廣州地鐵三北段體育西路站折返能力改造

吳應攀 劉 翔 鐘敏富

吳應攀:廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部 助理工程師 511430 廣州

劉 翔:廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部 助理工程師 511430 廣州

鐘敏富:廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部 助理工程師 511430 廣州

廣州地鐵3號線北延段(簡稱三北段)連通廣州市中心城區(qū)與新白云國際機場，全長32.4 km，按照體育西路站—機場南站交路運營，日均客運量達50萬人次。體育西路站地處廣州市天河區(qū)CBD，上下班高峰客流量巨大，三北段目前的最小行車間隔為4'40″，已不能滿足客流需求。最小行車間隔的制約因素正是體育西路站的折返能力，因此需要尋找提高其折返能力的方法，以提高運輸效率。

圖1 體育西路站折返線路圖

1 折返現狀

體育西路站折返線路圖如圖1所示。體育西路站為單股道站前折返，列車折返路徑為林和西上行站臺(LHX2)→體育西1道站臺(TYX34)→林和西下行站臺(LHX1)，3個站臺均需要上下乘客。其中，道岔 W0304至站臺TYX34為列車進出體育西路站的雙向區(qū)域，只有當前車折返并出清W0304之后，系統(tǒng)才會排列后車從LHX2到TYX34的進路。

折返能力時間—位置示意圖如圖2所示。列車從LHX2運行至TYX34的時間為T1，在TYX34的停站和換端時間為 T2，從 TYX34運行至出清W0304的時間為T3。前車出清W0304之后隨即排列后車從LHX2到TYX34的進路，LHX2到其前方道岔W0302的距離有550 m，遠大于列車安全距離。因此不必等到W0302和W0304轉換到位，只要進路征用了LHX2至W0302的線路即可動車，該時間為毫秒級，可忽略不計。列車停站期間車門和屏蔽門需要維持在打開狀態(tài)，車載設備收到移動授權之后，司機的反應時間、關閉車門屏蔽門時間、安全確認時間和按壓ATO啟動按鈕時間(站臺發(fā)車需要按壓車載ATO啟動按鈕，區(qū)間可自動發(fā)車)總計為T4。其中，T1為110 s，T2平均值為85 s，T3為49 s，T4平均值為25 s。如圖2所示，列車折返間隔T=T1+T2+T3+T4=269 s。

圖2 折返能力(時間—位置)示意圖

2 改造思路

提高體育西路站折返能力的思路是提前排列LHX2出站進路，即將追蹤列車的時間—位置曲線在橫坐標上往前移。為避免追蹤列車的進路提前征用W0304道岔，導致前車無法折返，需要等TYX34的折返進路征用W0304道岔之后，再排列LHX2出站進路。如此，將導致追蹤列車在區(qū)間的臨時停車點(ISP)停車，待折返列車出清W0304之后，才能繼續(xù)排列從ISP至TYX34的進路。

改造之后的折返能力示意圖如圖3所示。列車從LHX2運行至ISP的時間為T5，在ISP停車等待時間為T6，從 ISP運行至TYX34的時間為T7，TYX34折返進路排列時間為T8，在TYX34停站換端時間為T2，從TYX34運行至出清W0304的時間為T3，司機在LHX2的發(fā)車作業(yè)時間(反應時間、關閉車門屏蔽門時間、安全確認時間和按壓ATO啟動按鈕時間)為T4。如圖3所示，列車折返間隔T=T2+T3+T7。

圖3 改造之后折返能力示意圖

3 方案篩選

3.1 方案一

最容易想到的，也是最先提出的方案就是:待排列出TYX34折返進路之后，LHX2的出站進路直接排列至W0304。W0304岔心方向60 m以內為道岔區(qū)域，列車在W0304和W0302之間前方極限安

全距離為80m，因此追蹤列車將在距離W0304道岔60 m+80 m=140 m處停車等待。該ISP位置如圖1中的點A所示，A點距離LHX2站臺550 m+(220 m－140 m)=630 m。T2平均值為85 s，T3為49 s。經過仿真軟件計算，方案一中T7=73 s，由于前車的進路將W0304征用為定位，后車需要將W0304扳動至反位，T7中包含了該道岔轉動期間列車的等待時間需10 s。則方案一的列車折返間隔T=T2+T3+T7=207 s。

方案一存在安全風險:當有列車經過W0304定位時，其側防道岔W0302被征用至反位，并且后車會進入W0302和W0304之間的側防區(qū)域，不符合信號系統(tǒng)的側向防護原則。移動閉塞系統(tǒng)在ATC模式下允許側防道岔開通反位，但不允許被任何進路征用在反位。

3.2 方案二

為不將W0302征用至反位，提出了方案二:待排列出TYX34折返進路之后，LHX2出站進路排列至W0302道岔前。由于過沖保護需要，列車在運行過程中會將W0302征用在定位，待列車停穩(wěn)之后，過沖進路解鎖，W0302征用取消。W0302岔尖方向10 m以內為道岔區(qū)域，為保證道岔順利轉動，列車將在W0302岔尖前15 m處停車。該ISP位置如圖1中的點B所示，B點距離LHX2站臺550 m－15 m=535 m。T2平均值為85 s，T3=49 s。經過仿真軟件計算，方案二中T7=82 s，其中包含了W0302由定位轉至反位期間列車的等待時間需10 s。方案二的列車折返間隔T=T2+T3+T7=216 s。

方案二仍然存在一個缺陷:列車從LHX2運行至ISP的過程中，過沖防護進路將W0302征用在定位，列車從ISP運行到TYX34的過程中，又需要將W0302扳動至反位，如此每折返一趟列車，W0302都將扳動一個來回，不動道岔變成了常動道岔，大幅增加了維護工作量。

3.3 方案三

為不使W0302變成常動道岔，提出了方案三:將方案二的ISP向LHX2方向移動一個安全距離，在列車由LHX2運行至該ISP的過程中，過沖防護進路無需征用W0302，W0302將一直開通反位不再變動，在LHX2至W0302之間，該安全距離為125 m。該ISP位置如圖1中的C點所示，C點距離LHX2站臺550 m－15 m－125 m=410 m。T2平均值為85 s，T3=49 s。經過仿真軟件計算，方案三中T7=84 s，由于W0302無需轉動，且列車運行至W0304之前該道岔早已經轉換到位，因此T7中不包含道岔轉動期間的列車等待時間。方案三的列車折返間隔T=T2+T3+T7=218 s，僅比方案二的列車折返間隔多2 s。

綜上，方案三中的ISP位置即為最佳ISP位置，因此初步選擇方案三做為提升體育西路站折返能力的改造方案。

4 方案評估

設置ISP之后，將導致區(qū)間停車，區(qū)間停車時間T6是改造方案是否可行的重要參考。一般情況下，T6不要達到2 min以上，因為列車在區(qū)間停車達到2 min之后，部分乘客可能產生焦慮甚至恐懼情緒，另外還將觸發(fā)綜合監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行阻塞模式，阻塞模式將導致環(huán)控系統(tǒng)打開隧道風機。如圖3所示，T6=T2+T3－T4－T5－T8。其中T2的平均值為85 s，T3=49 s，T4的平均值為25 s，經仿真軟件計算 T5=48 s，T8=10 s，因此T6=85 s+49 s－25 s－48 s－10 s=51 s，暫不會導致乘客焦慮和恐懼，也未達到阻塞模式的觸發(fā)條件。T6也是區(qū)間的最大停車時間，如果正線追蹤間隔大于列車折返間隔T=218 s，即可避免追蹤列車在 LHX2至TYX34的區(qū)間停車。

體育西路站折返能力改造可將三北線列車追蹤間隔，從改造前的269 s縮短至改造后的218 s，縮短了51 s。三北線列車最快運行一周時間為79'20″，在保證速度不變的情況下:改造之前可上線列車數量為INT(4760/269)=17輛，列車運行間隔為4760/17=280 s;改造之后可上線列車數量為INT(4760/218)=21輛，列車運行間隔為4760/21=226.67 s。改造之后運輸能力提升了(21－17)/17×100%=23.53%。

5 結束語

對廣州地鐵3號線北延段體育西路站折返現狀進行了分析，對提高其折返能力的改造方案進行了詳細闡述。最終方案為:排列出TYX34折返進路之后，排列LHX2出站至ISP的進路，待折返列車出清W0304道岔之后，再排列ISP到TYX34的進路，ISP位置選擇在距離前方道岔W0302一個安全距離處。該方案在提高列車折返能力的同時，遵守信號系統(tǒng)側防原則、不增加設備維護工作量、區(qū)間停車時間較短。折返能力提高之后，線路運輸能力也得到了很大提高。

［1］王長林，林穎．列車運行控制技術［M］．成都:西南交通大學出版社，2006．

［2］廣州地鐵3號線北延段信號系統(tǒng)技術規(guī)格書［R］．廣州市地下鐵道總公司，2010，10．

［3］廣州地鐵3號線北延段信號系統(tǒng)軌道圖［R］．廣州市地下鐵道總公司，2010，10．

［4］張立杰.廣州地鐵 ATP線無人駕駛運營模式分析［J］.鐵道通信信號，2013(1):33－36.

［5］徐意.城市軌道交通折返間隔分析及計算方法［J］.鐵道通信信號，2013(11):11－13.

［6］史增樹，崔金芳.ATO系統(tǒng)在城際鐵路中的應用方案研究［J］.鐵道通信信號，2013(增刊):30－32.