基于列车追踪仿真的城市轨道交通折返能力的研究

王瑶，郭 进

（西南交通大学信息科学与技术学院， 成都 610031）

城市轨道交通系统一般有站前和站后2种列车折返模式。地铁的折返能力的计算方法与铁路有很大不同，列车在车站的折返能力对地铁全线列车运行能力具有重大影响，是整个地铁系统运营组织的关键。

随着地铁运输系统的不断发展和地铁运行信号控制方式水平的提高，对折返能力的计算也提出了更高的要求。以往采用的图解法虽然计算方法简单，但不能真实地反映列车在折返站运行的全过程以及列车的运行速度、停站时间、限速等，对折返能力的计算影响较大，其准确度难以满足工程设计和运营管理的需要。

1 站前折返典型站的分析与计算

站前折返指列车经由站前渡线折返。采用站前折返时，列车在到达股道停车，上、下完旅客后，直接经由车站前方道岔发出。计算时采用的公式为：

1.1 单股道(A站台)折返

图1 单股道折返

图1中的参考点为S1信号机没有开放时列车开始制动的位置。A、B点为列车在站台理想停车位置。

利用图1中A站台进行单股道站前折返作业过程各时段记录及分析结果如表1。

表1 列车站前单股道折返方式作业时分

其中T0、TATP-a、T2、T3、TATP-m都是由用户输入的参数，T1、T5是由牵引计算得出（列车侧向过岔时以道岔侧向限速通过），比原来的手工计算提高了精度。根据表1中各项作业的记录结果，可以得出相邻两列车之间的最小站前折返间隔为：

1.2 双股道折返

图2 双股道折返

图2中的参考点为S1信号机没有开放时列车开始制动的位置。A、B点为列车在站台停车的位置。

上下行站台交替折返的执行过程如下：

（1） 初始条件：A站台或B站台须各停有一列车，等待其中一站台接入一列车后另一站台立即发车。（2）哪股道发车后就接车至哪股道。（3）而后另一股道再发车。（4）此后执行A、B两站台循环交替折返。（5）根据对上述折返过程的关键时段进行记录，可以分析计算出列车折返时间间隔。

H接：初始状态为B站台停有一辆列车，向A站台接车，然后由B站台发车，再向B站台接车的时间间隔。利用图2中向C站台进行接车作业时对各时段的记录和分析的结果见表2。

表2 列车站前交替折返作业时分（一）

其中T0、TATP-a、T2、T3、TATP-m、T4都是由用户输入的参数，T1、T3是由牵引计算得出（列车侧向过岔时以道岔侧向限速通过）。根据表2中各项作业的记录结果，可以得出相邻两列车之间的最小接车间隔为：

H发：从由A站台发车列尾出清S3起，然后接车至A站台，最后至B站台发车列尾出清S3的时间间隔。

利用图2中A站台发车作业时对各时段记录和分析的结果见表3。

表3 列车站前交替折返作业时分(二)

其中T0、TATP-a、T2、TATP-m都是由用户输入的参数，T1、T3是由牵引计算得出（列车侧向过岔时以道岔侧向限速通过）。根据表3中各项作业的记录结果，可以得出相邻两列车之间的最小发车间隔为：

由上述分析得出站前交替折返间隔为：

2 站后折返典型站的折返能力分析与计算

站后折返是列车在站后折返线完成的折返。采用站后折返时，旅客下车后，列车经由车站后方的道岔进入折返线然后折回至发车股道，上完旅客后再发车。

站后折返间隔是由接车间隔、发车间隔和折返间隔中的最大值确定。

以成都1号线升仙湖站台为例，它是典型的站后折返站型之一，如图3。

成都地铁1号线升仙湖站站后折返作业记录和分析的结果见表4。计算时采用的公式为：

图3 站后折返站型

表4 升仙湖站列车站后折返作业时分

其中T0、TATP-a、T2、TATP-m、T7、T11、T13都是由用户输入的参数，T1、T4、T5、T6、T9、T10、T12是由牵引计算得出（列车侧向过岔时以道岔侧向限速通过）。表中的并行时间参数，T3是办理进入折返线进路的时间，它与T2同时进行，由于办理进入折返线进路的时间小于等于列车在接车站台的停站时间，故T3包含在T2中，与其并行。同理，T8和T14也如此。按表4的各项作业时分，可以得出下述结论：

相邻两列车之间的最小接车间隔为：

折返间隔为：

发车间隔为：

站后折返间隔为：

3 提高折返能力的措施

很多因素影响和制约着折返能力，比如折返站型布置形式及折返方式、咽喉区长度、列车运行速度、列车停站时间、办理进路时间、道岔类型、道岔转换及信息传递时间、ATO动作时间、车载设备反应时间等。而根据车站折返线的布置，列车折返又有站前折返、站后折返、站前与站后混合折返3种方式；根据折返站在线路中的位置，列车折返有终点站折返和中间站折返2种情形。不同折返方式时的折返出发间隔时间应分别计算。

针对上述因素，本文给出了以下的措施来提高车站的列车折返能力：

（1）对于站前折返，假设将列车的停站时间缩小到等于进路的排列时间时，可使得道岔区段的利用率最大。但是在实际情况中，列车的停站时间不可能等于进路的排列时间，但是在利用双股道交替折返的情况下，可以达到相似效果。因此在允许条件下可以采用双股道交替折返道岔区段以提高道岔区段的利用率，缩小折返间隔时间。（2）如果要压缩折返间隔，则应减少列车制动点至折返点的时间、办理进路时间、道岔转换及信息传递时间、ATO动作时间及列车驶出折返站至全部通过计轴设备的时间。对于硬件设备方面，可采用大号码道岔，如将9号道岔换为12号。在设备一定时，应尽量减少制动点至折返点的距离。（3）列车在折返过程中很可能存在进路干扰或其他列车作业的问题，从而导致了折返间隔的增大，而且对于这种额外的时间间隔，站后折返模式要大于站前折返模式，故列车密度较高的线路不宜采用站后折返。（4）一般来说，对于不同的运营情况，运营商的侧重点是不同的。在高峰期要求折返间隔较小并且容易调度，在低峰期希望提供的车辆较少。因此站场设计应将单股道站前折返和站后折返相结合，提供作业难度较小、折返间隔较小同时运行时分较小的线路。

4 结束语

本文不同于以前手工计算方式，而是在对以往地铁各种信号控制方式深人研究和分析的基础上，提出以城市轨道交通列车追踪及折返能力仿真系统为平台，运用计算机仿真技术全程、动态模拟列车的折返运行，从而找出影响列车追踪间隔的关键因素，并以表格形式记录列车通过典型的折返站所需要的折返时间，进而可以计算出该站的折返能力。

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