軌道交通折返站列車折返時間優(yōu)化方法

孫思南

(新譽龐巴迪信號系統(tǒng)有限公司，213166，常州//高級工程師)

城市軌道交通系統(tǒng)中，折返站的折返能力是制約線路能力的關鍵環(huán)節(jié)，其折返時間長短直接影響到整個線路的行車間隔和運營效率，并最終體現(xiàn)在列車的追蹤間隔上。目前，主要通過縮短列車停站時間、減少信號設備反應時間及修改渡線布置等方式來提高折返能力。然而，對于配線布局已定型的折返車站，通過修改聯(lián)鎖條件來實現(xiàn)既安全又優(yōu)化折返時間的研究基本很少。本文以曾作為上海軌道交通11號線臨時折返站的羅山路站為例，分析折返站站列車折返時間優(yōu)化方法。

1 羅山路站概述

上海軌道交通11號線(以下簡稱為“11號線”)主線起自嘉定區(qū)的嘉定北站，終于浦東新區(qū)的迪士尼站，主線線路長度約為62.6 km，設31座車站。支線西起江蘇省昆山市的花橋站，終點為上海嘉定區(qū)的嘉定新城站，線路全長約為12.81 km，設7座車站。

當11號線三期工程即羅山路站—迪士尼站區(qū)間未建成而羅山路站作為臨時折返站時，11號線列車交路由兩大一小共3個交路組成，即嘉定北站—羅山路站、花橋站—羅山路站和南翔站—三林站，最小行車間隔為112 s，最大列車開行對數(shù)為32對/h。

圖1為嘉定北站/花橋站—羅山路站運行交路圖。由圖1可以看出，羅山路站作為11號線臨時折返站時，其折返時間對線路交路的行車間隔有著重要影響，本文將對其進行具體分析。

圖1 11號線嘉定北站/花橋站—羅山路站運行交路圖

2 羅山路站折返性能仿真分析

基于11號線正在使用的移動閉塞方案，利用仿真軟件對羅山路站的折返性能進行計算和分析。

分析中使用的假設參數(shù)如下：①由車輛供應商提供的列車參數(shù)，如列車常用制動率為0.8 m/s2，牽引切除時間為0.42 s，常用制動延時為1.9 s，0～90%的緊急制動等效建立時間為1.6 s；②道岔反位限速為30 km/h(該站道岔類型為9號道岔)；③道岔轉動時間為9 s，其中信號處理時間占2 s；④所有折返由兩名司機完成，最大折返時間為10 s；⑤從MA(移動授權)開始延伸至車載ATC(列車自動控制)執(zhí)行延伸的MA之間的時延≤1 s;⑥信息處理及通信時間余量為2 s。

因羅山路站為站后折返站，因此需按照下述兩個方案進行計算分析。

2. 1 道岔定位方案

道岔定位方案為道岔3411鎖閉在定位時，后續(xù)列車方可進站。該方案示意圖如圖2所示，相關具體說明如表1所示。

圖2 羅山路站道岔定位方案示意圖

時間/s事件描述0列車1從站臺2出發(fā),駛向折返軌道28的虛擬站臺;列車2的MA在列車1出發(fā)后延伸至站臺范圍計時開始040列車1出清岔區(qū)計軸區(qū)段GC3403-3405,道岔3411被命令轉到定位旅行時間為40 s44列車1到達折返位置(虛擬站臺34)旅行時間為44 s49道岔3411轉至定位;列車2的MA延伸至信號機X3415的SPP(信號防護點)處共計9 s,包括7 s道岔移動時間和2 s余量50列車2收到延伸的MACBTC(基于通信的列車控制)時延1 s5410 s后,列車1從折返軌出發(fā)駛向站臺110 s改變車頭方向(包括道岔轉動時間9 s)86列車1出清岔區(qū)計軸區(qū)段GC3401-3407;道岔3403/3405被命令轉至定位旅行時間為32 s87列車2到達站臺2(第50 s列車2收到延伸MA,其進站時間為37 s)進站時間為37 s(從列車2位于站臺2邊緣外的安全制動距離處開始計算)95道岔3403/3405轉至定位共計9 s,包括7 s道岔移動時間和2 s余量122列車2停站結束后,從站臺2出發(fā)進行折返(道岔3411在列車2停站時間內(nèi),已被轉至反位)列車2停站時間設定為35 s

2. 2 道岔反位方案

道岔反位方案為道岔3411一直鎖閉在反位，且所有列車都在下行折返軌道27進行折返作業(yè)。該方案示意圖如圖3所示，相關具體說明如表2所示。

圖3 羅山路站道岔反位方案示意圖

通過上述分析可知，羅山路站的站后道岔無論鎖在定位還是反位，其折返時間均大于設計要求的112 s，尤其道岔反位時更為嚴重，故不再考慮道岔反位方案。

3 羅山路站折返時間過長原因分析

通過上述計算可知，在道岔定位方案中，由于只能在列車出清了岔區(qū)計軸區(qū)段GC3403-3405后，道岔3411才可轉到定位，故延遲了列車2 MA的延伸，導致列車2進站時間過長。

圖4 道岔定位方案中的軌道布置圖(計軸超限)

究其根本原因是在于:以往對于類似軌道布置(見圖4)，道岔SWA有一個聯(lián)鎖的限制條件，即當岔區(qū)GCB-C占用并且道岔SWC位于定位或者道岔SWB位于反位時，道岔SWA會被鎖閉而不能轉動。即當列車駛向折返軌道過程中，出清岔區(qū)計軸區(qū)段GCA后，根據(jù)三點檢查原理計軸區(qū)段GCA雖可以解鎖，但道岔SWA由于聯(lián)鎖限制條件仍被鎖定在反位。故導致信號機X3415的SPP(信號防護點，通常為50 m)無法建立， 此時MA無法為后續(xù)列車進站延伸出足夠的安全距離，從而導致列車延遲進站，影響折返時間。

需要注意的是，大部分這種軌道布置通常由于折返線與正線之間距離較短，一般都會存在計軸超限的情況，即相鄰計軸區(qū)段邊界侵入道岔警沖標內(nèi)，故在無進路排列情況下，為了保證安全而采用道岔鎖閉的聯(lián)鎖條件(見圖4)：即當有列車占用計軸區(qū)段GCB-C并且道岔SWB在反位或道岔SWC在定位時，操作員無法操作道岔SWA(如轉到定位)，以避免此時非ATP(列車自動保護)的人工駕駛列車(例如限制人工駕駛模式列車或切除ATP的列車)駛過道岔位于定位的GCA計軸區(qū)段，而與岔區(qū)GCB-C上的列車發(fā)生側撞的危險。當然需要說明的是，若已有排列經(jīng)過SWA的定向進路，則不會出現(xiàn)此問題，因為在這種情況下進路授權辦理的前提是岔區(qū)計軸區(qū)段GCB-C空閑或道岔SWC處于反位。

4 羅山路站折返優(yōu)化方案

圖5 道岔定位方案中的軌道布置圖(計軸點未超限)

對于羅山路站而言，雖然其站后的軌道布置與上述案例非常相似，但卻存在本質(zhì)不同(見圖5)，即相鄰計軸區(qū)段并沒有侵入道岔3411的警沖標內(nèi)，故不存在計軸超限情況。而且， 道岔3411的警沖標到計軸區(qū)段在側向軌道上的邊界A3415有足夠的距離(約15 m),遠大于列車車鉤斷面到第一車軸的距離，即列車車頭的外懸掛。因此，道岔區(qū)段GC3403-3405有車占用與否，并不會對經(jīng)過道岔3411定位的列車產(chǎn)生側撞隱患。

綜上所述，對于11號線羅山路站，可以在聯(lián)鎖表中將道岔3411鎖閉的相關限制條件去除，即在無進路鎖閉的情況下，岔區(qū)計軸區(qū)段GC3403-3405占用與否，以及道岔3403或3405的定反位狀態(tài)，不再作為道岔3411單獨鎖閉條件。這樣可以提高道岔3411的解鎖時間，從而使道岔盡快轉到期望的定位，使后續(xù)列車MA快速得到延伸，從而提高折返效率。

經(jīng)修改聯(lián)鎖表，以及優(yōu)化道岔解鎖條件后，得到的羅山路站折返優(yōu)化方案(見圖6)相關具體說明見表3。

圖6 羅山路站折返優(yōu)化方案

時間/s事件描述0列車1從站臺2出發(fā),駛向折返軌道27的虛擬站臺;列車2的MA在列車1出發(fā)后延伸至站臺范圍計時開始030列車1出清GC3411,道岔3411被命令轉到定位運行時間為30 s39道岔3411轉至定位,列車2的MA得以延伸至信號機X3415的SPP位置共計9 s,包括7 s道岔移動時間和2 s余量40列車2收到延伸的MACBTC時延1 s44列車1到達折返位置(虛擬站臺33)運行時間為44 s5410 s后,列車1從折返軌道出發(fā)駛向站臺1改變車頭方向時間為10 s,包括9 s道岔轉動時間77列車2到達站臺2進站時間為37 s,從列車2位于站臺2邊緣外一個安全制動距離處開始計算86列車1出清GC3401-3407,道岔3403/3405被命令轉至定位運行時間為32 s95道岔3403/3405被轉到定位共計9 s,包括7 s道岔移動時間和2 s余量112列車2停站結束后,從站臺2出發(fā)進行折返(道岔3411在列車2停站時間內(nèi),已被轉至反位)設定列車2停站時間為35 s

5 結語

綜上所述，對于一些站后折返且軌道布置類似羅山路站的折返站，當計算該站的折返性能時，不能盲目地按照以往經(jīng)驗，尤其當模擬計算得到的折返時間大于客戶或設計要求而影響線路運營間隔時，應針對站型的軌道布局進行具體分析。特別是對于不存在計軸超限的渡線(即鄰近計軸區(qū)段未侵入其道岔警沖標)，在無安全隱患的情況下可通過修改聯(lián)鎖表中的道岔解鎖條件，縮短后續(xù)列車進站時間，從而提高折返效率，優(yōu)化全線列車運行間隔。