基于折返能力分析的城市轨道交通运行效率优化分析——以南宁地铁2号线为例

陈建球 庞彦知

（南宁学院交通学院 广西·南宁 530200）

1 城市轨道交通运行效率及影响因素

城市轨道交通运行效率的界定，就是在单位时间内列车运行越快越多，即单位时间最大的运输能力。随着地铁线网的建设，客流量不断上升，市民对运行效率的要求是越来越高，而影响运行效率的因素有：线路本身、行车方法（闭塞方式）、折返能力等，而如何通过运用有限的线路资源提高运行效率已成为如今地铁运营普遍存在的问题。本文主要研究基于折返能力的运行效率提升。

2 南宁地铁2号线折返站分析

南宁地铁2号线主线的折返站共有7座，分布都比较均匀，其中玉洞站和建设路站为站后单折返线结构，石柱岭站和火车站站为站前单渡线结构，秀厢站和福建园站为站后双折返线结构，西津站为混合折返线结构，且与安吉车辆段出入场线连接。下面以玉洞站、石柱岭站、秀厢站、西津站为例进行说明。

玉洞站为站后单折返线结构，为岛式站台车站，是2号线主线终点折返站，与二期线路连接后，玉洞站有可能成为后期2号线重要的中途折返站，在后期实行大小交路时部分列车可以考虑在此站进行折返作业，重点缓解2号线主线的客流高峰时的压力，玉洞站站线如图1所示。

图1：玉洞站站线示意图

石柱岭站为站前单渡线折返结构，为岛式站台车站，大客流突发时，可作为临时大小交路时的折返车站来使用，但在高密度行车时不适合使用，会存在进路冲突等问题。石柱岭站站线结构如图2所示。

图2：石柱岭站站线结构示意图

秀厢站为站后双折返线结构，为岛式站台车站，双折返线有折返和存车两种功能。秀厢站是现在重要的中途折返站，具有两条存车线，可根据早晚客流高峰期的变化，可以提前存入的备用车，然后临时加开列车来缓解大客流；如果有列车出现故障或意外等特殊情况，存车线也可以为临时抢修和列车替换提供条件。秀厢站的站线结构如图3所示。

图3：秀厢站的站线结构示意图

西津站为混合折返线结构，站前为单渡线折返结构，站后为单折返线结构，还为岛式站台结构，作为线路一端的终点站，与安吉车俩段相连接，具有站前折返、站后折返和出入车厂等功能。正常情况下，列车均采用站后的折返方式进行折返，除非列车出现故障或乘客意外事件等特殊情况导致前后车之间的运行间距突然拉大，这时可以改用站前折返的方式，来减少折返时间，来弥补前后列车的运行间距，缩小折返周期。西津站的站线结构如图4所示。

图4：西津站的站线结构示意图

因西津站为混合折返站，场景全面，因此本文以西津站为例进行站前折返及站后折返优化方案的设计。

3 优化措施方案设计

3.1 南宁地铁2号线终点站折返

西津站是混合折返站，具有站前单渡线和站后单折返线两种折返方式。

（1）站前单渡线折返。

从上图5分析列车站前单渡线折返过程，列车1从A点开始运行至下行（ⅡG）站台ED，停站作业内办理反方向的折返进路；停站作业后由下行站台出发开始折返运行，当列车1全部出清F点后，系统马上排列A-D的进路，信号机A开放黄灯，这之后列车2到达A点才不会受到列车1的影响。

图5：站前单渡线折返示意图

折返时间包括了列车进站时间、站台作业时间(司机交接作业、组织乘客上下车作业、开关门作业、列车换向作业、排出站进路等环节)、排进路时间和列车出站时间。站前单渡线折返时间可以用计算公式（3-1）表示：

式中T折反时间—列车折返所需的时间；

T进—列车进入站台区域时间；

T作业—列车在站台作业时间；

T出清—列车出清站台区域的时间；

T进路—列车等待系统排列进路的时间；

T响应—ATC响应及设备延迟时间。

根据以上计算式子，设列车进站时间为45秒；站台作业时间为60秒；出清站台区域时间为20秒；排进路时间为13秒；ATC响应及延迟时间为3秒。

得出：T折反时间=45+60+20+13+3=141 秒。

折返能力可由计算公式（3-2）表示：

得出：T折反能力=3600/141=25.53 列/小时。

由于列车2进站与列车1还未出清站台区域时存在进路冲突，所以，进站的列车2必须等待前行列车1完成整个折返作业过程后，才能排列进路进站，这在折返效率上就产生了较大的制约。站前折返进路冲突如图6所示。

图6：站前进路冲突示意图

（2）站后折返。

西津站站后折返结构如上图7所示，站后折返作业具体又可划分为三个子过程：接车作业、进出折返线作业、发车作业。

图7：西津站站后折返示意图

（1）接车作业：以列车2车尾部离开B点，进路、信号均已开放完成开始计时。列车3接车作业具体步骤如下：

①进站信号开放，列车3由ⅡG驶入车站，在站台区域停车；

②列车3办理上行站台作业；

③列车3起动至列车尾部离开B点；

④列车3尾部离开B点后，解锁及办理后续列车的进路并开放进站信号，ATC响应及延迟。

站后接车时间可用计算公式（3-3）表示：

根据以上计算式子，设进上行站时间为36秒；停站时间为60秒；出清B点时间为23秒；排进路时间13秒；ATC响应及延迟时间为3秒。

得出：T接车=36+60+23+13+3=135秒。

（2）折返作业：以列车1车尾部离开M点，进路、信号均已开放完成时开始计时。列车2折返作业具体步骤如下：

①列车2由B点驶入折返线并停稳；

②列车2等待进路信号开放；

③列车2走行至尾部离开M点；

④列车2尾部离开M点后，解锁及办理进路并开放进入折返线的信号，ATC响应及延迟。

站后折返时间可用计算公式（3-4）表示：

根据以上计算式子，设进折返线的时间为22秒；换向作业时间为10秒；出折返线时间为34秒；排进路时间为13秒；ATC响应及延迟时间为3秒。

得出：T折返=22+10+34+13+3=82秒。

（3）发车作业：以前车车尾部离开H点出清下行站台区域后，进路、信号均已开放完成时开始计时。列车1发车作业步骤具体如下：

①列车1由M点驶入ⅠG进入车站，在下行站台区域停稳；

②列车1办理下行站台作业；

③列车1起动至列车尾部离开H点；

④列车1尾部离开H点出清后，解锁及办理进路并开放信号，ATC响应及延迟。

站后发车时间可用计算公式（3-5）表示：

根据以上计算式子，设进下行站时间为14秒；停站时间为60秒；出清H点时间为19秒；排进路时间为13秒；ATC响应及延迟时间为3秒。

得出：T发车=14+60+19+13+3=109秒。

虽然列车1(前车)尾部离开H点就可以开启信号，进行下一个作业过程循环了，但受控于信号控制系统的制约，此时列车2(后车)需要在折返线上停车待发，并不能刚好就驶至M点。实际情况是，为保证每个进路的安全、无冲突，在列车1车尾部离开H点，且开放信号后，列车2才排列出折返线的进路并发车。这一段时间，即是关联作业时间。

修正发车间隔为：T发车修正=T发车+T发车关联；

得出：=109+34=143秒。

修正折返间隔为：T折返修正=T折返+T折返关联；

得出：T折返修正=82+23=105 秒。

修正接车时间为：T接车修正=T接车；得出：T接车修正=135 秒；所以取三者最大值时间为最小折返间隔时间，T最小折返间隔=143秒，折返能力可由4.1.1小节计算公式（3-2）表示：N折返能力=3600/T折返；站后折返能力得：N站后折返=3600/143=25.17 列/小时。

3.2 终点站折返过程优化方案

（1）站前折返优化。

如图5所示，在A-G增加信号设备，使得列车2在等待前车列车1出站时，本来在A点前等待进站，改为可以在G点前等待进站，缩短了最小行车间隔，减少了折返时间。设A-G列车走行所需时间为15秒。

得出：T站前折返优化=141-15=126 秒；折返能力可由公式（3-2）表示 N站前折返优化=3600/126=28.57 列/小时。

站后折返改造前与改造后对比可由表1表示：

表1：站前折返改造前后对比

（2）站后折返优化。

如图7所示，在G-M增加信号设备，使得在H-G有列车1占用的情况下，提前开放D-G的进路，让列车2车头可以行驶至G点前，减少了关联作业时间，缩短了发车作业时间。

T发车修正优化=143-34=109 秒；T折返修正=105 秒；T接车车修=135 秒；取三者最大值时间为最小折返间隔时间，T最小折返间隔=135秒；折返能力可由公式（3-2）表示N站后折返优化=3600/135=26.66列/小时。

站后折返改造前与改造后对比可由表2表示：

表2：站后折返改造前后对比

通过以上方案可得出，保证安全的前提下，站前折返行车间隔从141秒优化减少为126秒；站后折返行车间隔从143秒优化减少为135秒，从而达到优化目的。

4 结论

本文以南宁地铁2号线折返站为例，着重折返步骤及计算方法，合理设定数据代入公式计算出最小行车间距和折返能力，分析计算过程，在折返线路上增加信号设备来提前开放进路，减少折返时所等待的时间，消除关联时间，来优化折返过程，从而提高了折返效率，提高了南宁地铁2号线的运行效率。