上海北翟路車輛段列車出入段能力研究

丁建中 王喜軍

(1.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司,201103,上海;2.鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,300251,天津∥第一作者,高級工程師)

在城市軌道交通運營中,車輛段的列車出入段能力是指單位時間內(nèi)由車輛段進(jìn)入到正線的列車對數(shù),或由正線進(jìn)入到車輛段的列車對數(shù)。列車的出入段能力需要與正線的運營能力相匹配,與正線列車的運行間隔相適應(yīng)。

1 北翟路車輛段存在的問題

北翟路車輛段是上海市軌道交通2號線西延伸線的配套工程。由于受上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化規(guī)劃整體方案的影響,北翟路車輛段的建設(shè)和2號線西延伸線正線建設(shè)相脫節(jié)。正線于2006年年底開通,而車輛段于2008年才開始工程設(shè)計。北翟路車輛段和2號線西延伸線正線的聯(lián)絡(luò)線長度為1.6 km。對于這種長大聯(lián)絡(luò)線,如果正線和車輛段同步建設(shè),常規(guī)的設(shè)計方案是將正線的ATC(列車自動控制)系統(tǒng)延伸到車輛段與正線的分界點。目前,北翟路車輛段存在的主要問題是:早高峰時,列車的出段能力和正線列車的運營能力不匹配;由于聯(lián)絡(luò)線太長,不能滿足信號樓值班員的瞭望需求;受列車出入車輛段效率要求的影響,車輛段內(nèi)的調(diào)車作業(yè)需要增加一定的靈活性。

由于客流壓力很大,上海軌道交通各條線的車輛配屬基本處于飽和狀態(tài)。為了改善聯(lián)絡(luò)線運能欠缺的現(xiàn)狀,上海軌道交通運營公司對正線運營能力進(jìn)行了深層挖掘,采用提前1 h發(fā)車的辦法,提早讓列車進(jìn)入正線。

2 解決北翟路車輛段問題的方案

為改善北翟路車輛段的列車出入庫能力達(dá)到列車出入段能力與正線列車的運行間隔相適應(yīng)的效果,可采取如下不同的方案。

2.1 增加總出站信號機(jī)的方案

北翟路車輛段與2號線西延伸線正線聯(lián)絡(luò)線長度為1.6 km,車輛在段內(nèi)的走行時間較長,單純增加總出站信號機(jī),雖從一定程度上能夠緩解矛盾,但列車出段能力仍不能滿足正線列車的運行間隔。

2.2 延伸ATC系統(tǒng)的方案

上海軌道交通2號線正線采用USSI(美國聯(lián)合道岔與信號國際公司)的系統(tǒng)設(shè)備,車輛段與正線之間的聯(lián)絡(luò)線采用數(shù)字軌道電路,使列車具備ATP(列車自動保護(hù))功能。在ATP系統(tǒng)模式下,列車能以60 km/h的速度駛往正線,能夠保證列車安全、準(zhǔn)點。

采用延伸ATC系統(tǒng)的方案,在城市軌道交通中較為普遍。這一方案之所以沒引起注意,是由于車輛段與正線的聯(lián)絡(luò)線較短,一般在350～450 m之間,作為局部延伸,其工程造價和諸多矛盾等問題暴露得不充分。上海軌道交通4號線浦匯塘車輛段就采用了這種方案。但是,北翟路車輛段與2號線西延伸線正線聯(lián)絡(luò)線長度為1.6 km,不僅工程造價大,而且還有一些技術(shù)問題難以實現(xiàn)。比如:目前從停車庫到總出發(fā)信號機(jī)需運行 5 min,而USSI的方案要求為2 min;同時,延伸工程對運行的干擾大,USSI提出每天晚上必須給4h的調(diào)試時間。

2.3 擴(kuò)大車輛段聯(lián)鎖的方案

擴(kuò)大車輛段聯(lián)鎖方案,是將車輛段與正線的聯(lián)絡(luò)線納入車輛段,將聯(lián)絡(luò)線軌道電路進(jìn)行劃分,增加若干條調(diào)車進(jìn)路,通過段內(nèi)調(diào)車的形式使出段列車呈隊列排列,提高列車出段的效率,達(dá)到了和正線運行間隔相匹配的效果。圖1為北翟路車輛段和正線聯(lián)絡(luò)線平面布置圖;表1為列車的走行時間和走行速度對照表。由北翟路車輛段正線轉(zhuǎn)換軌起點分界點(X22或者X24)起,將聯(lián)絡(luò)線分為411 m、450 m、450 m、475 m共4段。區(qū)段劃分及對應(yīng)的列車走行時間和走行速度分別見圖1和表1。

圖1 北翟路車輛段和正線聯(lián)絡(luò)線平面布置圖

表1 列車走行時間和行駛速度對照表

表1中,列車的行駛速度為平均速度。實際上,《上海軌道交通2號線運營管理辦法》中規(guī)定:列車在車輛段內(nèi)的最高行駛速度為20 km/h。

在方案的研討過程中,設(shè)計院、申通研究所、申通機(jī)電事業(yè)部等單位的技術(shù)專家都肯定了該方案的模型,但是,對人工駕駛時防護(hù)距離的長度、列車以某一速度行駛時的有效制動距離、在滿足隊列式出段情況下的最小制動距離等安全問題非常關(guān)注。列車在按隊列形式出段時,是在人工駕駛模式下行駛。本文按照人工駕駛模式的預(yù)設(shè)參數(shù),對列車在某一速度下行駛時的制動距離進(jìn)行計算。

人工駕駛模式下的防護(hù)距離:

式中:

當(dāng)一句話即便是在解歧和指派之后，其規(guī)約意義仍不能表達(dá)一個語義或概念上完整的真值條件命題時，理解話語就需要通過概念填充來產(chǎn)生完整的句子命題，這個過程稱作“補足”。如語語(4)。

v——列車制動之前的速度;

tk——列車制動空走時間(暫取1 s);

a——列車制動減速度值。

人工駕駛模式下,列車的行駛速度與制動防護(hù)距離對照表見表2。

北翟路車輛段與正線的聯(lián)絡(luò)線,線路情況復(fù)雜,存在坡道、彎道等制動的制約參數(shù),因此其實際數(shù)值應(yīng)在表2數(shù)值的基礎(chǔ)上作一定的修正。

表2 列車的行駛速度與制動防護(hù)距離對照表

由表2可以看出,北翟路車輛段如果采用擴(kuò)大車輛段聯(lián)鎖方案,能夠滿足在最不利情況下的列車制動要求,能夠滿足列車在段內(nèi)的運行速度和作業(yè)要求。若通過制定周密的列車運行計劃,該方案是能夠付諸實施的。

3 影響方案設(shè)計的因素和先決條件

3.1 線路條件

線路和站場條件對工程的影響,主要是指坡度、曲線兩大因素。坡度按最大坡度計算,制動率按照車輛最差制動率計算,以保證在最惡劣的線路條件下,列車實施制動措施后能夠停穩(wěn)。從設(shè)計的角度來講,列車通過曲線一般需要限速,限速將導(dǎo)致效率低下。為了既能保證安全,又能提高效率,曲線半徑在2 000 m以上時可不限速。停車場或車輛段的轉(zhuǎn)彎半徑一般較小,在200～800 m之間。

3.2 氣候條件

在不同的天氣狀況下,列車的制動率是不一樣的。如雨、雪、潮、濕等天氣,都會對列車的制動產(chǎn)生一定的影響。

3.3 方案設(shè)計的合理性和適應(yīng)性

方案設(shè)計的合理性主要取決于對方案評價的適應(yīng)性。對于2號線西延伸線北翟路車輛段而言,受工期和規(guī)劃布局的制約,本著因地制宜、合理利用的原則,將聯(lián)絡(luò)線納入車輛段,采用擴(kuò)大車輛段聯(lián)鎖的方案就是合理的。該方案既適應(yīng)2號線運營的需求,又滿足工程建設(shè)的需要,方案的合理性和適應(yīng)性達(dá)到了科學(xué)的統(tǒng)一。

3.4 運營管理的模式和方法

提升運力的關(guān)鍵是要求運營管理水平的提高。在北翟路車輛段與正線的聯(lián)絡(luò)線上增設(shè)攝像機(jī),有利于調(diào)度員隨時觀察列車在聯(lián)絡(luò)線上的走行情況,實時掌握列車的實際運行情況,提高列車調(diào)度管理水平。

4 建議

按照《上海軌道交通2號線運營管理辦法》的規(guī)定,列車在停車庫內(nèi)行駛時,速度不得超過5 km/h;在車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)時,速度不得超過20 km/h。各條線進(jìn)入設(shè)計中的遠(yuǎn)期階段后,客流增加,運營線路車輛增多,列車運營間隔縮短,車輛段的列車出入庫能力可能已不能滿足正線列車發(fā)車間隔的要求;另外,在運營高峰時段,往正線添車時,添車時機(jī)在一定程度上也受到車輛出入段能力的制約。

改善的意見和建議:在有條件的情況下,建議車輛段內(nèi)適當(dāng)增加調(diào)車信號機(jī),以增加調(diào)車的靈活性;在必要的情況下,應(yīng)該挖掘咽喉區(qū)的調(diào)車能力,列車出段時可以形成隊列,以提高發(fā)車效率;在確保行車安全的情況下,適當(dāng)提高車輛段內(nèi)列車出入段的速度和提高段內(nèi)區(qū)域的調(diào)車速度,滿足發(fā)車時間間隔的要求。

[1] 劉志義,楊立新,崔彥凱,等.地鐵設(shè)計實踐與探索[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

[2] 吳汶麒.軌道交通運行控制與管理[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2004.

上海軌道交通11號線列車