城市轨道交通系统的运营安全和可靠性关系到人民生命财产、市民出行和城市生产和生活。做好事故和故障的预防以及应急处置是城市轨道交通规划、建设和运营管理部门的十分重要的工作。本课题的研究以提高城市轨道交通系统运营安全和可靠性为目标,研究事故和故障的发生机理、事故和故障所引起的列车运行延误和运行秩序紊乱的特点及其在城市轨道交通网络上的传播和扩散规律、运输能力的合理配置和储备以及运营可靠性的评价指标体系,研究成果将能完善和丰富现有城市轨道交通系统运输组织理论和方法,为网络基础设施的优化配置、运输能力的合理利用以及事故和故障的预防以及应急处置预案的制定提供重要理论依据和方法,对提高城市轨道交通网络的运输组织水平、运营安全和可靠性、运营质量以及合理的服务水平等将产生十分重要的影响,因此本课题的研究具有现实的应用需求和背景、重要的理论意义和良好的应用前景。
本课题借鉴国外城市轨道交通运营安全和可靠性管理的经验,结合我国主要大城市(上海、北京)轨道交通网络运营的实际,分析研究了城市轨道交通系统事故、故障的产生机理;利用城市轨道交通列车运行组织与列车运行控制的理论,研究了列车运行延误在线路上的传播特点和规律,开发了基于列车运行图计算机编制的城市轨道交通列车运行延误仿真系统,进行了列车运行延误线路传播规律的仿真分析验证;针对城市轨道交通运营管理的特点,界定了城市轨道交通运营安全和可靠性的概念,指出网络运营可靠性具有网络连通可靠性、网络行程时间可靠性和网络能力可靠性三方面的内涵;从网络适应性、网络稳定性、网络有效性三方面建立了城市轨道交通网络运营可靠性评价指标体系;利用复杂网络理论,建立了城市轨道交通网络分析模型和网络延误传播的SIR模型,通过实例进行了网络延误传播的定量分析;提出了城市轨道交通网络运营安全的管理对策、应急处置要点以及运行延误管理方法。本课题的研究成果对网络基础设施的优化配置、运输能力的合理利用、事故和故障应急处置预案的制定以及应急处置的辅助决策等提供了理论依据和方法,部分研究成果在上海城市轨道交通网络运营的安全管理中得到了应用。