地铁系统时刻表编辑器浅析

李玉宝 钟毅强

*助理工程师 ＊＊工长

一般来说，城市轨道交通的特点是全部为旅客运输、运行距离短、有高峰期、客流随节假日波动较大等，在设计上有站间距离短 (通常在1km)、行车密度较高 (广州地铁3号线目前行车间隔为3 min 30 s)、行驶速度较快 (约35 km/h)、安全性能高等要求。地铁列车在运营时间是按照一定的时刻表运行。编辑时刻表时既要满足载客的要求，又要满足设备要求。因此，编辑时刻表对地铁列车的运营效率影响非常大。编辑列车时刻表要从运营、设备、节能三个方面考虑。运营方面主要考虑全日各时段客流量、客流区段流量流向、列车满载率等;设备方面主要考虑站间线路条件、列车运行速度、列车最大载客量、折返运行间隔时间等;节能方面主要考虑人工限速、城市中心与市郊客流量的差异等。

1 时刻表编辑器功能

时刻表编辑器系统，应在满足实际运营的基础上，做到高效、安全、操作便捷，所编辑的时刻表格式清晰，便于阅读修改和执行。下面以广州地铁3号线阿尔卡特SELTRAC MB系统的时刻表编辑器(TCS)为例进行说明。

TCS是一个单机、离线的编辑工具，其功能就是为系统管理中心 (SMC)创建时刻表。实际上，它是一个基于对话框的应用程序，用户可以通过不同的对话框进行编辑操作。用户创建了时刻表，可以将时刻表传送到SMC系统保存起来，还可以按照运营要求创建不同的时刻表，根据实际需求使用这些时刻表。一般情况下，可以通过系统自动激活预先选定时刻表，或在运营前根据需求手动选择时刻表。

2 时刻表编辑器操作

TCS生成时刻表过程如下。

1．输入ESSP数据。

2．创建新的时刻表单元块，或编辑之前存储好的时刻表单元块。单元块描述了不同的运营级别和运行线。

3．创建新的时刻表，或编辑之前存储好的时刻表，选择需要的单元块并为时刻表命名。

4．连接时刻表单元块，指示如何从一个运营级别转化到另一个，以及如何连接不同单元块之间的班次。

5．修改每个班次到达时间和出发时间，调整时刻表 (可选项)。

6．把已完成编辑的时刻表保存到TCS。

7．把已完成编辑的时刻表传送到SMC，用于运营。

时刻表编辑器操作主要有4部分:输入节能速度曲线 (ESSP)数据、单元块生成、时刻表生成、时刻表检查冲突/传递。

2.1 节能速度曲线 (ESSP)

时刻表编辑器使用输入的ESSP数据生成2个站台间的旅行时间。行驶速度受限于线路，ESSP曲线旅行时间将不低于为最高可接受速度而设置的时间。旅行时间是通过储存在ESSP数据文件中的数据计算出来的，要确保ESSP数据设置的旅行时间与最高可接受线路速度设置的时间相匹配。需要注意，如果改变了ESSP数据，时刻表必须利用ESSP数据重新生成。由于旅行时间嵌入在ESSP数据中，如果使用不可靠的ESSP旅行时间数据创建时刻表，那么系统将不能正常的执行时刻表调度功能。

2.2 单元块

时刻表单元块是创建时刻表的基础，一个时刻表单元块能被若干时刻表所使用，并且能被同一时刻表多次使用。当一个单元块插进一个时刻表时，其本身会进行一次复制，以便今后对该单元块的更改不会影响既有的时刻表。

单元块可以被创建、编辑、删除和复制。一个完整的单元块应有单元块的文本描述和单元块中所有运行线列表。运行线列表则包括:运行线上每个站台的计划停站时间、运行线站台间的标称速度、单元块开始后的起始时间偏移量、运行线行车间隔、运行线上运行一圈周期、运行线上有班次列车的数量、最大和最小允许停站时间。一旦生成了时刻表单元块，可以随时重复利用，并且不需要重新生成。系统运营后，时刻表会生成一个时刻表单元块库，每个单元块可以被若干个时刻表所使用。

用户可以在新建单元块中选择相关的停站时间，可以调整各个站台定义的最小、最大和标称停站时间。每个单元块内站台的最大和最小停站时间必须相同，即使有多条运行线也必须遵守这一规则。对于一条运行线最大或最小停站时间的改变将会影响单元块内的所有运行线，而标称停站时间不受此规则限制。

为了使列车在每个站台以规定的时间停站，以正确的时间从终端站台出发，行驶一周错误值必须为0。行驶一周错误值等于行驶一周时间比行车间隔的余数，当余数为零时则满足要求。行车间隔、列车速度和停站时间都可能影响行驶一周错误值，此值非零表明此条运行线上的班次分配不均。因此，通过调整New block对话框中的某个或某几个参数，在满足运营需求的条件下，使行驶一周错误值为零。这些参数包括:Min Dwell、Nom Dwell、Max Dwell、Number of Trains等。由于行驶一周错误值在 (－行车间隔/2)与 (+行车间隔/2)之间，因此，应该在试图减少行驶一周错误值之前选择所需的行车间隔。根据实际情况，用以下2种方法解决任何剩余的行驶一周错误值。

1．对于行驶一周错误负值:增加站台停站时间 (最好在终端站台增加时间)，和/或减少站台间列车速度。该方法可能受限于线路限速。

2．对于行驶一周错误正值:减少若干车站的停站时间，和/或增加站台间列车速度。该方法可能受限于线路限速。

2.3 时刻表

一个完整的时刻表应包含:时刻表名称及版本信息、时刻表文本描述、起始和结束时间的单元块列表、各个班次的班次号、各个单元块之间的转换信息等。根据运营要求，通过时间顺序连接各个单元块，定义所有列车必须从第一个单元块进入，从最后的单元块退出。用户选择单元块进入到新的时刻表，为每个单元块设置起始时间和结束时间。时刻表对于单元块间的时间重叠和时间间隙没有限制，但重叠单元块可能导致过多的冲突。当连接进入和退出班次时，单元块时间只起指导作用;用户可以在单元块开始之前或结束之后选择一条完整的旅程。如果2个单元块被重叠定义，SRS系统会在重叠期内为前2个单元块分配最大、最小停站时间。相邻2个单元块的连接非常重要。

单元块间的连接方式如下。

1．2个时刻表单元块，如果第2个时刻表单元块的班次比第1个时刻表单元块的班次多，那么第2个时刻表单元块中的列车就需要进入系统。例如，第1个单元块中有2列车，而第2个单元块需要6列车，如果第1单元块的2列车要继续在单元块2运行，则需要增加额外4列车进入第2单元块。

2．2个时刻表单元块，如果第2个时刻表单元块的班次比第1个时刻表单元块的班次少，那么第1个时刻表单元块中的列车将要退出系统。例如，第1个时刻表中有6个班次，而第2个单元块中只有2个班次，2列车将会继续运行，4列车将会退出系统。

3．列车要从一个单元块进入另一个单元块继续运行，必须把列车在2个单元块的班次连接起来，保证列车继续在系统中运行。

2.4 时刻表检查冲突/传递

当一个时刻表编辑、保存后，时刻表编辑器会自动执行冲突检测，当检测到有站台冲突时，通过调整该站台的“冲突门限”参数，解决冲突问题，或通过平移/吸收解决冲突。完成冲突检查后，将时刻表传送到SRS系统用于运营。

2.5 TCS时刻表编辑器的优点及缺陷

TCS时刻表编辑器采用Windows操作系统，图形化操作界面，简单易学;同时该编辑器是一个单机的、离线可操作的工具，便于用户在任何时间、地点进行时刻表编辑工作。该编辑器可以对已完成编辑的单元块进行复制修改，可以选择不同的运行线生成到同一个时刻表中，极大提高了编图效率。

当今地铁线网的拓扑速度非常快，以广州地铁3号线为例:对于既有线和新线 (北延段)都要修改和编辑新单元块，生成新时刻表以满足运营要求。TCS对既有线的单元块进行修改，同时编辑新线的单元块，把这2个不同运行线的单元块合并到一个时刻表中，完成新的时刻表的编辑，而不需要编辑2个不同的时刻表。TCS还能进行自动冲突检查，提高用户编图效率。

但TCS编辑器在设计上也存在如下缺点。

1．在TCS时刻表编辑器中，只有16条速度曲线，每条速度曲线只相差1s，编辑运行图调整幅度过小，编辑含有大量变间隔、变周期、变交路的时刻表时，花费大量的时间用于调整时间曲线，限制了编辑时刻表的效率。

2．时刻表网格线的分辨率无法调整，时间坐标的最小间隔为1 min，对于要求精确到以秒为单位的时刻表，这个设计严重影响时刻表的微调，对于编表人员来说，费时费力。

3 对TCS时刻表编辑器的改进思路

为提高编辑时刻表效率，要对TCS加以改进，主要解决2个问题:①增加节能速度曲线 (ESSP)中的速度曲线的数量，以满足编辑不同时刻表的多项选择;②修改TCS软件，使时刻表网格线根据实际需求可调整、可选择，便于编表人员有效地对时刻表进行微调，提高编表效率。

对TCS的改进思路进行说明，如图1所示，横坐标为时间轴，最小分辨率为1 min，曲线节点1、2的时间大概为1 min，由于横坐标无法再细分，进行微调时不能直观的看出列车在车站4的停车时间(节点1至节点2的时间差)。建议修改TCS软件，使时刻表的时间轴能够根据需要可进行选择，可选项分为:1 s、5 s、10 s、30 s、1 min 等。

图1 时刻表

由于时刻表中含有大量的变间隔、变周期、变交路，对于不同时段列车数量、列车停站时间、列车旅行速度都需要进行调整，时刻表也相应地需要进行调整，因此，应对不同时段的时刻表进行选择性编辑，提高编表效率。例如，早上7:00—9:00为高峰期，可直接选择7:00—9:00时间段进行编辑，调整列车数量、停站时间、旅行速度等。结合修改后网格线分辨率直接进行微调，在速度曲线上直接对需要修改的停站时间进行拖拽，显示直观，操作便捷，极大地提高编图效率。

4 结束语

随着城市轨道交通的飞速发展，地铁运营日益繁忙，制作一个地铁列车时刻表不是很难，但是要制作一个完美的时刻表，关键在于把设备和运营结合起来。对于时刻表编辑器的编译功能及操作部分功能尚未完善，这些功能如何改进尚需研究。

［1］ 周剑斌．地铁列车时刻表编辑器的编译功能及其改进［J］．城市轨道交通研究，2001，(03):74－77．

［2］ 周小辉，刘峰，路红英．铁路网运营仿真与列车时刻表优化的研究［J］．铁道通信信号，2007(02)．

［3］ 吴洋，罗霞．一种晚点地铁列车实时调整策略及其动态速控模式［J］．中国铁道科学，2005(06)．

［4］ 秦进，史峰．公交化城际列车时刻表优化［J］．交通运输工程学报，2005(02)．

［5］ 刘志刚，申金升，王海星．基于协同发车的区域公交时刻表生成模型研究［J］．交通运输系统工程与信息，2007(02)．