广州地铁三北段体育西路站折返能力改造

吴应攀 刘 翔 钟敏富

吴应攀:广州市地下铁道总公司运营事业总部 助理工程师 511430 广州

刘 翔:广州市地下铁道总公司运营事业总部 助理工程师 511430 广州

钟敏富:广州市地下铁道总公司运营事业总部 助理工程师 511430 广州

广州地铁3号线北延段(简称三北段)连通广州市中心城区与新白云国际机场，全长32.4 km，按照体育西路站—机场南站交路运营，日均客运量达50万人次。体育西路站地处广州市天河区CBD，上下班高峰客流量巨大，三北段目前的最小行车间隔为4'40″，已不能满足客流需求。最小行车间隔的制约因素正是体育西路站的折返能力，因此需要寻找提高其折返能力的方法，以提高运输效率。

图1 体育西路站折返线路图

1 折返现状

体育西路站折返线路图如图1所示。体育西路站为单股道站前折返，列车折返路径为林和西上行站台(LHX2)→体育西1道站台(TYX34)→林和西下行站台(LHX1)，3个站台均需要上下乘客。其中，道岔 W0304至站台TYX34为列车进出体育西路站的双向区域，只有当前车折返并出清W0304之后，系统才会排列后车从LHX2到TYX34的进路。

折返能力时间—位置示意图如图2所示。列车从LHX2运行至TYX34的时间为T1，在TYX34的停站和换端时间为 T2，从 TYX34运行至出清W0304的时间为T3。前车出清W0304之后随即排列后车从LHX2到TYX34的进路，LHX2到其前方道岔W0302的距离有550 m，远大于列车安全距离。因此不必等到W0302和W0304转换到位，只要进路征用了LHX2至W0302的线路即可动车，该时间为毫秒级，可忽略不计。列车停站期间车门和屏蔽门需要维持在打开状态，车载设备收到移动授权之后，司机的反应时间、关闭车门屏蔽门时间、安全确认时间和按压ATO启动按钮时间(站台发车需要按压车载ATO启动按钮，区间可自动发车)总计为T4。其中，T1为110 s，T2平均值为85 s，T3为49 s，T4平均值为25 s。如图2所示，列车折返间隔T=T1+T2+T3+T4=269 s。

图2 折返能力(时间—位置)示意图

2 改造思路

提高体育西路站折返能力的思路是提前排列LHX2出站进路，即将追踪列车的时间—位置曲线在横坐标上往前移。为避免追踪列车的进路提前征用W0304道岔，导致前车无法折返，需要等TYX34的折返进路征用W0304道岔之后，再排列LHX2出站进路。如此，将导致追踪列车在区间的临时停车点(ISP)停车，待折返列车出清W0304之后，才能继续排列从ISP至TYX34的进路。

改造之后的折返能力示意图如图3所示。列车从LHX2运行至ISP的时间为T5，在ISP停车等待时间为T6，从 ISP运行至TYX34的时间为T7，TYX34折返进路排列时间为T8，在TYX34停站换端时间为T2，从TYX34运行至出清W0304的时间为T3，司机在LHX2的发车作业时间(反应时间、关闭车门屏蔽门时间、安全确认时间和按压ATO启动按钮时间)为T4。如图3所示，列车折返间隔T=T2+T3+T7。

图3 改造之后折返能力示意图

3 方案筛选

3.1 方案一

最容易想到的，也是最先提出的方案就是:待排列出TYX34折返进路之后，LHX2的出站进路直接排列至W0304。W0304岔心方向60 m以内为道岔区域，列车在W0304和W0302之间前方极限安

全距离为80m，因此追踪列车将在距离W0304道岔60 m+80 m=140 m处停车等待。该ISP位置如图1中的点A所示，A点距离LHX2站台550 m+(220 m－140 m)=630 m。T2平均值为85 s，T3为49 s。经过仿真软件计算，方案一中T7=73 s，由于前车的进路将W0304征用为定位，后车需要将W0304扳动至反位，T7中包含了该道岔转动期间列车的等待时间需10 s。则方案一的列车折返间隔T=T2+T3+T7=207 s。

方案一存在安全风险:当有列车经过W0304定位时，其侧防道岔W0302被征用至反位，并且后车会进入W0302和W0304之间的侧防区域，不符合信号系统的侧向防护原则。移动闭塞系统在ATC模式下允许侧防道岔开通反位，但不允许被任何进路征用在反位。

3.2 方案二

为不将W0302征用至反位，提出了方案二:待排列出TYX34折返进路之后，LHX2出站进路排列至W0302道岔前。由于过冲保护需要，列车在运行过程中会将W0302征用在定位，待列车停稳之后，过冲进路解锁，W0302征用取消。W0302岔尖方向10 m以内为道岔区域，为保证道岔顺利转动，列车将在W0302岔尖前15 m处停车。该ISP位置如图1中的点B所示，B点距离LHX2站台550 m－15 m=535 m。T2平均值为85 s，T3=49 s。经过仿真软件计算，方案二中T7=82 s，其中包含了W0302由定位转至反位期间列车的等待时间需10 s。方案二的列车折返间隔T=T2+T3+T7=216 s。

方案二仍然存在一个缺陷:列车从LHX2运行至ISP的过程中，过冲防护进路将W0302征用在定位，列车从ISP运行到TYX34的过程中，又需要将W0302扳动至反位，如此每折返一趟列车，W0302都将扳动一个来回，不动道岔变成了常动道岔，大幅增加了维护工作量。

3.3 方案三

为不使W0302变成常动道岔，提出了方案三:将方案二的ISP向LHX2方向移动一个安全距离，在列车由LHX2运行至该ISP的过程中，过冲防护进路无需征用W0302，W0302将一直开通反位不再变动，在LHX2至W0302之间，该安全距离为125 m。该ISP位置如图1中的C点所示，C点距离LHX2站台550 m－15 m－125 m=410 m。T2平均值为85 s，T3=49 s。经过仿真软件计算，方案三中T7=84 s，由于W0302无需转动，且列车运行至W0304之前该道岔早已经转换到位，因此T7中不包含道岔转动期间的列车等待时间。方案三的列车折返间隔T=T2+T3+T7=218 s，仅比方案二的列车折返间隔多2 s。

综上，方案三中的ISP位置即为最佳ISP位置，因此初步选择方案三做为提升体育西路站折返能力的改造方案。

4 方案评估

设置ISP之后，将导致区间停车，区间停车时间T6是改造方案是否可行的重要参考。一般情况下，T6不要达到2 min以上，因为列车在区间停车达到2 min之后，部分乘客可能产生焦虑甚至恐惧情绪，另外还将触发综合监控系统执行阻塞模式，阻塞模式将导致环控系统打开隧道风机。如图3所示，T6=T2+T3－T4－T5－T8。其中T2的平均值为85 s，T3=49 s，T4的平均值为25 s，经仿真软件计算 T5=48 s，T8=10 s，因此T6=85 s+49 s－25 s－48 s－10 s=51 s，暂不会导致乘客焦虑和恐惧，也未达到阻塞模式的触发条件。T6也是区间的最大停车时间，如果正线追踪间隔大于列车折返间隔T=218 s，即可避免追踪列车在 LHX2至TYX34的区间停车。

体育西路站折返能力改造可将三北线列车追踪间隔，从改造前的269 s缩短至改造后的218 s，缩短了51 s。三北线列车最快运行一周时间为79'20″，在保证速度不变的情况下:改造之前可上线列车数量为INT(4760/269)=17辆，列车运行间隔为4760/17=280 s;改造之后可上线列车数量为INT(4760/218)=21辆，列车运行间隔为4760/21=226.67 s。改造之后运输能力提升了(21－17)/17×100%=23.53%。

5 结束语

对广州地铁3号线北延段体育西路站折返现状进行了分析，对提高其折返能力的改造方案进行了详细阐述。最终方案为:排列出TYX34折返进路之后，排列LHX2出站至ISP的进路，待折返列车出清W0304道岔之后，再排列ISP到TYX34的进路，ISP位置选择在距离前方道岔W0302一个安全距离处。该方案在提高列车折返能力的同时，遵守信号系统侧防原则、不增加设备维护工作量、区间停车时间较短。折返能力提高之后，线路运输能力也得到了很大提高。

［1］王长林，林颖．列车运行控制技术［M］．成都:西南交通大学出版社，2006．

［2］广州地铁3号线北延段信号系统技术规格书［R］．广州市地下铁道总公司，2010，10．

［3］广州地铁3号线北延段信号系统轨道图［R］．广州市地下铁道总公司，2010，10．

［4］张立杰.广州地铁 ATP线无人驾驶运营模式分析［J］.铁道通信信号，2013(1):33－36.

［5］徐意.城市轨道交通折返间隔分析及计算方法［J］.铁道通信信号，2013(11):11－13.

［6］史增树，崔金芳.ATO系统在城际铁路中的应用方案研究［J］.铁道通信信号，2013(增刊):30－32.