車或貨運為主路線。例如，Dingler (2013)、黃詠安 (2011)，

皆以日為時間長度單位，衡量北美長途貨運鐵路容量與相關運轉條件間相互關係。

3. 空間參考地點

容量定義時，須給予指定之容量參考地點，此地點由小至大可為路段、車站、

路線區段、路線等等。

路段容量為兩鄰近車站之間某通過點，主要影響因素為路段上號誌設備及列車性能，並不考慮鄰近車站容量所造成影響。車站容量則多針對探討列車進出站時所遇到瓶頸及車站內部股道容納限制下，某車站可通過之最大客體數量。路線區段部分則為探討兩車站間及鄰近車站影響下之軌道容量。路線容量則為探討整體營運路線上容量，包含考慮路線上所有各站間路段限制、車站限制、路線區段限制；

此部分將於 2.2.1 節詳細敘述。

4. 客體單位

容量定義所使用之客體單位隨不同營運業者關注對象而有所不同，單位可以為乘客數、座位數、車廂數、貨物噸數、列車數等等，不同單位皆可進行轉換，但建議需有一定轉換標準，以免轉換之間產生容量內涵認知差異。

捷運系統方面著重為尖峰時刻於都會區中實際最大乘客載運能力，客體單位以乘客數量為主。傳統鐵路則依照運行目的而有所不同，對於評估長途快車容量供給方面可採座位數計算；兼營都會區鐵路之評估容量可使用乘客數計算；貨物列車可以總噸位數計算。因此傳統鐵路計算方式較為多元，而部分營運業者為求單位統一時，直接以列車數計算。高速鐵路方面，則以座位數或列車數計算為主。

(20)

9

2.2 容量名詞定義

容量名詞定義主要探討針對空間參考點或運行條件差異以分辨不同容量名詞內涵，以協助模式建立時更詳細辨認容量計算所使用之參考地點及運行條件。空間參考點或以運行條件差異分別容量一詞的定義彼此不衝突，並可為研究過程比較各地容量意義差異時提供更明確認知。容量探討時必須於下列兩方各選定指定參考條件以確定所指容量為何，例如考慮承受運轉過程干擾並以號誌平安常綠下衡量整條路線上之容量時，於空間參考點部分須參考路線容量定義，於運行條件差異部分須參考實用容量定義。

2.2.1 以空間參考點區分

空間參考點區分容量定義部分，依照交通部運輸研究所(2012)臺灣軌道容量手冊建議之定義以下將介紹路段容量、車站容量、路線區段容量、路線容量。

1. 路段容量

路段容量主要受到影響因素為路段上當地號誌設備閉塞區間、列車性能、運轉速率、控制條件影響，並不考慮鄰近車站容量因素，僅針對兩鄰近車站之間某通過點分析。而實際應用中假使僅測量路段容量時，由於路線瓶頸通常出現於進出站部分，容量預估易太過樂觀。假設時間單位長度為小時，客體單位為列車，則路段容量定義為：每小時通過路段上某點之最大列車數。

,max

,min

3600

w w

w

C f

  h _(2.2.1)

其中，C =段容量 (列車/小時) _w

(21)

10

,max

fw =段上某點之列車最大通過頻率 (列車/小時)

,min

hw =段上兩連續列車間最小運轉時隔 (秒)

2. 車站容量

車站容量則主要針對列車進出站時所遇到瓶頸及車站內部股道容納限制下，

某車站可通過之最大客體數量。由於列車通常需於站內停靠一段時間以提供旅客及貨物上下車，且列車減速抵達與加速出發時，通常於同一閉塞區間耗用較長時間，

因此車站內最小運轉時隔多將長於路段上某點之最小運轉時隔。假設時間單位長度為小時，客體單位為列車，則車站容量定義為：每小時通過某車站之最大列車數。

,max

,min

3600

s s

s

C f

  h _(2.2.2)

其中，C =站容量 (列車/小時) _s

,max

fs =列車通過某車站最大頻率 (列車/小時)

,min

hs =車站內兩連續列車通過時之最小運轉時隔 (秒)

3. 路線區段容量

路線區段容量部分，則為一同探討兩鄰近車站間及鄰近車站影響下之軌道容量，如圖 2-2-1，包含考慮 B 站與 BC 站間路段之間的進出站容量限制、BC 站間路段容量限制、C 站與 BC 站間路段之間的進出站容量限制。此容量評估方式為交通部運輸研究所(2012)發行之臺灣軌道容量手冊，傳統鐵路單區段容量分析模式之計算過程所採用。假設時間單位長度為小時，客體單位為列車，則容量定義為：每小時通過某路線區段之最大列車數。

(22)

11

,max

l,min

min( , , ) 3600

ij i ij j ij ij ij

ij

l s s w l

C C C C f

  h

   (2.2.3)

其中，Clij =第ij路線區段容量 (列車/小時)

,max

lij

f =列車通過 ij 路線區段之最大頻率 (列車/小時)

si ij

C  =i 站與 ij 站間路段之間的進出站容量 (列車/小時)

sj ij

C  =j 站與 ij 站間路段之間的進出站容量 (列車/小時)

wij

C =ij 路線區段容量 (列車/小時)

l_ij,min

h =ij 路線區段內兩連續列車通過時之最小運轉時隔 (秒)

往A站 B站 C站往D站

BC站間路段容量 B站與BC站間

路段進出站容量

C站與BC站間路段進出站

容量

圖2-2-1 路線區段容量示意圖

4. 路線容量

路線容量則為探討整體營運路線上容量，包含考慮路線上所有各站間路段限制、車站限制、路線區段限制；假使營運時期，所有線上列車將通過整條路線而無僅部分區間運轉列車時，路線中瓶頸處則決定為該路線容量。因此，路線容量即為各路線區段中容量最低點，做為路線容量。假設時間單位長度為小時，客體單位為列車，則容量定義為：每小時通過某路線之最大列車數：

(23)

12

,max

l,min

min( ) 3600

l sij l

C ij C f

   h _(2.2.4)

其中，

C

_l=路線容量 (列車/小時)

,max

fl =列車通過某路線之最大頻率 (列車/小時)

sij

C =路線區段 ij 的容量 (列車/小時)

,min

hl =路線內兩連續列車通過時之最小運轉時隔 (秒/列車)

2.2.2 以運行條件區分

運行條件區分容量定義部分，依照交通部運輸研究所(2012)發行之臺灣軌道容量手冊建議之定義介紹最大容量、理論容量、實用容量(時刻表容量)、已使用以及可用容量。

1. 最大容量

最大容量指列車以強迫車流型態運行於路線上。運行期間多數列車將受到前車干擾、離前車過近，導致列車沿途多次遇到黃燈或紅燈等注意及險阻號誌，使列車無法全速或以表訂限速運行。雖然以此種方式行車將帶來列車運作效率低、行駛時間長、臨時多次加減速及臨時停車、系統負載高等缺點，但依照李治綱 (1986)、

Pachl (2002)根據最大容量研究，此方式仍可藉由大幅縮短先行及續行列車空間間距而帶來最高運行容量。

(24)

13

2. 理論容量

理論容量指系統於理想狀態、無任何運作干擾、列車以號誌平安常綠規定下運作、車種及型式單一、駕駛員之間操控無差異條件下之容量。然而，理論容量以現實考量下，由於列車運行易受到外在干擾，例如旅客上下車時間稍微延誤、天氣導致摩擦係數及視線距離改變、列車動力狀態差異等；因此此忽略寬裕係數之理論容量通常不易達成。

3. 實用容量

實用容量又稱時刻表容量，指納入系統一般情形運作干擾、列車以號誌平安常綠規定下運作、考慮車種、型號差異及駕駛員操控差異等條件下之容量。由於實用容量提供干擾緩衝時間而設置寬裕係數，使實用容量與理論容量雖皆以平安常綠條件下行駛，列車運轉時隔長度高於理論容量的運轉時隔。假設以小時為時間單位長度，列車為客體單位，則實用容量指每小時通過某點之實用列車數量。

p,max

,min

3600

p

s

C f

 h (2.2.5)

其中，C_p =實用容量 (列車/小時)

p,max

f =正常運行條件下，列車最大服務頻率 (列車/小時)

,min

hs =正常運行條件下，兩連續列車之最小運轉時隔 (秒)

4. 已使用以及可用容量

已使用以及可用容量指營運業者基於實際營運狀況下計算實用容量後，再根據運行計劃中列車通過數量，了解已使用容量；而可用容量為實用容量扣除已使用容量後之剩餘部份。下圖 2-2-1 以圖示方式描述以運行條件區分下各容量之間關係。

(25)

14

圖 2-2-1 以運行條件區分下各容量關係示意圖

2.3 容量分析方法

整體軌道系統構成複雜且依照籌劃、建設、營運等不同階段，於容量方面探討皆有不同針對及研究目標，數十年來衡量軌道容量之分析方法受到各國研究人員重視，而類別區分也因不同研究團隊而有差異； Pachl (2002)則分類為解析模式與模擬模式。Abril (2008)將分析方法分為解析模式、最佳化模式以及模擬模式。

Pouryouse (2012)則分為解析法、模擬法以及解析模擬結合法。而此研究依照文獻當中各分析方法特性回顧及分類，分為理論模式、模擬模式、參數模式，而理論與參數模式又可統稱為解析模式(Lai and Barkan, 2009)，以下三小節將針對此三類方法分節介紹。

2.3.1 理論模式

理論模式最主要之優勢為方便計算、計算時間短且適用範圍廣。模擬模式初始建置時間長，且不易於短時間內測試大範圍佈置變動；而理論模式適用範圍及準確性取決於公式所考慮因子多少有關。部分簡易理論公式更可藉由工人計算使用，也因此適合於初步籌劃階段時概略衡量路線容量使用，便利規劃人員能夠快速變更

(26)

15

相關因素尋找適合之概略方向。

而劣勢部分是此大多數的理論模式以方便快速計算為主要目標且涵蓋之因子數量少，許多無涵蓋於模式當中之因子將導致模式不準確、易與實際容量有落差，

規劃人員如需得知精確路線容量時，多半需要其它分析方法輔助 (Abril et al, 2008;

Lai and Barken, 2009; Dingler et al, 2009)。雖然大多數理論模式公式較為簡易，但仍有少數理論模式以同時達成可於合理時間內完成精確容量預測為目標，使該理論模式雖減少一部分計算便利性但能大幅提升精確程度，例如臺灣傳統鐵路解析容量模式(2012)等。

理論模式主要為計算某路線區段單位時間內列車通過量，也就是衡量前後列車間之最短時距；而最佳化法也屬於該模式其中一分支 (Lai, 2008)。以下介紹主要國家理論模式應用發展面向，而較複雜之理論模式臺灣傳統鐵路解析容量模式由於計算流程較多，另列於 2.4 敘述。

1. 美國理論容量模式

由美國聯邦大眾運輸管理局 (The federal transit administration) 補助運輸研究委員會 (Transportation Research Board) 製作並於 1996 年發行之大眾鐵路運輸容量手冊 (Rail transit capacity) 內，使用理論模式對於基礎路線容量計算公式設定如下：

3600

l

s d m

C  t t t

  ^(2.3.1)

其中，C =路線容量 (列車/小時) _l

t =最小號誌控制時距 (秒) s

t =最擁擠車站停車時間 (秒) d

(27)

16

t =運轉寬裕時間 (秒) m

此模式主要提供都會區地鐵營運業者做為容量計算依據，因此模式假設以複線營運、無交會因素、不考慮多車種追越，使用小時為基本時間單位。

模式中路線容量之計算地點須挑選該路線中最繁忙之車站，考量最小號誌控制時間以及列車於最擁擠車站所需停等時間，因此與臺灣傳統鐵路單區段解析容量模式所建議之路線當中最瓶頸路段容量將決定全線容量，有相似決定觀念；而後加上部分餘裕時間，建議採用約為 15 至 25 秒。由於模式為針對都會區地鐵為主，

不適合應用於擁有多車種之傳統鐵路系統，且僅衡量複線區間導致模式適用範圍更加縮限。

2. 歐洲UIC理論容量模式

2004 年 UIC 發行之 CODE 406 文件推薦各國鐵路營運者參考該容量模式。該模式認為路線容量之數值及定義會基於不同單位之規劃人員關注面向而有不同，

而探討容量的意義是為服務旅運需求且會因不同硬體設備、交通條件、控制條件而有差異。此模式主要基於現有時刻表及列車行車順序下，採用時刻表壓縮法將指定時間長度內某路段時刻表運行列車，以不違反連續列車間各號誌安全時距限制、不違反列車原先運行速率下，壓縮所有列車至最密程度。

而容量使用率即壓縮運送所有列車所需時間，佔原本指定時間長度之比例，計算方式如下：

k=A+B+C+D (2.3.2)

K=k (100%) / U (2.3.3)

其中，k =壓縮後運行所有列車所需時間 (分)

(28)

17

A=列車於路線佔用時間 (分) B=運轉寬裕時間 (分)

C=單線額外寬裕時間 (分) D=路線維修時間 (分) K=容量使用率 (%)

U=初始涵蓋時間長度 (分)

此模式主要特點為保持現有列車行車順序下，著重各列車間號誌安全時距限制，考慮運轉寬裕時間、路線維修時間，及單線區間由於雙向列車皆受對向列車運轉干擾而設置之單線寬裕時間；而此模式區段的定義也較為特殊，採用鄰近兩地有設置橫渡線或道岔等可使列車順序改變之地方，即成為區段。

於應用 UIC 406 方面，根據 Lindner (2011)所述，此模式強調容量使用率數值是做為能否適當加入更多列車之標準。然而不可更改前後運轉順序、忽略列車連續行駛至鄰近區段的時間接續程度、忽略車站路線配置影響、忽略端點站股道容量等，

將導致忽略瓶頸通常存在於進出站過程，及客運列車可能需於中途站等候過久時間才可授權進入鄰近區間而不符合實際旅客所需、無法更動列車順序使單線區間車隊方式大幅提升容量等等。容量使用率方面，UIC CODE 406 所建議之容量使用率，建議如下表：

表 2-3-1 UIC CODE 406 容量使用建議值路線種類尖峰小時使

用率(%)

全日平均使用率(%)

備註

近郊客運線 85% 70% 尖峰時期遇誤點時可取消部分列車高速鐵路線 75% 60%

混用路線 75% 60% 車種多為緩行列車時可提高使用率資料來源：UIC CODE 406 (2004)

(29)

18

3. 日本理論容量模式

日本鐵路路線極為發達，各主要城市及城市間皆有良好鐵路運輸路線，且日本鐵道管理嚴謹，使民眾對其有高度信任即依賴程度。此部分介紹日本鐵路路線容量模式當中之複線區間模式以及通勤電車專用區間模式。下列為複線區間計算模式 (交通部運輸研究所，2012)：



2 3



1400

l 1

l h l

C h r h h r 

   (2.3.4)

其中，C =路線容量 (列車/小時) _l

r =快速列車所佔比例 h

r =慢速列車所佔比例 l

h =快速列車間之運轉時隔 (分) l

h =慢速先行列車與快速續行列車之進站運轉時隔 (分) 2

h =快速先行列車與慢速續行列車之進站運轉時隔 (分) 3

 =路線利用率 (建議採用 0.6)

此部份之複線區間容量模式，僅將列車分為快速車及慢速車，並考慮快慢車之間其它車種所需時距及各車種比例，而未考慮多車種運行時之計算方式；且衡量範圍僅限於複線範圍，無法應用於三軌化等較複雜區段使得減少部分實用範圍。

通勤電車專用區間模式：

1400 Cl

h 

  (2.3.5)

(30)

19

其中，C =路線容量 (列車/小時) _l h =最小運轉時隔 (分)

 =路線利用率 (建議採用 0.6)

此模式由於假設通勤電車並無快慢速車種之分，也無交會待避之需要，因此模式比上述之考慮快慢車種之複線區間更為簡易，僅以列車時隔做為計算基礎。

2.3.2 模擬模式

模擬模式主要優勢為藉由良好模擬軟體與足夠之實際路線及營運資訊互相搭配時，可準確探討路線、交通、控制三方面互相影響下最接近實際運行狀況之預測結果．此模式利用電腦輔助工具，可以採納模擬系統當中適當之擾動因子，測試整體運行遭遇隨機不同類型之干擾因素時所可能之後續影響，並為基於平均值概念之參數模式、理論模式所較無法顯示之成果．

另外，模擬軟體藉由參考鐵路調度員調度 (AASHTO,2005) 列車特性、以及調度規章，建立程式內部運轉邏輯，並可依照使用者對於不同模擬車種指定不同優先及運轉特性，進行符合實際操作之模擬．因此，模擬模式適合於營運期間驗證列車班表以了解新班表可能之忽視缺陷，以及衡量系統之最大容量及延誤程度．劣勢部分是估算容量時需大量足夠路線、交通、控制資訊，且系統環境建置時間長，多次衡量建置不同配置相互變動時，則需較多時間。 (Pachl, 2002; Abril et al., 2008; Lai and Barken, 2009; Dingler et al, 2009; Pouryouse et al., 2012)

目前國際常用之電腦模擬軟體有：Rail Traffic Controller、Corporation Route Capacity Model、Fast Track II、Rail Dispatch and Capacity Analysis Model、Multi Rail、

RAILS 2000、SLAM II Simulation Language 等等。其中，Rail Traffic Controller (RTC) 因有良好之運轉調度邏輯、列車運作行為計算器、易辨識之時空圖、運轉時刻表，

(31)

20

可協助理解運算過程及運算結果 (Wilson, 2008)，且軟體已受實際驗證模擬成果與實際列車運轉行為非常類似 (Lai, 2008; Thompson, 2006)，此軟體於北美鐵路各營運業者也多次使用(Dinger, 2010)，經過其所模擬之結果擁有高度可參考程度。

目前已有多國研究人員採用模擬模式進行容量分析，例如 Dessouky 與 Leachman (1995)，研究洛杉磯南方地區鐵道時，由於地區路線太過複雜無法以一般解析模式進行容量探討，因此使用 SLAM II Simulation Language 建立一套雙軌及單軌皆適用之模擬模式；並透過模擬模式輸入大量該洛杉磯南方路線資訊，以評估包含主線平面交會、分支線、多類型車站等影響下之複雜路線容量。

Sogin 等人(2011)探討北美以貨運為主之路線，於已面臨路線容量使用率高的情形下，使用 Rail Traffic Controller 模擬軟體探討新增高速且優先性高之客運列車於貨運鐵路路線上之影響；藉由模擬成果得知於相同環境加入同數量客運或貨運列車時，客運列車會帶給路線更高平均延誤以及延誤變動量，且此嚴重程度與客車平均速率成同向增長，

2.3.3 參數模式

參數模式與理論模式皆以統計平均概念之基礎，探討路線、交通、控制等主要因子對路線上容量影響，並尋找可能之路線瓶頸。此模式容量精確度會因模式當中因子數量而有所不同，而未考慮之重要因子將會降低影響模式準確性。由於參數模式通常經由使用大量的實際資訊或模擬資訊進行回歸後取得適當之計算公式，公式適用範圍及有效程度將與原始資料分佈範圍有關。一般情況，此模式精確度較低於模擬模式，但藉由探討主要容量影響因子，仍能夠了解路線容量之影響本質故適合於策略分析以及整體路網概況、路線擴建方案選擇分析。(Pachl, 2002; Abril et al., 2008; Lai and Barken, 2009; Dingler et al, 2009; Pouryouse et al., 2012)

Prokopy 與 Rubin (1975) 為國際首次利用回歸模式探討鐵路路線容量與延誤之間關係，此文獻藉由調整不同路線條件下之環境類型，使用模擬模式產生與實際

(32)

21

環境相似之大量有效模擬資訊，再採用參數模式歸納路線條件對於容量及該容量對應之平均延誤關係。

Krueger (1999) 相同利用模擬模式產生不同路線、交通、控制環境下之有效資訊，再使用回歸模式探討路線容量與服務品質關係，研究目的為發展有效參數模式協助加拿大國家鐵路進行單線為主之容量評估作業。

Lai 與 Barkan (2009)為基於 Krueger (1999)之容量參數模式之上，建立進階鐵路容量參數評估模式。此可依照使用者輸入預期路線容量需求資訊，納入各類型工程平均建設經費考量及搭配 Krueger (1999)建立之參數模式，建立可行路線擴充方案提供參考；此研究也再次顯示出參數模式能夠歸納路線本質因子對於容量之影響，以及適用擴建工程方案選擇分析。

2.4 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

(33)

22

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。

(34)

23

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)

(35)

24

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

(36)

25

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)

(37)

26

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}_,

傳統鐵路多軌化進出站時隔公式之研發與應用

國立臺灣大學工學院土木工程學系 碩士論文

National Taiwan University Master Thesis

傳統鐵路多軌化進出站時隔公式之研發與應用 Development and Application of Arrival and Departure

Headway Equations for Multiple Track Sections

朱泓宇 Chu, Hong-Yu

指導教授：賴勇成 博士 Advisor：Yung-Cheng Lai, Ph.D.

中華民國 103 年 6 月

June 2014

致 謝

摘 要

Abstract

目 錄

圖目錄

表目錄

第一章 緒論

第二章 文獻回顧

C





國立臺灣大學工學院土木工程學系碩士論文

指導教授：賴勇成博士 Advisor：Yung-Cheng Lai, Ph.D.

致謝

摘要

目錄

第一章緒論

第二章文獻回顧