現今單線鐵路為主的路線中，以台鐵台東線(花蓮-台東間)的運行車種與停站模式為相對複雜的案例之一，又因其路線的旅運特性特殊，造成平日與假日的列車班次數量相差極大。於時事議題中，時常會提到台鐵台東線全線雙線化的議題存在，以增加列車運行班次量。但現今台鐵列車時刻表排班中，是否已經做到有效的排班，以應對臨時加班車可能會造成的調度問題？在此情況下，是否有在鐵路單線區間能夠做有效排班，或是將部分瓶頸路段施做鐵路雙線化就能夠有效解決列車排班與加班車插入原有時刻表的情形？因此需要研究並探討其中的因素與改善方法，以減少因為在單線區間的臨時加班車排班而嚴重影響到原有既訂班車(正班車)的列車準點率，更能夠提升台鐵於東部幹線的營運服務品質。
    本研究欲分析台鐵台東線的加班車排班問題來源，並且探討是否需要進行單線區間加班車排班之班表定型化，形成以每小時循環發車的定型化班表，以增加單線鐵路列車之運轉效率。除此之外，研究中也能夠適當的檢討是否需要迫切的全線鐵路雙線化，或是在瓶頸路段做部分的鐵路雙線化；且可利用於列車排班研究中所遇到的情形，適當的建議台灣鐵路局於排班的瓶頸路段做適當的雙線化、或是設置交會用的號誌站，以紓解於單線鐵路區間列車排班上的不便，並增加台鐵台東線的列車排班與運行之效率。
    在研究中採用了數學規劃方式進行列車排班，並且利用列車行駛時間最短與列車班次容量最大化做平衡為列車排班目標，並且採用文獻回顧中所運用的限制條件與因應單線鐵路區間的新增限制條件施作列車班表試排。其中，因為受到限制條件太繁雜，有部分的限制式無法有效呈現之，因此採取部分限制條件式以人工微調的方式進行排班，並且依照平常日與例假日的分離排班設計，以利於將列車運行的排班過程、與實際的列車運行上更佳地順暢。
    研究結果可以發現在班表定型化後，台鐵台東線於正常營運時段6至22時之間能夠依照直達車、跳蛙式停站列車、區間車每小時各一班的方式發車，並且在維持現況之下，相較現今的列車運行班表更能夠增加列車班次。雖然在排班上延長了部分種類的列車的整體運行時間，但是也提供了當今對於台鐵台東線單線鐵路區間的瓶頸路段的問題所在，若是將這些瓶頸路段或是場站的限制條件解除後，勢必會增加台鐵台東線列車的列車運行的流暢性，也增加列車臨時運行調度的空間。

In the single-track railway lines, the stopping station type and the train series of Taiwan Railway Administration (TRA) Taitung Line (Hualien-Taitung) is the most complicated one. Due to the trip type of the passengers on this line is more particular than other railway lines; the number of trains on the schedule is extremely different between weekdays and weekends (or holidays). In current issues, in order to increase the volume of the TRA Taitung Line, increased to double-track for all of this line has been mentioned. But the TRA has done a perfect train timetable for the extra trains on the Taitung Line to prevent the scheduling problem when the extra trains joined in the diagram? In this situation, can we just fix the train timetable to have a perfect diagram on the single-track railway line, do the partial double-tracks works, or increase the stations to have the train-meetings, to prove the extra train’s schedule problems and increase the level of service of the TRA Taitung Line. 
The study is going to figure out the key point problem of the TRA Taitung Line, and to investigate doing the train schedule pre-defaulted for this line in order to let the diagram runs more efficient. Furthermore, the study will point out can we just do the train scheduling well, or construct the partial double-track and increase the stations to have the train-meetings; to avoid to all TRA Taitung Line has double-tracked. At last, the study can also suggest the situations have found in the study to Taiwan Railway Administration, for the new ways in order to do well works on the train scheduling for the single-rail line, or to release the bottlenecks for train scheduling on TRA Taitung Line.
    The mathematical programming is used in this study, and the object function is tend to balance minimize the train running time and maximum the volume of this railway line. The restriction functions would use the functions in the paper reference and restriction functions of the single-rail system to do the train scheduling. By the way, some restriction functions are too complex to appear the well train schedule. Therefore, these restriction functions are going to solve by handworks to make the train schedule to practice the better mode. The train schedules are difference to the weekday’s timetable and the holiday’s timetable, in order to let the TRA Taitung Line operate in the smooth and better situation. 
    The conclusion of the study could appear that the train schedule of TRA Taitung Line could operate as a limited-express train, a semi-express train, and a local train in an hour between 6 a.m. to 10 p.m., which runs more train trips in the current railway line situation. Even though some trains’ operation time will be extended some running time, we can not only put in more running trains, but also we can figure out the bottleneck single-rail sections of TRA Taitung Line. If we do some works on these bottleneck raiway line sections, double-rail or station-improve as the examples, could be enhanced the train running status, the operating efficiencies of timetable, and the temporary train scheduling space.

◎ 目 錄
第一章  緒論	1
1.1  研究動機	1
1.2  研究目的	3
1.3  研究範圍	4
1.4  研究項目	6
1.5  研究流程	7
第二章  文獻回顧	10
2.1  前言	10
2.2  台鐵台東線之狀態分析	11
2.2.1  台鐵台東線歷史與現況之簡介	11
2.2.2  台鐵台東線存在之排班現況問題	12
2.3  鐵路列車班表排班定型化	13
2.3.1  列車時刻表排班用意	13
2.3.2  鐵路列車班表定型化定義	13
2.4  列車排班之相關文獻	15
2.4.1  鐵路列車運行狀態	15
2.4.2  列車排班運行之策略文獻資料	16
2.4.3  列車時刻排班方法文獻資料	18
2.5  文獻評析與小結	20
第三章  模式建構	23
3.1  前言	23
3.1.1  排班流程邏輯	23
3.1.2  模式研究架構	24
3.1.3  數學規劃法簡介	25
3.1.4  鐵路閉塞定義	25
3.2  排班目標式	26
3.3  排班限制式	27
3.3.1  班表排班限制	27
3.3.2  一般續進限制	28
3.3.3  單線鐵路續進限制	28
3.3.4  車站股道容量限制	28
3.3.5  最短交會時間限制	28
3.3.6  同向列車離站間隔限制	29
3.3.7  交會與待避列車最大等待時間限制	30
3.3.8  定型化班表排班限制	30
3.3.9  決策變數限制	31
3.4  整體基本模式	32
3.5  模式限制條件指標	33
3.5.1  列車行車時間限制	33
3.5.2  旅客上下客影響限制	34
3.3.3  列車交會與待避時最大等待時間限制	36
3.5.4  車站股道數量影響下之限制	39
3.6  排班模式解法	40
3.6.1  模式解法簡介	40
3.6.2  排班模式解法運用	40
3.6.3  列車排班進行方式	43
第四章  定型化排班模式解出與人工微調處理策略	45
4.1  模式初步分析	45
4.1.1  初步排班解出結果	45
4.1.2  排班限制式手動鬆弛	47
4.2  由現行列車時刻表中排入加班車做試排	47
4.3  定型化班表的整理與設計	48
4.4  應對加班車排班時情境之處理手段	49
4.4.1  將正班車於部分行駛距離以內製造些許延遲	49
4.4.2  延長加班車的運行時間與增加停靠交會站	50
4.4.3  依照車站股道狀態做排班運行調整	50
4.4.4  於部分雙線區段的部分做雙單線運行模式	50
4.4.5  由現行班表排入加班車方式之缺陷處	51
4.5  定型化班表排班設計	52
4.5.1  台鐵台東線定型化班表之排班基準點	52
4.5.2  排班基準點做連續發車排班方式	53
4.5.3  排班基準點做分散發車排班方式	54
第五章  資料蒐集與各情境排班模式分析	55
5.1  台鐵台東線路線之相關數據資料	55
5.1.1  台鐵台東線車站基本資料	55
5.1.2  台鐵台東線各區段之車站間距	56
5.1.3  台鐵台東線各個車站間所應對相關車型之排點速度	58
5.1.4  台鐵台東線各個車站的股道配置相關資料	58
5.2  台鐵台東線之特性	60
5.2.1  路線特性	60
5.2.2  車站旅運人數	60
5.3  定型化班表排班設計	61
5.3.1  運行時空圖之閱讀方式	61
5.3.2  車種停站模式之區別化	62
5.3.3  列車排班的設計條件	63
5.3  定型化班表調整	65
5.3.1  特殊列車排班的加入	65
5.3.2  直達車增加停站之狀況	66
5.3.3  平假日班表的區隔化	67
5.3.4  未來路線改善之排班模擬	67
第六章  各種情境下之模式資料分析	68
6.1  初步排班與分析	68
6.1.1  現行班表加班車排入結果	68
6.1.2  定型化班表第一階段微調後排班之結果	68
6.2  定型化班表排班完成下於特殊車站的列車進出操作方式	72
6.2.1  光復站密集交會待避列車	72
6.2.2  玉里-東里之雙線區間密集列車運轉調度	74
6.2.3  壽豐-南平與山里-台東間之雙線鐵路區間運行方式	75
6.2.4  志學站交會模式	76
6.3  依情境排班-平假日差異班表之產出結果	78
6.3.1  平常日定型化運行班表排定	78
6.3.2  例假日定型化運行班表排定	79
6.4  瑞穗-三民間鐵路雙線化通車後排班運行調整	79
第七章  各種情境下之排班結果	80
7.1  排定最密集定型化運行班表	80
7.1.1  排定最密集定型化運行班表之順序與限制條件	80
7.1.2  直達車定型化排班	80
7.1.3  跳蛙式停站列車定型化排班	81
7.1.4  各站皆停靠之區間車定型化排班	82
7.1.5  定型化班表時刻排班運用	84
7.1.6  定型化班表時刻排班結果	84
7.1.7  定型化班表模式之運行圖	87
7.2  平假日運行班表區別化	88
7.2.1  平常日運行班表	88
7.2.2  例假日運行班表	88
7.3  瑞穗-三民間雙線化完工後運行狀態	89
7.3.1  定型化班表之排班上改善	89
7.3.2  部份雙線化後定型化班表對於跳蛙式停站列車運行上的改善	92
7.3.3  部份雙線化後定型化班表對於場站列車調度的改善-光復站	92
7.4  研討定型化班表排班完成後的適用性	93
7.4.1  對於列車延誤追回原本行車時間的可能性	93
7.4.2  列車於場站調度運作的適用性	94
7.4.3  研究定型化班表與當今班表的列車行駛時間比較	95
7.4.4  研究排定與當今班表的列車行駛數量比較	97
7.5  排班結果小結	97
第八章  結論與建議	99
8.1  結論	99
8.2  相關影響	100
8.2.1  對於台鐵台東線列車班表運作影響	100
8.2.2  排定整體的定型化班表對於列車行駛時間之影響	101
8.2.3  台鐵台東線排定定型化班表後可能面臨的衝擊	101
8.3  相關建議	102
8.3.1  當今台鐵台東線的路線狀態	102
8.3.2  針對台鐵台東線的場站層面改善建議	102
8.3.3  針對台鐵台東線的路段層面改善建議	103
8.3.4  對於旅客快慢車轉乘需求上之建議	104
8.4  後續研究方向	105
8.4.1  台鐵台東線方面	105
8.4.2  台鐵台東線定型化班表與台鐵南迴線關聯之延伸	105
8.4.3  列車營運模式改變後定型化班表之檢討	106
參考文獻資料	107
附錄資料1-定型化模擬班表最密集班次運行圖	111
附錄資料2-定型化班表平常日時刻運行圖	123
附錄資料3-定型化班表例假日與加班車運行圖	135
附錄資料4-瑞穗-三民雙線化後定型化時刻表運行圖	147
附錄資料5-台鐵台東線東改計畫路線改善工程列表	159

§ 表目錄
表2.1  文獻回顧資料之重點整理表(以出版年代編排)	22
表3.1  依照車門數量之車型區分整理表	30
表3.2  台鐵台東線旅客列車排點速率分類	34
表3.3  各車門型態於各種車站之旅客上下客期望時間	35
表3.4  各車門型態於各種車站之旅客上下客期望時間整理表	35
表3.5  台鐵台東線各站最短停靠時間(1時間單位=0.5分鐘)	36
表3.6  台鐵台東線長段區間行駛時間(括弧內數值是有停靠沿途車站)	39
表3.7  現行台鐵台東線列車之排點速度與停站模式整理表	43
表4.1  花蓮-壽豐間單一車種排班	46
表4.2  花蓮-壽豐間快慢車雙車種排班(慢-快-慢)	46
表4.3  花蓮-壽豐間快慢車三車種排班(分散發車模式)	46
表4.4  花蓮-壽豐間快慢車三車種排班(到發基準點連續依序發車)	46
表5.1  台鐵台東線車站基本資料表	56
表5.2  台鐵台東線車站營業里程與車站間距離表	57
表5.3  台鐵台東線股道配置資料整理表	59
表5.4  簡化與調整後台鐵台東線列車之排點速度與停站模式整理	64
表6.1  花蓮往台東方向定型化時刻表排班基礎時間表	70
表6.2  台東往花蓮方向定型化時刻表排班基礎時間表	71
表7.1  花蓮往台東方向定型化時刻表排班時刻	85
表7.2  台東往花蓮方向定型化時刻表排班時刻	86
表7.3  花蓮往台東方向於瑞穗-三民雙線化通車後定型化時刻表	90
表7.4  台東往花蓮方向於瑞穗-三民雙線化通車後定型化時刻表	91
表7.5  定型化班表排定後各停靠模式行駛時間差異比較	96
表7.6  定型化班表於6-22時之間相較於現今班表列車單方向班次差異表	97

 
§ 圖目錄
圖1.1  台灣鐵路局環島鐵路暨支線路線圖(來源：維基百科圖庫)	1
圖1.2  台鐵台東線路線範圍(來源：交通部鐵路改建工程局)	6
圖1.3  研究流程圖	9
圖2.1  東京地下鐵副都心線澀谷站平日發車之部分時刻	14
圖2.2  本研究定型化列車排班方式示意圖	15
圖2.3  待避列車之運行時空圖示意	16
圖2.4  交會列車之運行時空圖示意	16
圖2.5  武內陽子所提出之列車運行排班模式示意圖(虛線為加班車)	18
圖3.1  列車排班流程邏輯圖	23
圖3.2  模式基本架構	25
圖3.3  4652次於105.10.20改點前於光復站附近的運行模式	37
圖3.4  台鐵台東線較長時間的交會列車運行圖-1	38
圖3.5  台鐵台東線較長時間的交會列車運行圖-2	38
圖3.6  花蓮-吉安間模擬排班示意圖	41
圖3.7  花蓮-吉安-志學間模擬排班示意圖	41
圖3.8  列車於單線鐵路區間排班衝突情形	42
圖3.9  模擬增加快車調整後之花蓮-壽豐間運行圖	42
圖4.1  雙單線運行之追越模式	51
圖4.2  京王電鐵新宿站列車連續發車之方式	54
圖5.1  研究運行時空圖閱讀範例圖	62
圖5.2  台鐵台東線定型化班表各車種停靠站模式	63
圖5.3  往台東方向直達車增停關山站運行圖差別比較(左側：直達車增停關山站；右側：直達車通過關山站)	66
圖6.1  光復站密集進出站時段運行圖	73
圖6.2  光復站場站股道配置圖	73
圖6.3  玉里-東里區段列車運行密集時段之運行圖	74
圖6.4  玉里-東里間路線與玉里站場站股道配置圖	75
圖6.5  山里-台東雙線區間與附近區間運行模式圖	76
圖6.6  壽豐-豐田-南平雙線區間與附近區間運行模式圖	76
圖6.7  志學站三班列車交會兼待避追越之運行圖	77
圖6.8  志學站股道配置圖	78
圖7.1  海端站股道配置實際照片(來源：自行場勘拍攝)	83
圖7.2  台鐵台東線部分列車排班定型化班表運行圖	87
圖7.3  平常日部分運行班表時空圖	88
圖7.3  例假日部分運行班表時空圖	89
圖7.4  瑞穗-三民間雙線化完成後之部分運行圖	92
圖7.5  瑞穗-三民雙線化對於光復站之影響比照圖(左：雙線化前；右：雙線化後)	93
圖8.1  台鐵第四代電腦票務系統票卷參考樣式範本(圖片來源：阮糖提供)	104
圖8.2  近畿日本鐵道轉乘特急券樣式(圖片來源：近畿日本鐵道官網)	104

●	英文文獻：
1.	Jianguo Qi, Lixing Yang, Yuan Gao, Shukai Li, Ziyou Gao(2016) Integrated multi-track station layout design and train scheduling models on railway corridors，Transportation Research Part C P.P.91-119
2.	Rob M.P. Goverde, Nikola Bešinovic´, Anne Binder, Valentina Cacchiani, Egidio Quaglietta, Roberto Roberti, Paolo Toth(2016) A three-level framework for performance-based railway timetabling, Transportation Research Part C Vol. 67,P.P.62–83
3.	Sudhir Kumar Sinha, Shripad Salsingikar, Siddhartha SenGupta(2016) An iterative bi-level hierarchical approach for train scheduling，Journal of Rail Transport Planning & Management,Vol.Year 2016, P.P.1-17
4.	Thijs Dewilde, Peter Sels, Dirk Cattrysse, Pieter Vansteenwegen (2013)Robust railway station planning: An interaction between routing,timetabling and platforming，Journal of Rail Transport Planning & Management P.P.68-77
5.	Vuchic, Vukan R. (2005). Urban transit: operations, planning, and economics. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.
●	中文文獻：
6.	汪靈枝、周優軍(2005)一種有效的全局優化算法－模擬退火算法，柳州師專學報；第20卷2期，P.P.120-123
7.	周永暉、張家祝、黃承傳(2001)特殊假期鐵路列車排程規劃之分析模式，運輸計劃季刊，第30卷1期， P.P.63-87
8.	武兆慧、張桂娟、劉希玉(2015)基於模擬退火遺傳算法的聚類分析，計算機應用研究，第22卷12期，P.P.24–26
9.	梁爽、莫忠息(2002)多序列聯配問題的模擬退火求解，武漢大學學(理學版)，第48卷1期， P.P.23-27
10.	陳一昌、許書耕、許修豪、李宇欣、陳春益、余秀梅、李衍儒、楊承道、盧立昕、楊峻武、吳美玲、王彥傑、蔡欣恬(2016)臺鐵包車營運需求下列車班表之研究，交通部運輸研究所出版品
11.	陳律帆(2013)台灣鐵道客貨列車運行圖Vol.7
12.	陳律帆(2014)台灣鐵道客貨列車運行圖Vol.8
13.	陳律帆(2017)台灣鐵道客貨列車運行圖Vol.9
14.	蔡欣恬(2015)以班表試排法評估鐵路路線容量-以臺鐵臺東線為例，國立成功大學土木工程學系碩士論文
15.	鍾志成、張仕龍、李治綱、李宇欣、曾志煌、賴威伸(2006)列車排點最佳化之數學模式探討，中華民國運輸學會第21屆論文研討會
16.	鐘志成、黃笙琁(2015)城際列車時刻表可靠度分析，運輸學刊，第二十七卷第一期，P.P.1-28
17.	羅煥然(2007)列車規則性班表排程之研究，成功大學交通管理科學系碩士學位論文
●	日文文獻：
18.	荒屋真二、安部惠介(1983)ヒューリスティクスを利用した列車運転整理手法，日本電器學會論文誌，58-C30，P.P.249-256
19.	牛田貢平(2012)運行実績データを活用した列車遅延の評価指標，The Operations Research Society of Japan
20.	勝田敬一、小熊賢司(2004)駅構内における高密度列車ダイヤの導出，IEEJ Trans.IA，P.P.792-798，Vol.124，No.8
21.	北川英裕美、片岡健司、駒谷喜代俊(1996)多様な路線形態を対象とした列車ダイヤ作成支援システム，電学論D，116巻8号
22.	武内陽子(2008)旅客の不効用値に基づく列車ダイヤの頑健性評価，The Operations Research Society of Japan
23.	武内陽子、坂口隆、福村直登(2008)利用者デマンドとリソース制約を考慮した列車ダイヤ作成問題の定式化，The Operations Research Society of Japan
24.	富井規雄、田代善昭、田部典之(2005)利用者の不満を最小にする列車運転整理アルゴリズム，情報處理協會論文，Vol.46,No.2,P.P.26-38
●	相關網站與開放資料：
25.	交通部鐵路改建工程局_東改計畫資料：http://www.rrb.gov.tw/04100.aspx?id=11&lan=ch
26.	交通部鐵路改建工程局_花東線鐵路整體服務效能提升計畫資料：http://www.rrb.gov.tw/04100.aspx?id=49&lan=ch
27.	交通部鐵路改建工程局_花東線鐵路瓶頸路段雙軌化暨全線電氣化計畫資料：http://www.rrb.gov.tw/04100.aspx?id=49&lan=ch
28.	交通部台灣鐵路管理局花蓮運務段：http://www.railway.gov.tw/Hualien-Transportation/index.aspx
29.	交通部台灣鐵路管理局_台東線鐵路路線資料
30.	維基百科_台東線路線與車站相關資訊：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%87%BA%E6%9D%B1%E7%B7%9A
31.	台灣鐵路管理局_東部幹線車站營業里程資料：http://www.railway.gov.tw/tw/cp.aspx?sn=3613
32.	近畿日本鐵道官方網站：http://www.kintetsu.co.jp/
33.	東京地下鐵(東京メトロ)官方網站：http://www.tokyometro.jp/index.html
34.	京王電鐵官方網站：https://www.keio.co.jp/
35.	悠遊台灣鐵道_台灣鐵道風情-台東線：http://www.travel-taiwan-rail.idv.tw/
36.	鐵貓＝鐵道與貓的完美結合：http://jp-shitman.blogspot.tw/