廣州地鐵三北段體育西路站折返能力改造

吳應(yīng)攀 劉 翔 鐘敏富

吳應(yīng)攀:廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部 助理工程師 511430 廣州

劉 翔:廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部 助理工程師 511430 廣州

鐘敏富:廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部 助理工程師 511430 廣州

廣州地鐵3號(hào)線北延段(簡(jiǎn)稱三北段)連通廣州市中心城區(qū)與新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)，全長(zhǎng)32.4 km，按照體育西路站—機(jī)場(chǎng)南站交路運(yùn)營(yíng)，日均客運(yùn)量達(dá)50萬(wàn)人次。體育西路站地處廣州市天河區(qū)CBD，上下班高峰客流量巨大，三北段目前的最小行車間隔為4'40″，已不能滿足客流需求。最小行車間隔的制約因素正是體育西路站的折返能力，因此需要尋找提高其折返能力的方法，以提高運(yùn)輸效率。

圖1 體育西路站折返線路圖

1 折返現(xiàn)狀

體育西路站折返線路圖如圖1所示。體育西路站為單股道站前折返，列車折返路徑為林和西上行站臺(tái)(LHX2)→體育西1道站臺(tái)(TYX34)→林和西下行站臺(tái)(LHX1)，3個(gè)站臺(tái)均需要上下乘客。其中，道岔 W0304至站臺(tái)TYX34為列車進(jìn)出體育西路站的雙向區(qū)域，只有當(dāng)前車折返并出清W0304之后，系統(tǒng)才會(huì)排列后車從LHX2到TYX34的進(jìn)路。

折返能力時(shí)間—位置示意圖如圖2所示。列車從LHX2運(yùn)行至TYX34的時(shí)間為T(mén)1，在TYX34的停站和換端時(shí)間為 T2，從 TYX34運(yùn)行至出清W0304的時(shí)間為T(mén)3。前車出清W0304之后隨即排列后車從LHX2到TYX34的進(jìn)路，LHX2到其前方道岔W0302的距離有550 m，遠(yuǎn)大于列車安全距離。因此不必等到W0302和W0304轉(zhuǎn)換到位，只要進(jìn)路征用了LHX2至W0302的線路即可動(dòng)車，該時(shí)間為毫秒級(jí)，可忽略不計(jì)。列車停站期間車門(mén)和屏蔽門(mén)需要維持在打開(kāi)狀態(tài)，車載設(shè)備收到移動(dòng)授權(quán)之后，司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間、關(guān)閉車門(mén)屏蔽門(mén)時(shí)間、安全確認(rèn)時(shí)間和按壓ATO啟動(dòng)按鈕時(shí)間(站臺(tái)發(fā)車需要按壓車載ATO啟動(dòng)按鈕，區(qū)間可自動(dòng)發(fā)車)總計(jì)為T(mén)4。其中，T1為110 s，T2平均值為85 s，T3為49 s，T4平均值為25 s。如圖2所示，列車折返間隔T=T1+T2+T3+T4=269 s。

圖2 折返能力(時(shí)間—位置)示意圖

2 改造思路

提高體育西路站折返能力的思路是提前排列LHX2出站進(jìn)路，即將追蹤列車的時(shí)間—位置曲線在橫坐標(biāo)上往前移。為避免追蹤列車的進(jìn)路提前征用W0304道岔，導(dǎo)致前車無(wú)法折返，需要等TYX34的折返進(jìn)路征用W0304道岔之后，再排列LHX2出站進(jìn)路。如此，將導(dǎo)致追蹤列車在區(qū)間的臨時(shí)停車點(diǎn)(ISP)停車，待折返列車出清W0304之后，才能繼續(xù)排列從ISP至TYX34的進(jìn)路。

改造之后的折返能力示意圖如圖3所示。列車從LHX2運(yùn)行至ISP的時(shí)間為T(mén)5，在ISP停車等待時(shí)間為T(mén)6，從 ISP運(yùn)行至TYX34的時(shí)間為T(mén)7，TYX34折返進(jìn)路排列時(shí)間為T(mén)8，在TYX34停站換端時(shí)間為T(mén)2，從TYX34運(yùn)行至出清W0304的時(shí)間為T(mén)3，司機(jī)在LHX2的發(fā)車作業(yè)時(shí)間(反應(yīng)時(shí)間、關(guān)閉車門(mén)屏蔽門(mén)時(shí)間、安全確認(rèn)時(shí)間和按壓ATO啟動(dòng)按鈕時(shí)間)為T(mén)4。如圖3所示，列車折返間隔T=T2+T3+T7。

圖3 改造之后折返能力示意圖

3 方案篩選

3.1 方案一

最容易想到的，也是最先提出的方案就是:待排列出TYX34折返進(jìn)路之后，LHX2的出站進(jìn)路直接排列至W0304。W0304岔心方向60 m以內(nèi)為道岔區(qū)域，列車在W0304和W0302之間前方極限安

全距離為80m，因此追蹤列車將在距離W0304道岔60 m+80 m=140 m處停車等待。該ISP位置如圖1中的點(diǎn)A所示，A點(diǎn)距離LHX2站臺(tái)550 m+(220 m－140 m)=630 m。T2平均值為85 s，T3為49 s。經(jīng)過(guò)仿真軟件計(jì)算，方案一中T7=73 s，由于前車的進(jìn)路將W0304征用為定位，后車需要將W0304扳動(dòng)至反位，T7中包含了該道岔轉(zhuǎn)動(dòng)期間列車的等待時(shí)間需10 s。則方案一的列車折返間隔T=T2+T3+T7=207 s。

方案一存在安全風(fēng)險(xiǎn):當(dāng)有列車經(jīng)過(guò)W0304定位時(shí)，其側(cè)防道岔W0302被征用至反位，并且后車會(huì)進(jìn)入W0302和W0304之間的側(cè)防區(qū)域，不符合信號(hào)系統(tǒng)的側(cè)向防護(hù)原則。移動(dòng)閉塞系統(tǒng)在ATC模式下允許側(cè)防道岔開(kāi)通反位，但不允許被任何進(jìn)路征用在反位。

3.2 方案二

為不將W0302征用至反位，提出了方案二:待排列出TYX34折返進(jìn)路之后，LHX2出站進(jìn)路排列至W0302道岔前。由于過(guò)沖保護(hù)需要，列車在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)將W0302征用在定位，待列車停穩(wěn)之后，過(guò)沖進(jìn)路解鎖，W0302征用取消。W0302岔尖方向10 m以內(nèi)為道岔區(qū)域，為保證道岔順利轉(zhuǎn)動(dòng)，列車將在W0302岔尖前15 m處停車。該ISP位置如圖1中的點(diǎn)B所示，B點(diǎn)距離LHX2站臺(tái)550 m－15 m=535 m。T2平均值為85 s，T3=49 s。經(jīng)過(guò)仿真軟件計(jì)算，方案二中T7=82 s，其中包含了W0302由定位轉(zhuǎn)至反位期間列車的等待時(shí)間需10 s。方案二的列車折返間隔T=T2+T3+T7=216 s。

方案二仍然存在一個(gè)缺陷:列車從LHX2運(yùn)行至ISP的過(guò)程中，過(guò)沖防護(hù)進(jìn)路將W0302征用在定位，列車從ISP運(yùn)行到TYX34的過(guò)程中，又需要將W0302扳動(dòng)至反位，如此每折返一趟列車，W0302都將扳動(dòng)一個(gè)來(lái)回，不動(dòng)道岔變成了常動(dòng)道岔，大幅增加了維護(hù)工作量。

3.3 方案三

為不使W0302變成常動(dòng)道岔，提出了方案三:將方案二的ISP向LHX2方向移動(dòng)一個(gè)安全距離，在列車由LHX2運(yùn)行至該ISP的過(guò)程中，過(guò)沖防護(hù)進(jìn)路無(wú)需征用W0302，W0302將一直開(kāi)通反位不再變動(dòng)，在LHX2至W0302之間，該安全距離為125 m。該ISP位置如圖1中的C點(diǎn)所示，C點(diǎn)距離LHX2站臺(tái)550 m－15 m－125 m=410 m。T2平均值為85 s，T3=49 s。經(jīng)過(guò)仿真軟件計(jì)算，方案三中T7=84 s，由于W0302無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)，且列車運(yùn)行至W0304之前該道岔早已經(jīng)轉(zhuǎn)換到位，因此T7中不包含道岔轉(zhuǎn)動(dòng)期間的列車等待時(shí)間。方案三的列車折返間隔T=T2+T3+T7=218 s，僅比方案二的列車折返間隔多2 s。

綜上，方案三中的ISP位置即為最佳ISP位置，因此初步選擇方案三做為提升體育西路站折返能力的改造方案。

4 方案評(píng)估

設(shè)置ISP之后，將導(dǎo)致區(qū)間停車，區(qū)間停車時(shí)間T6是改造方案是否可行的重要參考。一般情況下，T6不要達(dá)到2 min以上，因?yàn)榱熊囋趨^(qū)間停車達(dá)到2 min之后，部分乘客可能產(chǎn)生焦慮甚至恐懼情緒，另外還將觸發(fā)綜合監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行阻塞模式，阻塞模式將導(dǎo)致環(huán)控系統(tǒng)打開(kāi)隧道風(fēng)機(jī)。如圖3所示，T6=T2+T3－T4－T5－T8。其中T2的平均值為85 s，T3=49 s，T4的平均值為25 s，經(jīng)仿真軟件計(jì)算 T5=48 s，T8=10 s，因此T6=85 s+49 s－25 s－48 s－10 s=51 s，暫不會(huì)導(dǎo)致乘客焦慮和恐懼，也未達(dá)到阻塞模式的觸發(fā)條件。T6也是區(qū)間的最大停車時(shí)間，如果正線追蹤間隔大于列車折返間隔T=218 s，即可避免追蹤列車在 LHX2至TYX34的區(qū)間停車。

體育西路站折返能力改造可將三北線列車追蹤間隔，從改造前的269 s縮短至改造后的218 s，縮短了51 s。三北線列車最快運(yùn)行一周時(shí)間為79'20″，在保證速度不變的情況下:改造之前可上線列車數(shù)量為INT(4760/269)=17輛，列車運(yùn)行間隔為4760/17=280 s;改造之后可上線列車數(shù)量為INT(4760/218)=21輛，列車運(yùn)行間隔為4760/21=226.67 s。改造之后運(yùn)輸能力提升了(21－17)/17×100%=23.53%。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)廣州地鐵3號(hào)線北延段體育西路站折返現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)提高其折返能力的改造方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述。最終方案為:排列出TYX34折返進(jìn)路之后，排列LHX2出站至ISP的進(jìn)路，待折返列車出清W0304道岔之后，再排列ISP到TYX34的進(jìn)路，ISP位置選擇在距離前方道岔W0302一個(gè)安全距離處。該方案在提高列車折返能力的同時(shí)，遵守信號(hào)系統(tǒng)側(cè)防原則、不增加設(shè)備維護(hù)工作量、區(qū)間停車時(shí)間較短。折返能力提高之后，線路運(yùn)輸能力也得到了很大提高。

［1］王長(zhǎng)林，林穎．列車運(yùn)行控制技術(shù)［M］．成都:西南交通大學(xué)出版社，2006．

［2］廣州地鐵3號(hào)線北延段信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書(shū)［R］．廣州市地下鐵道總公司，2010，10．

［3］廣州地鐵3號(hào)線北延段信號(hào)系統(tǒng)軌道圖［R］．廣州市地下鐵道總公司，2010，10．

［4］張立杰.廣州地鐵 ATP線無(wú)人駕駛運(yùn)營(yíng)模式分析［J］.鐵道通信信號(hào)，2013(1):33－36.

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［6］史增樹(shù)，崔金芳.ATO系統(tǒng)在城際鐵路中的應(yīng)用方案研究［J］.鐵道通信信號(hào)，2013(增刊):30－32.