城市轨道交通列车折返间隔时间研究

曾翔宇，薛 强，成正波

（卡斯柯信号有限公司, 上海 200071）

轨道交通信息系统

城市轨道交通列车折返间隔时间研究

曾翔宇，薛 强，成正波

（卡斯柯信号有限公司, 上海 200071）

城市轨道交通车站的折返能力是影响系统通过能力的主要因素。概述列车折返间隔时间的几种表现形式，包括接车间隔时间、到达间隔时间、发车间隔时间和出发间隔时间，并结合站后折返模式，详细分析各种间隔时间之间的关系。得出选用出发间隔时间作为列车折返间隔时间的结论，并通过仿真对以上分析结果进行验证。

城市轨道交通；折返间隔；移动闭塞；仿真

随着城市规模的不断扩大，城市人口的不断增加，特别是城市人口密度的不断提高，地铁客流量和列车行车密度也大大提高，许多大城市早晚高峰的运营间隔已达到远期最小行车间隔。因此城市轨道交通线路通过能力已成为轨道交通建设的重要指标，对于新线路的设计规划、日常运输能力安排以及既有线路的改造过程，都是关键所在[1]。城市轨道交通的线路通过能力是系统综合能力的反映，决定了行车密度，从而影响运输能力。通常线路能力由区间追踪能力、中间站通过能力和折返站折返能力组成[2]。从理论研究和现场实践看，折返能力往往成为系统最终通过能力的限制因素[3]。因而折返能力的提高对于整条线路的运营能力有着重要意义。

1 折返间隔描述

1.1 列车折返方式

根据折返线布置形式的不同，列车折返分为站前折返和站后折返两种形式。

站前折返是列车经站前渡线进行折返，由于列车折返和进站有交叉，折返过程中会占用区间线路，从而影响后续列车，因此站前折返的间隔往往较大。在有高密度行车需求的情况下，一般不推荐采用站前折返方式。站前折返的优点在于渡线设置在站前，可以缩短列车走行距离，在一定程度上减少项目建设投资。

站后折返是利用站后折返线进行折返，先下客、后折返，接发车平行作业，不存在进路交叉，列车进出站速度较高，在有高密度行车需求的情况下，一般推荐采用站后折返方式。

1.2 列车折返能力

列车在折返站的折返能力计算如公式（1）：

式中：n折返为车站折返能力，I折返为列车折返间隔时间。

由公式（1）可以看出，折返能力计算的关键是确定折返过程中相邻两列车的折返间隔时间。但对于折返间隔时间的选取，目前行业内并没有确切的规定，大多数研究采用列车由车站出发[4]或出发后出清闭塞分区[5]来计算折返间隔时间，但也有文献提出按折返列车到达车站、折返列车进折返线和出折返线计算折返间隔时间的观点[6～7]。以往的研究成果表面折返间隔的表现形式主要有出发间隔时间、到达间隔时间、接车间隔时间、发车间隔时间和折返时间这几种。下面采用最常见的站后双折返线，以列车在移动闭塞制式下的单一折返为例对各间隔时间进行介绍。

1.3 列车折返间隔

列车站后折返的设备布置示意图如图1所示。P点为“进站干扰点”，是指上行列车在进站信号机未开放时，需开始制动的位置。当前行列车在站内办理折返作业、信号未开放、尚未完全出清安全防护距离时，后续列车如未运行至此点，那么前行列车对后续列车没有干扰；反之，如后续列车运行至此点，就必须开始制动，那么前行列车对后续列车就产生干扰。S点为“进站安全防护点”，是指前行列车从下行站台驶出通过该点后，能为后续列车办理出折返线进路。

图1 站后折返设备布置示意图

如图1所示，列车折返作业具体可以划分为3个子过程：接车作业、进出折返线作业、发车作业。3个子过程作业共同构成折返全过程。其间3个子过程作业紧密联系、环环相扣、相互制约，相邻作业间有较为严格的时间顺序。

（1）列车1驶入上行站台，停靠站台进行下客作业，同时办理进折返线进路。（2）列车1驶入折返线，停靠折返线1进行换端作业，同时办理出折返线进路；当列车1出清计轴A后，列车2进站，停靠站台进行下客作业，同时办理进折返线进路。（3）列车1驶出折返线，驶入下行站台，停靠站台进行上客作业；列车1出清计轴B后，列车2办理进折返线进路并驶入折返线，停靠折返线1进行换端作业。（4）列车1驶出下行站台驶向下一站；列车1出清S点后，列车2办理出折返线进路，驶出折返线，驶入下行站台。后续列车按列车1和列车2作业过程循环往复。

具体折返作业过程如图2所示。

图2 站后折返设备布置示意图

其中：

T0：办理接车进路时间；

T1：列车从“进站干扰点”运行到上行站台及停车的时间；

T2：停站时间（乘客下车）；

T3：办理进折返线进路时间，可与T2同时进行；

T4：列车从上行站台运行到折返线并停车时间；

T5：列车换端时间；

T6：办理出折返线进路时间，可与T5同时进行；

T7：列车从折返线运行到下行站台并停车时间；

T8：停站时间（乘客上车）；

T9：办理发车进路时间，可与T8同时进行；

T10：列车出清S点的时间。

接车间隔时间：在折返作业正常进行，考虑作业与进路干扰的情况下，相邻两列折返列车办理接车进路的最小时间间隔，用I接车表示。

到达间隔时间：在折返作业正常进行，考虑作业与进路干扰的情况下，相邻两列折返列车在上行站台进站停车的最小时间间隔，用I到达表示。

发车间隔时间：在折返作业正常进行，考虑作业与进路干扰的情况下，相邻两列折返列车在下行站台停站结束的最小时间间隔，用I发车表示。

出发间隔时间：在折返作业正常进行，考虑作业与进路干扰的情况下，相邻两列折返列车出清S点的最小时间间隔，用I出发表示。

折返时间：列车在上行站台停站结束到在下行站台停车的时间，用T表示。

如图2所示，列车接车间隔时间、到达间隔时间、发车间隔时间和出发间隔时间描述的是两列车之间的先后关系，反应了折返站的折返效率；列车折返时间描述的是单列车进出折返线的运行时间，反应了单列车的折返效率。因此折返时间对于描述整个折返站的折返能力并不适用，而应使用“间隔”对其描述。

列车折返间隔时间是相邻两列车在整个折返过程中的最大间隔时间，而列车接车、到达、发车和出发是整个折返过程的“瓶颈”，则最大间隔时间只可能出现在接车间隔时间、到达间隔时间、发车间隔时间和出发间隔时间中。

因为区间的追踪间隔时间比较小，相应的接车间隔时间和到达间隔时间也较小。由于从办理接车进路到列车进站停车，后车并不受前车干扰，通常I接车=I到达；当折返时间较长，前车没有及时出清计轴B，后车在办理进折返线进路时可能存在等待时间，或者停站时间较长，前车没有及时出清S点，后车在办理出折返线进路时可能存在等待时间，此时I到达≤I发车；由于向区间发车时几乎没有干扰，通常I发车=I出发。

因此得出结论：I接车=I到达≤I发车=I出发。对于单折返来说，如果不存在因作业（进路）干扰等引起的作业等待情况，则4种间隔时间应该是相等的。列车折返间隔I折返=max{I接车, I到达, I发车, I出发}= I出发，通常选用列车的出发间隔时间作为整个折返过程的折返间隔时间，用以描述折返站的折返能力。

2 仿真验证

2.1 仿真计算模型

本文的仿真计算模型选用列车自动控制系统Urbalise 888控制模型。此模型是基于实际控制系统的能量控制模型，如图3所示。其中，仿真计算方法是参数化的反馈系统，速度是仿真过程中最主要的参数，仿真的原则是能量控制[8]。

图3 能量控制模型

2.2 仿真输入数据

地铁列车运行仿真中的主要参数包括运营数据、车辆数据和线路数据。运营数据包括运行交路、停站时间、停车点等；车辆数据包括列车长度、列车最大速度、牵引制动特性等；线路数据包括坡度、曲线半径、是否隧道、线路限速等。仿真中使用的主要参数如表1～表3所示。

2.3 仿真结果

利用该仿真模型，对国内某地铁线的某折返站进行了站后单一折返仿真，对折返过程的每个阶段进行了单独仿真，分别描述了列车的接车间隔时间、到达间隔时间、发车间隔时间和出发间隔时间，仿真结果如图4所示。从中可以得出以下结果：

表1 停站时间

表2 最高限速

表3 车辆参数

接车间隔时间I接车：151.4 - 47.7=103.7 s

到达间隔时间I到达：197.9 - 94.2=103.7 s

发车间隔时间I发车：276.9 - 266.8=110.1 s

出发间隔时间I出发：401.2 – 291.1=110.1 s

I接车=I到达＜ I发车=I出发

从得到的结果可以看出，仿真验证和理论分析的结果是一致的，因此可以选用出发间隔时间作为整个折返过程的折返间隔时间，用以描述折返站的折返能力。

图4 折返仿真结果

3 结束语

折返原理上对几种间隔时间之间的关系进行了分析，得出了接车间隔时间和到达间隔时间、发车间隔时间和出发间隔时间通常相等，到达间隔时间不小于发车间隔时间，最终选用其中最大的出发间隔时间作为列车的折返间隔时间的结论，并通过仿真对以上分析进行了验证。

本文对列车折返间隔时间的几种表现形式进行了概述，包括接车间隔时间、到达间隔时间、发车间隔时间和出发间隔时间。结合站后单一折返，从

[1] 季 令，张国宝．城市轨道交通运营组织[M]．北京：中国铁道出版社，2000.

[2] 金 娟，杨 梅，王长林．基于移动闭塞原理的地铁列车线路通过能力的研究[J].铁路计算机应用，2008，17（6）：7-10.

[3] 马 琳，陈德旺．基于单车仿真和作图解析的城轨折返能力分析方法[J]．系统仿真技术，2011，7（4）：288-293．

[4] 张国宝，于 涛．关于城轨列车折返能力计算与加强的研究[J].都市快轨交通，2006，19 （4）：55-58．

[5] 梁九彪．城市轨道交通站前折返能力分析与计算[J]．都市快轨交通，2008，21（5）：27-30．

[6] 刘夏菁．地铁线路的通过能力[J]．地铁与轻轨，1995 （2）：27-31．

[7] 吴懋远，陈 琪．地铁折返站折返能力的确定[J]．地铁与轻轨，1996 （1）：23-27．

[8] 薛 强．列车追踪间隔仿真与牵引计算[J]．城市轨道交通研究，2011 （10）：41-43．

责任编辑 方 圆

Train turn-back headway in Urban Transit

ZENG Xiangyu, XUE Qiang, CHENG Zhengbo
( CASCO Signal Ltd., Shanghai 200071, China )

Turn-back capacity of station was the main factor of affecting the passing capacity in Urban Transit. Several forms of turn-back headway including receiving headway, arriving headway, dispatching headway and departure headway were summarized. Combined with rear turn-back mode, the relation among these headways was analyzed in detail. It was concluded to choose the departure headway as the turn-back headway. The analytical results was validated by simulation.

Urban Transit; turn-back headway; moving block; simulation

U231.2∶TP39

A

1005-8451（2015）09-0050-04

2014-12-31

曾翔宇，助理工程师；薛 强，工程师 。