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。

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.

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
1.	台北市政府捷運工程局網站http://www.dorts.gov.tw/
2.	賴昶頌，「多列車運行模擬模式之發展」，國立臺灣科技大學機械工程系碩士論文，民國95年。
3.	李忠遠，「高速鐵路通車後台鐵客運最適定價之研究」，國立東華大學企業管理研究所碩士論文，民國94年。
4.	李依慶、吳冰華，「巴黎軌道交通市域線（RER）的發展歷程」，城市軌道交通研究，第3期，2004年。
5.	廖扶西，「派翠網路的基本架構」，國立政治大學資訊管理學系碩士班碩士論文，民國89年。
6.	劉嵩瀚，「不同行車制度下臺鐵區段容量分析模擬模式之研究」，淡江大學運輸管理學系運輸科學碩士班碩士論文，民國95年。
7.	柳進、陶然、金祖德，「德國鐵路改革與發展模式的分析與思考」，鐵路運輸與經濟，第25卷，第10期，60~62頁，2003年。
8.	林繼國、陳佩棻，「臺灣地區軌道系統整合規劃」，交通部運輸研究所，民國91年。
9.	林佳薇，「應用混合功能派翠網技術建構與分析疾病相關的甲硫酸胺及葉酸代謝網路」，慈濟大學醫學資訊研究所碩士論文，民國96年。
10.	林忠漢，「探討可靠度集中維護方法於軌道維護策略之應用─以台北捷運高運量電聯車系統為例」，國立交通大學運輸科技與管理學系碩士論文，民國94年。
11.	林琮欽，「移動閉塞區間制下混合派翠網路應用於捷運列車運轉整理策略之模擬研究」，淡江大學運輸管理學系運輸科學碩士班碩士論文，民國98年。
12.	柯裕隆，「應用派翠網路於配電系統開關操作策略制定之研究」，國立中山大學電機工程學系博士論文，民國90年。
13.	黃範哲，「高速鐵路系統運轉整理之研究」，國立成功大學交通管理科學研究所碩士論文，民國90年。
14.	交通部臺灣鐵路管理局網站http://www.railway.gov.tw/index/index.aspx
15.	謝興盛、丁國樑，「臺北捷運自動列車監督系統之研究」，運輸計畫季刊，第29卷，第4期，843~862頁，民國89年。
16.	謝言昕，「臺灣高速鐵路延滯應變班表之研究」，國立成功大學交通管理科學研究所碩士論文，民國95年。
17.	周佛、秦世引、萬百五，「列車運行調整問題研究現狀及發展趨勢」，第80期系統工程，第15卷，第2期，17~22頁，1997年。
18.	張培農，「智慧型交通監控系統」，明志科技大學機電工程研究所碩士論文，民國94年。
19.	張桂林、馮輝昇，「建構臺灣都會區域整合性通勤鐵路之芻議」，都市及住宅發展處空間規畫研究所彙編，135~165頁，民國97年。
20.	張濟民、吳汶麒、張樹京，「準移動閉塞列車安全間隔時間的計算」，鐵路學報，第21卷，第3期，1999年。
21.	張恩輔，「捷運系統運轉整理之模擬分析」，國立成功大學交通管理科學研究所碩士論文，民國91年。
22.	鄭永祥，「軌道系統列車延誤、乘客處理與營運應變模式之研究」，國立成功大學交通管理科學系新進老師學術研究計劃成果報告，民國98年。
23.	陳朝輝，「應用物件導向模式技術於捷運系統運轉整理之模擬分析」，國立成功大學交通管理科學系博士論文，民國97年。
24.	陳雙原、林宜勝，「列車最短時間運轉曲線自動規劃程式的研發」，中華民國第二十四屆電力工程研討會，1~5頁，民國92年。
25.	陳岩、杜磊、季令，「世界八大城市的軌道運輸」，城市軌道交通研究，第2期，75~77頁，2001年。
26.	常成華、賈利民，「列車運行過程的建模與仿真」，計算機仿真，第12卷，第4期，1995年。
27.	葉陽東、王娟、賈利民，「基於模糊時間Petri網的列車運行時間不確定性問題的處理」，鐵路學報，第27卷，第1期，2005年。
28.	楊濃代，「台鐵捷運化營運分析探討」，國立成功大學土木工程學研究所碩士論文，民國92年。
29.	楊立安，「臺灣鐵路運轉整理之研究」，國立高雄第一科技大學運籌管理所碩士論文，民國96年。
30.	吳洋、羅霞、王月明、曾理，「地鐵列車在出站晚點情況下的”壓趕結合”運行調整方法」，交通運輸工程與資訊學報，第2卷，第2期，96~114頁，2004年。
31.	維基百科http://zh.wikipedia.org/
32.	Ismail Sahin,”Railway traffic control and train scheduling based on inter-train conflict management”, Transportation Research Part B 33, pp. 511-534, 1999.
33.	Joaquín Rodriguez,”A constraint programming model for real-time train scheduling at junctions”, Transportation Research Part B 41, pp. 231-245, 2007.
34.	Koffman,D., “A Simulation Study of Alternative Real-Time Bus Headway Control Strategies”, Transportation Research Record 663, pp. 41-46, 1978.
35.	Michael Gatto, Riko Jacob, Leon Peeters, Peter Widmayer,”Online Delay Management on a Single Train Line”, Institute of Theoretical Computer Science, ETH Zurich, 2004.
36.	Quan Lu, Maged Dessouky, Robert C. Leachman, ”Modeling Train Movements Through Complex Rail Networks”, ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation, Vol. 14, No. 1, pp. 48-75, 2004.
37.	Shaw-Ching Chang, Yu-Chi Chung, ”From timetabling to train regulation—a new train operation model”, Information and Software Technology 47, pp. 575-585, 2005.
38.	Tujs Huisman, Richard J. Boucherie, ”Running times on railway sections with heterogeneous train traffic”, Transportation Research Part B 35, pp. 271-292, 2001.
39.	Turnquist, M. A., and Bowman, L. A.,”The effects of network structure on reliability oftransit service”, Transportation Research 14B, pp. 79-86, 1980.
40.	Turnquist, M. A.,”A model for investigating the effects of service frequency and reliability on bus passenger waiting times”, Transportation Research Record 663, pp. 70-73, 1978.
41.	Xuesong Zhou, Ming Zhong, ”Single-track train timetabling with guaranteed optimality: Branch-and-bound algorithms with enhanced lower bounds”, Transportation Research Part B 41, pp. 320-341, 2007.