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系統識別號 U0002-0807201019045300
中文論文名稱 應用隨機派翠網路於臺鐵捷運化運轉整理之模擬研究
英文論文名稱 Simulation Modeling of Taiwan Railway Administration’s Rapid Transit Operations by Using Stochastic Petri Nets
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 運輸管理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Transportation Management
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 洪敏琛
研究生英文姓名 Min-Chen Hung
學號 694540153
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-06-18
論文頁數 115頁
口試委員 指導教授-陶治中
委員-顏上堯
委員-石豐宇
中文關鍵字 臺鐵捷運化  隨機派翠網路  運轉整理  模擬模式 
英文關鍵字 Taiwan Railway Administration  Stochastic Petri Nets  Rapid Transit Operations  Simulation Modeling 
學科別分類 學科別社會科學管理學
中文摘要 早期國內唯一的軌道運輸系統—臺鐵,針對城際、區域或都會等運輸需求皆能提供相對的軌道運輸服務,但隨著高速鐵路、台北與高雄都會區大眾捷運系統之相繼通車營運,以及正在興建中的台中都會區大眾捷運系統與即將興建的淡海輕軌系統,臺鐵的服務市場已被定位成中短程為主的形象。對此,臺灣鐵路管理局即在交通部之期盼下提出『臺鐵捷運化』政策,進行服務市場之轉型再生,並整合其他大眾運輸系統,期能提供無縫的公共運輸服務。
本研究根據目前臺鐵捷運化計畫進程之變化結果,藉由隨機派翠網路為基礎之模擬模式,針對臺鐵捷運化後可行之列車發車間距、列車組成、運轉整理等情境分析結果,研提未來供臺鐵管理局參考之營運策略。
經由模擬分析結果顯示,臺鐵捷運化後之列車發車間距,在系統車輛數允許之情況下,以間距240秒最能發揮整體運輸效率。在列車組成部分,當慢車與快車之列車組成比例為1:1且為交錯組成時,較適合發車間距較長之列車運轉;當慢車與快車組成比例為 2:1 時,無論發車間距多寡,皆能發揮最佳之整體運輸效率;當慢車與快車組成比例達3:1時,則較適合發車間距較密集之列車運轉。
運轉整理調度策略部份,臺鐵捷運化後較舊有之系統能採用『特開列車』之調度策略。經模擬分析發現,採用特開列車策略對於因延誤發生而受影響之列車運行時間並無明顯改善,但卻能有效回復受影響之發車間距,減少延誤所產生之影響。
綜合歸納可知,臺鐵捷運化後不僅可保留原有臺鐵系統之運行優點,同時亦可增加大眾捷運系統之班次密集特色,故無論在列車組成、運行方式、運轉整理調度上均呈現靈活且多樣化之營運效果,此意謂臺鐵捷運化確實為臺鐵邁向重生轉型目標之必要手段。
英文摘要 Due to growing railway riderships of Taiwan High Speed Rail, Taipei Rapid Transit and Kaohsiung Rapid Transit services, the service segmentation of Taiwan Railway Administration (TRA) has been positioned as a middle and short trip distance-based railway system. To renew TRA’s competition roadmap, one of cost-effective strategies is to deploy the Rapid Transit Operations plan for Taiwan’s seamless public transportation policy.
Based on the stochastic petri nets theory, a simulation model is developed to provide appropriate rapid transit operation alternatives for assumed scenarios considering various headways, train types and timetable delays. Key findings of this study are summarized as follows:
1. The total system efficiency will be optimal with the average headway 240 s if train cars are available.
2. Long or short headway operations are influenced by the proportional combinations between slow and express train types. It is found that the total system efficiency will be optimal when the proportional combination between slow and express train types is 2 : 1.
3. The strategy of increasing special train cars to reduce timetable delay is not significant to eliminate timetable propagation impacts, but to recover original headways effectively.
It is concluded that TRA’s rapid transit operation strategies can help TRA succeed in exploring railway market shares in the future.
論文目次 目 錄
中文摘要
英文摘要
誌謝
目錄 I
圖目錄 III
表目錄 VI
第一章 緒 論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究對象、範圍與限制 3
1.4 研究流程與內容 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 臺鐵捷運化相關研究 6
2.1.1 日本JR鐵路系統 6
2.1.2 德國S-Bahn與法國巴黎RER 7
2.1.3 國內捷運化相關研究 7
2.1.4 小結 8
2.2 派翠網路 9
2.2.1 基本派翠網路 9
2.2.2 高階派翠網路 13
2.2.3 相關派翠網路研究 16
2.2.4 小結 17
2.3 運轉整理策略 19
第三章 現況分析 24
3.1 臺鐵捷運化政策 24
3.1.1 臺鐵捷運化之簡介與意義 24
3.1.2 臺鐵捷運化之內容 25
3.1.3 捷運化後之未來車站型態 29
3.2 各軌道運輸系統之比較 32
3.2.1 臺鐵運輸系統現況 32
3.2.2 捷運化後之臺鐵運輸系統 36
3.2.3 捷運系統 39
3.2.4 各軌道系統之比較 41
第四章 模擬模式建構 44
4.1 軌道列車運行分析架構 44
4.2 模擬模式建構 45
4.2.1 模擬模組介紹 45
4.2.2 模擬程式結構 50
4.3 隨機派翠網路之應用 72
第五章 實證分析 76
5.1 模擬模式驗證 76
5.2 情境分析 80
5.2.1 情境分析一~發車間距 80
5.2.2 情境分析二~列車組成 83
5.3 延誤發生運轉整理策略分析 90
5.3.1 延誤等級區分 90
5.3.2 運轉整理策略 90
5.3.3 特開列車策略 91
5.3.4 延誤運轉整理策略分析 92
第六章 結論與建議 100
6.1 結論 100
6.2 建議 102
參考文獻 104
附錄一、各車站月台設計與站內軌道配置 107
附錄二、各車站之停站時間分配 110


圖 目 錄
圖1.1 研究流程架構圖 5
圖2.1 派翠網路途中之基本元素 9
圖2.2 派翠網路標記移轉示意圖 10
圖2.3 派翠網路圖形模組一 10
圖2.4 派翠網路圖形模組二 11
圖2.5 派翠網路圖形模組三 11
圖2.6 派翠網路圖形模組四 12
圖2.7 派翠網路圖形模組五 12
圖2.8 時間派翠網路示意圖 13
圖2.9 各情況下之模糊歸屬值示意圖 14
圖2.10 彩色派翠網路示意圖 15
圖2.11 隨機派翠網路示意圖 15
圖2.12 隨機觸發機率之派翠網路示意圖 16
圖3.1 捷運化區段運輸示意圖 26
圖3.2 都會中心型車站服務示意圖 30
圖3.3 通勤車站服務示意圖 31
圖3.4 站間軌道配置示意圖 33
圖3.5 基本月台型態—島式月台與側式月台 33
圖3.6 八堵車站與七堵車站月台配置圖 34
圖3.7 西班牙式月台示意圖 37
圖3.8 捷運系統之軌道配置示意圖 39
圖3.9 島式疊式月台與側式疊式月台示意圖 40
圖4.1 列車運行分析架構圖 44
圖4.2 模擬模式架構示意圖 46
圖4.3 模擬程式示意圖 50
圖4.4 彎道阻力示意圖 53
圖4.5 台鐵三位式號誌控制系統之控制演變圖 56
圖4.6 站間側線錯車行為 66
圖4.7 車站股道錯車行為 67
圖4.8 無進行錯車行為示意圖 67
圖4.9 達成錯車條件之示意圖 68
圖4.10 第二次錯車行為判斷示意圖 68
圖4.11 進行第二次錯車行為示意圖 69
圖4.12 有進行資料交換(SWAP)之系統示意圖 70
圖4.13 沒有進行資料交換(SWAP)之系統示意圖 70
圖4.14 應用基本派翠網路理論建構之模擬程式處理流程圖 71
圖4.15 應用隨機派翠網路之系統修改示意圖 73
圖4.16 減速度差異之運行比較圖 74
圖4.17 七堵站~月台三駐車軌狀況下各不同減速度之觸發機率示意圖 74
圖4.18 應用隨機派翠理論建構之模擬程式處理 75
圖5.1 模擬模式驗證圖 77
圖5.2 HEADWAY~200S之系統運行圖 81
圖5.3 HEADWAY~220S之系統運行圖 81
圖5.4 HEADWAY~240S之系統運行圖 81
圖5.5 HEADWAY~300S之系統運行圖 82
圖5.6 HEADWAY~360S之系統運行圖 82
圖5.7 HEADWAY~420S之系統運行圖 82
圖5.8 HEADWAY~480S之系統運行圖 82
圖5.9不同HEADWAY之系統總時間趨勢圖 83
圖5.10 列車組成一於HEADWAY~240S下之列車運行圖 85
圖5.11 列車組成二於HEADWAY~240S下之列車運行圖 85
圖5.12 列車組成三於HEADWAY~240S下之列車運行圖 85
圖5.13 列車組成一於HEADWAY~300S下之列車運行圖 85
圖5.14 列車組成二於HEADWAY~300S下之列車運行圖 86
圖5.15 列車組成三於HEADWAY~300S下之列車運行圖 86
圖5.16 列車組成一於HEADWAY~360S下之列車運行圖 86
圖5.17 列車組成二於HEADWAY~360S下之列車運行圖 86
圖5.18 列車組成三於HEADWAY~360S下之列車運行圖 87
圖5.19 列車組成一於HEADWAY~420S下之列車運行圖 87
圖5.20 列車組成二於HEADWAY~420S下之列車運行圖 87
圖5.21 列車組成三於HEADWAY~420S下之列車運行圖 87
圖5.22 列車組成一於HEADWAY~480S下之列車運行圖 88
圖5.23 列車組成二於HEADWAY~480S下之列車運行圖 88
圖5.24 列車組成三於HEADWAY~480S下之列車運行圖 88
圖5.25 各車種組成於不同發車間距下之系統總時間趨勢圖 89
圖5.26 無延誤事件之系統運行圖 93
圖5.27 目前調度策略DELAY~600S之列車運行圖 94
圖5.28 目前調度策略DELAY~900S之列車運行圖 94
圖5.29 目前調度策略DELAY~1800S之列車運行圖 94
圖5.30 目前調度策略DELAY~2700S之列車運行圖 95
圖5.31 目前調度策略DELAY~3600S之列車運行圖 95
圖5.32 特開列車策略DELAY~600S之列車運行圖 96
圖5.33 特開列車策略DELAY~900S之列車運行圖 96
圖5.34 特開列車策略DELAY~1800S之列車運行圖 96
圖5.35 特開列車策略DELAY~2700S之列車運行圖 97
圖5.36 特開列車策略DELAY~3600S之列車運行圖 97
圖5.37 各策略下之總旅行時間比較圖 98
圖5.38 各策略下之平均發車間距比較圖 98


表 目 錄
表1.1 近年臺鐵客運車種別旅客量比較表 1
表2.1 各高階派翠網路比較表 18
表2.2 捷運系統、臺鐵系統與捷運化系統之策略選擇比較表 23
表3.1 基隆站至中壢站各車站下行方向月台股道配置數 34
表3.2 三種軌道系統之運輸屬性比較表 42
表4.1 各車站位置與車站等級 47
表4.2 各車種於各停靠站之停站時間分布 49
表4.3 臺鐵下坡坡度-速限對照表 53
表4.4 臺鐵曲線半徑-速限對照表 54
表4.5 臺鐵各車種列車運行性能 55
表4.6 台鐵號誌機各燈號速限與說明 57
表5.1.1 模擬值與實際值之T-VALUE檢驗表 77
表5.1.2 模擬值與實際值之T-VALUE檢驗表 78
表5.1.3模擬值與實際值之T-VALUE檢驗表 78
表5.2 不同HEADWAY之系統總時間比較表 83
表5.3 各車種組成於不同發車間距下之分析表 89
表5.4 延誤發生運轉整理策略分析比較表 99

參考文獻 參考文獻
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