ความจุของเส้นทางคือจำนวนยานพาหนะ คน หรือปริมาณสินค้าสูงสุดที่สามารถเดินทางในเส้นทางที่กำหนดในช่วงเวลาที่กำหนด ซึ่งโดยปกติคือหนึ่งชั่วโมง ความจุอาจถูกจำกัดด้วยคอขวดที่ ร้ายแรงที่สุด ในระบบ^{[ 1 ]}เช่น ช่วงถนนที่มีเลนน้อยกว่า^{[ 2 ]}ความจุของเส้นทางการจราจรทางอากาศได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศ^{[ 3 ]}สำหรับ ระบบ รถไฟใต้ดินหรือรถไฟฟ้ารางเบาความจุของเส้นทางโดยทั่วไปคือความจุของยานพาหนะแต่ละคัน คูณด้วยจำนวนยานพาหนะต่อขบวน คูณด้วยจำนวนขบวนต่อชั่วโมง (tph) ด้วยวิธีนี้ ความจุของเส้นทางจึงขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างขบวนรถ เป็นอย่างมาก นอกเหนือจากทฤษฎีทางคณิตศาสตร์นี้ ความจุอาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยอื่นๆ เช่น เขตความเร็วต่ำ พื้นที่รางเดี่ยว และข้อจำกัดของโครงสร้างพื้นฐาน เช่น ความยาวของขบวนรถที่ใช้งานได้

การประเมินประสิทธิผลของเครือข่ายการขนส่งใดๆ จะรวมถึงการคำนวณว่ามีการใช้ความจุเท่าใด ใช้อย่างไร และใช้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่ ตัวอย่างเช่น เส้นทางที่มีปริมาณการใช้งานเกินอาจจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุง หรืออาจต้องจัดหาความจุจากเส้นทางอื่นๆ ความจุที่ไม่ได้ใช้สามารถแสดงถึงโอกาสในการขนส่งผู้คนหรือสินค้าได้มากขึ้น เนื่องจากมีความจุอยู่แล้วจึงไม่จำเป็นต้องลงทุนเพิ่มเติม^{[ 4 ]}เครือข่ายการขนส่งจำนวนมากมีความจุที่ไม่ได้ใช้

ปัจจัยภายนอกส่งผลกระทบต่อความจุของเส้นทางในรูปแบบที่แตกต่างกัน ทางหลวงที่แออัดมากเกินไปจะลดความจุของบริการรถโดยสารประจำทาง หิมะตกหนักจะลดความจุของทางหลวงและทางด่วน และลมแรงจะทำให้การขึ้นลงของเครื่องบินเป็นไปได้ยาก ในหลายกรณี ความจุของเส้นทางจะเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละวันขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอก ระบบขนส่งทางรางได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอกน้อยกว่า

เส้นทางอาจเกิดความแออัดได้ เนื่องจากมีเพียงบางส่วนของเส้นทางเท่านั้นที่สามารถรองรับการจราจรบางประเภทได้ ตัวอย่างเช่น ถนนอาจมีสะพานต่ำที่จำกัดความสูงของรถบรรทุก หรือทางรถไฟอาจไม่สามารถรองรับตู้รถไฟที่บรรทุกน้ำหนักเกินกว่าน้ำหนักเพลาที่กำหนดได้ ส่งผลให้เส้นทางที่สามารถรองรับยานพาหนะได้หลากหลายประเภทเกิดความแออัด และเส้นทางอื่นๆ ที่มีข้อจำกัดมากกว่ากลับถูกใช้งานน้อยลง การจราจรทางรถไฟระหว่างสหรัฐอเมริกาและเม็กซิโกถูกจำกัดด้วยประเภทของยานพาหนะ โดยเฉพาะตู้รถไฟบรรทุกธัญพืช และในปี 2009 เส้นทางเดียวที่สามารถรองรับตู้รถไฟรุ่นใหม่ได้นั้นผ่านรัฐเท็กซัส^{[ 5 ]}

จุดคอขวดมีบทบาทสำคัญในการกำหนดความจุของเส้นทาง ตามเส้นทางใดๆ ความจุจะถูกจำกัด ณ จุดที่มีความจุต่ำที่สุด และเส้นทางยาวๆ อาจมีความจุลดลงเนื่องจากจุดคอขวดเพียงจุดเดียว หากจำนวนยานพาหนะที่เข้าสู่เส้นทางมีมากกว่าที่จุดคอขวดจุดเดียวจะรองรับได้ เส้นทางนั้นก็จะปราศจากความแออัดในทุกจุดยกเว้นจุดคอขวด ด้วยเหตุนี้ จุดคอขวดจึงมักเป็นเป้าหมายหลักของโครงการปรับปรุงระบบขนส่ง

ความจุของเส้นทางมักถูกคำนวณและนำไปใช้ในการจัดการและการออกแบบระบบราง สำหรับทางรถไฟที่มีผู้โดยสารจำนวนมาก ความจุของเส้นทางสูงสุดที่เป็นไปได้ถือเป็นปัจจัยสำคัญ หน่วยทั่วไปสำหรับความจุของเส้นทางคือจำนวนคนต่อชั่วโมง (pph) ซึ่งสำหรับระบบรถไฟใต้ดินอาจสูงถึง 80,000 คน ความจุของเส้นทางยังสามารถแสดงเป็นจำนวนยานพาหนะต่อชั่วโมง เช่น 16 ขบวนต่อชั่วโมง (tph) ^{[ 6 ]}ความจุของเส้นทางในเส้นทางรถไฟที่มีสองรางมักจะเท่ากันในทั้งสองทิศทาง

ความเร็วสูงสุดหรือความเร็วเฉลี่ยของการจราจรทางรถไฟจะไม่มีผลกระทบต่อความจุของเส้นทางในกรณีที่บริการรถไฟทั้งหมดเป็นประเภทเดียวกันและรูปแบบการหยุดรถเหมือนกัน ในขณะที่รถไฟที่ช้าลงจะทำให้ผู้โดยสารใช้เวลานานขึ้นในการไปถึงจุดหมายปลายทาง แต่จำนวนรถไฟที่เคลื่อนผ่านจุดใดจุดหนึ่งจะยังคงเท่าเดิม ความจุของเส้นทางในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งสามารถสังเกตได้โดยผู้สังเกตการณ์ที่ยืนอยู่บนชานชาลาสถานี ระบบรถไฟที่ช้าลงจะต้องใช้ขบวนรถ มากขึ้น เพื่อรักษาระดับการไหลเวียนของรถไฟให้สูง^{[ 7 ]}ความเร็วของการจราจรจะส่งผลต่อระยะห่างที่จำเป็นระหว่างรถไฟ (ไม่ได้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็ว) และจะส่งผลต่อความจุของเส้นทางด้วย

ในการคำนวณความจุของเส้นทาง สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาถึงข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติ^{[ 8 ] [ 9 ]}ทางรถไฟหลายแห่งต้องการดำเนินการที่ความจุสูงสุดเป็นเวลาหลายชั่วโมงในแต่ละวัน และความจุตามทฤษฎีนั้นไม่ยั่งยืนเกินกว่าสองสามขบวนรถไฟ จึงมักคำนวณความจุที่ลดลงซึ่งสามารถรักษาไว้ได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง^{[ 10 ]}ทางรถไฟที่ดำเนินการใกล้เคียงกับระดับความจุตามทฤษฎีเป็นเวลานานจะมีเวลาตรงต่อเวลาน้อยลง (มีรถไฟมาถึงน้อยลงตามเวลาที่กำหนด) ^{[ 11 ]}

ความจุของเส้นทางขึ้นอยู่กับจำนวนผู้โดยสารที่ใช้ระบบ เนื่องจากสิ่งนี้จะส่งผลต่อความยาวของการหยุดที่สถานี ความจุของเส้นทางส่วนใหญ่ในระบบรถไฟที่มีอยู่จะถูกใช้สำหรับการเดินรถไฟตามตารางเวลาที่มีอยู่ ซึ่งเรียกว่าความจุที่ใช้แล้ว^{[ 12 ]}ความจุที่เหลืออยู่ที่จะจัดสรรให้กับรถไฟเพิ่มเติมเรียกว่าความจุที่มีอยู่^{[ 13 ]}

การเพิ่มขีดความสามารถในการรองรับเส้นทางเดินรถของระบบรางนั้น จำเป็นต้องมีการลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐาน อย่างมาก ตัวอย่างเช่น การเพิ่มขีดความสามารถในการรองรับเส้นทางรถไฟจาก 12 ขบวนต่อชั่วโมง เป็น 20 ขบวนต่อชั่วโมง ถือเป็นโครงการขนาดใหญ่ที่ต้องใช้งบประมาณจำนวนมาก

โดยทั่วไปแล้วความจุของเส้นทางรถไฟมักได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศน้อยกว่าความจุของเส้นทางบิน อย่างไรก็ตาม ความจุของเส้นทางรถไฟอาจได้รับผลกระทบ เช่น จากหิมะที่ปิดกั้นเส้นทาง หรือรางรถไฟที่โก่งงอเนื่องจากอุณหภูมิสูง

มีวิธีการคำนวณความจุเส้นทางหลักสองวิธี ได้แก่ การใช้วิธีการที่ระบุไว้ใน UIC 406 และการใช้ระยะห่างระหว่างขบวนรถ สหภาพรถไฟระหว่างประเทศได้จัดทำเอกสารเกี่ยวกับหัวข้อต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับรถไฟ และได้เผยแพร่แผ่นพับเกี่ยวกับความจุของทางรถไฟ แผ่นพับนี้เสนอวิธีการคำนวณความจุเส้นทางโดยอิงจากการสร้างเส้นทางผ่านเส้นทางรถไฟ จำนวนเส้นทางสำหรับรถไฟ "มาตรฐาน" จะถูกสร้างขึ้น จากนั้นจึงนำเส้นทางรถไฟมารวมกัน จำนวนรถไฟทั้งหมดที่อาจเข้าและออกจากเส้นทางได้ รวมถึงจำนวนจริง ก็สามารถกำหนดได้^{[ 14 ]}

สูตรมาตรฐานสำหรับการคำนวณความจุของเส้นทางจากระยะห่างระหว่างขบวนรถคือ:

${\displaystyle {\text{ความจุเส้นทาง}}={\frac {1}{\text{ระยะห่างระหว่างหัวรถจักร}}}}$

1

ตัวอย่างเช่น ระยะห่าง 4 นาที (= ⁠4/60ชั่วโมง ) หมายถึงความจุของเส้นทางที่สามารถรองรับรถไฟได้ 15 ขบวนต่อชั่วโมง

ความจุของเส้นทางจะสูงสุดสำหรับระบบรางใดๆ เมื่อการจราจรทางรถไฟทั้งหมดเป็นประเภทเดียวกัน การผสมรถไฟประเภทต่างๆ หรือแม้แต่รูปแบบการหยุดที่แตกต่างกัน จะส่งผลให้ความจุลดลงอย่างมาก^{[ 15 ]}การผสมรถไฟประเภทต่างๆ เข้าด้วยกันบางครั้งเรียกว่าความไม่สม่ำเสมอ^{[ 16 ]}ในบริบทนี้ รถไฟประเภทต่างๆ หมายถึงรถไฟที่ช้ากว่ารถไฟอื่นๆ เช่น รถไฟขนส่งสินค้าและรถไฟโดยสาร รถไฟขนส่งสินค้ามักจะเร่งความเร็วและเบรกช้ากว่ารถไฟโดยสาร และมีความเร็วสูงสุดต่ำกว่า นอกจากนี้ รถไฟโดยสารที่มีรูปแบบการหยุดที่แตกต่างกัน เช่น บริการรถไฟท้องถิ่นที่จอดทุกสถานี เมื่อผสมกับบริการรถไฟจำกัดหรือรถไฟด่วน จะส่งผลให้ความจุของเส้นทางลดลง ความจุของเส้นทางจะไม่สูญเสียไปหากรถไฟทุกขบวนในเส้นทางเดียวกันจอดทุกสถานี แต่จะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีการผสมรถไฟที่มีรูปแบบการหยุดที่แตกต่างกันเข้าด้วยกัน

ระบบรางมีความแตกต่างกันอย่างมากในด้านประสิทธิภาพและความจุของเส้นทาง โดยระบบรถไฟฟ้าใต้ดินมีความจุสูงสุด ระบบรถรางและรถไฟฟ้ารางเบามีความจุเส้นทางสูงมากในทางทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติ ระบบหลายแห่งมีความจุเส้นทางเพียง 12 คันต่อชั่วโมงเท่านั้น อย่างไรก็ตามถนนสวอนสตันในเมลเบิร์นมีรถราง 50 คันต่อชั่วโมงในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนตอนเช้า โดยเฉลี่ย 72 วินาทีต่อรถรางหนึ่งคัน^{[ 17 ]}สำหรับรถไฟความเร็วสูง ความจุเส้นทางอาจสูงถึง 18 ขบวนต่อชั่วโมง^{[ 18 ]}ในปี 1932 ซิดนีย์ได้นำระบบส่งสัญญาณมาใช้ ซึ่งในทางทฤษฎีสามารถรองรับรถไฟได้ 42 ขบวนต่อชั่วโมง (ประมาณทุก 85 วินาที) แต่ในทางปฏิบัติทำได้เพียง 36 ขบวนต่อชั่วโมงระหว่างการทดสอบในช่วงทศวรรษที่ 50 ^{[ 19 ]}ในยุคปัจจุบัน สายรถไฟฟ้าใต้ดินปังกอลในสิงคโปร์ใช้ระบบบล็อกเคลื่อนที่เพื่อให้ได้ระยะห่าง 90 วินาที ดังนั้นความจุเส้นทางจึงอยู่ที่ 40 ขบวนต่อชั่วโมง^{[ 20 ]}รถไฟใต้ดินมอสโกมีรถไฟให้บริการ 40 ขบวนต่อชั่วโมงเช่นกัน นอกจากนี้ยังตั้งเป้าที่จะให้บริการ 50 ขบวนต่อชั่วโมงในอนาคต (รถไฟทุก 72 วินาที) โดยทั่วไปแล้วความจุของเส้นทางสำหรับ ระบบ รถไฟโดยสารจะอยู่ที่ประมาณ 12 ถึง 16 ขบวนต่อชั่วโมง ซึ่งต่ำกว่ารถไฟใต้ดิน เนื่องจากรถไฟมีความยาวกว่า และการจราจรมักจะปะปนกับบริการรถไฟอื่นๆ เช่น รถไฟขนส่งสินค้าและรถไฟระหว่างเมือง ในทางตรงกันข้าม เส้นทางขนส่งสินค้าAlameda Freight Corridorในลอสแอนเจลิสมีความจุของเส้นทาง 150 ขบวนต่อวัน^{[ 21 ]}ซึ่งสูงเมื่อเทียบกับระบบขนส่งสินค้าทางรถไฟอื่นๆ แต่ต่ำเมื่อเทียบกับรถไฟใต้ดิน

โดยทั่วไปแล้ว ขีดความสามารถในการขนส่งสินค้าทางรถไฟมักถูกจำกัดด้วยสถานีปลายทาง สถานีปลายทางขนาดใหญ่จะสามารถรองรับขบวนรถไฟขนส่งสินค้าได้มากกว่า แต่ขีดความสามารถในการขนส่งสินค้า 15 ขบวนต่อชั่วโมงนั้นถือว่าผิดปกติมาก

สถานีในระบบรถไฟ และจุดที่รถไฟต้องจอดเพื่อรับหรือส่งผู้โดยสาร ส่งผลให้ความจุของเส้นทางลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่รถไฟที่มีรูปแบบการจอดแตกต่างกันวิ่งผ่านระบบรางอย่างต่อเนื่องเวลาจอดคือเวลาที่ใช้ตั้งแต่ประตูรถไฟเปิดที่สถานีจนถึงประตูปิดอีกครั้ง เวลาจอดมีผลอย่างมากต่อความจุของเส้นทางในระบบรถไฟ

ระบบรางจำนวนมากใช้ระบบบล็อกคงที่สำหรับการส่งสัญญาณบล็อกเคลื่อนที่ถือเป็นระบบส่งสัญญาณรูปแบบใหม่ที่ช่วยลดระยะห่างระหว่างขบวนรถ และปรับปรุงความจุของเส้นทาง^{[ 22 ]}บล็อกเคลื่อนที่ถือเป็นหลักการส่งสัญญาณที่มีอยู่ในระบบส่งสัญญาณที่เรียกว่าระบบป้องกันรถไฟอัตโนมัติมีปัญหาทางเทคนิคมากมายในการก่อสร้างเส้นทางรถไฟใดๆ ที่รองรับบล็อกเคลื่อนที่ เนื่องจากระบบส่งสัญญาณประเภทนี้ต้องการการสื่อสารอย่างต่อเนื่องระหว่างระบบส่งสัญญาณและรถไฟ ซึ่งมักทำได้โดยใช้ระบบวิทยุของรถไฟ (แต่ก็สามารถทำได้ด้วยวิธีอื่น) ปัญหาอีกประการหนึ่งคือระบบส่งสัญญาณจำเป็นต้องทราบความยาวของรถไฟทุกขบวนตลอดเวลา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบทางวิศวกรรมในรถไฟทุกขบวนที่สามารถตรวจจับตู้โดยสารและตู้สินค้าทั้งหมดภายในขบวนรถได้

• เอกสาร "UIC 406" ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน 2015 ในWayback Machineซึ่งเป็นเอกสารเกี่ยวกับความจุของเส้นทาง
• เว็บไซต์ของสหภาพการรถไฟระหว่างประเทศ
• "หน้าเว็บเกี่ยวกับเทคนิคทางรถไฟ"เว็บไซต์นี้มีคำอธิบายที่ดีเยี่ยมเกี่ยวกับหลักการส่งสัญญาณ แต่ค่อนข้างซับซ้อนเล็กน้อย