基于重慶地鐵8As 列車的車站折返能力影響因素研究

方惠

（四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)有限公司重慶軌道交通設(shè)計(jì)分公司，重慶 401122）

城市在修建地鐵時(shí)，不僅要滿足初、近、遠(yuǎn)期的客流需求，保證一定的客流吸引力，也要合理、經(jīng)濟(jì)地安排運(yùn)能，避免運(yùn)能浪費(fèi)，因此，很多城市在確定列車編組時(shí)會(huì)選擇在初、近期采用相同編組，遠(yuǎn)期再擴(kuò)編。編組的增加會(huì)帶來車站折返走行時(shí)間的增加，車站折返能力往往是限制線路通過能力的關(guān)鍵。長(zhǎng)期以來，學(xué)者對(duì)車站折返能力進(jìn)行了大量研究，包括車站的線路與站臺(tái)布置[1-2]、計(jì)算方法[3-5]等方面，但對(duì)列車編組增加后是否會(huì)影響車站折返能力研究較不充分。為此，在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，本文基于重慶地鐵遠(yuǎn)期采用的8 輛編組As 車，從改變折返線與站端的距離、折返線長(zhǎng)度和道岔類型3 個(gè)方面來論證分析列車編組增加是否會(huì)影響車站折返能力。

1 折返能力分析

折返線常見的布置形式有站前折返和站后折返，站后雙折返線被選作折返線布置形式的情況較多，因此，本文主要基于這種布置形式來研究。折返列車在單位時(shí)間內(nèi)通過折返作業(yè)改變運(yùn)行方向，再向同向區(qū)間連續(xù)發(fā)出的最多列車數(shù)為折返站折返能力。在實(shí)際運(yùn)用中，筆者認(rèn)為折返站折返能力可以用折返列車進(jìn)/出站間隔和列車折返時(shí)間長(zhǎng)度2 個(gè)時(shí)間參數(shù)來表征，折返列車進(jìn)/出站間隔越短，單位時(shí)間從區(qū)間接入/向區(qū)間發(fā)出的列車對(duì)數(shù)越多；列車折返時(shí)間長(zhǎng)度越短，列車周轉(zhuǎn)時(shí)間越短，運(yùn)用車數(shù)量越少。

2 改變折返線與站端的距離

折返列車進(jìn)站、出站間隔與信號(hào)設(shè)置相關(guān)。目前重慶列車運(yùn)行控制采用CTC 連續(xù)控制，只要保證前車與后車的安全距離，辦理后車進(jìn)站進(jìn)路與前車占用站臺(tái)下客可同時(shí)進(jìn)行，因此，列車進(jìn)站間隔與折返線位置無關(guān)。列車出清折返線道岔區(qū)后，即可辦理后車出折返線進(jìn)路，因此，出站間隔與折返線位置無關(guān)。

列車折返時(shí)間取決于折返作業(yè)走行距離和列車折返作業(yè)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。其中，列車進(jìn)/出折返線的走行距離取決于折返線道岔距站端的距離、道岔類型和列車長(zhǎng)度。自列車辦理好進(jìn)折返線進(jìn)路時(shí)起，至列車進(jìn)入折返線停妥止，在這段走行距離中，列車合理的運(yùn)行狀態(tài)是以道岔限速為運(yùn)行速度上限完成走行。As 車最高運(yùn)行速度為100 km/h，9 號(hào)、12號(hào)道岔側(cè)向過岔限速分別為30 km/h、50 km/h。經(jīng)牽引計(jì)算仿真得到，9 號(hào)道岔列車從靜止加速到30 km/h 所需時(shí)間為7 s，走行距離為28 m，如圖1（a）所示。12 號(hào)道岔列車從靜止加速到50 km/h 所需時(shí)間為12 s，走行距離為84 m，如圖1（b）所示。兩種走行距離較整個(gè)進(jìn)折返線走行距離小很多，所以，列車進(jìn)折返線的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)該是先牽引，然后以30 km/h 或50 km/h 的速度巡航，最后制動(dòng)。由于整個(gè)運(yùn)行過程在道岔限速范圍內(nèi)，因此道岔位置在理想狀態(tài)下是離站端越近越好，有利于縮短列車在站折返時(shí)間，縮短列車周轉(zhuǎn)時(shí)間，從而降低運(yùn)用車數(shù)量。

圖1 列車進(jìn)折返線牽引計(jì)算仿真結(jié)果

3 改變折返線長(zhǎng)度

結(jié)合前文對(duì)列車進(jìn)折返線運(yùn)行狀態(tài)的研究可知，列車在進(jìn)/出折返線過程中的運(yùn)行狀態(tài)為：在道岔限速范圍內(nèi)依次采用牽引、巡航和制動(dòng)3 種工況。當(dāng)進(jìn)折返線時(shí)，采用9 號(hào)道岔從靜止到開始制動(dòng)所需時(shí)間為36 s，走行距離為262 m，如圖1（a）所示；采用12 號(hào)道岔從靜止到開始制動(dòng)所需時(shí)間為23 s，走行距離為232 m，如圖1（b）所示。2 種道岔類型均在制動(dòng)開始時(shí)列車尾部已出清出站信號(hào)機(jī)，不會(huì)出現(xiàn)因前車制動(dòng)減速而延長(zhǎng)后車進(jìn)站間隔的情況。列車出折返線時(shí)，折返線長(zhǎng)度的增加會(huì)導(dǎo)致出折返線時(shí)間增加，從而增大列車出站間隔。

4 改變道岔類型

折返列車進(jìn)、出站間隔和列車折返時(shí)間長(zhǎng)度是2 類時(shí)間參數(shù)。9 號(hào)道岔進(jìn)/出折返線距離較短，進(jìn)/出折返線速度較低（限速30 km/h）。12 號(hào)道岔折返線距離較長(zhǎng)，進(jìn)/出折返線速度較高（限速50 km/h）。本文以重慶某雙折返線島式車站（線間距15.2 m）為例，計(jì)算分析2 種道岔類型折返能力的差別，具體如圖2 所示。

圖2 9 號(hào)道岔（a）、12 號(hào)道岔（b）列車折返能力計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，9 號(hào)道岔列車到達(dá)間隔122/96 s，出發(fā)間隔122/96 s，折返能力為每小時(shí)33.0 對(duì)。12 號(hào)道岔列車到達(dá)間隔106/88 s，出發(fā)間隔106/88 s，折返能力為每小時(shí)37.1 對(duì)。9 號(hào)、12 號(hào)道岔列車折返時(shí)間分別為164 s、148 s，9 號(hào)道岔運(yùn)用車數(shù)最多增加1 列。

5 結(jié)論

本文針對(duì)重慶地鐵遠(yuǎn)期擴(kuò)大列車編組采用的8 輛編組As 車是否會(huì)影響雙折返線車站折返能力的問題，從改變折返線與站端的距離、折返線長(zhǎng)度和道岔類型三個(gè)方面進(jìn)行了論證分析，主要得到以下結(jié)論：①折返線位置離站端越近，車站折返能力越大，有利于縮短列車在站折返時(shí)間，減少列車周轉(zhuǎn)時(shí)間，從而降低運(yùn)用車數(shù)量。②增加折返線長(zhǎng)度對(duì)列車到達(dá)間隔無影響，但會(huì)增加出折返線時(shí)間，從而增大列車出站間隔，且會(huì)導(dǎo)致工程量增加。③在信號(hào)條件滿足的條件下，9 號(hào)道岔與12 號(hào)道岔均能滿足遠(yuǎn)期每小時(shí)30 對(duì)開行對(duì)數(shù)的要求，12 號(hào)道岔較9 號(hào)道岔折返對(duì)數(shù)有一定增加，運(yùn)用車數(shù)最多節(jié)省1 列。因此，在設(shè)計(jì)地鐵車站時(shí)，無需通過增加折返線與站端的距離或折返線長(zhǎng)度來提高遠(yuǎn)期編組增加后的車站折返能力，以免造成不必要的工程浪費(fèi)。在信號(hào)

條件滿足的條件下，9 號(hào)道岔與12 號(hào)道岔均能滿足每小時(shí)30 對(duì)的開行對(duì)數(shù)要求，并保有一定運(yùn)能余量，無需增大道岔號(hào)碼。