市域鐵路列車間隔時間研究

張翰良

（中鐵上海設計院集團有限公司,上海 200070）

0 引言

列車間隔是指前后兩列車在運行過程中連續(xù)通過同一個點的間隔時間，是衡量設計能力及行車密度的重要標準，并直接影響土建、設備系統(tǒng)的配置。

市域鐵路根據(jù)客運需求、線路長度和設站條件等因素，可采用站站停單一運行模式或快慢車越行模式等不同類型的運輸組織模式[1]。對于采用站站停單一運行模式的線路，列車間隔時間主要包括列車區(qū)間追蹤間隔時間、列車到達間隔時間、列車出發(fā)間隔時間、列車通過停站間隔時間；對于采用快慢車越行模式的線路，除上述間隔時間外，還包括列車通過不停站間隔時間、列車到通間隔時間、列車通發(fā)間隔時間。

1 列車間隔時間計算方法

1.1 列車區(qū)間追蹤間隔時間（I追）

列車區(qū)間追蹤運行時，同方向兩列車通過同一點的最小間隔時間[2]。

式中，L制——列車制動距離（m）；L防——安全防護距離（m）；L閉——閉塞分區(qū)長度（m）；L列——列車長度（m）；v區(qū)間——列車區(qū)間運行速度（km/h）；t附加——列車區(qū)間追蹤運行附加時間（s）。

1.2 列車到達間隔時間（I到）

自前行列車到達車站時起，至同方向后行列車到達該站時止的最小間隔時間[2]。

式中，L咽喉——咽喉區(qū)長度（m）；v到達——列車到站停車的運行速度（km/h）；t到達——列車到達作業(yè)時間（s）。

1.3 列車出發(fā)間隔時間（I發(fā)）

自前行列車由車站發(fā)出時起，至同方向后行列車再次出發(fā)時止的最小間隔時間[2]。

式中，L標——列車停車標至出站信號機間的距離（m）；v出發(fā)——列車從車站出發(fā)的運行速度（km/h）；t出發(fā)——列車出發(fā)作業(yè)時間（s）。

1.4 列車通過停站間隔時間（I通停）

自前行列車停站通過車站時起，至同方向后行列車再次停站通過該站時止的最小間隔時間。

式中，v通停——列車通過停站的運行速度（km/h）；t停站——列車停站時間（s）。

1.5 列車通過不停站間隔時間（I通過）

自前行列車不停站通過車站時起，至同方向后行列車再次不停站通過該站時止的最小間隔時間[2]。

式中，v通過——列車通過不停站的運行速度（km/h）；t通過——辦理后行列車通過作業(yè)時間（s）。

1.6 列車到通間隔時間（I到通）

自前行列車到達車站時起，至同方向后行列車通過該站時止的最小間隔時間[2]。

式中，L進站——列車進站走行距離（m）；t停穩(wěn)——列車進入車站股道后運行至列車停車標停穩(wěn)的時間（s）。

1.7 列車通發(fā)間隔時間（I通發(fā)）

自前行列車通過車站時起，至同方向后行列車從該站發(fā)出時止的最小間隔時間[2]。

2 列車間隔時間檢算

2.1 參數(shù)取值

2.1.1 列車長度

市域動車組單輛車體基本長度為19～25 m，頭車含司機室另有加長。該文采用市域C型車，8輛編組列車長度為201.4 m。

2.1.2 列車制動距離

根據(jù)市域C型車相關技術參數(shù)及仿真模擬，運行速度為120 km/h、140 km/h、160 km/h時，列車制動距離分別為965 m、1 366 m、1 823 m。

2.1.3 安全防護距離

根據(jù)《CTCS-2級列控車載設備技術條件》（TB/T 3529—2018）規(guī)定，安全防護距離區(qū)間取110 m、站內取60 m。

2.1.4 閉塞分區(qū)長度

市域鐵路設計速度通常為120～160 km/h，與高速鐵路、城際鐵路相比，市域鐵路設計速度較低，列車制動距離相應縮短。因此，從安全角度閉塞分區(qū)長度可相應縮短。

市域鐵路以承擔通勤客流為主，早晚高峰特征明顯，應采用公交化運營模式，縮短行車間隔、提升服務水平。因此，從效率角度應研究壓縮閉塞分區(qū)長度，以提升線路能力，滿足客流需求。

綜合考慮安全、效率因素，該文區(qū)間閉塞分區(qū)長度按800 m、1 000 m、1 200 m方案進行研究。

2.1.5 列車停車標至出站信號機間的距離

采用CTCS-2級列控系統(tǒng)的市域鐵路到發(fā)線有效長一般為400 m，站臺有效長為220 m，結合信號機及應答器設置相關要求，列車停車標至出站信號機間的距離為94.3 m。

2.1.6 車站咽喉區(qū)長度

采用CTCS-2列控系統(tǒng)的市域鐵路，其出站信號機一般距離車站中心最小約200 m，進站信號機距離站中心最大約600 m，咽喉區(qū)長度一般為0～400 m。該文咽喉區(qū)長度按0 m、200 m、400 m方案進行研究。

2.1.7 列車進路作業(yè)時間

列車進路作業(yè)時間與具體信號設備及應用情況有關，CTCS-2列控系統(tǒng)進路辦理時間一般為13.60～25.02 s；對于無道岔車站或無道岔作業(yè)進路，不考慮道岔動作時間及其聯(lián)鎖檢查時間，進路辦理時間為3.82～10.57 s。該文t附加取10 s，t到達、t出發(fā)、t通過取16 s。

2.1.8 列車停站時間

列車停站時間包括列車開門時間、乘客上下車時間及列車關門時間。除特大型樞紐或換乘車站外，列車停站時間通常不超40 s，該文暫統(tǒng)一按40 s取值。

2.2 列車間隔時間檢算

根據(jù)前文列車間隔時間計算方法及參數(shù)取值，經牽引計算仿真模擬，得到不同場景下市域鐵路列車間隔時間結果如表1～7。

表1 列車區(qū)間追蹤間隔時間計算結果

表2 列車到達間隔時間計算結果

表3 列車出發(fā)間隔時間計算結果

表4 列車通過停站間隔時間計算結果

表5 列車通過不停站間隔時間計算結果

表6 列車到通間隔時間計算結果

表7 列車通發(fā)間隔時間計算結果

2.3 列車間隔時間檢算結論

根據(jù)前文檢算結果，設計速度120 km/h、140 km/h、160 km/h等級對應的各類列車間隔時間理論上均可滿足3.0 min追蹤間隔。其中，列車通過停站間隔時間已達145.1～171.4 s，為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸。

3 列車間隔時間影響因素及優(yōu)化措施

3.1 閉塞分區(qū)長度

區(qū)間閉塞分區(qū)長度主要影響I追、I發(fā)、I通過、I通發(fā)，相應列車間隔時間均非市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸。因此，區(qū)間閉塞分區(qū)長度可結合工程條件及軌道電路最大長度合理選擇，具有較大的調整空間。

車站閉塞分區(qū)長度主要影響I通停、I通過。其中I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，在滿足安全的前提下應盡量縮短車站閉塞分區(qū)長度，以提升市域鐵路系統(tǒng)能力。同時，與車站閉塞分區(qū)長度相關的列車停車標至出站信號機間的距離、車站咽喉區(qū)長度、進站信號機至列車停車標間的距離又會對其他間隔時間產生影響。因此，除壓縮車站閉塞分區(qū)長度外，還需合理設置進站信號機、出站信號機的相對位置，以達到系統(tǒng)最優(yōu)。

3.2 列車制動距離

列車制動距離主要影響I追、I到、I通停、I通過、I到通。其中I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，在滿足乘客乘車舒適度的前提下，應適當提升列車制動性能、縮短列車制動距離。

3.3 列車運行速度

列車區(qū)間運行速度主要影響I追，其與線路設計速度及工程限速等相關，該次不做重點分析。

列車到站停車的運行速度、列車從車站出發(fā)的運行速度分別影響I到、I發(fā)，并共同影響I通停。考慮I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，應考慮提升列車到站停車的運行速度、列車從車站出發(fā)的運行速度，具體措施可包括減少進、出站范圍內限速，提升列車起、制動性能等。

列車通過不停站的運行速度主要影響I通過、I到通、I通發(fā)，相應列車間隔時間均非市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸。

3.4 列車停站時間

列車停站時間主要影響I通停。考慮I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，應考慮壓縮列車停站時間，具體可從增加車門寬度、數(shù)量，提升開關門設備響應時間、動作時間等角度出發(fā)。

4 研究結論

該文結合市域鐵路功能需求及技術特點，系統(tǒng)地研究了市域鐵路列車間隔時間，主要研究結論如下：

（1）采用CTCS-2級列控系統(tǒng)的市域鐵路，設計速度120 km/h、140 km/h、160 km/h等級理論上均可實現(xiàn)3.0 min追蹤間隔，系統(tǒng)能力限制瓶頸為列車通過停站間隔時間。

（2）車站閉塞分區(qū)長度為市域鐵路系統(tǒng)能力制約因素，與其相關的列車停車標至出站信號機間的距離、車站咽喉區(qū)長度、進站信號機至列車停車標間的距離亦會對市域鐵路能力產生影響，工程設計中應重點研究壓縮車站閉塞分區(qū)長度，并合理設置進站信號機、出站信號機的相對位置，以達到系統(tǒng)最優(yōu)。區(qū)間閉塞分區(qū)長度非市域鐵路系統(tǒng)能力制約因素，工程設計中可結合工程條件及軌道電路最大長度合理選擇，具有較大的調整空間。

（3）部分列車性能因素（列車起制動性能、車門參數(shù)等）、工程條件因素（站臺限速、車站側向限速等）也會對市域鐵路能力及效率有一定影響，應結合具體工程設計進行優(yōu)化。