城市軌道交通越行站站型研究

李 瓊

(中鐵二院華東勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司,310004,杭州∥高級(jí)工程師)

隨著城市軌道交通的發(fā)展,有必要設(shè)置具備快慢車會(huì)車條件的車站(以下簡(jiǎn)稱“越行站”)。文獻(xiàn)[1]建議快慢車模式下越行站配線優(yōu)選雙島正線內(nèi)(外)側(cè)方案,文獻(xiàn)[2]對(duì)越行站的行車功能、越行速度及道岔、越行線安全防護(hù)距離等進(jìn)行了分析。而鮮見有文獻(xiàn)從對(duì)快慢車運(yùn)行效率影響的角度來(lái)分析站型優(yōu)劣。為使越行站的建設(shè)更貼合“以人為本”的設(shè)計(jì)理念,并盡量保障運(yùn)營(yíng)的靈活性,需合理選擇越行站站型。為此,本文運(yùn)用定性及定量分析相結(jié)合的方式,進(jìn)一步探討越行站的站型優(yōu)劣。

1 越行站的站型

已運(yùn)營(yíng)的日本京成本線、成都地鐵18號(hào)線、上海軌道交通16號(hào)線及臺(tái)州市域鐵路S1線越行站配線分別如圖1—圖4所示。

圖1 日本京成本線越行站配線示意圖[3]

圖2 成都地鐵18號(hào)線越行站配線示意圖

圖3 上海軌道交通16號(hào)線越行站配線示意圖[4]

圖4 臺(tái)州S1線越行站配線示意圖[5]

對(duì)上述項(xiàng)目的站型進(jìn)行歸納,得到圖5中的a、b、c、d等4種越行站常用站型。

圖5 越行站常用站型示意圖

鑒于幾種站型均有運(yùn)用實(shí)例且各有特點(diǎn),本文擬從工程投資、運(yùn)行效率及對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響等方面對(duì)幾種越行站站型進(jìn)行探討,以期深入分析各站型的優(yōu)劣。

2 工程投資

從線路敷設(shè)方式與車站施工方法的關(guān)系來(lái)看,各站型各有特點(diǎn)。站型a、c的正線位于內(nèi)側(cè),且正線間距小,出站后的線路不宜采用盾構(gòu)法施工,因此,高架線路較多選用站型a、c。站型b、d的正線外包車站,正線間距大,出站的線路較適用于盾構(gòu)法施工,因此,站型b、d較適用于地下線路。

本文以站臺(tái)長(zhǎng)度為120 m的某車站數(shù)據(jù)為例,當(dāng)高架越行站采用站型a、c,地下越行站采用站型b、d時(shí),分析得到不同站型的越行站主要工程規(guī)模指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù),見表1—表2。

表1 高架越行站主要工程規(guī)模指標(biāo)的數(shù)據(jù)

表2 地下越行站主要工程規(guī)模指標(biāo)的數(shù)據(jù)

分析表1及表2可知:

1) 對(duì)于高架越行站,與站型a相比,站型c的車站建筑面積和橋梁面積均更大,分別相差約1 000 m2及2 800 m2。對(duì)其土建投資進(jìn)行估算,則站型a土建投資約為0.9億元,站型c土建投資約為1.1億元。站型c的投資比站型a投資僅多約2 000萬(wàn)元。

2) 對(duì)于地下越行站,與站型b相比,站型d的車站長(zhǎng)度和寬度增加較多,故其車站主體建筑面積也增加較多,故相應(yīng)投資也更多。按表2數(shù)據(jù)計(jì)算,二者車站主體建筑面積相差約1.1萬(wàn)m2,投資相差約1.3億元。

由上述分析可見:對(duì)于高架越行站,站型c與站型a投資差額較小,節(jié)省效果不明顯;對(duì)于地下越行站,站型b的投資節(jié)省效果明顯。

3 運(yùn)行效率

當(dāng)站型不同時(shí),快車的越站速度不同,對(duì)快車及慢車的運(yùn)行效率影響也不同,故對(duì)運(yùn)行效率的影響也不同。

3.1 對(duì)快車運(yùn)行效率的影響

3.1.1 越站速度的影響

以采用6節(jié)編組地鐵B型車、列車最高運(yùn)行速度為120 km/h的某線路L為例,研究快車越站速度對(duì)快車運(yùn)行效率的影響。以站站停運(yùn)行方式為比較對(duì)象,計(jì)算得到不同越站速度下線路L的每座越行站節(jié)省時(shí)間,如表3所示。

表3 不同越站速度下線路L的越站節(jié)省時(shí)間

由表3可知:越站運(yùn)行能有效提升快車運(yùn)行效率;然而,當(dāng)越站速度達(dá)到一定數(shù)值后,即使繼續(xù)提升越站速度,也無(wú)法明顯提升越行效率。

3.1.2 站型的影響

為更直觀地研究不同站型對(duì)快車運(yùn)行效率的影響,以快車不停站的車站為比較對(duì)象,以線路L為例,計(jì)算其全日快車節(jié)省時(shí)間。

假設(shè)線路L全線設(shè)站20座,其中越行站及未設(shè)置避讓線的越行站(下簡(jiǎn)稱“一般越行站”)分別為4、6座,越站節(jié)省時(shí)間按表3取值。高峰時(shí)段,全線快、慢車開行數(shù)量分別為4、16對(duì)/h;非高峰時(shí)段,全線快、慢車開行數(shù)量分別為4、8對(duì)/h。高峰、非高峰時(shí)段的越行站分別為4、2座。全日運(yùn)營(yíng)時(shí)間為18 h,其中高峰期為4 h。若越站需限速,則按80 km/h限速考慮,且每趟慢車被越行1次。

1) 情況一,線路L的越行站選用站型a、b。越行站的越行線遠(yuǎn)離站臺(tái),快車可不限速通過(guò);一般越行站的越行線緊臨站臺(tái),快車需限速通過(guò)。因此,若項(xiàng)目選用站型a、b,則全線快車全日節(jié)省時(shí)間需按越行站及一般越行站分別計(jì)算。根據(jù)表3數(shù)據(jù)計(jì)算可得,線路L的快車全日節(jié)省時(shí)間為26.72 h。

2) 情況二,線路L的越行站選用站型c、d。對(duì)于站型c、d的越行站以及一般越行站,越行線均緊鄰站臺(tái),故快車均需限速通過(guò)。該情況下,全線的快車全日節(jié)省時(shí)間主要同越行點(diǎn)數(shù)量及快車的開行數(shù)量有關(guān)。經(jīng)計(jì)算,線路L的快車全日節(jié)省時(shí)間為24.8 h。

由計(jì)算結(jié)果可見:快車通過(guò)越行,均極大地提升了線路的運(yùn)行效率;快車不限速越站會(huì)進(jìn)一步提升快車的運(yùn)行效率;若越行站數(shù)量少,則快車運(yùn)行效率的進(jìn)一步提升優(yōu)勢(shì)不太明顯。

對(duì)于線路L,因越行站數(shù)量少,快車不限速越站全日節(jié)省時(shí)間僅約1.92 h?？梢?采用站型a、b對(duì)快車的運(yùn)行效率的影響差別不大。此外,隨著越站速度的進(jìn)一步提升,站型a、b對(duì)提升快車運(yùn)行效率的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步削弱。

3.2 對(duì)慢車運(yùn)行效率的影響

在越行站,除慢車需停站待避引起運(yùn)行效率降低外,慢車側(cè)向過(guò)岔進(jìn)出站也會(huì)降低慢車的運(yùn)行效率。

據(jù)測(cè)算,與直向過(guò)岔相比,慢車側(cè)向過(guò)岔的進(jìn)站用時(shí)增加約9 s,出站用時(shí)也增加約9 s。

對(duì)此,本文不計(jì)慢車待避時(shí)間,僅討論待避慢車側(cè)向過(guò)岔對(duì)慢車運(yùn)行效率的影響。

若慢車需待避,則無(wú)論哪種站型慢車均需側(cè)向過(guò)岔,從而均會(huì)降低運(yùn)行效率。若慢車無(wú)需待避,則當(dāng)選用站型a、b時(shí),因站臺(tái)位于待避線一側(cè),慢車仍需側(cè)向過(guò)岔,而當(dāng)選用站型c、d時(shí),站臺(tái)緊臨正線,慢車可選擇直向進(jìn)出站。

由此可見,站型a、b會(huì)影響所有慢車的運(yùn)行效率,而站型c、d僅影響需待避慢車。

仍以線路L為例,其越行站為4座。若選用站型a、b,則每趟慢車在4座越行站均需側(cè)向過(guò)岔;若選用站型c、d,則僅需待避慢車在相應(yīng)的越行站側(cè)向過(guò)岔。

由此計(jì)算:當(dāng)線路L的越行站均選用站型a、b時(shí),則全線全日慢車因側(cè)向過(guò)岔進(jìn)出站而延長(zhǎng)的時(shí)間為7.04 h;若線路L越行站均選用站型c、d,則為1.76 h。

綜上所述,慢車側(cè)向過(guò)岔將進(jìn)一步降低慢車的運(yùn)行效率;站型a、b因所有慢車均需側(cè)向過(guò)岔,對(duì)慢車效率的進(jìn)一步影響尤為明顯。以線路L為例,與站型c、d相比,采用站型a、b時(shí)的全日慢車運(yùn)行時(shí)間將增加約5.28 h。

3.3 對(duì)運(yùn)行效率的綜合影響

在城市軌道交通中,慢車的開行數(shù)量通常遠(yuǎn)多于快車的開行數(shù)量,選用站型a、b,雖可在一定程度上提升快車的運(yùn)行效率,但對(duì)慢車運(yùn)行效率的降低更大。因此,在站型選擇時(shí),除考慮提升快車運(yùn)行效率外,還應(yīng)盡量減少對(duì)慢車乘客的影響。當(dāng)越行站選用站型a、b時(shí),尤其應(yīng)注意這一影響。

4 運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)

4.1 運(yùn)營(yíng)靈活性

選用站型a、b時(shí)的運(yùn)營(yíng)靈活性差。表現(xiàn)在:

1) 列車發(fā)生故障時(shí)的運(yùn)營(yíng)靈活性不足。為節(jié)省工程投資,越行站配線通常兼具停車線功能。因站型a、b越行線遠(yuǎn)離站臺(tái),故若故障列車占用正線,則故障列車無(wú)法上下客;若故障車占用待避線,則運(yùn)營(yíng)列車無(wú)法上下客。

2) 慢車只能選擇側(cè)向過(guò)岔進(jìn)出站。對(duì)與選用站型a、b的越行站,所有慢車均需側(cè)向過(guò)岔進(jìn)出站。另外,若運(yùn)營(yíng)后不采用快慢車混合運(yùn)行模式,則所有列車進(jìn)出站均需側(cè)向過(guò)岔。

4.2 道岔維護(hù)工作量

從已運(yùn)營(yíng)的快慢車混合運(yùn)行線路來(lái)看,仍以慢車開行為主,快車開行數(shù)量相對(duì)較少。例如上海軌道交通16號(hào)線,該線全日往滴水湖站方向的快車僅8列,其余均為慢車。

當(dāng)越行站均選用站型a、b時(shí),慢車進(jìn)出站均需側(cè)向過(guò)岔,且慢車開行對(duì)數(shù)多,故道岔切換定位、反位的頻率高,這將增大道岔維護(hù)工作量,道岔故障率也會(huì)隨之升高,對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響加大。

當(dāng)越行站選用站型c、d時(shí),雖待避慢車也會(huì)側(cè)向過(guò)岔,但非待避慢車可選擇直向過(guò)岔,此時(shí)可有效降低道岔切換定位、反位的頻率,也有利于減輕道岔維護(hù)工作量,降低道岔故障率。

5 結(jié)語(yǔ)

越行站是提升快車運(yùn)行效率的重要硬件設(shè)施,它不僅直接影響前期建設(shè)投資,還對(duì)慢車乘客的出行效率產(chǎn)生影響,也關(guān)系到運(yùn)營(yíng)的靈活性。研究表明,在慢車開行數(shù)量大于快車開行數(shù)量的系統(tǒng)中:

1) 若選用站型a、b,不能提升線路整體的運(yùn)行效率,不利于靈活地組織運(yùn)營(yíng),反而會(huì)使道岔頻繁地轉(zhuǎn)向,增大了道岔故障的幾率,增加了影響運(yùn)營(yíng)的概率。

2) 對(duì)于高架越行站,鑒于站型 a 在運(yùn)營(yíng)功能上存在不足,且站型c 的投資增加有限,故建議高架越行站優(yōu)先選用站型c。

3) 對(duì)于地下越行站,站型 b 的運(yùn)營(yíng)功能存在不足,而站型 d 的土建投資較大。若站型 d 的待避線兼停車線功能,為保障運(yùn)營(yíng)的靈活性,則選用站型 d 更為有利。