軌道交通終點站折返能力分析及改進研究

王志海

(上海申通地鐵集團有限公司，201103，上海∥高級工程師)

隨著社會經濟的發展，軌道交通客流快速增長與線路運能供應不足的矛盾是運營企業面臨的主要問題，而千方百計增加運能供應、滿足客流需求則一直是運營管理工作的重中之重。

1 影響線路能力的因素分析

在列車配備充足、列車編組恒定的情況下，軌道交通線路運輸能力的提高依賴于線路追蹤能力和折返車站折返能力的提高。

1.1 線路追蹤能力

線路上前后兩列車之間必須具有一定的間隔以保證列車運行安全。此距離間隔可換算為時間間隔，稱為線路追蹤能力。其控制值通常取決于列車停站作業過程，此時的最小列車追蹤間隔時分下可達線路最大追蹤能力。

上海軌道交通已經運營的各條線路基本都采用了自動信號設備，線路追蹤間隔時間一般不超過120 s(見表1)。

表1 上海軌道交通各線路追蹤間隔時間 min

1.2 折返站折返能力

列車到達折返站后，從停穩開始計時，進行開關門、上下客、轉換列車運行方向(俗稱調頭)等作業后向對向區間發車，這一過程所用時間稱為列車折返作業時間。

列車通過折返作業并向同向線路區間連續發車的時間間隔稱為折返站折返能力。折返能力與車站配線布置形式、咽喉區長度、列車長度、運行速度、辦理進路時間和車載ATO(列車自動運行)動作時間等有關。此外，折返能力還與折返模式有關，如站前折返、站后折返、多線折返等。因此，提高折返能力的途徑有兩種:一種是壓縮折返過程的作業時間，實施緊交路折返作業;另一種是采用靈活的折返形式，如增加折返列車數等。

上海軌道交通已經運營的11條線路中，在終端折返站基本采用單線站后折返，折返時間均不小于3 min(見表2)。

1.3 線路行車能力

軌道交通線路的行車能力由線路追蹤能力和折返能力共同制約，二者之間較小的一個就是線路最大行車能力。由于自動信號和移動閉塞的廣泛采用，線路追蹤能力一般可達到90 s甚至更低，故折返能力決定一條線路的最大行車能力。表3為上海軌道交通各線行車能力。

表2 上海軌道交通各線折返站圖定折返時間 min

從表3可以看出，目前上海軌道交通各線路的行車能力還未達到設計行車能力，運能有進一步提高的空間。而通過提高折返能力可顯著提高線路行車能力。

表3 上海軌道交通各線行車間隔時間 min

2 折返車站布置形式

2.1 站臺形式

列車在到達站臺后，需進行開關門、上下客等作業，然后根據信號進行折返作業或發車作業。在軌道交通線路中，車站站臺一般分為側式和島式兩種。

站臺形式的選取主要考慮客流量、地形條件、配線設置、工程造價等。相對而言，側式站臺承受的客流壓力較小，單站臺面積較小;島式站臺承受的客流壓力較大，站臺面積也較大。

如車站設有存車線、避讓線等配線，或本站可進行與其他線路的換乘作業，站臺也可采用側式與島式混合的形式，可根據行車需求和客運組織需求靈活布置，如一島一側、一島雙側等。

2.2 折返線形式

根據站臺與折返線的相對位置，可分為站前折返(見圖1)和站后折返(見圖2)。

圖1 站前折返站布置圖

圖2 站后折返站布置圖

采用站后折返，列車在折返時與后續列車進站無干擾，安全系數高，且上下客作業都是分開進行沒有交叉，客流組織方便。因此，大多數折返站都采用站后折返。但由于列車折返駛入折返區需一定的時間，且列車調頭與上下客不能平行作業，故站后折返在一定程度上限制了折返能力。

采用站前折返，列車發車進路與后續列車進站有交叉，必須緊湊作業才能保證后續列車正常進站;上下客作業在同一側站臺進行，客流容易產生交叉;當采用雙線折返時，列車不固定停靠在哪一個站臺，給車站客流組織帶來混亂。但站前折返占地面積小，建設工程量小，因此在作為過渡性質的臨時折返站一般采用該種折返方式。2號線的中山公園站、張江高科站就屬于此種類型。

3 折返能力分析

本節闡述的折返站能力基于列車長度、信號制式、列車運行速度、司機操作時間、上下客作業時間等基本要素都相同的情況，是不同折返模式下，折返車站向上行區間連續發出2列車的最短時間間隔。

3.1 站前折返

3.1.1 單線折返

僅利用上行站臺或下行站臺進行折返，另一條折返線作為備用或存車線。整個作業過程為:第1列車出發——2/4號道岔置反位——第2列車進站——第2列車上下客——第2列車出發……折返車站作業流程圖如圖3所示。

折返車站的單線折返能力為:

式中:

t1——列車從上行站臺動車，出清道岔聯鎖區域時間;

t2——進路辦理時間;

t3——列車從4號道岔外按正常速度進入上行站臺時間;

t4——列車上下客、關門作業準備出發時間。

圖3 站前單線折返作業流程圖

3.1.2 雙線折返

利用上下行站臺同時進行折返，車站始終保留至少一列折返列車，初始狀態為車站上下行站臺各停一列車。

整個作業流程為:第1列車出發——1/3、2/4號道岔置反位——第3列車進站——第2列車出發——1/3、2/4 號道岔置定位——第 4 列車進站——第3列車出發……在此過程中，列車上下客、掉頭作業都與其他平行作業。

通過折返流程分析，可計算出雙線折返能力為:

比較式(1)、(2)可以看出，對于站前折返模式，其雙線折返能力大于單線折返能力，且雙線折返列車上下客作業時間充裕，便于車站客運組織管理。

3.2 站后折返

3.2.1 單線折返

僅利用一條折返線進行折返，另一條折返線作為備用或存車線。選取圖2中折2線作為折返線，初始狀態為折2線停放一列車。

整個作業流程為:第1列車駛出折返線——第1列車出發，2/4號道岔置反位——第2列車進折返線——1/3、2/4號道岔置定位——第2列車駛出折返線——第2列車出發，2/4號道岔置反位……

通過折返流程分析，可計算出折返能力為:

式中:

t'1——進路辦理時間;

t'2——列車從折返線駛入站臺時間;

t'3——列車調頭時間;

t'4——列車從站臺駛入折返線時間。

單線站后折返必要的作業環節很多，且大多不能平行作業，故提高折返能力只能通過壓縮列車走行時間、列車調頭時間來實現，效果有限。

3.2.2 雙線折返

利用兩條折返線折返，折返線內始終保留至少一列車，初始狀態為兩條折返線均停有列車。

整個作業流程為:第1列車駛出折2線——1/3、2/4號道岔置反位，第1列車上客出發——第3列車進站下客——第3列車進折2線——第2列車駛出折1線——1/3、2/4號道岔置定位，第2列車上客出發——第4列車進站下客——第4列車進折1線……

通過折返流程分析可計算出折返能力為:

式中:

t''3——下客時間;

其余符號同前。

比較式(3)、(4)可以看出，在站后折返模式下，雙線折返和單線折返能力相差不大，都要受限于列車駛入、駛出折返線的時間。與站前折返模式相比較，站后折返所用時間甚至更長，折返能力也相對較低。站后雙線折返唯一的方便之處是在折返線內列車有更多的轉換控制時間。

4 實例分析

上海軌道交通已經投入運營的11條線路中，1號線的運能運量矛盾最為突出。為此，1號線已將原有的6節編組列車全部更新為8節編組以增加運能。但在目前條件下，很難通過縮短行車間隔實現運能增加。1號線在2005年底將早高峰行車間隔縮短到約3 min，此后長時間保持在3 min水平難以取得重大突破，這與折返站能力限制有關。

4.1 莘莊站實際折返能力

莘莊站配線布置如圖4所示，為站后折返站。莘莊站使用折2線進行單線折返作業，折1線備用。列車停靠站臺約30 s，折返走行需46 s;列車進路由自動信號控制，道岔動作及進路排列時間為20 s;列車轉換控制方向由2名司機操作，調頭作業需要40 s。

圖4 莘莊站配線圖

如使用單線折返，莘莊站的折返能力為:

如果使用雙線折返，其折返能力為:

上述單、雙線折返條件下莘莊站的折返能力僅是理論上的數據，是以道岔動作及進路排列及時、司機嚴格按規定程序操作、乘客上下車及時不影響列車發車等條件為前提的，在實際運營過程中常常有一定偏差。因此，早高峰時，需要各個環節密切配合緊湊作業，才能基本滿足3 min的行車間隔。

4.2 設置站前交叉渡線提高折返能力

通過分析比較可以看出，折返站采用站前折返能減少列車進入折返線走行時間，節約折返作業時分，從而提高折返能力。根據莘莊站區間線路條件，可在莘莊站前加裝交叉渡線，列車在上下行站臺原地調頭后，發車駛入上行區間。但該措施也有明顯的弊端，莘莊站是側式站臺，使用雙車折返作業將給客流組織帶來較大的困難。加裝交叉渡線后，雖然線路的行車間隔達到了2.5 min，但對于莘莊站的乘客來說單側站臺的行車間隔將是5 min，這對該站的服務水平有一定的影響，尤其是在早高峰時段，該站上行方向客流很大，在該種折返模式下，客運部門要在站廳做好客流引導工作，避免一側站臺的客流壓力過大，影響正常運營。

4.3 延長折返線提高列車走行速度

列車進入到折返線的走行時間是制約折返能力提高的重要因素，通過延長折返線長度、提高列車走行速度來縮短走行時間不失為一個好的途徑。但該改進措施需要對莘莊站的信號系統進行改造，同時需要動遷一定數量的民房，工程造價較大。

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