快慢車運營組織模式下城市軌道交通越行站配線方案包容性設計研究

宋仲仲

(1.中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043； 2.陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室(中鐵一院),西安 710043)

1 研究背景

既有城市軌道交通線路多數采用站站停追蹤運營組織模式[1]，隨著各地軌道交通線網的逐漸完善，聯系中心城區與外圍組團的線路越來越多[2-3]，客流的出行特征也逐漸呈現出多樣化趨勢。與此同時，對運營組織模式提出了更高的要求[4]。因此，越來越多的軌道交通線路開始研究組織快慢車運營[5-11]，以滿足外圍組團與中心城區的快速聯系。

但是，隨著外圍組團發展的逐漸成熟以及規劃的逐步實現，遠期平均運距可能進一步降低，長距離、跨組團的交流進一步減少，即開行快慢車的需求下降。因此，對于一部分軌道交通線路而言，一方面需考慮沿線客流覆蓋，加密設站；另一方面需考慮線路開通初期，沿線未發展成熟、客流未形成一定規模時，滿足長距離乘客快速出行的需求。故在設計階段需考慮在不同時期，采用不同運營組織模式的可能性，配線設計應以最小的投資代價，預留開行快慢車的條件，提高運營靈活性。

而越行站作為快慢車運營組織的重要組成部分，其車站型式、配線方案等目前也無明確的設計原則和規范可以參考。既有研究在探討此問題時，一般僅從定性角度分析幾種常見的越行配線方案[12-13]，認為越行站宜采用運營靈活性較好的雙島四線方案[14-15]。而針對預留開行快慢車條件的線路，如何選擇越行線型式，做包容性設計，在不過多增加投資的情況下，實現開行快慢車的功能、提高未來運營靈活性，既有研究均未作詳細說明。

因此，針對上述問題，本文在分析基本越行配線方案的基礎上，提出包容性較好的單島四線越行線外側方案，并對越行線道岔的確定進行了比選；同時，針對越行線是否兼作故障列車停車線的問題，詳細對比分析了各種站型增設越行線的投資增加情況，以期為后續類似線路的設計以及相關部門的決策提供參考。

2 越行站配線方案

2.1 幾種配線方案綜合比選

越行配線是為了滿足站站停列車在越行站等待快車不停車過站的運營需求[15]。越行站的基本配線方案見圖1。

圖1 越行站基本配線方案

幾種越行站配線方案按照地下敷設方式，采用B型車6輛編組，島式站臺寬度取11 m，側式站臺寬度取7 m，其車站主體建筑面積和投資估算、運營功能優缺點對比如表1所示。

表1 不同越行站配線方案對比

方案1、方案2均為雙島四線型式，當本站不發生快車越行慢車時，慢車也可停靠在正線，列車均可直向進出站；作為故障車停車線使用時，可將故障車推送至避讓線，有站臺供乘客下車，清客功能較好，運營功能較優；并且可根據實際客流情況選擇是否組織快慢車運營，運營的靈活性較好；但車站規模較大，投資較高，特別是地下車站，工程實施條件也會受限。方案2由于正線線間距較小，若用于地下車站，出站端后區間需先采用一段明挖施工，區間投資較方案1增加，因此方案2常用于高架車站。

方案3為單島四線方案，車站規模及投資較小；但作為故障車停車線使用時，故障救援時清客較為不便，且故障車需停在外側正線上；快車從正線越行慢車，由于不臨近站臺門，在本站可高速過站；但所有站站停列車均需要側向過岔進出站，乘客舒適度相對較低，并且易出現轉轍機故障，影響正常運營，需加強道岔的維保和監控。

方案4為側式正線內側方案，快車從正線越行慢車，在本站可高速過站；但與方案3一樣，所有站站停列車均需側向過岔，存在乘客舒適度低等問題；并且正線線間距較小，與方案2類似，一般用于高架車站。

綜上分析，方案1、方案2運營靈活性較好，綜合功能較優。但是用于地下車站時，車站規模及投資較大，且對線路周邊工程條件要求較高。方案3、方案4運營功能稍差，但車站規模及投資較小。若線路為地下敷設方式，宜采用規模較小的單島四線方案，以節省投資，并保證工程可實施性。

2.2 包容性配線方案

而針對本文所述預留開行快慢車條件的線路，方案3的主要缺點在于所有的站站停列車均需要側向過岔進出站，特別是遠期不組織開行快慢車時，乘客舒適度較低，并且易出現轉轍機故障等問題。

因此，為了使越行配線既能滿足快慢車的開行需求，又能兼顧站站停開行方案，可采用圖2所示單島四線越行線在外側的配線型式。

圖2 單島四線越行線外側

此方案站站停列車均可直向進出站，乘客舒適度較高；快車通過外側越行線越行過站，側向越行的快車數量較少，有利于減少轉轍機的故障率，道岔的維保量也相對較小。

而快車越行時需側向過岔，存在限速問題，在本站會增加快車的旅行時間，降低快車旅行速度。此外，根據信號系統要求以及上海、成都等地的運營經驗，被越行的慢車停站時間一般在3 min左右，快車側向越行時也會進一步增加被越行慢車的停站時間。

但是，一方面越行站的數量較少，另一方面初、近期列車開行對數也較少，因此，快車旅速受影響的程度以及被越行慢車停站時間進一步增加的程度也相對較小。

2.3 道岔型號的確定

根據既有研究成果，越行線一般宜采用側向運行速度相對較高的12號道岔[16]。為進一步提高快車側向越行過站的速度，本文從節時效果、車站規模、土建投資等方面，對地下敷設方式的越行線采用18號道岔進行比選研究，結果見表2。

表2 不同道岔方案比較

從節時效果來看，采用18號道岔較12號道岔可多節時約18 s，節時效果有限；從投資來看，采用18號道岔土建投資增加約5 740萬元。并且18號道岔配線區較長，對線路周邊工程條件的要求也較高。

綜上分析，在18號道岔節時效果有限的情況下，地下站若采用單島四線越行線外側的配線型式時，推薦越行線采用12號道岔，以減小車站規模及工程投資，并保證工程的可實施性。

越行線在外側時若采用12號道岔，越行過站速度(側向過岔)為50 km/h；方案1、方案2越行線鄰近站臺，根據規范要求，過站速度一般不超過80 km/h；方案3、方案4快車在本站越行時不臨靠站臺，可以不限速通過，但在其他標準站越行時同樣受到站臺限速的影響。因此，經計算，采用越行線外側的形式，相較于方案1、方案2僅在越行站增加約25 s時間；以速度目標值100 km/h為例，相較于方案3、方案4不限速過站，僅在越行站增加約30 s的時間；而在其他快車不停靠的車站，均受到站臺限速影響。由于設有越行配線車站的數量較少，因此，采用越行線外側的形式，對快車時間的影響程度也相對較小。

3 投資對比

3.1 越行線與停車線的關系

現行規范中，僅《地鐵快線設計標準》規定：對于快慢車組合運行線路，越行線或待避線宜兼作故障列車停車線使用[17]。其他技術規范和標準中均沒有明確越行線與停車線的關系。已開通運營的快慢車線路中，廣州14號線一期工程[18]、成都18號線等均有越行線兼作停車線使用的案例。

當越行線兼作停車線使用時，在故障狀況下，局部區段需從快慢車運行模式調整為站站停的追蹤運行模式，快車的開行則會受到影響。因此，有地鐵運營單位提出為保證實際運營靈活性，越行線與故障車停車線宜分開設置。

決策越行線是否兼作故障車停車線的一個重要影響因素就在于投資增加的多少，而既有研究均未對此作說明。相較于高架站，地下車站設置越行線對工程條件及土建投資的影響較大。

因此，針對本文推薦的單島四線越行線外側的配線型式，是否兼作故障列車停車線的幾種情況進行了詳細的投資比選分析，以期為后續線路的設計、業主單位的決策等提供一定的參考。本次以地下兩層站，B型車6輛編組，站臺寬度11 m，作為投資比較的基礎。

3.2 越行線不兼作停車線

當越行線不兼作停車線時，則需結合全線配線設置情況，在原方案基礎上增設越行線。一般分為以下幾種情況：標準站的基礎上增設越行線、單渡線車站的基礎上增設越行線、停車線的基礎上增設越行線。

(1)標準站設為越行站(圖3)

圖3 標準站增設越行線對比

若將一座標準站設為越行站，對車站、區間等土建投資進行同精度對比，結果見表3。

表3 標準站增設越行線對比

經對比，標準站設為越行站后，土建投資將增加約1.16億元。

(2)單渡線車站設為越行站(圖4)

圖4 單渡線車站增設越行線對比

若將一座帶單渡線的車站設為越行站，投資對比結果見表4。

表4 單渡線車站增設越行線對比

經對比，帶單渡線的車站設為越行站后，土建投資將增加約1.19億元。

(3)雙停車線車站設為越行站(圖5)

圖5 雙停車線車站增設越行線對比

若在雙停車線的基礎上增加越行線，可在同一個車站實現快車越行及故障車停車功能，并具備小交路折返條件，運營靈活性較好。投資對比見表5。

表5 雙停車線車站增設越行線對比

經對比，帶雙停車線的車站增設越行線后，土建投資增加約0.85億元。

此配線方案，相當于在一座車站分別實現越行及故障列車停放兩個功能；而在標準站或單渡線車站的基礎上增加越行線，相當于在兩座車站分別實現兩個功能，投資增加也相對較大。

3.3 越行線兼作停車線(圖6)

若將越行線兼作故障車列車停車線，即將雙停車線的車站改設為越行線。由于原停車線具備渡線功能，因此設為越行線后也需增加單渡線。

當列車發生故障救援，越行線被故障車占用時，需從快慢車運行模式調整為站站停的追蹤運行模式。

圖6 雙停車線車站改設越行線對比

對車站、區間等土建投資進行同精度對比，結果見表6所示。

表6 雙停車線車站改設越行線對比

經對比，帶雙停車線的車站改設為加單渡線的越行站后，土建投資增加約0.16億元，投資增加較少。

3.4 小結

綜上分析，若將越行線兼作故障列車停車線，在投資僅增加0.16億元的情況下，配線上可以預留開行快慢車的條件。當客流進一步增長，采用站站停運營組織模式時，所有站站停列車也可直向進出站，越行線也可繼續作為停車線使用，靈活性較好。

但是，從運營功能上來看，停車線與越行線合設時，正常運營時段無法在越行線上存放熱備車(但仍具有夜間停車功能)；另一方面當存放故障車時，需取消本站的越行功能，從快慢車運行模式調整為站站停的追蹤運行模式。

4 結論

針對預留開行快慢車條件的線路，配線設計應以最小的投資代價，實現開行快慢車的功能，為未來運營提供靈活性。本文在分析基本越行配線運營功能及投資的基礎上，提出采用單島四線越行線在外側的配線型式，并對道岔號數、越行線是否兼作停車線進行了詳細對比分析。研究成果可為后續類似線路設計以及運營單位、地鐵公司決策提供一定的支撐和參考，主要研究結論如下。

(1)對于一部分軌道交通線路而言，一方面需考慮沿線客流覆蓋，加密設站；另一方面需考慮線路開通初期，沿線未發展成熟、客流未形成一定規模時，滿足長距離乘客快速出行的需求。因此，需考慮在不同時期，采用不同運營組織模式的可能性，配線設計應以最小的投資代價，預留開行快慢車的條件，提高運營靈活性。

(2)通過對幾種基本越行配線進行比選分析，雙島四線方案功能較優，但車站規模及投資較大。因此，對于預留開行快慢車條件的線路，提出采用規模較小的單島四線越行線外側方案，在節省工程投資的同時，保證工程可實施性。

(3)本文推薦的配線方案既能滿足快慢車的開行需求，又能兼顧站站停開行方案，靈活性及包容性較好。同時，針對越行線在外側時，快車旅速受影響的程度以及被越行慢車停站時間進一步增加的程度也進行了深入分析，影響較小。

(4)對本文推薦的配線型式采用12號道岔、18號道岔的投資及節省時間效果等進行綜合對比，推薦采用12號道岔。

(5)對越行線是否兼作故障列車停車線進行分析，通過對比不同站型增設越行線所增加的投資，提出本文推薦的單島四線越行線外側的配線型式，可兼顧故障列車停車線。在投資僅增加0.16億元的情況下，可以預留開行快慢車的條件，配線設計具有更好的包容性。