城市轨道交通双列位停车线设计

彭磊 ，孙元广 ，金华

(1. 广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510010；2.北京交通大学 交通运输部综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室，北京 100044)

停车线是城市轨道交通配线之一，在实际的运营过程中发挥着重要作用，除了供故障车待避外，停车线还具备组织临时交路、停放备用车以及正线夜间停车等功能。目前，我国地铁停车线多采用单列位形式，即停车线长度只能停放一辆列车，且既有研究多讨论停车线的位置与形式。王媛[1]结合已运营轨道交通城市的运营经验和线路故障案例，建议全线停车线宜按照线路中心对称分布，条件允许时采用两侧贯通的设计形式；付意庄[2]认为停车线设置位置需适应客流需求，优先考虑贯通式与横列式组合的形式；蔡涵哲[3]认为应在长大区间设置停车线救援功能；郭彦东[4]以呼和浩特市轨道交通1号线为例，探讨了合适的停车线设计方案；沈海宏[5]指出在市区站间距较小地段按车站数控制停车线数量，在郊区站间距较大地段按距离控制停车线数量;于琳茗[6]以成都地铁13号线为例，从客流需求、行车功能、工程建设难度、工程投资等多个角度对不同停车线设计方案进行综合比选，提出了曲线型双停车线设计方案。

城市轨道交通列车一旦发生故障需要救援，便会造成长时间延误，影响运营服务水平[7]。因此，在故障救援过程中，尽量压缩线路中断时间、优化救援作业流程就显得尤为重要[8]。双列位停车线的长度优势使得救援列车可以与故障列车同时进入停车线，减少了救援列车返回正线产生的二次延误，从而减少了故障救援过程对正线运营的影响[9]。付意庄[2]提出在一条线路上可视情况设置一处双列位停车线，以增加救援灵活性；钱泽林[10]则以上海轨道交通14号线为例进行分析，认为双列位停车线可以缩短线路大客流区段列车故障救援的处置时间，为灵活地调整运营、缩小故障影响范围创造条件；此外高士杰[11]针对天津地铁6号线一期工程创造性地设计了地下区间12列位停车线，并进行了全面的分析，得到了类似的结论。贺恩怀等[12]以杭州地铁2号线沈塘桥站为例，分析得出无论是一侧贯通还是两侧贯通的单线双列位停车线方案，都比单线单列位停车线方案节省救援时间1.5 min。

双列位停车线的优势逐渐为人所知，但是对其研究较少，且多采用解析方法进行分析，基于经验对实际情况进行了简化。轨道交通运行仿真模拟能够较好地处理轨道交通运营过程的众多复杂因素，为事故防治提供更为精确可靠的支持[13]。其中OpenTrack是轨道交通应用中较为常见的仿真系统，其特点在于可以根据列车技术作业过程，按照既定的规则，模拟所有列车、机车的运行过程，包括列车牵引过程、解编和联编作业以及不同信号系统下的列车进路安排，因此得到广泛的应用。魏然等[14]采用OpenTrack对列车技术作业过程进行仿真分析，杨晓[15]采用OpenTrack验证了牵引制动性能和咽喉区长度等因素对列车追踪间隔的影响。

综上所述，本文在单列位停车线设计的基础上，探讨了双列位停车线的设计形式，包括设置形式以及设计长度，并通过OpenTrack仿真软件对不同双列位停车线设计类型与设置位置对延误时间的影响进行了分析。

1 双列位停车线设计类型

从双列位停车线的设置形式以及设计长度的角度出发，详细讨论了8种停车线形式的适用性以及主要类型的设计长度计算方法。

1.1 双列位停车线设置形式

目前对于双列位停车线的既有研究尚不充分，对于其具体的设置条件、设置形式等暂未有普适化的一般性原则。因此，本文借鉴现有单列位停车线分类方式，将双列位停车线分为纵列式和横列式两大类[12]。

纵列式双列位停车线细分为单线纵列尽头式、单线纵列贯通式、利用渡线双线纵列尽头式，如图1(a)～(c)所示。单线纵列尽头式和贯通式(图1(a)～(b))两种设置形式，一般设置于中间车站，可以作为故障列车待避线兼做折返线使用。此外，这两种形式通常设置在岛式车站一侧，在施工时可以利用车站与线路间距过渡设置的喇叭口来减少施工量。利用渡线双线纵列尽头式(图1(c))一般设置于线路终点站，虽然双列位停车线不建议设置成双线形式，但是利用终点站正线延伸可以更有效地发挥停车线备用存车的功能，同时交叉渡线设置在车站后有利于列车站后折返。

横列式根据停车线与正线、站台的位置关系又有内侧式、外侧式和岛侧式之分[16]。设置形式有横列内侧尽头式、横列内侧贯通式、横列外侧尽头式、横列外侧贯通式、横列岛侧贯通式5种，如图1(d)～(h)所示。对于常见的单列位停车线，横列式停车线具有布置紧凑、工程量相比纵列式较小的优势，然而对于横列式双列位停车线，其停车线长度可能会超过站台长度，尤其对于高架车站，会增加额外的工程量，因此需酌情设置。从运营周转角度来讲，横列内侧尽头式(图1(d))一般设置于中间车站，只能供一个方向列车进出。横列内侧贯通式(图1(e))贯通两条正线，双方向列车进出方便，进路灵活顺畅。横列外侧尽头式和横列外侧贯通式停车线(图1(f)～(g))位于车站的外侧，这两种设置形式一般适用于因车站高架或者区间内部地形条件困难而不方便在车站内部设置的情况，此外，由于停车线设置在车站外侧，车辆进出时将切割正线，对正线的正常运营影响较大，一般情况下不建议采用，特殊情况下酌情采用。横列岛侧贯通式(图1(h))极大地增加车站的横向距离，增加工程成本，因此不建议采用。

图1 双列位停车线设置形式Fig.1 Example of parking lines with two train spaces

因此，对于双列位停车线，纵列尽头式和纵列贯通式具有更好的适用性，其余设置形式需要结合实际情况酌情采用。此外对于尽头式和贯通式，后者的进路安排更为灵活，但是工程量更大，后文将以纵列式双列位停车线为例对其线路设计长度进行具体分析。

1.2 纵列式双列位停车线设计长度

单列位停车线设计长度包括列车计算长度、列车防护区段长度和信号控制系统要求的道岔以及车档的相关设计长度。与单列位停车线的设计长度相比，双列位停车线的设计长度增加了一列列车的列车计算长度和两列车停放之间的安全距离，列车防护区段长度和信号控制系统要求的道岔以及车档的相关设计长度与单列位停车线的设计长度相同。

停车线的具体设置形式和长度受线路功能、地形条件、土质水文、客流情况、车辆编组、道岔类型等影响，纵列尽头式和贯通式双列位停车线设计长度可表示为图2 ～3。其中L0为列车停放安全距离，建议取3 m；L1为列车计算长度；L2为道岔中心至列车端部距离，一般取13～18 m；L3为道岔间距离，以9号道岔为例取35.569 m，与道岔尺寸有关；L4为列车防护区段长度，一般取40～48 m；L5为滑动车档距离固定车档间距，一般取25～28 m。不同设置形式的具体设计长度计算如表1所示。

图2 纵列尽头式双列位停车线设计长度计算示意图Fig.2 Schematic of design length calculation of tandem end-type parking lines with two train spaces

图3 纵列贯通式双列位停车线设计长度计算示意图Fig.3 Schematic of design length calculation of tandem through-type parking lines with two train spaces

表1 纵列双列位停车线设计长度

因此，纵列双列位停车线不同形式的停车线长度有所差异，贯通式的停车线长度会显著大于尽头式，具体停车线类型的选择需要后续通过案例仿真进行研究分析。

2 双列位停车线应用分析

本文以福州市机场线为实例，借助OpenTrack软件分别就不同案例背景下的故障救援过程进行仿真，获得延误时间，以此定量探究不同双列位停车线设计类型与设置位置对延误时间的影响。

2.1 案例设计

通过OpenTrack建模后的线路如图4所示，所有停车线均为单列位形式，E站和O站虽然没有设置停车线，但是设有联络线分别连接停车场和车辆段，对于列车救援没有二次延误，可视作双列位停车线处理。

对于救援方案的设计，通常选用后序列车正向推送或逆向牵引的方式，将故障列车救援至较近的停车线或是直接救援至车辆段或停车场以避免二次延误[17-18]。在具体故障位置需要根据情况选择延误时间最短的救援方式。延误时间为故障列车的后序列车(不包含救援列车)在故障列车停放站的实际到达时间和计划到达时间的差值，以此对配线方案进行评价。

案例分为两部分，分别对双列位停车线位置与设计类型进行分析。双列位停车线位置影响在图4所示线路原方案的基础上增设了3组方案，分别将G、I、M站附近的单列位停车改为双列位停车线，如表2所列，停车线均采用双进双出的纵列贯通式停车线。案例选取了5处均匀分布的位置作为故障发生地点，如图4中红色三角形所示。通过对这5处故障地点救援的仿真，可以得到对应的延误时间。

图4 案例线路示意图Fig.4 Diagram ofthe actual case line

停车线类型影响分析则只考虑M站双列位停车线，其他站设计与原方案保持一致。针对第一节提及的普适性较强的纵列双列位停车线类型分别设计了5组方案，如表2所列，其对应的停车线长度根据表3所列参数计算得到。案例选取L站的上行方向和下行方向以及N站与M站区间的上行和下行方向作为故障地点(从A至O为上行，反之为下行)，如图4中蓝色三角形所示。

表2 双列位停车线位置和类型影响的设计方案

表3 仿真中停车线设置参数

2.2 OpenTrack仿真

本文以福州机场线线路实际资料为基础建立仿真线路，输入车辆牵引性能参数并设置列车运行进路。仿真过程中相关救援作业的时间参数取值如表4所示。推送救援速度为25 km/h，牵引救援速度为35 km/h。完成参数设定后根据设定的故障位置以及救援方案进行模拟仿真。

表4 仿真中救援作业时间参数

2.3 结果分析

仿真所得延误时间如表5所示。

表5 不同方案仿真救援结果对比

观察双列位停车线设置位置影响的结果，可以发现将一个停车线改为双列位后可以降低其附近位置故障时的延误时间。方案一在F站处减少了1.7 min的延误时间；方案二在H—I以及K—L处减少了4.5 min的延误时间；方案三在M—N处减少了4.5 min的延误时间。减少的时间主要为救援列车返回正线恢复运营的二次延误时间，由作业时间决定，因此基本不变。方案一在F站处减少的延误时间只有1.7 min，这是由于E站也有双列位停车线，原方案中F站故障时可采用后序列车反向牵引至E站停车线，方案一将G站改为双列位后，推送至G站停车线相比原方案救援至E站停车线，延误降低较小。此外，方案二中在增加的I站双列车停车线前后故障位置的延误均有降低，结合方案一延误降低较小的情况可以发现，双列位停车线适宜设置在线路中间，远离停车场、车辆段或其他双列位停车线的位置，可以充分发挥其减少延误时间的作用。

双列位停车线设计类型影响方面，方案四、五、六应对不同方向的故障，救援时间不受设置形式影响，这主要是因为列车需要在M站清客，因此只要靠近车站一端的进出口保持连通，就不影响列车救援。方案七由于与车站相邻的上行方向没有进口，因此需要通过换端，从远车站一段进入，增加了3 min左右的额外延误时间。对于同侧单进单出的方案八，由于缺少与上行方向正向的连接，因此在上行方向无法利用M站停车线存放故障列车，仅能应对下行方向的列车故障。最后考虑到表2中所列的不同方案的停车线长度，可以发现尽头式的方案四在不影响救援效果的前提下，拥有最短的停车线长度，可以显著降低建设成本并减少对工程条件的要求。

3 结语

本文针对现有城市轨道交通单列位停车线存在的不足，提出了双列位停车线的设计方案。参照单列位停车线的设置原则与形式，设计了8种有各自不同适用场合的双列位停车线并给出了相应的停车线设计长度计算方法，最后结合福州市机场线为背景的OpenTrack仿真案例进行研究。发现：8种双列位停车线类型中每种类型都有各自的适用场合，纵列式相对普适性更强；双列位停车线宜选在线路中间，远离停车场、车辆段或其他双列位停车线处，能有效降低附近线路的救援时间；此外仅考虑列车救援时，停车线类型建议选择尽头式，可在不影响救援效果的前提下减少停车线长度。