快慢车运营组织模式下城市轨道交通越行站配线方案包容性设计研究

宋仲仲

(1.中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043； 2.陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院),西安 710043)

1 研究背景

既有城市轨道交通线路多数采用站站停追踪运营组织模式[1]，随着各地轨道交通线网的逐渐完善，联系中心城区与外围组团的线路越来越多[2-3]，客流的出行特征也逐渐呈现出多样化趋势。与此同时，对运营组织模式提出了更高的要求[4]。因此，越来越多的轨道交通线路开始研究组织快慢车运营[5-11]，以满足外围组团与中心城区的快速联系。

但是，随着外围组团发展的逐渐成熟以及规划的逐步实现，远期平均运距可能进一步降低，长距离、跨组团的交流进一步减少，即开行快慢车的需求下降。因此，对于一部分轨道交通线路而言，一方面需考虑沿线客流覆盖，加密设站；另一方面需考虑线路开通初期，沿线未发展成熟、客流未形成一定规模时，满足长距离乘客快速出行的需求。故在设计阶段需考虑在不同时期，采用不同运营组织模式的可能性，配线设计应以最小的投资代价，预留开行快慢车的条件，提高运营灵活性。

而越行站作为快慢车运营组织的重要组成部分，其车站型式、配线方案等目前也无明确的设计原则和规范可以参考。既有研究在探讨此问题时，一般仅从定性角度分析几种常见的越行配线方案[12-13]，认为越行站宜采用运营灵活性较好的双岛四线方案[14-15]。而针对预留开行快慢车条件的线路，如何选择越行线型式，做包容性设计，在不过多增加投资的情况下，实现开行快慢车的功能、提高未来运营灵活性，既有研究均未作详细说明。

因此，针对上述问题，本文在分析基本越行配线方案的基础上，提出包容性较好的单岛四线越行线外侧方案，并对越行线道岔的确定进行了比选；同时，针对越行线是否兼作故障列车停车线的问题，详细对比分析了各种站型增设越行线的投资增加情况，以期为后续类似线路的设计以及相关部门的决策提供参考。

2 越行站配线方案

2.1 几种配线方案综合比选

越行配线是为了满足站站停列车在越行站等待快车不停车过站的运营需求[15]。越行站的基本配线方案见图1。

图1 越行站基本配线方案

几种越行站配线方案按照地下敷设方式，采用B型车6辆编组，岛式站台宽度取11 m，侧式站台宽度取7 m，其车站主体建筑面积和投资估算、运营功能优缺点对比如表1所示。

表1 不同越行站配线方案对比

方案1、方案2均为双岛四线型式，当本站不发生快车越行慢车时，慢车也可停靠在正线，列车均可直向进出站；作为故障车停车线使用时，可将故障车推送至避让线，有站台供乘客下车，清客功能较好，运营功能较优；并且可根据实际客流情况选择是否组织快慢车运营，运营的灵活性较好；但车站规模较大，投资较高，特别是地下车站，工程实施条件也会受限。方案2由于正线线间距较小，若用于地下车站，出站端后区间需先采用一段明挖施工，区间投资较方案1增加，因此方案2常用于高架车站。

方案3为单岛四线方案，车站规模及投资较小；但作为故障车停车线使用时，故障救援时清客较为不便，且故障车需停在外侧正线上；快车从正线越行慢车，由于不临近站台门，在本站可高速过站；但所有站站停列车均需要侧向过岔进出站，乘客舒适度相对较低，并且易出现转辙机故障，影响正常运营，需加强道岔的维保和监控。

方案4为侧式正线内侧方案，快车从正线越行慢车，在本站可高速过站；但与方案3一样，所有站站停列车均需侧向过岔，存在乘客舒适度低等问题；并且正线线间距较小，与方案2类似，一般用于高架车站。

综上分析，方案1、方案2运营灵活性较好，综合功能较优。但是用于地下车站时，车站规模及投资较大，且对线路周边工程条件要求较高。方案3、方案4运营功能稍差，但车站规模及投资较小。若线路为地下敷设方式，宜采用规模较小的单岛四线方案，以节省投资，并保证工程可实施性。

2.2 包容性配线方案

而针对本文所述预留开行快慢车条件的线路，方案3的主要缺点在于所有的站站停列车均需要侧向过岔进出站，特别是远期不组织开行快慢车时，乘客舒适度较低，并且易出现转辙机故障等问题。

因此，为了使越行配线既能满足快慢车的开行需求，又能兼顾站站停开行方案，可采用图2所示单岛四线越行线在外侧的配线型式。

图2 单岛四线越行线外侧

此方案站站停列车均可直向进出站，乘客舒适度较高；快车通过外侧越行线越行过站，侧向越行的快车数量较少，有利于减少转辙机的故障率，道岔的维保量也相对较小。

而快车越行时需侧向过岔，存在限速问题，在本站会增加快车的旅行时间，降低快车旅行速度。此外，根据信号系统要求以及上海、成都等地的运营经验，被越行的慢车停站时间一般在3 min左右，快车侧向越行时也会进一步增加被越行慢车的停站时间。

但是，一方面越行站的数量较少，另一方面初、近期列车开行对数也较少，因此，快车旅速受影响的程度以及被越行慢车停站时间进一步增加的程度也相对较小。

2.3 道岔型号的确定

根据既有研究成果，越行线一般宜采用侧向运行速度相对较高的12号道岔[16]。为进一步提高快车侧向越行过站的速度，本文从节时效果、车站规模、土建投资等方面，对地下敷设方式的越行线采用18号道岔进行比选研究，结果见表2。

表2 不同道岔方案比较

从节时效果来看，采用18号道岔较12号道岔可多节时约18 s，节时效果有限；从投资来看，采用18号道岔土建投资增加约5 740万元。并且18号道岔配线区较长，对线路周边工程条件的要求也较高。

综上分析，在18号道岔节时效果有限的情况下，地下站若采用单岛四线越行线外侧的配线型式时，推荐越行线采用12号道岔，以减小车站规模及工程投资，并保证工程的可实施性。

越行线在外侧时若采用12号道岔，越行过站速度(侧向过岔)为50 km/h；方案1、方案2越行线邻近站台，根据规范要求，过站速度一般不超过80 km/h；方案3、方案4快车在本站越行时不临靠站台，可以不限速通过，但在其他标准站越行时同样受到站台限速的影响。因此，经计算，采用越行线外侧的形式，相较于方案1、方案2仅在越行站增加约25 s时间；以速度目标值100 km/h为例，相较于方案3、方案4不限速过站，仅在越行站增加约30 s的时间；而在其他快车不停靠的车站，均受到站台限速影响。由于设有越行配线车站的数量较少，因此，采用越行线外侧的形式，对快车时间的影响程度也相对较小。

3 投资对比

3.1 越行线与停车线的关系

现行规范中，仅《地铁快线设计标准》规定：对于快慢车组合运行线路，越行线或待避线宜兼作故障列车停车线使用[17]。其他技术规范和标准中均没有明确越行线与停车线的关系。已开通运营的快慢车线路中，广州14号线一期工程[18]、成都18号线等均有越行线兼作停车线使用的案例。

当越行线兼作停车线使用时，在故障状况下，局部区段需从快慢车运行模式调整为站站停的追踪运行模式，快车的开行则会受到影响。因此，有地铁运营单位提出为保证实际运营灵活性，越行线与故障车停车线宜分开设置。

决策越行线是否兼作故障车停车线的一个重要影响因素就在于投资增加的多少，而既有研究均未对此作说明。相较于高架站，地下车站设置越行线对工程条件及土建投资的影响较大。

因此，针对本文推荐的单岛四线越行线外侧的配线型式，是否兼作故障列车停车线的几种情况进行了详细的投资比选分析，以期为后续线路的设计、业主单位的决策等提供一定的参考。本次以地下两层站，B型车6辆编组，站台宽度11 m，作为投资比较的基础。

3.2 越行线不兼作停车线

当越行线不兼作停车线时，则需结合全线配线设置情况，在原方案基础上增设越行线。一般分为以下几种情况：标准站的基础上增设越行线、单渡线车站的基础上增设越行线、停车线的基础上增设越行线。

(1)标准站设为越行站(图3)

图3 标准站增设越行线对比

若将一座标准站设为越行站，对车站、区间等土建投资进行同精度对比，结果见表3。

表3 标准站增设越行线对比

经对比，标准站设为越行站后，土建投资将增加约1.16亿元。

(2)单渡线车站设为越行站(图4)

图4 单渡线车站增设越行线对比

若将一座带单渡线的车站设为越行站，投资对比结果见表4。

表4 单渡线车站增设越行线对比

经对比，带单渡线的车站设为越行站后，土建投资将增加约1.19亿元。

(3)双停车线车站设为越行站(图5)

图5 双停车线车站增设越行线对比

若在双停车线的基础上增加越行线，可在同一个车站实现快车越行及故障车停车功能，并具备小交路折返条件，运营灵活性较好。投资对比见表5。

表5 双停车线车站增设越行线对比

经对比，带双停车线的车站增设越行线后，土建投资增加约0.85亿元。

此配线方案，相当于在一座车站分别实现越行及故障列车停放两个功能；而在标准站或单渡线车站的基础上增加越行线，相当于在两座车站分别实现两个功能，投资增加也相对较大。

3.3 越行线兼作停车线(图6)

若将越行线兼作故障车列车停车线，即将双停车线的车站改设为越行线。由于原停车线具备渡线功能，因此设为越行线后也需增加单渡线。

当列车发生故障救援，越行线被故障车占用时，需从快慢车运行模式调整为站站停的追踪运行模式。

图6 双停车线车站改设越行线对比

对车站、区间等土建投资进行同精度对比，结果见表6所示。

表6 双停车线车站改设越行线对比

经对比，带双停车线的车站改设为加单渡线的越行站后，土建投资增加约0.16亿元，投资增加较少。

3.4 小结

综上分析，若将越行线兼作故障列车停车线，在投资仅增加0.16亿元的情况下，配线上可以预留开行快慢车的条件。当客流进一步增长，采用站站停运营组织模式时，所有站站停列车也可直向进出站，越行线也可继续作为停车线使用，灵活性较好。

但是，从运营功能上来看，停车线与越行线合设时，正常运营时段无法在越行线上存放热备车(但仍具有夜间停车功能)；另一方面当存放故障车时，需取消本站的越行功能，从快慢车运行模式调整为站站停的追踪运行模式。

4 结论

针对预留开行快慢车条件的线路，配线设计应以最小的投资代价，实现开行快慢车的功能，为未来运营提供灵活性。本文在分析基本越行配线运营功能及投资的基础上，提出采用单岛四线越行线在外侧的配线型式，并对道岔号数、越行线是否兼作停车线进行了详细对比分析。研究成果可为后续类似线路设计以及运营单位、地铁公司决策提供一定的支撑和参考，主要研究结论如下。

(1)对于一部分轨道交通线路而言，一方面需考虑沿线客流覆盖，加密设站；另一方面需考虑线路开通初期，沿线未发展成熟、客流未形成一定规模时，满足长距离乘客快速出行的需求。因此，需考虑在不同时期，采用不同运营组织模式的可能性，配线设计应以最小的投资代价，预留开行快慢车的条件，提高运营灵活性。

(2)通过对几种基本越行配线进行比选分析，双岛四线方案功能较优，但车站规模及投资较大。因此，对于预留开行快慢车条件的线路，提出采用规模较小的单岛四线越行线外侧方案，在节省工程投资的同时，保证工程可实施性。

(3)本文推荐的配线方案既能满足快慢车的开行需求，又能兼顾站站停开行方案，灵活性及包容性较好。同时，针对越行线在外侧时，快车旅速受影响的程度以及被越行慢车停站时间进一步增加的程度也进行了深入分析，影响较小。

(4)对本文推荐的配线型式采用12号道岔、18号道岔的投资及节省时间效果等进行综合对比，推荐采用12号道岔。

(5)对越行线是否兼作故障列车停车线进行分析，通过对比不同站型增设越行线所增加的投资，提出本文推荐的单岛四线越行线外侧的配线型式，可兼顾故障列车停车线。在投资仅增加0.16亿元的情况下，可以预留开行快慢车的条件，配线设计具有更好的包容性。