渡線設(shè)置對南京地鐵車站折返能力影響的分析

花修坤

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，江蘇 南京 210031）

引導(dǎo)列車由一股道過渡到相鄰股道的設(shè)備稱為渡線。列車在單位時(shí)間內(nèi)通過折返作業(yè)改變運(yùn)行方向，再向同向區(qū)間連續(xù)發(fā)出的最大列車數(shù)為折返站折返能力。城軌車站渡線的主要功能是辦理列車的折返轉(zhuǎn)線，不同的渡線設(shè)置方式將直接影響折返能力，進(jìn)而影響城軌車站高峰時(shí)間段運(yùn)輸效率。

南京地鐵目前已經(jīng)開通1號(hào)線、1號(hào)線南延線和2 號(hào)線，已初步形成運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。2015年預(yù)計(jì)有3 號(hào)線、10號(hào)線、6號(hào)線機(jī)場段、12號(hào)線、11號(hào)線和4號(hào)線的一期線投入運(yùn)營，線網(wǎng)總規(guī)模將達(dá)220 km。由于城軌車站站型及配線形式、信號(hào)系統(tǒng)、車輛性能等因素是相對固定的，在南京地鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營后，產(chǎn)生了一些換乘站及折返段（基地），如何合理設(shè)置車站渡線，對于確保行車安全和提高行車組織效率及服務(wù)水平有著顯著意義。因此，研究車站渡線設(shè)置和折返能力的關(guān)系就顯得非常必要。以往的研究大都是對上述因素的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行定性探討，缺少定量分析，本文以南京地鐵為背景，分析車站功能布局，就車站渡線設(shè)置和折返能力的關(guān)系進(jìn)行定性和定量的探討。

1 渡線設(shè)置形式與車站折返能力

渡線布置形式是影響折返出發(fā)間隔時(shí)間的一個(gè)重要因素。折返能力的大小主要由折返出發(fā)間隔時(shí)間決定的，折返能力與出發(fā)間隔時(shí)間成反比關(guān)系。

列車折返主要有站前折返、站后折返等方式。根據(jù)折返站在線路中的位置，列車折返有終點(diǎn)折返和中間折返2 種情形。在不同的車站折返，折返作業(yè)受渡線布置形式的影響〔1〕。

1.1 站后渡線設(shè)置與車站折返能力

1.1.1 站后雙線折返 站后雙線折返利用2條渡線折返，折返線內(nèi)始終保留一列車。作業(yè)過程如下：1）列車①駛出折返線1，到達(dá)上行站臺(tái)。如圖1。

圖1 站后雙線折返作業(yè)過程（1）

2）列車①在上行站臺(tái)上客，列車③到下行站臺(tái)下客，同時(shí)列車②在折返線1 進(jìn)行換向作業(yè)。如圖2。

圖2 站后雙線折返作業(yè)過程（2）

3）折返列車③進(jìn)入折返線2，折返列車①駛出折返線1 到達(dá)上行站臺(tái)上客（同時(shí)列車③進(jìn)行換向作業(yè)），折返列車④到達(dá)下行站臺(tái)下客。

4）折返列車④進(jìn)入折返線1。

將上述作業(yè)過程匯總成折返作業(yè)流程圖（圖3）。

圖3 站后雙線折返作業(yè)流程圖

由圖3 可知，折返站連續(xù)向上行區(qū)間發(fā)車的間隔時(shí)間為：式中：t1～t5的意義見圖3；

t6為準(zhǔn)備折返列車④到折返線1的進(jìn)路時(shí)間；

t7為折返列車④由折返線1 駛?cè)肷闲姓九_(tái)時(shí)間；

t8為辦理折返列車③由折返線2到上行站臺(tái)的進(jìn)路時(shí)間。

根據(jù)南京地鐵公司提供的2011年數(shù)據(jù)，對1 號(hào)線列車折返作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匯總（見表1）。

表1 南京地鐵列車折返作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)匯總表

由表1 可知：t1=30 s，t2=15 s，t3=35 s，t4=15 s，t5=35 s，t6=15 s，t7=35 s，t8=15 s。

1.1.2 站后單線折返 站后單線折返有2 種情況，一種是直進(jìn)側(cè)出，另一種是側(cè)出直進(jìn)，但這2種情況的走行進(jìn)路用時(shí)相同，現(xiàn)任選其中一種情況分析：

1）列車①從本線進(jìn)入上行站臺(tái)進(jìn)行上客作業(yè)，同時(shí)準(zhǔn)備折返列車②到折返線1的進(jìn)路。如圖4。

圖4 站后單線折返作業(yè)過程（1）

2）折返列車①上客完畢駛離上行站臺(tái)，折返列車②駛?cè)胝鄯稻€1。

3）折返列車②換向后，由折返線1 進(jìn)入上行站臺(tái)進(jìn)行上客作業(yè)，折返列車③在下行站臺(tái)進(jìn)行下客作業(yè)，同時(shí)準(zhǔn)備折返列車③到折返線1 的進(jìn)路，如圖5。

圖5 站后單線折返作業(yè)過程（2）

將上述作業(yè)過程匯總成折返作業(yè)流程圖（圖6）。

圖6 站后單線折返作業(yè)流程圖

由圖6可知，折返站連續(xù)向上行區(qū)間發(fā)車間隔：

式中：t1、t2、t4、t5意義見圖6；

t3為辦理進(jìn)路的時(shí)間；

t6為折返列車②由折返線2 進(jìn)入上行站臺(tái)時(shí)間。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，代入公式（2），可知：T后單折=95 s，單位時(shí)間開行列車對數(shù)為37對。

1.2 站前渡線設(shè)置與車站折返能力

1.2.1 站前雙線折返 站前雙線折返即是利用上下行站臺(tái)同時(shí)折返，上行站臺(tái)側(cè)到直發(fā)，下行站臺(tái)直到側(cè)發(fā)。車站始終保留至少一列折返列車，初始化狀態(tài)為車站上下行站臺(tái)各停一列車，折返過程如下：

1）列車①由上行本線出發(fā)后，辦理折返列車③的接車進(jìn)路，如圖7。

圖7 站前雙線折返作業(yè)過程（1）

2）折返列車③經(jīng)2/4 號(hào)道岔進(jìn)入上行站臺(tái)，辦理下客和上客作業(yè)，同時(shí)完成換向作業(yè)，折返列車②由下行站臺(tái)經(jīng)1/3號(hào)道岔出清聯(lián)鎖區(qū)域，如圖8。

圖8 站前雙線折返作業(yè)過程（2）

3）辦理折返列車④的接車進(jìn)路，折返列車④經(jīng)本線下行站臺(tái)進(jìn)行上下客作業(yè)，同時(shí)進(jìn)行換向作業(yè)。折返列車③由上行本線出發(fā)后，出清聯(lián)鎖區(qū)。

將上述作業(yè)過程匯總成折返作業(yè)流程圖（圖9）。

圖9 站前雙線折返作業(yè)流程圖

式中：t1、t3、t4、t6、t7意義見圖9；

t2為辦理折返列車③的接車進(jìn)路的時(shí)間；

t5為辦理折返列車④的接車進(jìn)路。

由于列車側(cè)向過岔速度和直向過岔速度近似相等，所以：t1+t3=t4+t6，

由此可得：

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，代入公式（3），可知：

1.2.2 站前單線折返 站前單線折返是僅利用上行站臺(tái)或下行站臺(tái)進(jìn)行折返，另一條折返線作為備用和存車線，從列車進(jìn)站應(yīng)減速、出站需加速以及乘客乘坐的舒適性考慮，側(cè)到直發(fā)是較為合理的列車運(yùn)行組織辦法。下面就側(cè)到直發(fā)來研究站前單行線折返，其折返過程如下：

1）折返列車①由上行站臺(tái)出發(fā)后，辦理折返列車②的的進(jìn)路，折返列車②進(jìn)入上行站臺(tái)進(jìn)行下客和上客作業(yè)，同時(shí)并完成換向作業(yè)。如圖10。

圖10 站前單線折返作業(yè)過程（1）

2）辦理折返列車②的發(fā)車進(jìn)路，此項(xiàng)作業(yè)在上下客同時(shí)辦理。

將上述作業(yè)過程匯總成折返作業(yè)流程圖（圖11）。

圖11 站前單線折返作業(yè)流程圖（2）

由圖11可知，折返站連續(xù)向上行區(qū)間發(fā)車的間隔時(shí)間為

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，代入公式（4），可知：

T前單折=110 s，單位時(shí)間開行列車對數(shù)為32對。

2 定性與定量分析

2.1 定性比較 當(dāng)渡線布置形式為站后時(shí)，列車站后折返走行無干擾，安全系數(shù)高，且無論采用島式站臺(tái)還是側(cè)式站臺(tái)，上下客作業(yè)沒有交叉，客運(yùn)組織方便〔2〕。但由于折返列車必須駛?cè)胝鄯祬^(qū)段，需要一定的走行時(shí)間，且列車換向與上下客不能平行作業(yè)，在一定程度上減小了站后折返能力。

當(dāng)渡線布置形式為站前時(shí)，上下客與列車換向可以同時(shí)進(jìn)行，縮短了折返作業(yè)時(shí)間，提高了折返能力〔3〕。相比較站后折返，站前折返的折返列車進(jìn)路與后續(xù)列車進(jìn)站有交叉，折返列車必須緊湊作業(yè)才能保證后續(xù)列車正常進(jìn)站；上下客作業(yè)在同一側(cè)站臺(tái)進(jìn)行而且是帶客折返，客流容易產(chǎn)生交叉〔4〕。采用雙線折返時(shí)，列車不固定?？吭谀囊徽九_(tái)，對乘客選擇乘車方向帶來一定的困難。

2.2 定量分析 根據(jù)表1 和公式（1）～（4）計(jì)算結(jié)果，對各種渡線設(shè)置情況下的折返能力進(jìn)行比較分析，匯總?cè)缦拢?/p>

站后雙折與站后單折：Δt1=2.5 s

站前單折與站前雙折：Δt2=30 s

站后雙折與站后雙折：Δt3=17.5 s

站前單折與站后單折：Δt4=15 s。

從而得出如下結(jié)論：站后雙線折返能力和站后單線折返能力相差不大；站前雙線折返能力明顯比站前單線折返能力大；站前雙線折返能力明顯比站后雙線折返能力大；站前單線折返能力明顯比站后單線折返能力小。

南京地鐵1 號(hào)線和1 號(hào)線南延線共線部分的多數(shù)車站及樞紐站由于客流較大，為了提高折返能力，減小發(fā)車間隔時(shí)間，采用了站前折返方式；而在1號(hào)線經(jīng)過的河西地區(qū)，由于客流密度不大，為了提高乘降服務(wù)水平，大部分車站采用了站后折返形式。

3 結(jié)束語

通過以上探討可以看出，地鐵車站渡線設(shè)置應(yīng)綜合考慮各方面因素，從行車、服務(wù)、投資等方面做出比較，選出符合自身情況的設(shè)置要求。當(dāng)2個(gè)具備車站渡線設(shè)置條件的車站進(jìn)行比較時(shí)，從提高運(yùn)輸能力方面考慮，采用站前折返方式較為有利；從提高服務(wù)水平方面考慮，采用站后折返方式較為有利〔5〕。對于城軌運(yùn)輸企業(yè)來說，應(yīng)用以上結(jié)果作為參考，通過合理設(shè)置車站渡線，提高折返能力，是確保行車安全，提高行車組織效率，提升客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量的一個(gè)有效途徑。

〔1〕林瑜筠.城市軌道交通運(yùn)輸設(shè)備〔M〕.北京：中國鐵道出版社，2009：82-89.

〔2〕張國寶.城市軌道交通運(yùn)營組織〔M〕.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006：106-108.

〔3〕城市軌道交通建設(shè)和運(yùn)營技術(shù)〔C〕.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2008：44-45.

〔4〕藺增良.終點(diǎn)站兩種折返方式的利弊分析及折返能力計(jì)算〔C〕.北京：中國鐵道出版社，2006：50-53.

〔5〕Servicing South Africa’s new rapid rail link Tunnels &Tunnelling International〔M〕2008.Jun（38）