城市軌道交通線路單向阻塞條件下的交路調(diào)整及優(yōu)化分析*

劉小娣 曾俊偉 張錦龍

(1. 天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 300240， 天津； 2. 蘭州交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院， 730070， 蘭州； 3. 天津三號線軌道交通運(yùn)營有限公司， 300384， 天津∥第一作者， 助教)

單向阻塞是城市軌道交通正線范圍內(nèi)由于某些原因?qū)е铝熊嚥荒苷＿\(yùn)行，致使上行或下行正線部分區(qū)段運(yùn)營中斷的非正常運(yùn)行，需采取如小交路、單線雙方向運(yùn)行等方式維持線路的臨時運(yùn)營。通常造成線路單向阻塞的原因可歸納為設(shè)備、環(huán)境和人為等3種因素[1]，其中設(shè)備因素即軟硬件故障，包括軌道線路故障、車輛故障、信號故障和供電故障等；環(huán)境因素包括火災(zāi)、水患及惡劣天氣等外部因素；人為因素主要包括行車指揮者大意、設(shè)備操作失誤及乘客不按照規(guī)定乘車等。通常誘發(fā)線路單向阻塞的諸多因素間會相互影響，且具有隨機(jī)不確定性。

結(jié)合城市軌道交通線路的運(yùn)營實(shí)踐，因設(shè)備故障或列車故障造成正線上行/下行或部分區(qū)段阻塞是較為常見的行車事件，應(yīng)采取合理、有效的應(yīng)急調(diào)整策略對線路的行車交路進(jìn)行調(diào)整，將因阻塞對全線運(yùn)營秩序的影響降至最低[2]。

1 單向阻塞條件下的列車運(yùn)行交路

1.1 列車運(yùn)行交路

城市軌道交通線路的列車運(yùn)行交路是指列車在規(guī)定正線區(qū)段內(nèi)往返運(yùn)行的回路，一般采用雙線單向右側(cè)行車制。部分線路(如北京地鐵4號線、天津軌道交通5號線)為了優(yōu)化運(yùn)能與運(yùn)量的匹配度，結(jié)合全線客流分布特點(diǎn),采取大小交路套跑的運(yùn)行模式。相比單一交路模式，大小交路模式的行車和客運(yùn)組織更為復(fù)雜[3]。

1.2 單向阻塞條件下列車的運(yùn)行交路及特點(diǎn)

當(dāng)城市軌道交通正線出現(xiàn)單向阻塞、被迫變更行車交路時，其調(diào)整原則為：優(yōu)先考慮在具有折返能力的中間站進(jìn)行清客折返，列車經(jīng)渡線/存車線折返到另一方向線路后繼續(xù)載客運(yùn)行。交路調(diào)整措施可在一定程度上彌補(bǔ)因阻塞造成掉線的車次，同時最大限度保證行車間隔。考慮到線路設(shè)計約束及阻塞點(diǎn)位置分布，在線路發(fā)生單向阻塞時一般有2種行車交路調(diào)整方式：

1) 如圖1 a)所示，若阻塞點(diǎn)靠近線路任意一端時，優(yōu)先采取單側(cè)小交路+單線雙方向(以下簡稱“單側(cè)+單線”)調(diào)整方案。

2) 如圖1 b)所示，若阻塞點(diǎn)位于線路中間區(qū)段時，優(yōu)先采取雙側(cè)小交路+單線雙方向(以下簡稱“雙側(cè)+單線”)調(diào)整方案。

a) “單側(cè)+單線”調(diào)整方案

b) “雙側(cè)+單線”調(diào)整方案

圖1 正線單向阻塞條件下列車交路調(diào)整示意圖

1.2.1 “單側(cè)+單線”調(diào)整方案

如圖1 a)所示，當(dāng)阻塞點(diǎn)靠近正線某一端時，采用“單側(cè)+單線”方案能夠最大限度保證非堵塞區(qū)段(A—B)的行車間隔。由于小交路折返站B至終點(diǎn)站G的上行或下行一側(cè)線路阻塞，只能被迫在另一側(cè)組織單線雙方向行車，即B至G間只安排1列車往返載客運(yùn)行，此時B—G間最小行車間隔取決于單線雙方向列車發(fā)車間隔(即列車經(jīng)由B—G—B的運(yùn)行時長)。一般情況下，由于線路兩端的客流量相對較少，啟用該調(diào)整方案對乘客的影響相對較小。

1.2.2 “雙側(cè)+單線”調(diào)整方案

如圖1 b)所示，當(dāng)阻塞點(diǎn)靠近正線中間區(qū)段時，若采用“單側(cè)+單線”方案，勢必會對單線雙方向一側(cè)行車間隔造成較大影響，此時優(yōu)先選擇“雙側(cè)+單線”開行模式。此調(diào)整方案下C—F間的最小行車間隔仍取決于單線雙方向列車發(fā)車間隔(即列車經(jīng)由C—F—C的運(yùn)行時長)。啟用該調(diào)整方案能最大限度保證線路兩端的運(yùn)能不受影響，但是由于阻塞點(diǎn)位于線路中間區(qū)段，此方案也易造成中間站乘客滯留，增加中間站的客運(yùn)組織難度，同時也增加了乘客的換乘次數(shù)，降低了乘客的出行體驗。

1.3 單線雙方向區(qū)段列車的發(fā)車間隔

在單線雙方向區(qū)段運(yùn)行的列車，其發(fā)車間隔的計算公式為[4-5]：

(1)

式中：

T——單線雙方向區(qū)段的列車發(fā)車間隔；

i——單線雙方向區(qū)段內(nèi)列車運(yùn)行經(jīng)過的第i個車站；

n——單線雙方向區(qū)段內(nèi)的車站總數(shù)；

ti,運(yùn)行——列車在區(qū)段內(nèi)相鄰2個車站間的運(yùn)行時間；

ti,站停——列車在第i站的停站時間；

Δti,延誤——列車在車站辦理閉塞、客運(yùn)組織、接收及執(zhí)行調(diào)令過程中可能造成的延誤時間。

Δti,延誤很大程度上取決于各崗位人員的業(yè)務(wù)熟練程度。另外，由于單線雙方向運(yùn)行列車在終點(diǎn)站無需折返，僅需換端，且該作業(yè)與乘降作業(yè)同時進(jìn)行，因此司機(jī)換端時間可不納入計算范疇。

2 單向阻塞情況下行車交路調(diào)整實(shí)例分析

城市軌道交通正線發(fā)生單向阻塞時，通常采取上述2種方案維持臨時運(yùn)營，在具體的運(yùn)營組織中還經(jīng)常與其他行車調(diào)整方式相結(jié)合，如扣車、縮短或延長發(fā)車時間、跳停、列車下線等，以實(shí)現(xiàn)最佳的調(diào)整效果。本文結(jié)合案例分別對2種行車調(diào)整方案及組織流程進(jìn)行分析。

2.1 線路故障情景設(shè)定

城市軌道交通線路故障具有隨機(jī)不確定性，為方便說明組織流程，本文以天津軌道交通2號線為例分析。如圖2所示，基于2號線的線路布局設(shè)定故障情景如下：

1) 阻塞情景①：假設(shè)105次運(yùn)行至咸陽路站下行出站時因線路故障無法通過。

2) 阻塞情景②：假設(shè)116次運(yùn)行至天津站上行出站時因線路故障無法通過。

注：數(shù)字表示車次號。

2.2 阻塞情景①下的行車調(diào)整流程

1) 步驟1：接到司機(jī)報告列車故障后，OCC(運(yùn)營控制中心)馬上啟動應(yīng)急調(diào)整方案，扣停105次列車，并命令105次列車換端，反方向運(yùn)行至咸陽路站下行站臺，開門待命。

2) 步驟2：通知107次列車運(yùn)行至下行長虹公園站開門待命，下行的其余后續(xù)列車延長站停時間。同時告知全線車站因咸陽路上行線路阻塞，部分列車運(yùn)行時間延長，令相關(guān)專業(yè)搶險隊伍趕赴故障點(diǎn)搶修。

3) 步驟3：上報OCC值班主任，申請啟動“單側(cè)+單線”行車調(diào)整方案，即：在長虹公園站至機(jī)場站實(shí)行小交路行車，自下行107次起后續(xù)列車在長虹公園站清客折返；在長虹公園站至曹莊站上行單線雙方向運(yùn)行列車發(fā)902次臨時列車(由下行103次列車折返后擔(dān)當(dāng))。經(jīng)值班主任同意后，行車調(diào)度通知全線司機(jī)及車站變更行車交路信息，同時告知長虹公園站作為小交路新的終點(diǎn)站，做好客運(yùn)組織。

4) 步驟4：小交路運(yùn)行區(qū)段可視情況調(diào)整行車間隔；通知車輛段(停車場)備用車上線，隨時待命。

5) 步驟5：視故障修復(fù)情況繼續(xù)執(zhí)行交路運(yùn)行或恢復(fù)按圖行車。

2.3 阻塞情景②下的行車調(diào)整流程

阻塞情景②下組織流程的步驟1、2與阻塞情景①相同。

步驟3中，OCC啟動“雙側(cè)+單線”行車調(diào)整方案，即：在天津站站至機(jī)場站區(qū)段實(shí)行小交路行車，自111次開始清客折返；曹莊站至東南角站實(shí)行小交路行車，自118次開始清客折返；天津站站至東南角站下行單線雙方向運(yùn)行列車發(fā)901次臨時列車(由下行113次列車擔(dān)當(dāng))。同時通知東南角站、天津站站作為新的折返站，做好客運(yùn)組織。

其后續(xù)行車調(diào)整與情景①相似，視線路兩端車輛運(yùn)用情況適當(dāng)上線或下線部分列車，以保證小交路行車間隔。

2.4 單線雙方向列車發(fā)車間隔實(shí)例計算

以2號線平日圖為例進(jìn)行計算。正常運(yùn)營期間，2號線的最小行車間隔為5 min，最大行車間隔7.5 min。結(jié)合《2號線列車運(yùn)行圖使用說明》中列車運(yùn)行參數(shù)[6]，當(dāng)線路出現(xiàn)單向阻塞時單線雙方向列車的最小發(fā)車間隔利用式(1)計算，結(jié)果如表1所示。

表1 天津軌道交通2號線單向阻塞情況下 單線雙方向區(qū)段的發(fā)車間隔

當(dāng)采取“單側(cè)+單線”方案時，單線雙方向區(qū)段的列車發(fā)車間隔隨阻塞點(diǎn)不同而發(fā)生跳躍式變化，可見正線范圍內(nèi)折返線/渡線的設(shè)置可有效提升線路阻塞時的行車效率。例如，咸陽路站后折返線、廣開站后單渡線的設(shè)置，有效縮短了阻塞時單向雙方向列車的運(yùn)行區(qū)段，從而縮短了發(fā)車間隔。但是，當(dāng)采取“雙側(cè)+單線”方案時，單線雙方向區(qū)段的列車發(fā)車間隔明顯縮短，但該方案會額外增加乘客的換乘次數(shù)，中間區(qū)段的車站容易造成客流積壓，選擇實(shí)施該方案時應(yīng)慎重。

2.5 不同車站行車值班員的工作任務(wù)

當(dāng)正線范圍內(nèi)因故阻塞采取小交路行車時，行車指揮權(quán)通常交由車站行車值班員(以下簡稱“行值”)負(fù)責(zé)。行值的業(yè)務(wù)熟練程度決定了該站接發(fā)列車的效率。在單線雙方向運(yùn)行區(qū)域的車站，按照規(guī)定須執(zhí)行電話閉塞法行車，行值的具體工作包括記錄本站列車到發(fā)時刻、向前方站請求閉塞、填寫路票、同意后方站閉塞請求、向行車調(diào)度員報點(diǎn)等；小交路折返車站行值的工作包括及時排列列車折返進(jìn)路、同意單線雙方向一側(cè)車站閉塞請求、監(jiān)控本站范圍內(nèi)列車運(yùn)行、向行車調(diào)度員報點(diǎn)等；阻塞點(diǎn)位置車站的行值除了接發(fā)單側(cè)列車的工作外，還需負(fù)責(zé)故障搶險相關(guān)工作，主要包括辦理搶修施工作業(yè)票、向各專業(yè)通報故障、向行車調(diào)度上報搶修進(jìn)度、故障恢復(fù)后出清線路等。小交路折返站行值的工作量明顯要比一般車站行值的工作量多，且任務(wù)繁瑣，因此在正線具有折返能力的車站配備的行值需要有更高的業(yè)務(wù)水平和處置經(jīng)驗。

2.6 2種方案實(shí)施過程優(yōu)化探討

上述2種調(diào)整方案在實(shí)際處置中可視線路布線情況靈活運(yùn)用，旨在保證行車間隔的同時最大程度減少列車清客，進(jìn)而降低車站的客運(yùn)組織難度，乘客也不會因線路堵塞導(dǎo)致滿意度降至最低。現(xiàn)假設(shè)線路阻塞點(diǎn)出現(xiàn)在咸陽路站上行出站處，如圖3所示，此時行車調(diào)整仍選擇“單側(cè)+單線”方案，則單線雙方向運(yùn)行區(qū)域為長虹公園站至曹莊站下行線，在長虹公園站至機(jī)場站區(qū)段采取小交路行車。由于長虹公園站與廣開站之間僅有單渡線，為避免小交路折返列車與單線雙方向列車在運(yùn)行時發(fā)生沖突，只有當(dāng)小交路列車折返至廣開站上行站臺后，單線雙方向列車才能進(jìn)入長虹公園站下行站臺作業(yè)。換言之，只有當(dāng)單線雙方向列車出清長虹公園站下行站臺后，小交路折返列車才能進(jìn)入長虹公園折返站作業(yè)。此種運(yùn)營調(diào)整方式只適用于較大行車間隔時的運(yùn)營調(diào)整，當(dāng)行車間隔較小時會嚴(yán)重影響小交路的折返效率。因此，本文針對此類情況將“單側(cè)+單線”方案進(jìn)行優(yōu)化。

如圖3所示，假定阻塞點(diǎn)位于上行120次出站位置，此時優(yōu)先啟動“單側(cè)+單線”調(diào)整方案，為避免沖突等待，可組織單線雙方向列車與小交路列車進(jìn)行混跑，即原本要進(jìn)入小交路折返的107次列車可臨時指定為單線雙方向列車直接運(yùn)行至終點(diǎn)站曹莊站(圖3中的虛線運(yùn)行路徑)，109次列車在長虹公園站清客后進(jìn)入小交路折返。當(dāng)107次列車反方向運(yùn)行至長虹公園站后，可直接經(jīng)單渡線加入小交路運(yùn)營(圖3中的實(shí)線運(yùn)行路徑)。后續(xù)可視小交路行車間隔選擇間隔1列次或2列次組織單線雙方向列車與小交路列車混跑。對于“雙側(cè)+單線”方案亦可效仿此種混跑模式，但在追求效率的同時一定要守好行車安全紅線，這需要行車調(diào)度員、列車司機(jī)和小交路折返站行值之間的密切配合。

注：數(shù)字表示車次號。

3 結(jié)語

本文對單向阻塞情況下城市軌道交通線路的行車交路調(diào)整方法進(jìn)行了探討，分析了“單側(cè)+單線”和“雙側(cè)+單線”2種行車交路調(diào)整方案實(shí)施的優(yōu)缺點(diǎn)，討論過程中加入運(yùn)營實(shí)例進(jìn)行分析和計算。在此基礎(chǔ)上本文結(jié)合案例的線路布線特點(diǎn)，提出了單線雙方向列車與小交路列車混跑的優(yōu)化方案。該優(yōu)化方案既能降低車站作業(yè)難度，減少工作量，同時又能減少列車清客頻次，提高乘客乘車體驗，可為單向阻塞情況下的運(yùn)營調(diào)整提供一種思路。