一岛一侧站台布置形式折返能力研究

周晓玲

(1.甘肃新宇城市建设有限公司，兰州 730030； 2.兰州大学，兰州 730000)

在大中型城市，客流持续高位运行对城市轨道交通线网运输能力提出了新要求。扩大线网运输能力一般可从两个方面入手，一方面是扩展线网增加运营线路，另一方面是提高线路的输送能力和通过能力[1-2]。已有学者开展相关研究，李琼等以站前交叉渡线和站前单渡线为例对站前折返形式进行了系统分析，认为采用站前单渡线折返的形式虽然在一定程度上解决了场地受限时列车的折返问题，但折返能力大打折扣[3-6]；苗沁等以站后双存车线和站后单存车线为例，认为站后双存车线的折返能力大于站后单存车线的折返能力，同时站后双停车线的折返能力可达30对/h以上，最大为36对/h[7-8]；陈垚等认为中间站折返能力为限制线路通过能力的关键因素，通过对中间站的站后交叉渡线的折返能力与站前折返能力的对比分析，认为站后交叉渡线的折返能力大于站前折返能力[9]；方惠通过改变折返线与站端的距离、折返线长度和道岔类型对站后双存车线的折返能力进行论证，认为折返线距离站端越近，折返能力越大；折返线长度越长列车出站间隔越大，工程投资也越大[10]；陈垚等通过对中间站的站前折返和站后折返能力进行对比分析，得出站后折返的能力大于站前折返，合理安排列车在中间站的到站时间才能保证高效的作业[11-13]；徐意等分别以不同城市不同形式的折返站为例，通过计算机仿真、对比分析、数学建模等方法对车站的折返能力进行了分析[14-15]。李俊芳通过对中间站和终点站的站前折返和站后折返分别进行了研究，最终认为采用现代化先进技术设备缩短站前列车制动点到道岔的距离、优先使用大号码道岔提高列车的过岔速度可有效提高折返站的通过能力[16]。不难看出，以往文献多针对现有传统折返站形式进行研究，对折返站的改进研究相对较少。

车站折返能力是限制线路通过能力的一个主要因素，提高折返能力的主要方式是采取灵活的折返形式。基于既有研究，从提高车站折返线的通过能力入手，提出了一岛一侧站台布置的折返形式，并对其通过能力进行深入研究。

1 折返形式

目前，我国轨道交通所采取的折返形式主要有两种：一种是站前单渡线、站前交叉渡线折返；另一种是站后折返，主要包括站后双停车线折返、站后单停车线折返、站后单渡线折返以及站后“灯泡线”折返。

站前折返是指列车载客从站前单渡线进行折返，虽然占地小、投资少，但接车和发车存在敌对进路，交叉干扰较大，一般不采用。站后折返是指采用站后尽端折返线进行折返。为了提高全线的通过能力，除了改进信号设备和电器设备之外，另一个重要的途径就是尽可能提高折返站的通过能力。在既有研究的基础上，设计具有站前、站后双折返功能的一岛一侧站台折返线，并对折返能力进行研究。其中，一岛一侧站台折返线的布置示意如图1所示。

图1 一岛一侧站台折返示意

2 一岛一侧站台布置形式列车的折返过程

一岛一侧折返站的列车可以采用站前折返和站后折返两种形式，西安地铁信号机与计轴布置情况如图2所示。

图2 一岛一侧车站信号机与计轴布置

图2中，A、B、C、D、E、F点分别为信号机布置位置。只有列车的尾部分别出清A、B、C、E、F点时，下一列车才可以办理列车进路。一岛一侧站台的折返作业过程如下。

(1)上行到达列车进车站Ⅰ道停车，在Ⅰ道办理完下客作业后，由ATO自动驾驶进Ⅳ道折返，再进入车站Ⅱ道办理上客作业，再转换车号为下行列车并发车。

(2)上行到达列车进车站Ⅲ道停车，在Ⅲ道办理完上下客作业后，再转换车号为下行列车并发车。

相邻两列车之间重要控制点如下。

(1)当1号列车尾部出清F点后，2号列车进行进Ⅲ道停车作业。

(2)当1号列车尾部出清A点后，3号列车进行进Ⅰ道停车作业。

(3)当1号列车尾部出清B点后，3号列车可以开始办理后续列车进入折返线Ⅳ道的进路。

(4)当1号列车出清站台C点后，2号列车进行出站作业。

(5)当2号列车出清站台C点后，3号列车进行出站作业。

(6)当3号列车出清站台E点后，4号列车进行进站停车作业。

3 折返作业时间的计算

列车的作业过程可以分为3个子过程：接车作业、折返作业以及发车作业。其中，列车在折返站的折返能力主要取决于接车能力、折返能力和发车能力当中占用时间最长的作业时间，即

t间隔=max{t接，t折返，t发}

(1)

折返能力的计算公式为

n=3 600/t间隔

(2)

接车时间包括：办理接车进路、车载设备的反应时间，列车从制动点到站台端部停车所用时间和列车从站台启动到尾部出清站台末端计轴设备时间，即

t接=t反应+t作业+t进站+t反应+t作业+t出清信号机

(3)

折返时间包括：办理接车进路、车载设备反应时间，列车从站台启动到折返线上停车和列车从折返线上启动到列车尾部出清折返线末端计轴设备时间，即

t折返=t作业+t反应+t进折返线+t反应+t出清信号机

(4)

发车时间包括：办理接车进路、车载设备的反应时间，列车从折返线启动到站台停车时间、再次办理接车进路、车载设备反应时间，列车从站台端部启动到尾部出清站台末端计轴设备时间，即

t发=t作业+t反应+t进站+t作业+t反应+t出站+t出清信号机

(5)

式中，t接为接车作业时间；t折返为折返作业时间；t发为发车作业时间；t出清信号机为列车尾部出清信号机时间；t作业为道岔解锁及列车办理进路时间；t反应为列车ATO响应时间。

4 实例

西安地铁二号线是西安地铁客流量大、最为重要的线路之一[17]。二号线贯通西安市南北主轴线，一期工程的北端位于未央区的北客站，南端位于长安区的韦曲南。该线采用6辆编组的B型车，根据第三部分对折返能力的分析，基于西安地铁二号线列车的基本参数进行计算，其中列车、站台以及道岔等基本参数如表1所示。

表1 基本参数

列车在0～40 km/h时，加速度取0.83 m/s2，而在速度高于40 km/h时，加速度会随着速度的升高而降低。因此，为了更加精确地计算列车的发车能力，采用牵引计算软件模拟列车的启动过程。其中，牵引工况如图3所示。

注：红线为速度曲线，蓝线为时间曲线，绿线为电流曲线。图3 列车牵引计算工况

根据相关数据，目前城市轨道交通的最小追踪间隔为85 s[18]。为方便计算，列车的最小追踪间隔取值90 s。据此，一岛一侧站台布置形式下的列车折返作业程序如图4所示。

注：出清为列车尾部离开该位置。图4 折返作业的技术作业程序

该模式提高了列车的折返能力，其连续折返间隔为90 s，可达到系统能力40对/h；该方案折返能力受控于区间追踪间隔，能够满足系统能力需求。

而传统的站后双停车线的信号机与计轴布置情况如图5所示。

图5 岛式车站信号机与计轴布置

折返作业过程为：正常情况下，上行到达列车进车站Ⅰ道停车，在Ⅰ道办理完下客作业后，由ATO自动驾驶进Ⅲ道折返，再进入车站Ⅱ道办理上客作业，转换车号为下行列车并发车。相邻两列车之间重要控制点如下。

①当前车尾部出清A点后，后续列车进行进站停车作业。

②当前车尾部出清B点后，可以开始办理后续列车进入折返线Ⅲ道的进路。

③当前车出清站台区域C点后，后续列车进行进站停车作业。

如图6所示，受发车能力的影响，站后双停车线的岛式车站连续折返间隔为98 s，可以达到系统能力36对/h，小于一岛一侧折返线的折返能力。

图6 岛式车站站后双停车线折返能力计算

5 结论

对西安二号线的资料进行收集，采用其基本参数研究一岛一侧站台折返能力，并对比传统的站后双停车线的折返形式，得到以下结论。

(1) 一岛一侧的折返能力可以达到40对/h，而传统的岛式站后双停车线车站的折返能力为36对/h，一岛一侧的折返能力较常规的站后双停车线有所提高。

(2) 一岛一侧折返形式折返能力主要受控于列车的追踪间隔，如果采用更加先进的信号设备和电器设备，缩短列车追踪间隔还可以继续提高列车折返能力；而传统的站后双停车线岛式车站的折返能力受到发车能力限制，在不改变车站形式的条件下，折返能力基本没有提升空间。

(3)市域快线既要满足不同城市中心间的快速联系，又要兼顾沿线的发展。由于中心城区设站较密、旅速较低，会在一定程度上影响到外围组团进入城区的时间。为满足这种有差别的复合需求，市域线快慢车组合运营模式也应运而生。为了保证服务频率快、慢车的运营组织，对列车的追踪间隔以及折返能力提出了更高的要求，而一岛一侧站台布置形式对快慢车的运营组织提供了更大的包容性。

(4)限制列车折返作业的时间有一部分来自于列车停站上下客，在一岛一侧的站台布置形式下，岛式站台可以优化作业组织流程，避免站台拥堵造成上下车时间延长，进而影响和列车的折返能力。

(5)选用具有较高折返能力的车站以及配线布置形式(如一岛一侧站台及配线布置形式)，可以减少因折返能力受限造成的列车通过能力损失。同时，该种方案具有较大包容性，今后在信号设备具有更高的反应效率时，线路通过能力还可以进一步提高。