城市軌道交通14號道岔的行車組織效率分析

隨著城市軌道交通快速發展，長大編組線路逐漸增多，高密度折返、快慢車運行等均對道岔側向通過速度提出了更高要求。針對我國地鐵A8編組線路的站前折返能力及快慢車線路的行車功能，就側向通過速度更高的14號道岔和既有12號道岔進行了行車組織效率分析，結果表明：14號道岔可滿足“大編組高密度”線路的折返能力及快慢車線路的行車需求，提高了地鐵運輸能力、運輸效率以及旅客舒適度，在國內地鐵行業具有很好的應用前景。

14號道岔; 長大編組; 高密度折返; 快慢車運行

U213.6A

鐵路與公路鐵路與公路

［定稿日期］2023-06-08

［作者簡介］劉宇航（1994—），男，碩士，工程師，從事地鐵線路及軌道設計工作。

0" 引言

道岔是影響列車行車速度和安全的關鍵設備。目前我國地鐵標準道岔中主要有7號、9號、12號道岔等，以滿足列車變道、行車折返等要求，其中12號道岔通過速度最高，直向過岔速度為120 km/h，側向過岔速度為50 km/h［1］。而隨著城市規模的不斷發展，地鐵長大編組（如8A編組）規劃和建設線路越來越普及，據不完全統計，目前國內在建或運營的8A編組線路已達20余條。然而，既有的12號道岔仍無法滿足A型車8輛編組30對/h的站前折返需求，極大的制約了地鐵運營效率，也失去了線路起終點站折返方式選擇的靈活性。

同時，快慢車運行作為一種能夠有效解決跨區域、長距離的客流出行特征的運營組織模式，在國內部分城市得到了一定的發展，如上海16號線、成都18號線、廣州21號線等。而在快慢車設計過程中，需要考慮在部分越行站設置越行線，以同時滿足慢車停靠和快車通過的功能［2］。目前，已開通的線路快慢車線路中，如成都18號線，廣州21號線，其越行線道岔采用12號，由于側向過岔速度較低，影響了快車通過速度或慢車進站速度，從而不利于列車速度效率的發揮［3］。若增加道岔號數，如在建的成都19號線，其采用高鐵中的42號道岔，雖然有效提高了快車通過速度，但也引起了土建規模的大幅增加。

14號道岔作為一種側向過岔速度高于12號道岔，又能有效控制土建規模的新型道岔，可適應地鐵復雜環境，為線路車站配線型式提供更多選擇。根據行車功能需求，針對A8編組站前折返能力及快慢車線路應用兩方面，對側向通過速度更高的14號道岔（70 km/h）和既有12號道岔進行行車組織效率對比分析，以探究城市軌道交通行業中14號道岔研發設計的可行性和必要性。

1" 14號道岔在A8編組線路的站前折返能力分析

1.1" 站前交叉渡線折返作業流程

城市軌道交通線路站前交叉渡線在密集折返時，線路及行車方向示意如圖1所示，其作業流程主要分為四種：

（1）第一種：Ⅱ道到達－Ⅰ道發車－Ⅰ道到達，即Ⅱ、I道到達間隔。

（2）第二種：Ⅰ道發車－Ⅰ道到達－Ⅱ道發車，即I、Ⅱ道發車間隔。

（3）第三種：Ⅰ道到達－Ⅱ道發車－Ⅱ道到達，即I、Ⅱ道到達間隔。

（4）第四種：Ⅱ道發車－Ⅱ道到達－Ⅰ道發車，即Ⅱ、I道發車間隔。

通過加強道岔性能、加大道岔號數可提高折返道岔的側向通過速度，從而縮短列車折返的各項走行時間，下面將結合14號道岔相較于12號道岔不同的側向過岔速度，根據以上作業流程進行A8編組線路30對/h的站前折返需求分析。

1.2" 兩種道岔的站前折返能力分析

1.2.1" 12號道岔

采用雙正線同時收線的方式布置站前交叉渡線，因此計算折返能力時均按照列車進、出站側向過岔考［4］，此外由于列車信號的安全預留，通過12號道岔的實際側向速度按45 km/h考慮。對某A8線路車站的Ⅰ道/Ⅱ道交替折返作業時間進行計算后的橫道如圖2所示。

由圖2可知，應用12號道岔的站前折返作業時間間隔為116 ″，按照10%的能力富裕，實際折返能力僅為27對/h，不滿足折返能力30對/h的行車需求。

1.2.2" 14號道岔

按照上述計算方法，對14號道岔開展分析，同樣考慮到列車信號的實際情況，計算折返能力時，通過14號道岔的實際側向速度按60 km/h考慮，同一A8線路車站的Ⅰ道/Ⅱ道交替折返作業時間計算橫道如圖3所示。

由圖3可知，應用14號道岔的站前折返作業時間間隔為105″，按照10%的能力富裕，實際折返能力可滿足折返能力30對/h要求。

2" 14號道岔在快慢車線路的應用分析

2.1" 快慢車模式下的車站配線方案

列車要實現快慢車、跨線運行等多種運行模式，線路的配線設計是關鍵。快車通過不停站以提高過站速度和減少停站時間來實現快速送達的目的，勢必會與前行慢車交匯并越過，故需要在部分車站設置越行線讓慢車避讓［5］。越行站配線一般有四種基本形式，主要包括：平行雙島四線站、上下雙島四線站、單島四線站和兩側四線站［6］，不同形式的配線示意如圖4所示。

針對這四種越行站的配線方案，各自優缺點分析如表1所示。

由表1可知，雙島方案運營組織較為靈活，但土建規模、投資較大；島式方案和側式方案行車功能相似，但島式方案正線間距寬，出站即可使用盾構法施工，常用于地下車站［7］；以A8編組、12 m島式車站、地下兩層站為例，雙島方案建筑面積為6.48萬/m2，土建投資約8.57億元，島式方案建筑面積為3.52 m2，土建投資約4.67億元，可見島式方案較雙島方案節省工程投資約3.9億元，在滿足運營功能的前提下更為經濟合理。

綜上分析，對于城市軌道交通線路而言，快慢車模式下地下車站以島式方案為主，因此就快慢車線路中島式車站站型應用14號道岔和12號道岔的運行效率進行對比分析。

2.2" 兩種道岔的快慢車運行效率分析

島式車站分為正線不靠站臺以及正線靠站臺兩種，并分別進行14號道岔和12號道岔越行渡線的快慢車運行效率分析。不同道岔的正線不靠站臺（方案一、方案二）以及正線靠站臺（方案三、方案四）的應用如圖5所示。

由圖5可知，不同配線方案的普通車均側向進入Ⅱ道/Ⅲ道停車，快車直向進入Ⅰ道/Ⅳ道通過車站，故障車停放于外側Ⅰ道/Ⅳ道。正線靠站臺（方案一、方案二）為了保證慢車接車時進路不占用車站外側正線，從而影響快車通過，在接車方向加設安全線；正線靠站臺（方案三、方案四）為了保證辦理慢車接車進路時不占用車站接車方向的遠端道岔，從而影響快車通過，接車方向越行渡線道岔遠離車站端部。

上述方案中正線不靠站臺的普通車需側向過岔，正線靠站臺的快車需側向過岔，因此在考慮信號安全預留情況下，某地鐵線路普通車及快車的進、出站14號道岔（實際側向通過速度按60 km/h）和12號道岔（實際側向通過速度按45 km/h）牽引計算如圖6和圖7所示。

由圖6、圖7可知，對于島式車站正線不靠站臺方案時，普通車通過14號道岔時進/出站較12號道岔牽引速度明顯提升；同樣對于島式車站正線靠站臺方案時，快車通過14號道岔時進/出站較12號道岔牽引速度也明顯提升。根據牽引計算結果，島式車站方案中不同道岔對普通和快車運行時間的影響統計如表2所示。

由表2可知，正線不靠站臺方案雖對快車無影響，但普通車進/出站一次需增加運行時間17s（12號道岔）、6s（14號道岔）；同時，正線靠站臺方案雖對普通車無影響，但快車通過車站需增加運行時間30s（12號道岔）、16s（14號道岔）。由此可見，14號道岔對于島式車站不同配線方案的普通車和快車均能發揮較好的速度優勢。

3" 結論

列車大編組方案下，由于列車長度的增加，線路行車功能對道岔的側向速度提出了更高的要求。針對城市軌道交通中A8編組站前折返及快慢車線路兩種運行模式，對不同號數的道岔進行了行車功能分析，經檢算得到結論：

（1）站前交叉渡線在密集折返時，14號道岔相較于既有12號道岔可滿足大編組列車折返能力（30對/h）的要求。

（2）快慢車運行模式中，14號道岔側向速度更高，對于島式車站不同配線方案的普通車和快車均能發揮較好的速度優勢。

（3）側向通過速度更高的14號道岔（70 km/h）能提高地鐵運輸能力、運輸效率以及旅客舒適度，滿足城市軌道交通運量快速增長的需求，作為一種亟待研發和設計的新型道岔，在國內地鐵行業具有很好的前景和市場。

參考文獻

［1］" 熊維，田春香，徐井芒，等.地鐵12號道岔線形優化設計研究［J］.鐵道工程學報，2017，34（10）：87-92.

［2］" 繆道平.地鐵快慢車模式車站輔助配線方案研究［J］.鐵道工程學報，2015，32（6）：97-101+105.

［3］" 譚小土，趙壹，陳思遐.成都18號線行車組織方案研究［J］.四川建材，2020，46（2）：163-164.

［4］" 張雨潔，王文波.地鐵折返站折返能力計算及其參考圖研究［J］.鐵道標準設計，2020，64（11）：141-148.

［5］" 仲瑩螢.城市軌道交通快慢車與跨線運行配線設計［J］.都市快軌交通，2018，31（4）：21-24.

［6］" 徐吉慶，陳福貴，湯玨.城市軌道交通越行方案行車組織設計［J］.四川建筑，2012，32（1）：75-77.

［7］" 向紅.地鐵快慢車模式研究體系的建立［J］.鐵道工程學報，2014，31（8）：101-104.