鄢紅英

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

隨著國內外對磁浮交通的關注和認同，1磁浮交通建設市場逐漸鋪開。長沙磁浮快線的運營，不僅讓湖南人民有了“發(fā)展新體驗”，也讓人們更深層次地了解中低速磁浮交通制式。中低速磁浮交通作為一種新型軌道交通制式，具有運量大、列車運行時間間隔短的特點。在線運營的列車難免會發(fā)生事故、救援以及突發(fā)事件，為了能使故障車及時離開正線，保證正線其他列車正常運行，減少對正線運行的干擾，需考慮停車線的設置。中低速磁浮車輛具有其自身特性，其發(fā)生故障的機率較低，故障運行能力較強，且磁浮交通的停車線造價也較輪軌系統高，因此中低速磁浮列車停車線的設置相隔長度應略長于輪軌系統。筆者探討的問題主要針對中低速磁浮交通系統如何合理確定停車線的分布密度和設置間隔，確保在中低速磁浮建設與運營過程中，既能提高運營效率，又能有效降低工程建設投資。

1 現狀設置規(guī)定及使用情況

1.1 設計規(guī)范的有關規(guī)定

《地鐵設計規(guī)范》（GB 50157—2013）對停車線設置提出“當兩個具備臨時停車條件的車站相距過遠時，應根據運營需求和工程條件設置停車線”，并建議“故障車待避線的車站間距約為8～10 km，加設的渡線可作為停車布置間距較大時的補充”[1]。

《城市軌道交通工程項目建設標準》（建標 104—2008）對停車線提出“每隔5～6座車站（或8～10 km）應設置故障列車待避線，其間每相隔2～3座車站（約3～5 km）應加設渡線”[2]。

1.2 地鐵停車線的使用情況

據統計，1999—2006年廣州地鐵1號線共發(fā)生了25次電客車故障救援事件，其中，1999年和2000年各發(fā)生了9次，2001年發(fā)生了1次，2004—2006年各發(fā)生了2次。通過列車救援影響時間分析，列車故障救援時間對行車的影響最長時間是45 min，最短14 min，其中有2次的影響時間達30 min以上，中斷行車時間25 min以內的有22次，占總數的88%。

從近幾年上海地鐵共計45次列車故障救援事件統計分析發(fā)現，有7次是推送至停車線，其中4次為推行至終點站停車線，其余均為連掛列車直接回庫[3]。

綜上對于運營成熟的軌道交通線路，故障救援率約為每年1～2次；故障列車救援時間通常都在25 min以內；停車線的使用頻率較低。

2 長沙磁浮快線停車線的設置及問題

2.1 運營情況

長沙磁浮快線是中國首條商業(yè)運營的中低速磁浮鐵路，連接長沙火車南站和長沙黃花國際機場，全程高架敷設，線路全長18.55 km，初期設車站3座（磁浮高鐵站、磁浮榔梨站和磁浮機場站），預留車站2座（會展中心站和汽車城），設計速度為100 km/h。

截至2017年5月5日，長沙磁浮快線安全運營365 d，共計開行列車35 175列次，運行圖計劃兌現率為100%，列車正點率99.8%。總運營里程超67.7萬km，累計發(fā)送旅客約260萬人次，全年單日客流最高達11 503人次。完成公司級運營演練26次，聯合應急演練 4次；車輛檢修完成 1 742列/次日檢，31列/次專列整備；設備設施檢修時共計21.5萬h。長沙磁浮快線給居民提供了比地鐵交通更為安靜、舒適、安全的乘坐體驗，但運營公司同時也提出了車站配線不合理、運營效率不高等意見。

2.2 設置情況

長沙磁浮快線的車站配線如圖1所示。

從圖中可知，全線除車輛段外，黃花機場站具備停放一列故障車的條件。黃花機場站為始發(fā)車站，當采用下行站臺進行列車折返時，上行方向的正線可作為停車線使用。

圖1 長沙磁浮快線全線車站配線示意Fig. 1 Changsha Maglev Express Station

2.3 存在問題分析

從長沙磁浮快運線配線設置來看，長沙南站靠近車輛段，全線除始發(fā)終點站外，中間車站和正線線路均無故障列車停放條件，這就意味著列車最不利情況可能需要推送或牽引距離接近18 km，故障列車清除時間也將遠遠超過30 min。同時起點終點站設置一副折返功能道岔，無備用通路，一旦道岔出現故障，全線將停運。長沙磁浮快運線正式運營一年多來，停車線間距設置不合理導致列車故障清除時間較長的問題尤為突出。

針對中低速磁浮交通制式，如何合理確定停車線的布局是設計和運營中亟待解決的問題。

3 中低速磁浮交通停車線的設置間距

兩停車線的設置間距，除受到客車救援時間、故障列車推行速度、事故頻率等因素影響外，還受到投資規(guī)模的限制。中低速磁浮交通停車線的分布密度從以下幾方面進行分析確定。

3.1 使用頻率和經濟性

目前中低速磁浮列車的運營經驗尚不豐富，從理論上講，與輪軌系統相比，中低速磁浮車輛的動力系統更加分散，每輛車有5個懸浮架，10個直線電機，因而運行故障的幾率小于輪軌系統，且故障運行能力較高。根據多年運營實踐，城市軌道交通運行故障的首要原因在車輛，而車輛故障又以車門故障為居多（約占 30%以上），電氣方面故障相對較少，而影響列車動力的故障更是少之又少。因此中低速磁浮交通停車線的使用頻率較輪軌系統有所降低。

停車線與正線的線路連接多采用道岔系統設備。與傳統鐵路道岔依靠轉轍器部分的尖軌扳動將列車引入正線或側線方向的原理和構造不同，中低速磁浮交通采用關節(jié)型、整體橫移式鋼梁道岔，由道岔梁等主體結構、驅動、鎖定、控制、信號等部分組成，結構復雜，系統精度要求高；由于道岔的主動梁較長，其側向位遠端固定垛梁與直線位的垂直距離相對較大，同時還需滿足設計模數和安全距離的要求，使得道岔的線路適應能力較低，對磁浮線路設計布置影響較大，對中低速磁浮交通停車線布局和造價產生一定的影響[4]?？偟膩碚f，中低速磁浮交通停車線的造價較輪軌系統高。

因此從經濟適用上分析，中低速磁浮列車停車線的設置相隔長度應略長于輪軌系統。

3.2 優(yōu)化客車救援程序

參照湖南磁浮交通發(fā)展有限公司的相關企業(yè)標準，磁浮列車救援過程主要分為以下幾個步驟[5-7]：

1）司機發(fā)現客車故障，司機或車輛工程師根據指示進行故障處理，在排除故障失敗后，申請救援，該過程需要約7 min；

2）司機做好故障車的防護、連掛前的準備；同時救援列車清客，并向故障車靠近，準備連掛，該過程需要5 min；

3）兩列車連掛，確認故障車制動緩解、交路開放，該過程需要3 min；

4）如果列車在區(qū)間內發(fā)生故障，則故障列車及救援列車需要在前方車站停車，故障列車需清客。清客和起、停附加時間約2 min；

5）兩條停車線有一定的距離，救援時可采用后車推或前車拉的方式。重聯的磁浮列車推或拉速度為V救援。但前車拉的方式在高密度時較難實施，列車將會把進停車線的進路堵塞，因此通常采用后車推的方式；

6）救援列車及故障列車進入停車線時，要確認信號，并以5 km/h以下的低速進入停車線停車并解鉤，約需要2.5 min；

7）救援列車解鉤后，回到正線，按所在線路的正常運行方向運行，需要1.5 min，救援過程結束。

以上過程，不計算救援列車和故障車的走行時間，需要約21 min。

從客車救援不同步驟所產生的時間來看，影響救援時間的最大因素是判斷故障、申請救援與救援時的車輛連掛時間。通過優(yōu)化作業(yè)程序如提高司機的故障判斷處理能力、改變行調發(fā)布命令方式等，救援時間完全有可能再壓縮3～4 min[8]。這樣停車線的設置間距可延長2 km。

3.3 故障列車推送速度

長沙磁浮快線救援列車推進或牽引運行速度取值為 30 km/h。針對地鐵制式，通過對既有運營線路的列車分析、計算、試驗、培訓、演練等，地鐵列車故障救援推行速度從2004年的25 km/h，提高到現在的35 km/h，下一步預計可提高到40 km/h[9]。因此中低速磁浮的故障推行速度將有很大的提升空間。

3.4 滿足救援時間

把從故障發(fā)生到恢復正常運行的時間段稱為救援時間。故障救援距離和救援列車運行速度、救援時間長短密切相關[10]。

式中：L救援為故障救援距離，即故障發(fā)生地點距離最近可行的故障車停留地點的距離，也即救援列車推行故障列車的走行距離；V救援為救援時間列車運行的平均速度；t救援為列車救援時間；t作業(yè)為確認故障、清客、連掛、進停車線、解鉤和分離等作業(yè)時間，即從故障發(fā)生到故障解除中除救援車和故障車走行時間之外的所有作業(yè)時間。

由（1）可知，救援距離主要取決于救援時間和救援時的允許速度。當救援速度確定時，在設定了救援時間的允許值上限后，相應的救援列車最長走行距離便可以計算出來，該值對軌道交通線路設計中故障停車線的設置具有重要的指導意義。

目前，多數地鐵運營公司的故障救援時間上限為30 min。從已運營地鐵線路的城市來看，從發(fā)現故障到救援結束最長時間均超過35 min。本次分別針對救援列車推送速度為30 km/h、35 km/h和40 km/h的情況進行分析，救援時間上限分別考慮30 min、35 min和40 min，救援作業(yè)時間取值21 min。不同救援時間下救援距離的上限見表1。

表1 不同救援時間的救援距離Tab. 1 Rescue distance for different rescue times

4 中低速磁浮交通停車線的布局

中低速磁浮交通停車線布局形式的要求與地鐵制式相同，均需滿足“折返站的停車線與折返線宜分開設置，專線專用”和“與正線貫通，便于回段”的要求，且停車線長度均需滿足列車長度加安全距離?；谥械退俅鸥〗煌ǖ牡啦碓靸r維修成本高，且易出故障，中部停車線形式宜采用簡易停車線。停車線可采用如下形式[11]（見圖2、圖3）。

圖2 停車線位于中間車站的布局形式Fig.2 Layout of the parking line located at the intermediate station

圖3 停車線位于終點車站布局形式Fig. 3 Layout of the parking line located at the terminal station

5 結論

1）停車線分布間距受多因素綜合作用，相互聯動動態(tài)影響；

2）停車線分布的合理間距宜規(guī)定一定范圍，各條具體磁浮線路可根據城市結構特征、交通特征、功能定位、客流特征及城市的人文特征等綜合確定；在設計原則中，按照本文推薦范圍具體規(guī)定停車線分布間距；

3）推薦的停車線分布間距不小于5 km，不大于13 km；

4）停車線與折返線布置形式基本相同，功能可互通，必要時停車線可用做臨時折返線，特殊情況下，折返線可當停車線；

5）停車線布置形式除起終點外，中部停車線形式宜采用簡易停車線。