城市軌道交通14號(hào)道岔的行車組織效率分析

隨著城市軌道交通快速發(fā)展，長(zhǎng)大編組線路逐漸增多，高密度折返、快慢車運(yùn)行等均對(duì)道岔側(cè)向通過速度提出了更高要求。針對(duì)我國(guó)地鐵A8編組線路的站前折返能力及快慢車線路的行車功能，就側(cè)向通過速度更高的14號(hào)道岔和既有12號(hào)道岔進(jìn)行了行車組織效率分析，結(jié)果表明：14號(hào)道岔可滿足“大編組高密度”線路的折返能力及快慢車線路的行車需求，提高了地鐵運(yùn)輸能力、運(yùn)輸效率以及旅客舒適度，在國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)具有很好的應(yīng)用前景。

14號(hào)道岔; 長(zhǎng)大編組; 高密度折返; 快慢車運(yùn)行

U213.6A

鐵路與公路鐵路與公路

［定稿日期］2023-06-08

［作者簡(jiǎn)介］劉宇航（1994—），男，碩士，工程師，從事地鐵線路及軌道設(shè)計(jì)工作。

0" 引言

道岔是影響列車行車速度和安全的關(guān)鍵設(shè)備。目前我國(guó)地鐵標(biāo)準(zhǔn)道岔中主要有7號(hào)、9號(hào)、12號(hào)道岔等，以滿足列車變道、行車折返等要求，其中12號(hào)道岔通過速度最高，直向過岔速度為120 km/h，側(cè)向過岔速度為50 km/h［1］。而隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展，地鐵長(zhǎng)大編組（如8A編組）規(guī)劃和建設(shè)線路越來越普及，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)在建或運(yùn)營(yíng)的8A編組線路已達(dá)20余條。然而，既有的12號(hào)道岔仍無法滿足A型車8輛編組30對(duì)/h的站前折返需求，極大的制約了地鐵運(yùn)營(yíng)效率，也失去了線路起終點(diǎn)站折返方式選擇的靈活性。

同時(shí)，快慢車運(yùn)行作為一種能夠有效解決跨區(qū)域、長(zhǎng)距離的客流出行特征的運(yùn)營(yíng)組織模式，在國(guó)內(nèi)部分城市得到了一定的發(fā)展，如上海16號(hào)線、成都18號(hào)線、廣州21號(hào)線等。而在快慢車設(shè)計(jì)過程中，需要考慮在部分越行站設(shè)置越行線，以同時(shí)滿足慢車停靠和快車通過的功能［2］。目前，已開通的線路快慢車線路中，如成都18號(hào)線，廣州21號(hào)線，其越行線道岔采用12號(hào)，由于側(cè)向過岔速度較低，影響了快車通過速度或慢車進(jìn)站速度，從而不利于列車速度效率的發(fā)揮［3］。若增加道岔號(hào)數(shù)，如在建的成都19號(hào)線，其采用高鐵中的42號(hào)道岔，雖然有效提高了快車通過速度，但也引起了土建規(guī)模的大幅增加。

14號(hào)道岔作為一種側(cè)向過岔速度高于12號(hào)道岔，又能有效控制土建規(guī)模的新型道岔，可適應(yīng)地鐵復(fù)雜環(huán)境，為線路車站配線型式提供更多選擇。根據(jù)行車功能需求，針對(duì)A8編組站前折返能力及快慢車線路應(yīng)用兩方面，對(duì)側(cè)向通過速度更高的14號(hào)道岔（70 km/h）和既有12號(hào)道岔進(jìn)行行車組織效率對(duì)比分析，以探究城市軌道交通行業(yè)中14號(hào)道岔研發(fā)設(shè)計(jì)的可行性和必要性。

1" 14號(hào)道岔在A8編組線路的站前折返能力分析

1.1" 站前交叉渡線折返作業(yè)流程

城市軌道交通線路站前交叉渡線在密集折返時(shí)，線路及行車方向示意如圖1所示，其作業(yè)流程主要分為四種：

（1）第一種：Ⅱ道到達(dá)－Ⅰ道發(fā)車－Ⅰ道到達(dá)，即Ⅱ、I道到達(dá)間隔。

（2）第二種：Ⅰ道發(fā)車－Ⅰ道到達(dá)－Ⅱ道發(fā)車，即I、Ⅱ道發(fā)車間隔。

（3）第三種：Ⅰ道到達(dá)－Ⅱ道發(fā)車－Ⅱ道到達(dá)，即I、Ⅱ道到達(dá)間隔。

（4）第四種：Ⅱ道發(fā)車－Ⅱ道到達(dá)－Ⅰ道發(fā)車，即Ⅱ、I道發(fā)車間隔。

通過加強(qiáng)道岔性能、加大道岔號(hào)數(shù)可提高折返道岔的側(cè)向通過速度，從而縮短列車折返的各項(xiàng)走行時(shí)間，下面將結(jié)合14號(hào)道岔相較于12號(hào)道岔不同的側(cè)向過岔速度，根據(jù)以上作業(yè)流程進(jìn)行A8編組線路30對(duì)/h的站前折返需求分析。

1.2" 兩種道岔的站前折返能力分析

1.2.1" 12號(hào)道岔

采用雙正線同時(shí)收線的方式布置站前交叉渡線，因此計(jì)算折返能力時(shí)均按照列車進(jìn)、出站側(cè)向過岔考［4］，此外由于列車信號(hào)的安全預(yù)留，通過12號(hào)道岔的實(shí)際側(cè)向速度按45 km/h考慮。對(duì)某A8線路車站的Ⅰ道/Ⅱ道交替折返作業(yè)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算后的橫道如圖2所示。

由圖2可知，應(yīng)用12號(hào)道岔的站前折返作業(yè)時(shí)間間隔為116 ″，按照10%的能力富裕，實(shí)際折返能力僅為27對(duì)/h，不滿足折返能力30對(duì)/h的行車需求。

1.2.2" 14號(hào)道岔

按照上述計(jì)算方法，對(duì)14號(hào)道岔開展分析，同樣考慮到列車信號(hào)的實(shí)際情況，計(jì)算折返能力時(shí)，通過14號(hào)道岔的實(shí)際側(cè)向速度按60 km/h考慮，同一A8線路車站的Ⅰ道/Ⅱ道交替折返作業(yè)時(shí)間計(jì)算橫道如圖3所示。

由圖3可知，應(yīng)用14號(hào)道岔的站前折返作業(yè)時(shí)間間隔為105″，按照10%的能力富裕，實(shí)際折返能力可滿足折返能力30對(duì)/h要求。

2" 14號(hào)道岔在快慢車線路的應(yīng)用分析

2.1" 快慢車模式下的車站配線方案

列車要實(shí)現(xiàn)快慢車、跨線運(yùn)行等多種運(yùn)行模式，線路的配線設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。快車通過不停站以提高過站速度和減少停站時(shí)間來實(shí)現(xiàn)快速送達(dá)的目的，勢(shì)必會(huì)與前行慢車交匯并越過，故需要在部分車站設(shè)置越行線讓慢車避讓［5］。越行站配線一般有四種基本形式，主要包括：平行雙島四線站、上下雙島四線站、單島四線站和兩側(cè)四線站［6］，不同形式的配線示意如圖4所示。

針對(duì)這四種越行站的配線方案，各自優(yōu)缺點(diǎn)分析如表1所示。

由表1可知，雙島方案運(yùn)營(yíng)組織較為靈活，但土建規(guī)模、投資較大；島式方案和側(cè)式方案行車功能相似，但島式方案正線間距寬，出站即可使用盾構(gòu)法施工，常用于地下車站［7］；以A8編組、12 m島式車站、地下兩層站為例，雙島方案建筑面積為6.48萬/m2，土建投資約8.57億元，島式方案建筑面積為3.52 m2，土建投資約4.67億元，可見島式方案較雙島方案節(jié)省工程投資約3.9億元，在滿足運(yùn)營(yíng)功能的前提下更為經(jīng)濟(jì)合理。

綜上分析，對(duì)于城市軌道交通線路而言，快慢車模式下地下車站以島式方案為主，因此就快慢車線路中島式車站站型應(yīng)用14號(hào)道岔和12號(hào)道岔的運(yùn)行效率進(jìn)行對(duì)比分析。

2.2" 兩種道岔的快慢車運(yùn)行效率分析

島式車站分為正線不靠站臺(tái)以及正線靠站臺(tái)兩種，并分別進(jìn)行14號(hào)道岔和12號(hào)道岔越行渡線的快慢車運(yùn)行效率分析。不同道岔的正線不靠站臺(tái)（方案一、方案二）以及正線靠站臺(tái)（方案三、方案四）的應(yīng)用如圖5所示。

由圖5可知，不同配線方案的普通車均側(cè)向進(jìn)入Ⅱ道/Ⅲ道停車，快車直向進(jìn)入Ⅰ道/Ⅳ道通過車站，故障車停放于外側(cè)Ⅰ道/Ⅳ道。正線靠站臺(tái)（方案一、方案二）為了保證慢車接車時(shí)進(jìn)路不占用車站外側(cè)正線，從而影響快車通過，在接車方向加設(shè)安全線；正線靠站臺(tái)（方案三、方案四）為了保證辦理慢車接車進(jìn)路時(shí)不占用車站接車方向的遠(yuǎn)端道岔，從而影響快車通過，接車方向越行渡線道岔遠(yuǎn)離車站端部。

上述方案中正線不靠站臺(tái)的普通車需側(cè)向過岔，正線靠站臺(tái)的快車需側(cè)向過岔，因此在考慮信號(hào)安全預(yù)留情況下，某地鐵線路普通車及快車的進(jìn)、出站14號(hào)道岔（實(shí)際側(cè)向通過速度按60 km/h）和12號(hào)道岔（實(shí)際側(cè)向通過速度按45 km/h）牽引計(jì)算如圖6和圖7所示。

由圖6、圖7可知，對(duì)于島式車站正線不靠站臺(tái)方案時(shí)，普通車通過14號(hào)道岔時(shí)進(jìn)/出站較12號(hào)道岔牽引速度明顯提升；同樣對(duì)于島式車站正線靠站臺(tái)方案時(shí)，快車通過14號(hào)道岔時(shí)進(jìn)/出站較12號(hào)道岔牽引速度也明顯提升。根據(jù)牽引計(jì)算結(jié)果，島式車站方案中不同道岔對(duì)普通和快車運(yùn)行時(shí)間的影響統(tǒng)計(jì)如表2所示。

由表2可知，正線不靠站臺(tái)方案雖對(duì)快車無影響，但普通車進(jìn)/出站一次需增加運(yùn)行時(shí)間17s（12號(hào)道岔）、6s（14號(hào)道岔）；同時(shí)，正線靠站臺(tái)方案雖對(duì)普通車無影響，但快車通過車站需增加運(yùn)行時(shí)間30s（12號(hào)道岔）、16s（14號(hào)道岔）。由此可見，14號(hào)道岔對(duì)于島式車站不同配線方案的普通車和快車均能發(fā)揮較好的速度優(yōu)勢(shì)。

3" 結(jié)論

列車大編組方案下，由于列車長(zhǎng)度的增加，線路行車功能對(duì)道岔的側(cè)向速度提出了更高的要求。針對(duì)城市軌道交通中A8編組站前折返及快慢車線路兩種運(yùn)行模式，對(duì)不同號(hào)數(shù)的道岔進(jìn)行了行車功能分析，經(jīng)檢算得到結(jié)論：

（1）站前交叉渡線在密集折返時(shí)，14號(hào)道岔相較于既有12號(hào)道岔可滿足大編組列車折返能力（30對(duì)/h）的要求。

（2）快慢車運(yùn)行模式中，14號(hào)道岔側(cè)向速度更高，對(duì)于島式車站不同配線方案的普通車和快車均能發(fā)揮較好的速度優(yōu)勢(shì)。

（3）側(cè)向通過速度更高的14號(hào)道岔（70 km/h）能提高地鐵運(yùn)輸能力、運(yùn)輸效率以及旅客舒適度，滿足城市軌道交通運(yùn)量快速增長(zhǎng)的需求，作為一種亟待研發(fā)和設(shè)計(jì)的新型道岔，在國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)具有很好的前景和市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)

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