折返能力对提高轨道交通线路运能的影响

王冠军

(北京城建设计发展集团重庆分院 重庆 401147)

折返能力对提高轨道交通线路运能的影响

王冠军

(北京城建设计发展集团重庆分院 重庆 401147)

为了解决城市轨道交通运能供给与需求的矛盾，我国各大城市最近新建的轨道交通线路纷纷选择运能更大的A型车。经过分析认为，目前制约城市轨道交通线路运输能力的瓶颈为车站的折返能力，进而提出站前双折返站型，并计算理论折返能力，分析该站型的技术经济性。最后，提出新线可按站前双折返站建设，以便为将来全线线路运输能力的提升提供保证。

城市轨道交通;追踪间隔;折返能力;站前双折返中图分类号 U231+.92 文献标志码 A

1 问题的提出

目前，我国已成为世界上城市轨道交通发展最迅速的国家。然而，在实际运营中，很多城市轨道交通线路出现近期客流初期到、远期客流近期到，早、晚高峰乘客上不了车的情况。鉴于此，各大城市新建的轨道交通线路纷纷选择了运量更大的A型车。轨道交通具有快速、便捷、准点、舒适等诸多优点，使得地面公交的客流快速转移到轨道交通。同时，轨道交通沿线房地产开发的强度太大，规划线路建设速度又跟不上发展需求，无法分担既有线路的客流，周边地区居民只有通过公交横向接驳轨道交通，客观上加大了既有线路的客流负担。尽管轨道交通是一种大运量客运交通系统，但目前运能与运量不相适应的矛盾仍是各大城市面临的主要问题。千方百计增加运能供应，是轨道交通运营企业运营管理工作的重心之一。

2 影响线路运输能力的因素分析

城市轨道交通通过能力是指在特定的线路、信号系统、车辆类型、列车编组、交路形式、站线配置条件下，单位时间内通过某断面的最大列车对数，其能力大小主要取决于列车区间追踪间隔、终点站及中间折返站的折返能力、行车交路。列车区间追踪间隔是指采用一定的闭塞方式条件下，前行列车与后行到车之间的行车间隔时分(t)，取决于线路所采用的闭塞方式及信号系统。列车折返能力主要取决于列车在折返站的到达及出发间隔，一般情况下按照出发间隔进行折返能力计算。

在列车配备充足、编组恒定的情况下，轨道交通线路运输能力的提高依赖于区间的追踪能力以及折返站的折返能力。

2.1 追踪能力

在轨道交通系统中，列车在线路上高速运行，前后两列车之间必须具有一定的距离间隔以保证列车运行安全，并确保后行列车的正常运行不受前行列车的影响，不产生非正常的制动减速和停车，此距离间隔可以换算为时间间隔，成为列车追踪间隔时分，即线路追踪能力，如图1所示。

图1 区间列车追踪间隔示意

图1中:Sse为列车常用制动距离，Ssa为常用制动停车点到安全制动距离的差，Su为前行车的位置误差。

在实际运营中，列车在中间站要经过进站减速、上下客、开关门、出站加速等作业过程，因此线路的最小追踪间隔时分的控制值通常发生在列车停站作业过程中，当前行列车进行停站作业时，后行列车与前行列车必须具有足够的距离间隔，此作业过程中要求的列车追踪间隔时分最大，此时的最小列车追踪间隔时分为线路最大追踪能力。在移动闭塞信号系统中，通过先进的通信手段来提高对列车的定位精度，实现车-地间的双向数据传输，在提高列车通过能力的同时，缩短列车运行间隔。目前，国内移动闭塞信号控制技术的最小追踪间隔可以达到90 s。据此计算，采用移动闭塞信号控制系统的线路，其通过能力可以达到40对。车站区域列车追踪间隔示意见图2，其中St为列车长度。

图2 车站区域列车追踪间隔示意

2.2 折返能力

折返能力是轨道交通线路运输能力的关键环节，折返能力与线路信号制式、车站配线布置形式、咽喉区长度、列车长度、道岔号、列车运行速度、技术作业时间等因素均有密切的关系。国内常见的折返形式有站前折返、站后折返两种方式，下面以线路采用基于通信的移动闭塞系统分别计算两种折返形式的能力。

2.2.1 基础资料

1)车辆参数。车辆最高运行速度为vmax=78 km/h=21.67 m/s;常用制动平均减速度为b=1.0 m/s2;常用启动平均加速度在额定载客情况下，列车速度从启动加速到40 km/h，不小于0.9 m/s2;0 ～80 km/h，平均加速度不小于0.5 m/s2;制动空走时间 tk=1.5 s;列车长度为120 m;计算车站站台宽度为10 m。

2)道岔参数。列车侧向通过9号道岔限速30 km/h，12号道岔为45 km/h。按城市轨道交通工程项目建设标准，允许列车瞬时超速5 km/h。因此，列车进入折返线的速度可按最大速度计算，不再打折扣。

3)信号参数。办理进路及信号开放时间按14 s计;折返时驾驶室转换时间按20 s计。

4)列车在折返站作业时间。折返时驾驶室转换时间按20 s计;列车进站时间，按最小追踪间隔在牵引计算图上查取;列车出站时间，根据出站距离长短在牵引计算图上查取;列车进出折返线的时间，由牵引计算图上查取。

2.2.2 折返能力计算

下面以岛式车站站前、站后折返为例，计算目前国内常用站型最大理论折返能力，其余站型，如侧式车站站前、站后折返能力大同小异，本文不再赘述。

1)站前折返。单渡线折返适用于分段开通的临时折返站，或在故障情况下供列车临时折返。也可用于维修车辆转线。按假定条件，计算岛式车站站前单股道折返理论折返能力为29.27对。经计算(见图3)，岛式车站站前交叉折返能力与单股道折返能力基本相当，本文不再赘述。

2)站后折返。站后设交叉渡线和两条折返线，列车折返基本上固定使用与出发正线贯通的折返线，另一条折返线可作故障列车停留线或存车线使用，站后折返不受列车到站或出发的干扰。图4是典型站后折返能力计算图。按假定条件，计算岛式车站站后折返理论折返能力为31.03对。

2.2.3 折返能力评价

以上计算值为目前国内常用站型最大理论折返能力，而在实际运营中，受车站宽度增加、列车供电电压、乘客人数、天气状态以及驾驶员操作等影响，理论折返能力往往无法实现。目前，我国各大地铁运营城市线路折返能力普遍在30对左右。

图3 典型站前单股道折返能力计算

图4 典型站后折返能力计算

3 提高折返能力的思考

一般情况下，普通的站前和站后折返形式可以满足系统通过能力最大为30对的折返能力需求。但在实际系统设计中，经常会遇到一些较复杂的情况，如受客流断面、车站规模、建筑结构形式、工程地质条件等因素的影响和限制，以及列车编组长度的增加延长了列车折返走行距离，所有这些因素都会对折返能力产生不利影响，造成采用简单的站前折返或站后折返形式难以满足折返能力的需求，或折返能力储备不足。此外，相对于最小追踪间隔来讲，折返能力是真正制约线路运输能力提高的最大瓶颈。目前，国内各大城市轨道交通线路运能的供给与需求不相适应，很有必要研究提高线路的折返能力，千方百计地增加运能供给。

业内有专家学者提出:通过改用12号道岔提高折返列车过岔速度，从而提高折返能力约15%。笔者旨在另辟蹊径，从车站配线形式着手，提出站前双折返配线方案。

3.1 站前双折返站配线方案

在原站前交叉渡线折返基础上，增加一条立交联络线，将站前平面交叉进路改为立体交叉，如图5所示。该站型车站在站前具备两条独立折返进路，列车可以交错使用两条进路折返，互不干扰，从而提高车站的折返能力。

3.2 站前双折返作业流程

站前双折返站型在站前具有两组接车进路与两组发车进路，各进路之间相互独立，基本无作业干扰。具体作业流程为:列车1直向进站，办理完车站作业后，由联络线出站，进入下行方向正线;列车2侧向进站，办理完车站作业后，直向出站。依次交替使用岛式站台两侧进行折返作业，作业流程见图6。

3.3 站前双折返土建可行性

站前双折返站型除联络线外与常规站前折返站相同。联络线的设置需要完成联络线与上行正线的立体交叉，进而通过道岔接入下行正线。经过分析，交叉点处保证轨面高差12 m，可满足高架与地下敷设立交的可行性，由此推断联络线长度可控制在700 m左右。该长度小于常规的轨道车站站间距，具有可行性。在实际运用时，还应结合站间距离、地质条件、地形变化和线路纵断面综合比选。折返能力计算见图7。

图5 站前双折返配线

图6 站前双折返作业流程

图7 站前双折返能力计算

3.4 折返能力评价

站前交叉渡线折返最大的问题在于接车进路与发车进路相互干扰，交叉折返时尤其严重。站前双折返站型通过进路立体化，有效地解决了车站接车与发车之间的冲突干扰，折返作业相对独立。经图表法计算(见图7)，其理论折返能力可以达到惊人的60对，其车站的接车时间间隔、发车时间间隔为60 s，均小于信号系统最小追踪间隔。

可以说，正是因为站前双折返站型较常规车站增加了一段联络线区间长度，使车站折返能力大大提高，在土建上为全线运输能力的大幅提高提供了硬件支持。

4 站前双折返技术经济分析

为实现进路立体交叉，需增加一段约700 m的区间联络通道，考虑到列车在区间运营的速度，区间接轨采用12号或以上道岔。估算增加投资约6 000万元。

假定线路车辆为A6编组，按远期30对/h、设计运能为5.58万人次;采用站前双折返配线形式后，按信号最小追踪间隔90 s，即远期40对/h、设计运能为7.44万人次。运能增加1.86万人次，提高33.3%。

综上分析，对地铁线路来讲，若两端折返站采用站前双折返线形式，全线工程投资较常规方案增加1.2亿元，但全线运能可以提高33.3%，技术经济效益非常显著。

5 结论与建议

5.1 结论

1)目前，制约我国地铁运输能力提高的关键因素为线路折返能力瓶颈问题，随着设备系统的更新发展，最小追踪间隔与折返能力的矛盾将越来越大，严重制约线路运输能力的提升，制约我国地铁运营管理水平的提高。

2)笔者提出的站前双折返站型，增加了一条联络线，对车站土建、设备系统均没有大的影响。经分析计算，可以达到40对/h及以上行车能力的折返需求，适

合在客流断面、车站规模、实施条件、折返能力有需求的情况下选用。

5.2 建议

地铁工程为百年大计，一般设计按照线路开通运营25年后为远期设计运输能力及土建规模。25年乃至50年之后，线路客流需求是什么情况?线路折返能力是否还满足运营需求?等等，存在很多的不确定性。因此，建议新设计建设的轨道交通线路，其两端折返站形式可采用站前双折返设计，车站预留40对/h折返能力，为将来全线路运输能力的提升提供保证。

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Influence of Turnback Capability on Improving Transport Capacity of Rail Transit

Wang Guanjun
(Chongqing branch，Beijing Urban Construction Design ＆ Development Group Co.，Ltd.，Chongqing 401147)

Abstract:In order to solve the contradiction between supply and demand of urban rail transit capacity, the model A train with greater capacity was chosen in the new rail transit lines of big cities in our country recently. Analysis shows that the bottleneck restricting transport capacity of urban rail transit is the station’s turnback capability. This paper puts forward the concept of“double station - end turnback station”, and calculates the turnback capacity theoretically, and analyzes technical economy of this type station. Finally, the paper suggests that stations in new lines could be constructed as the double turnback stations to ensure improving transport capacity of rail transit for the future.

Key words:urban rail transit; tracking interval; turnback capacity; double station - end turnback station

1672－6073(2014)03－0039－04

10.3969/j.issn.1672 －6073.2014.03.010

收稿日期:2013－08－06

2013－10－08

作者简介:王冠军，男，大学本科，工程师，从事城市轨道交通行车、线路、站场工作，wgj0308@163.com

(编辑:曹雪明)