無錫地鐵22號線站前折返信號仿真分析與改進

蘇 劼

無錫地鐵22號線站前折返信號仿真分析與改進

蘇 劼

摘 要：以無錫地鐵2號線安鎮站為例，通過信號系統仿真，對2種傳統站前折返方式進行了詳細分析，發現其折返能力不能滿足運營間隔120 s的設計要求，未來將對線路運輸能力產生影響。為此，提出了2種改進該站折返能力的方案，即更換道岔和采用新的折返運營方式，可供運營單位參考。

關鍵詞：地鐵車站；站前折返；信號仿真；運營間隔；改進

蘇 劼：無錫地鐵集團有限公司，工程師，江蘇無錫 214000

0　引言

在地鐵信號工程建設中，折返能力的仿真分析是驗證信號系統設計是否滿足行車技術要求和業主確定列車運行組織方案的主要依據，折返站的折返能力決定了線路運輸能力。

折返方式分為站前折返和站后折返2種方式。站前折返是指利用站前渡線進行列車折返作業，這種方式一定程度上可以減少項目投資，但弊端也很明顯，列車在折返過程中會占用區間的正線，影響后續列車閉塞，影響行車安全與效率。國內地鐵線路由于行車密度都比較高，一般不采用站前折返，但有時因工程條件限制，也有采用站前折返案例。站前折返包含站臺停站時間，通常比站后折返能力差很多，為此，一些地鐵線路因站前折返能力不足面臨著改造的難題，提出多種解決措施。

1　無錫地鐵2號線折返能力現狀

無錫地鐵2號線工程線路全長約26 km，共設車站22 座，其中高架站4 座，地下站18 座，有道岔車站8座，無道岔車站14座。工程設計最小行車間隔120 s。列車采用B 型車6輛編組，DC1500V 接觸軌受電。信號系統采用Urbalis888——基于無線通信的移動閉塞信號系統（CBTC），系統具有點式ATP/ATO降級及后備運營模式。列車采用有人值守自動駕駛模式，能做到無人自動折返。

2號線路主要運營交路的折返站有梅園站、河埒口站、無錫東站和安鎮站。其中安鎮站為島式車站，采用站前交叉渡線折返配置，其余3個車站為站后折返配置。圖1為無錫地鐵2號線設計運營交路示意圖。目前，梅園站至無錫東站（共21座車站）區段已于2014 年12月28日正式通車試運營，以梅園站、無錫東站作為大交路運營的折返站。無錫東站（不含）至安鎮站（含）區段暫未開通。

圖1　無錫地鐵2號線設計運營交路示意圖

2　安鎮站折返能力分析

本文借助Urbalis888系統平臺的列車運行仿真結果進行安鎮站折返能力分析，默認采用列車自動駕駛模式（ATO）、自動折返方式（ATB），信號、車輛相關設備響應時間滿足技術要求。

安鎮站站型如圖2所示，圖中A、B、C、D、E、F為仿真時間約束點，無錫東站與安鎮站之間距離為1 062.284 m，安鎮站站前道岔為9號道岔，道岔限速為安全限速35km/h，岔區長度分別為180.829 m和164.829 m，車站長122.62 m。下面分別就傳統的單折和交替折返方式進行分析說明。

2.1單折能力仿真分析

安鎮站單折方式如圖3所示，圖中A、B、C、D、E、F為仿真時間約束點，數字1～4表示2列列車依次單折路徑的順序，分別以紅色實線、藍色實線表示。相應單折能力仿真結果見表1。

從表1所示結果可以看到安鎮站單折能力較差，無法滿足正常運營間隔120 s的要求。結合圖4、5進一步分析，圖4中虛線表示第2列列車由無錫東站經道岔正向進入安鎮站，道岔區段占用對第2列列車經道岔正向進入安鎮站造成影響，導致第2列列車必須在站前降速。圖5中虛線表示第2列列車由無錫東站經道岔側向進入安鎮站，道岔區段占用對第2列列車經道岔側向進入安鎮站造成影響，導致第2列列車必須在站前降速。圖4、5證明列車在站前折返過程中會占用區間的正線，影響后續列車閉塞，進而影響折返能力。

2.2交替折返能力仿真分析

考慮充分利用軌道，采用交替折返方式如圖6所示，圖中A、B、C、D、E、F為仿真時間約束點，數字1～8表示4列列車交替折返路徑的順序，分別以紅色實線、藍色實線、紅色虛線、藍色虛線表示。相應交替折返能力仿真結果見表2。

圖2　安鎮站站型圖 （單位：m）

圖3　安鎮站單折路徑圖

表1　安鎮站單折能力

圖4　列車由無錫東站正向進站仿真圖

圖5　列車由無錫東站側向進站仿真圖

通過分析交替折返時間約束點的關系，從表2可以得到安鎮站交替折返1的結果，列車最大間隔為144 s，平均間隔123 s。如果采用限制手段，在道岔區域都進行限速處理的話，可以得到安鎮站交替折返2的結果，列車可以實現間隔最大間隔為133 s，平均間隔為119 s。

從仿真結果可以看出，不論是單折方式和交替折返方式，均不能滿足運營間隔120 s要求。該站折返能力與2號線的整個線路能力不匹配，從長遠來看將制約整條線路的運能。

圖6　安鎮站交替折返路徑圖

表2　安鎮站交替折返能力

3　改進方案

安鎮站作為全線主要交路點，由于站型的限制，折返設計能力不能滿足遠期運營間隔120 s要求，使得安鎮站成為2號線線路的瓶頸點。按照運營間隔120 s，1 h能夠折返3 600/120=30對車。依據安鎮站折返能力，安鎮站1 h最多能夠折返3 600/133=27對車。由于9號道岔較低的過岔速度和正線運行列車速度的差異性，導致不同運行路徑列車之間間隔差距比較大，對安鎮站列車運營組織及線路運營產生不利的影響。為解決安鎮站折返能力的問題，提出了下面2種改進方案。3.1 方案1（采用12號道岔）

目前，國內站前折返類型的車站為提高站前折返的能力，通用的做法是將站前的9號道岔設置為12號道岔。國內地鐵采用9號道岔進行站前折返時的能力在150～180 s。通過提高道岔號，相應地通過道岔側向的安全限速由9號道岔的35 km/h提高到50 km/h，減少列車在道岔區域的運行時間來提高折返能力。如北京亦莊線的宋家莊站站前正線采用60 kg/m鋼軌曲尖軌12號道岔，深圳2號線赤灣站站前交叉渡線同樣采用12號道岔。

為改善安鎮站的折返能力，如將9號道岔換成12號道岔，12號道岔側向限速為50 km/h，假定12號道岔長度與9號道岔長度保持不變，按照現有設備布置，仿真折返能力結果見表3。通過分析交替折返的時間約束點的關系，列車可以實現行車間隔120 s。

3.2方案2（采用新的折返方式）

安鎮站和無錫東站中間僅間隔1個區間，可采用如圖7所示的折返運營方式，采用部分列車在無錫東站折返（藍色虛線），部分列車在安鎮站折返的運營方式（紅色虛線），彌補安鎮站折返能力不足的問題。

采用這種方法，當無錫東站和安鎮站的列車按照1:1的方式進行折返時，按照運營間隔，平均到達安鎮站的列車間隔為240 s，這種情況下，安鎮站的折返能力就能夠滿足要求，但是這種運營方式下，到達安鎮站的列車數量會比正常線路上列車數量少1倍，會減少2號線安鎮站的運能，具體影響須詳細結合安鎮站客流數量來進行評估。

表3　采用12號道岔折返能力

圖7　新的運營方式

3.3方案比較

如將安鎮站站前折返改為站后折返，該站配置的折返能力能夠滿足運營間隔120 s要求。但是，目前2號線梅園—無錫東區段已建成，將9號道岔由站前挪到站后，需要變更線路長度，線路長度比現有設計長度長約300 m，需要各方面詳細論證，工程變更較大，故本文不作推薦。

由表4可知，方案1折返能力改進明顯，但會帶來工程變更。方案2利用現有線路條件改進，但會影響安鎮站運能。2種方案各有利弊，但均能達到改進折返能力的目的。

表4　改進方案對比

參考文獻

[1] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司. 無錫市軌道交通2號線工程可行性研究報告[R]. 湖北武漢. 2010.

[2] 無錫地鐵集團有限公司. 無錫市軌道交通2號線信號系統集成采購項目設計聯絡文件[G]. 江蘇無錫. 2012.

[3] 王京峰，惠倫. 地鐵站前折返能力分析[J]. 石家莊鐵道學院學報：自然科學版版，2008（1）.

[4] 苗沁，周天星. 城市軌道交通折返站折返能力分析[J]. 城市軌道交通研究，2010（11）.

責任編輯 毛 靜

Simulated Analysis and Improvement of Turnaround Signal before Entering Station on Wuxi Metro Line 2

Su Jie

Abstract:Taking Anzhen station on Wuxi metro line 2 as an example, through simulation of signal system, the paper makes detailed analysis of two traditional modes of turnaround operation before entering station. It is found that turnaround capacity fails to meet design requirements of 120 s operational intervals, having an impact on future rail transport capacity. For this purpose, the paper puts forward two schemes for improving the turnaround capability for station, i.e. to replace the turnouts and use new way of turnaround operation.

Keywords:metro station, turnaround before entering station, signal simulation, operational interval, improvement

收稿日期2014-12-29

中圖分類號：U284.5