提高城市軌道交通車站折返能力的技術措施研究

唐玉川

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司， 102600， 北京∥高級工程師)

隨著城市軌道交通線路客流的不斷增長及列車開行間隔的縮短，車站折返能力日益成為束縛城市軌道交通線路運輸能力的關鍵因素。基于在城市軌道交通線路設計和運營中積累的經驗，本文分別對城市軌道交通車站不同折返形式、站型以及折返能力進行分析和計算，從運輸組織和車站設計兩個方面就如何提高車站折返能力進行探討，并提出相應的運輸組織措施和工程設備措施。

1 車站的折返形式和站型分析

1.1 折返形式分類

根據折返設備和車站運營方向的相對位置關系，列車折返可分為站前折返和站后折返兩種。

1) 站前折返。如圖1所示，站前折返時，列車進出站和列車折返交叉混合進行，對行車安全保障的要求較高。由于交叉渡線設在站前，站后不設置折返線，可以減少工程投資，并節約運營成本。結合站型布置，站前折返主要有島式站臺站前折返、兩島三線站前折返和一島一側站前折返等形式。

a) 島式站臺站前折返

b) 兩島三線站前折返

c) 一島一側站前折返

2) 站后折返。如圖2所示，站后折返的折返線設置在線路運行方向的后面，列車進出站與列車折返不發生交叉。站后折返可以采用側式站臺站后折返、島式站臺站后折返和島式站臺小交路站后折返等車站布置形式。

a) 側式站臺站后折返

b) 島式站臺站后折返

c) 島式站臺小交路站后折返

1.2 折返形式與站型選擇

通常情況下，折返形式及站型的選擇主要根據線路的折返能力需求和工程條件決定。

1) 折返形式和站型要密切結合。考慮折返能力和工程條件等因素，站前折返主要有兩島三線、一島一側、島式站臺等形式；站后折返主要有島式站臺和側式站臺等形式。由于站前折返兩側站臺交錯發車，一般不采用側式站臺的形式。

2) 結合工程條件。站前折返和站后折返各有一定的適用性。折返形式的選擇首先要考慮工程條件，如果站后有條件，可結合考慮車輛存放需求選擇站后折返方式，其中一條線用來存車。對某些線路來說，站后折返還預留了線路進一步延伸的條件。如果站后沒有條件，則可考慮采用站前折返。

3) 結合車站客流。當在終點站上車、下車的客流較大時，乘客上下車耗時較長，對折返能力影響較大，可考慮將線路再向前延伸一站，作為新的終點站。當條件受到限制或不宜延伸時，應優先考慮站前折返。

4) 結合交路情況。一般情況下，大交路終點站對折返能力要求較高，而小交路折返對折返能力要求稍低，僅為高峰小時列車開行對數的1/2或1/3。所以，小交路折返形式可更多地考慮結合工程條件，以節省工程投資。某些情況下還要結合配線設置進行綜合考慮。

2 車站折返能力分析計算

2.1 站前折返能力分析計算

1) 島式站臺站前折返。以圖1 a)為例，對站前折返車站的折返能力進行分析計算。該形式多用于線路終點站折返，站前折返兩個站臺交叉使用，站前設交叉渡線，連續兩折返列車的部分折返過程可以平行進行，從而縮短了折返時間。如圖3所示，采用站前折返(選用12#道岔)，列車折返間隔為108 s，折返能力能夠達到30對/h以上。

1)首先隨機從樣本點中取3個點，然后進行空間圓擬合。參考上述的方法，得到平面方程系數A、B、C和D，空間圓的圓心坐標及半徑。

圖3 站前折返車站的折返能力計算

2) 其它站前折返形式。對于兩島三線(見圖1 b))和一島一側(見圖1 c))兩種形式，由于只有一條站前折返線，折返過程無法平行進行，導致折返時間延長，其折返能力通常較小。因此，兩島三線和一島一側兩種站前折返形式一般在折返能力要求不高時采用，主要用于小交路折返。

2.2 站后折返能力分析計算

以島式站臺站后折返(見圖2 b))為例，對站后折返車站的折返能力進行分析計算。站后設折返線和交叉渡線，列車折返作業與列車到達、出發完全獨立，互不干擾。在線路運營的初、近期，列車開行對數較少時，兩條折返線可以交替使用，以減少輪軌偏磨；在運營遠期，隨著折返能力要求的提高，需要將與左線貫通的折返線固定為折返線，與右線貫通的折返線改為故障列車停留線或存車線。站后折返能力的計算結果如圖4所示。由計算過程可以看出，采用站后折返形式，列車折返間隔為108 s，線路的折返能力可達到30 對/h以上。

2.3 各種折返形式的適應性分析

按照建標104—2008《軌道交通工程建設標準》第45條第2款的相關規定，線路的折返能力應與正線設計行車密度相匹配，并留有10%～15%的儲備量。目前我國內地城市軌道交通線路遠期設計的列車對數一般為30對/h，結合此項規定，在考慮儲備的前提下，線路的折返能力需要達到33對/h以上。

圖4 站后折返車站的折返能力計算

受具體的工程、地質條件等因素的限制，以及客流不斷增長所帶來的影響，列車在終點站折返時經常會出現一些情況,使得列車折返耗時延長，導致折返能力無法滿足儲備要求，有些線路的運能甚至達不到30對/h的遠期運營要求。因此，有必要對提高折返能力的技術措施進行研究，以滿足運營需求，提高運營效益。

3 提高折返能力的技術措施

3.1 運輸組織措施

3.1.1 精心組織終點站上、下客作業

乘客上、下車時間是列車折返時間的重要組成部分之一。在終點站上、下車的乘客較多，可以根據高峰時段客流情況，對終點站乘客的上、下車進行精心組織，以壓縮車站的上、下客時間，從而縮短折返時間，加快列車折返。

3.1.2 提高正點率，加強調度指揮

在列車晚點時，可結合正線上列車運行情況和車站折返設施，強化線路的運營調度，提前安排運營調整措施，提高列車正點率。例如，對于采用站前交叉渡線折返的車站，列車進站時可分為“直進彎出”和“彎進直出”兩種進路。由于兩者的折返時間不同，可以根據列車實際運行間隔調整接車進路，安排晚點列車用“彎進直出”方式入站，這樣既可以提高整個系統的折返能力，也有利于正線列車盡快恢復運行秩序。

3.1.3 提前準備運用車

在連接車輛段/停車場的折返站，可采用在折返站臺上提前準備一列運用車的形式。這種組織形式適用于高峰期客流較大的車站，準備的運用車可以利用列車折返間隙，快速投入正線運營，這也相當于起到了提高折返能力的作用。

3.2 工程設備措施

3.2.1 調整道岔型號，更換成大號道岔

為了提高折返列車運行中的側向過岔速度，可將咽喉區的折返道岔更換成大號道岔。目前通用的道岔為9#道岔，其側向過岔速度為30 km/h，而12#道岔的側向過岔速度為45 km/h。采用12#道岔，雖然道岔長度增加導致整個接車或發車進路延長，但列車過岔速度提高了。通過計算確認，總的折返時間是縮短的。經驗證，采用大號道岔，提高側向過岔速度，在站前折返中效果明顯。

3.2.2 在折返進路上增設保護區段

正常情況下，前行列車折返時，需在列車全部出清道岔區段并使進路解鎖后，后續列車才具備辦理折返進路的條件。如果在折返進路上增設一個保護區段(具體長度需依照列車運行速度計算確定)，前行折返列車經過此保護區段后，后續列車可以提前具備辦理折返進路的條件，從而壓縮了折返時間，提高了折返能力。

3.2.3 縮短列車折返進路長度

1) 結合工程條件，盡可能使折返道岔靠近站臺，通過縮短折返進路長度來壓縮列車進折返線和返回站臺的時間。

2) 在島式站臺的車站形式下，折返道岔的出岔位置受到站臺寬度的影響。可以對出岔位置進行方案比選，結合改變線間距、壓縮岔區長度等措施，縮短折返走行進路的長度。

3.2.4 增加平行折返進路，優化折返形式

1) 站型方案優化。考慮增加折返設施，同時滿足站前折返和站后折返條件：在站后設折返線和渡線，同時增加一條車站到發線，以滿足站前折返條件。這種混合折返站型采用兩島三線的布置形式，如圖5所示。

圖5 混合折返站型示意圖

2) 折返形式分析。圖5的折返形式能夠充分利用車站設備，使連續兩列車的折返獨立進行，第一趟列車采用站前折返，第二趟列車采用站后折返，互相不發生干擾，兩種折返形式可循環交替進行。從折返進路上分析，這種形式主要是增加了列車折返的平行進路，使到達列車能夠利用平行進路、互不干擾地完成折返作業，從而大幅提高折返效率。采用此折返形式時，為避免A道發車進路和D道列車折返的進路沖突，需要在D道發車方向設置安全線。

3) 折返能力計算。采用圖5折返形式的折返過程和計算結果如圖6所示。從圖6可以看出，此種形式可使折返的到達間隔和出發間隔均實現90 s，與正線上列車的最小運行間隔相匹配，其理論計算折返能力可以達到40 對/h。

圖6 混合折返車站的折返能力計算

4) 適應性分析。圖5所示的折返形式土建工程投資大，對運輸組織、管理水平要求也較高。從效果上分析，該形式能從根本上縮短折返時間，大幅提高折返能力，使折返站的折返能力和線路通過能力達到同一水平，從而可以較好地發揮城市軌道交通的潛力和綜合效益，提高城市軌道交通線路的綜合服務能力。在重點車站或是需要結合綜合開發等外部條件的車站，可以考慮選用該折返形式。

4 結語

本文分析了城市軌道交通車站各種不同的折返形式、折返站型，并計算了對應的折返能力。結合目前城市軌道交通線路的設計經驗和運營的實際需求，就如何提高折返能力提出了相應的運輸組織措施和工程措施，并分析了各種措施的優缺點和適應性。其中，運輸組織措施比較靈活，投資省、見效快；工程設備措施需要增加投資，但能從根本上提高折返站的折返能力進而提升線路的綜合服務水平，具有一定的研究和推廣價值。