重慶軌道交通白居寺車輛段段內發(fā)車能力研究

徐彰杰

（北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司，北京 100037）

重慶軌道交通2號線為我國第一條跨座式單軌線路，線路全長約31.36 km，共設車站25座，車輛段2座，控制中心1座，主變電站1座。較場口—動物園段于2005年6月開通運營，動物園—新山村段于2006年7月開通試運營，延伸段(新山村—魚洞段)于2014年投入運營[1-3]。重慶軌道交通2號線線路如圖1所示。

圖1 重慶軌道交通2號線線路Figure 1 Line 2 of Chongqing Rail Transit

目前2號線全線開通大小交路，小交路折返點位于天堂堡站。白居寺車輛段位于陳家闊互通立交西南角，接軌于白居寺站，距離線路終點站魚洞站約5 km。

1 車輛段改造的原因及必要性

場段的位置和規(guī)模對線路的運營效率有著較大的影響。2號線共設2座車輛段，大堰車輛段位于線路中部，白居寺車輛段靠近線路的南端，位于小交路以外，停車規(guī)模如表1所示。

表1 遠期停車規(guī)模Table 1 Long time parking scale

白居寺車輛基地位于小交路以外，但遠期上線列車達25列，由此將帶來以下幾方面的問題。

1) 遠期白居寺車輛段上線列車達25列，以目前車輛段的出段能力，如不進一步壓縮天窗時間，將不能滿足高峰時刻的行車間隔，也與日益增加的行車密度不匹配。

2) 如圖2所示，2號線開行大小交路7∶13的運行方案，最小行車間隔為3min，現(xiàn)狀段通過入段線反向發(fā)車5列，出段線發(fā)車12列。遠期下行方向(較場口—魚洞)行車密度將由現(xiàn)狀的7對/h增加至8對/h，利用入段線反方向發(fā)車需增加至6列，其余19列車通過出段線發(fā)車。受咽喉區(qū)線路平面的布置限制，不具備平行發(fā)車的進路，即當反向發(fā)車時，入段線不可發(fā)車，因此整體出入線發(fā)車效率低。

圖2 現(xiàn)狀2號線運行交路Figure 2 Routing diagram of Line 2

3) 白居寺車輛段位于小交路以外，停車規(guī)模較大，出入線能力低，將導致高峰與平峰過渡的時間較長，效率低。

從以上分析可知，白居寺車輛段的發(fā)車負荷主要由面向中心城區(qū)的出段線承擔，反向發(fā)車需求不強，但受咽喉區(qū)線路、道岔布置的影響，出、入線發(fā)車沒有平行進路，入段線反向發(fā)車時出段線不能發(fā)車，從而導致一系列影響運營效率的問題。因此，有必要對出入線的效率進行深入挖掘，提升出入線的能力，以滿足日益增長的客流和運營需求。

2 發(fā)車能力控制和出段能力分析

2.1 發(fā)車能力控制因素分析

車輛段出段能力主要受控于早高峰發(fā)車能力，而早高峰發(fā)車能力需與正線的行車間隔相匹配[4-5]。車輛段出段能力是由庫前至轉換軌前即列車轉換模式完成(段內區(qū)段)和轉換后進入正線運營(出段區(qū)段)兩個過程控制。在兩個過程中，段內區(qū)段為發(fā)車能力的主控因素[6]，主要是由于段內區(qū)段咽喉區(qū)的長度較長，同時咽喉區(qū)道岔密集，列車運行速度受道岔限速控制，列車運行速度低，因此段內區(qū)段運行時間較長，從而導致出入線的發(fā)車間隔也越長。

2.2 白居寺現(xiàn)狀出段能力分析

2號線早高峰斷面位于上行的魚洞—較場口方向，因此白居寺車輛段上行方向的出段能力是發(fā)車能力的控制因素。重慶軌道交通2號線信號系統(tǒng)采用TD環(huán)路固定閉塞系統(tǒng)制式，正線列車采用ATP監(jiān)督下人工駕駛模式，車輛段內采用限速(≤15km/h)人工駕駛模式。白居寺車輛段出入段路徑和咽喉區(qū)線路如圖3所示。

圖3 出入段路徑Figure 3 Route of entrance/exit line

咽喉區(qū)長度達704 m，現(xiàn)狀段內運行速度為9 km/h，L3～L19停車線均通過出段線發(fā)車。根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，現(xiàn)狀段內區(qū)段用時6 min 22 s，出段區(qū)段總用時134 s。因此，白居寺車輛段出段能力(發(fā)車間隔)為6 min 22 s。當車輛段位于線路中部時，在高峰時期車輛段向正線加車提高運輸能力，主要受正線行車間隔和出入段線能力兩個因素的影響[5]。單軌系統(tǒng)最小行車間隔為2.5 min[7]，而現(xiàn)狀出入線能力為6 min 22 s，不能滿足遠期行車密度2.5 min的加車需求，加車效率低。

3 提高段內發(fā)車能力的方案

通過以上分析可知，提高白居寺車輛段出段效率的關鍵是提高段內發(fā)車能力，即咽喉區(qū)的通過能力。為此，針對提高咽喉區(qū)的通過能力，提出兩種解決思路：第一種是對現(xiàn)狀咽喉區(qū)的線路布置進行優(yōu)化，使出段線和入段線具備同時發(fā)車的平行進路，做到出入線發(fā)車互不影響；第二種是為了減少對運營的影響，不改變既有咽喉區(qū)線路，而是在出段路徑上加設調車信號機，縮短發(fā)車排列間隔[8-9]。

3.1 優(yōu)化站場線路

跨座式單軌車輛基地采用的是關節(jié)可繞型道岔，該道岔主要由機械、驅動和控制裝置三大部分組成。與鋼輪鋼軌道岔的最大區(qū)別是道岔的機械裝置由道岔梁、梁間連接裝置組成，每節(jié)道岔梁長5.5 m。在控制裝置接受信號連鎖送來的道岔轉轍命令后，道岔梁自動完成道岔轉轍，以及繞曲面的彎曲轉轍到位并鎖定，其余方向就出現(xiàn)導軌梁懸空狀況。由于單軌道岔的特殊性，軌道梁轉轍時間較長，因此信號辦理進路的總時間相對較長；還有當?shù)啦磙D轍至某個方位時，其他方位不能有任何作業(yè)[10]。

如圖4所示，現(xiàn)狀白居寺車輛基地發(fā)車時所有列車均需通過5#道岔，其中L3～L11與5#道岔反位銜接，L12～L19與5#道岔定位銜接，因此L3～L11與L12～L19不能通過出段線和入段線同時發(fā)車，導致出入段線的發(fā)車效率減半。

圖4 現(xiàn)狀白居寺車輛段站場線路Figure 4 Current station line of Bajusi depot

基于以上分析，為減少對運營的影響，分兩步進行改造。5#道岔先不拆除，以保證L3-L11能參與運營，將10# 2開道岔改造為3開道岔與出段線連接，待10#道岔改造完成后再將5#道岔拆除，4#與6#道岔之間用軌道梁連接；優(yōu)化后，白居寺車輛段既減少一組道岔的維護，又能滿足出段線和入段線發(fā)車具有平行進路。優(yōu)化后的平面效果如圖5所示。

圖5 增加出入段線平行進路Figure 5 Parralleling routes added to the entrance/exit line

優(yōu)化后，單根出段線發(fā)車能力為356 s，單根入段列車發(fā)車間隔為361 s，如按照出段線和入段線完全同時發(fā)車，出入線發(fā)車間隔為181 s，能大大壓縮車輛段的發(fā)車時間。但是，由于是已運營的車輛段，10#道岔位于咽喉區(qū)的中心位置(見圖6)，道岔區(qū)管線密集，同時道岔設備較大，需要較大的吊裝場地，施工組織較困難，并且改造期間對現(xiàn)狀運營影響較大。

圖6 白居寺車輛段咽喉區(qū)線路Figure 6 Throat line of Baijusi Depot

3.2 分段辦理進路

在段內區(qū)段咽喉區(qū)終點與轉換軌起點間增加一個D26信號機，出入段路徑如圖7所示。

圖7 增加D26信號機后的出入段路徑Figure 7 The entrance/exit line added with D26 signal

將庫A端至30L長進路分兩段辦理，提高列車出段效率，達到和正線行車間隔相匹配的效果，測試步驟及用時如圖8所示。

圖8 分段辦理進路測試Figure 8 Route test steps

通過對現(xiàn)場 5列車的現(xiàn)場實測試驗證，第一列車與第二列車的追蹤間隔為4 min 50 s(290 s)，第二列車與第三列車的追蹤間隔為5 min 7 s(307 s)，第三列車與第四列車的追蹤間隔為5 min 2 s(302 s)，第四列車與第五列車的追蹤間隔為 4 min 25 s(265 s)，平均追蹤間隔為4 min 51 s(291 s)。出入線發(fā)車能力可與遠期正線的最小行車間隔2.5 min相匹配，基本能滿足正線加車的需求。需要說明的是，此方案關鍵在于改造期間對現(xiàn)狀運營無影響，并且投資較少。

4 結論和建議

4.1 結論

方案 1，通過對咽喉道岔的優(yōu)化調整，從根源上解決了白居寺車輛段發(fā)車效率低的問題，同時又能降低場內安全風險；但10#道岔位于車輛段咽喉區(qū)的中心位置，吊裝位置選擇困難，施工組織困難，最重要是實施期間對現(xiàn)狀運營會造成較大影響，實施難度較大。方案2，分段辦理，受單軌道岔特殊性的影響，只可以在咽喉區(qū)的終點至轉換軌起點間的無岔區(qū)段進行，對車輛段出段能力的提升非常有限，但最大優(yōu)點是對現(xiàn)狀運營無影響，可實施性強。同時，考慮到遠期反方向加車的列車規(guī)模不大，僅6列車，承擔發(fā)車負荷主要是出段線往上行方向的加車，因此采取在出段路徑上增加調車進路的方式來縮短發(fā)車間隔，現(xiàn)場測試結果為4 min 51 s，滿足5 min變2.5 min的插車需求。

4.2 建議

1) 在新設計的車輛段中，出段線與入段線均應與停車列檢庫聯(lián)通，盡量做到各分擔一半的發(fā)車任務，為收、發(fā)車提供平行進路。

2) 咽喉區(qū)通過能力為控制出段能力的主控因素，因此可通過增加調車信號機、分段辦理調車進路、增加調車靈活性的方式，提高列車的發(fā)車效率。

3)在確保行車安全可靠的情況下，適當提高車輛段內列車的運行速度，滿足發(fā)車間隔的要求。