提高城市轨道交通车站折返能力的技术措施研究

唐玉川

(中铁第五勘察设计院集团有限公司， 102600， 北京∥高级工程师)

随着城市轨道交通线路客流的不断增长及列车开行间隔的缩短，车站折返能力日益成为束缚城市轨道交通线路运输能力的关键因素。基于在城市轨道交通线路设计和运营中积累的经验，本文分别对城市轨道交通车站不同折返形式、站型以及折返能力进行分析和计算，从运输组织和车站设计两个方面就如何提高车站折返能力进行探讨，并提出相应的运输组织措施和工程设备措施。

1 车站的折返形式和站型分析

1.1 折返形式分类

根据折返设备和车站运营方向的相对位置关系，列车折返可分为站前折返和站后折返两种。

1) 站前折返。如图1所示，站前折返时，列车进出站和列车折返交叉混合进行，对行车安全保障的要求较高。由于交叉渡线设在站前，站后不设置折返线，可以减少工程投资，并节约运营成本。结合站型布置，站前折返主要有岛式站台站前折返、两岛三线站前折返和一岛一侧站前折返等形式。

a) 岛式站台站前折返

b) 两岛三线站前折返

c) 一岛一侧站前折返

2) 站后折返。如图2所示，站后折返的折返线设置在线路运行方向的后面，列车进出站与列车折返不发生交叉。站后折返可以采用侧式站台站后折返、岛式站台站后折返和岛式站台小交路站后折返等车站布置形式。

a) 侧式站台站后折返

b) 岛式站台站后折返

c) 岛式站台小交路站后折返

1.2 折返形式与站型选择

通常情况下，折返形式及站型的选择主要根据线路的折返能力需求和工程条件决定。

1) 折返形式和站型要密切结合。考虑折返能力和工程条件等因素，站前折返主要有两岛三线、一岛一侧、岛式站台等形式；站后折返主要有岛式站台和侧式站台等形式。由于站前折返两侧站台交错发车，一般不采用侧式站台的形式。

2) 结合工程条件。站前折返和站后折返各有一定的适用性。折返形式的选择首先要考虑工程条件，如果站后有条件，可结合考虑车辆存放需求选择站后折返方式，其中一条线用来存车。对某些线路来说，站后折返还预留了线路进一步延伸的条件。如果站后没有条件，则可考虑采用站前折返。

3) 结合车站客流。当在终点站上车、下车的客流较大时，乘客上下车耗时较长，对折返能力影响较大，可考虑将线路再向前延伸一站，作为新的终点站。当条件受到限制或不宜延伸时，应优先考虑站前折返。

4) 结合交路情况。一般情况下，大交路终点站对折返能力要求较高，而小交路折返对折返能力要求稍低，仅为高峰小时列车开行对数的1/2或1/3。所以，小交路折返形式可更多地考虑结合工程条件，以节省工程投资。某些情况下还要结合配线设置进行综合考虑。

2 车站折返能力分析计算

2.1 站前折返能力分析计算

1) 岛式站台站前折返。以图1 a)为例，对站前折返车站的折返能力进行分析计算。该形式多用于线路终点站折返，站前折返两个站台交叉使用，站前设交叉渡线，连续两折返列车的部分折返过程可以平行进行，从而缩短了折返时间。如图3所示，采用站前折返(选用12#道岔)，列车折返间隔为108 s，折返能力能够达到30对/h以上。

1)首先随机从样本点中取3个点，然后进行空间圆拟合。参考上述的方法，得到平面方程系数A、B、C和D，空间圆的圆心坐标及半径。

图3 站前折返车站的折返能力计算

2) 其它站前折返形式。对于两岛三线(见图1 b))和一岛一侧(见图1 c))两种形式，由于只有一条站前折返线，折返过程无法平行进行，导致折返时间延长，其折返能力通常较小。因此，两岛三线和一岛一侧两种站前折返形式一般在折返能力要求不高时采用，主要用于小交路折返。

2.2 站后折返能力分析计算

以岛式站台站后折返(见图2 b))为例，对站后折返车站的折返能力进行分析计算。站后设折返线和交叉渡线，列车折返作业与列车到达、出发完全独立，互不干扰。在线路运营的初、近期，列车开行对数较少时，两条折返线可以交替使用，以减少轮轨偏磨；在运营远期，随着折返能力要求的提高，需要将与左线贯通的折返线固定为折返线，与右线贯通的折返线改为故障列车停留线或存车线。站后折返能力的计算结果如图4所示。由计算过程可以看出，采用站后折返形式，列车折返间隔为108 s，线路的折返能力可达到30 对/h以上。

2.3 各种折返形式的适应性分析

按照建标104—2008《轨道交通工程建设标准》第45条第2款的相关规定，线路的折返能力应与正线设计行车密度相匹配，并留有10%～15%的储备量。目前我国内地城市轨道交通线路远期设计的列车对数一般为30对/h，结合此项规定，在考虑储备的前提下，线路的折返能力需要达到33对/h以上。

图4 站后折返车站的折返能力计算

受具体的工程、地质条件等因素的限制，以及客流不断增长所带来的影响，列车在终点站折返时经常会出现一些情况,使得列车折返耗时延长，导致折返能力无法满足储备要求，有些线路的运能甚至达不到30对/h的远期运营要求。因此，有必要对提高折返能力的技术措施进行研究，以满足运营需求，提高运营效益。

3 提高折返能力的技术措施

3.1 运输组织措施

3.1.1 精心组织终点站上、下客作业

乘客上、下车时间是列车折返时间的重要组成部分之一。在终点站上、下车的乘客较多，可以根据高峰时段客流情况，对终点站乘客的上、下车进行精心组织，以压缩车站的上、下客时间，从而缩短折返时间，加快列车折返。

3.1.2 提高正点率，加强调度指挥

在列车晚点时，可结合正线上列车运行情况和车站折返设施，强化线路的运营调度，提前安排运营调整措施，提高列车正点率。例如，对于采用站前交叉渡线折返的车站，列车进站时可分为“直进弯出”和“弯进直出”两种进路。由于两者的折返时间不同，可以根据列车实际运行间隔调整接车进路，安排晚点列车用“弯进直出”方式入站，这样既可以提高整个系统的折返能力，也有利于正线列车尽快恢复运行秩序。

3.1.3 提前准备运用车

在连接车辆段/停车场的折返站，可采用在折返站台上提前准备一列运用车的形式。这种组织形式适用于高峰期客流较大的车站，准备的运用车可以利用列车折返间隙，快速投入正线运营，这也相当于起到了提高折返能力的作用。

3.2 工程设备措施

3.2.1 调整道岔型号，更换成大号道岔

为了提高折返列车运行中的侧向过岔速度，可将咽喉区的折返道岔更换成大号道岔。目前通用的道岔为9#道岔，其侧向过岔速度为30 km/h，而12#道岔的侧向过岔速度为45 km/h。采用12#道岔，虽然道岔长度增加导致整个接车或发车进路延长，但列车过岔速度提高了。通过计算确认，总的折返时间是缩短的。经验证，采用大号道岔，提高侧向过岔速度，在站前折返中效果明显。

3.2.2 在折返进路上增设保护区段

正常情况下，前行列车折返时，需在列车全部出清道岔区段并使进路解锁后，后续列车才具备办理折返进路的条件。如果在折返进路上增设一个保护区段(具体长度需依照列车运行速度计算确定)，前行折返列车经过此保护区段后，后续列车可以提前具备办理折返进路的条件，从而压缩了折返时间，提高了折返能力。

3.2.3 缩短列车折返进路长度

1) 结合工程条件，尽可能使折返道岔靠近站台，通过缩短折返进路长度来压缩列车进折返线和返回站台的时间。

2) 在岛式站台的车站形式下，折返道岔的出岔位置受到站台宽度的影响。可以对出岔位置进行方案比选，结合改变线间距、压缩岔区长度等措施，缩短折返走行进路的长度。

3.2.4 增加平行折返进路，优化折返形式

1) 站型方案优化。考虑增加折返设施，同时满足站前折返和站后折返条件：在站后设折返线和渡线，同时增加一条车站到发线，以满足站前折返条件。这种混合折返站型采用两岛三线的布置形式，如图5所示。

图5 混合折返站型示意图

2) 折返形式分析。图5的折返形式能够充分利用车站设备，使连续两列车的折返独立进行，第一趟列车采用站前折返，第二趟列车采用站后折返，互相不发生干扰，两种折返形式可循环交替进行。从折返进路上分析，这种形式主要是增加了列车折返的平行进路，使到达列车能够利用平行进路、互不干扰地完成折返作业，从而大幅提高折返效率。采用此折返形式时，为避免A道发车进路和D道列车折返的进路冲突，需要在D道发车方向设置安全线。

3) 折返能力计算。采用图5折返形式的折返过程和计算结果如图6所示。从图6可以看出，此种形式可使折返的到达间隔和出发间隔均实现90 s，与正线上列车的最小运行间隔相匹配，其理论计算折返能力可以达到40 对/h。

图6 混合折返车站的折返能力计算

4) 适应性分析。图5所示的折返形式土建工程投资大，对运输组织、管理水平要求也较高。从效果上分析，该形式能从根本上缩短折返时间，大幅提高折返能力，使折返站的折返能力和线路通过能力达到同一水平，从而可以较好地发挥城市轨道交通的潜力和综合效益，提高城市轨道交通线路的综合服务能力。在重点车站或是需要结合综合开发等外部条件的车站，可以考虑选用该折返形式。

4 结语

本文分析了城市轨道交通车站各种不同的折返形式、折返站型，并计算了对应的折返能力。结合目前城市轨道交通线路的设计经验和运营的实际需求，就如何提高折返能力提出了相应的运输组织措施和工程措施，并分析了各种措施的优缺点和适应性。其中，运输组织措施比较灵活，投资省、见效快；工程设备措施需要增加投资，但能从根本上提高折返站的折返能力进而提升线路的综合服务水平，具有一定的研究和推广价值。