孫思南

(新譽(yù)龐巴迪信號(hào)系統(tǒng)有限公司，213166，常州//高級(jí)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(guān)鍵環(huán)節(jié)，其折返時(shí)間長(zhǎng)短直接影響到整個(gè)線路的行車(chē)間隔和運(yùn)營(yíng)效率，并最終體現(xiàn)在列車(chē)的追蹤間隔上。目前，主要通過(guò)縮短列車(chē)停站時(shí)間、減少信號(hào)設(shè)備反應(yīng)時(shí)間及修改渡線布置等方式來(lái)提高折返能力。然而，對(duì)于配線布局已定型的折返車(chē)站，通過(guò)修改聯(lián)鎖條件來(lái)實(shí)現(xiàn)既安全又優(yōu)化折返時(shí)間的研究基本很少。本文以曾作為上海軌道交通11號(hào)線臨時(shí)折返站的羅山路站為例，分析折返站站列車(chē)折返時(shí)間優(yōu)化方法。

1 羅山路站概述

上海軌道交通11號(hào)線(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“11號(hào)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(zhǎng)度約為62.6 km，設(shè)31座車(chē)站。支線西起江蘇省昆山市的花橋站，終點(diǎn)為上海嘉定區(qū)的嘉定新城站，線路全長(zhǎng)約為12.81 km，設(shè)7座車(chē)站。

當(dāng)11號(hào)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(shí)折返站時(shí)，11號(hào)線列車(chē)交路由兩大一小共3個(gè)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(chē)間隔為112 s，最大列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù)為32對(duì)/h。

圖1為嘉定北站/花橋站—羅山路站運(yùn)行交路圖。由圖1可以看出，羅山路站作為11號(hào)線臨時(shí)折返站時(shí)，其折返時(shí)間對(duì)線路交路的行車(chē)間隔有著重要影響，本文將對(duì)其進(jìn)行具體分析。

圖1 11號(hào)線嘉定北站/花橋站—羅山路站運(yùn)行交路圖

2 羅山路站折返性能仿真分析

基于11號(hào)線正在使用的移動(dòng)閉塞方案，利用仿真軟件對(duì)羅山路站的折返性能進(jìn)行計(jì)算和分析。

分析中使用的假設(shè)參數(shù)如下：①由車(chē)輛供應(yīng)商提供的列車(chē)參數(shù)，如列車(chē)常用制動(dòng)率為0.8 m/s2，牽引切除時(shí)間為0.42 s，常用制動(dòng)延時(shí)為1.9 s，0～90%的緊急制動(dòng)等效建立時(shí)間為1.6 s；②道岔反位限速為30 km/h(該站道岔類(lèi)型為9號(hào)道岔)；③道岔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為9 s，其中信號(hào)處理時(shí)間占2 s；④所有折返由兩名司機(jī)完成，最大折返時(shí)間為10 s；⑤從MA(移動(dòng)授權(quán))開(kāi)始延伸至車(chē)載ATC(列車(chē)自動(dòng)控制)執(zhí)行延伸的MA之間的時(shí)延≤1 s;⑥信息處理及通信時(shí)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(gè)方案進(jìn)行計(jì)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(shí)，后續(xù)列車(chē)方可進(jìn)站。該方案示意圖如圖2所示，相關(guān)具體說(shuō)明如表1所示。

圖2 羅山路站道岔定位方案示意圖

時(shí)間/s事件描述0列車(chē)1從站臺(tái)2出發(fā),駛向折返軌道28的虛擬站臺(tái);列車(chē)2的MA在列車(chē)1出發(fā)后延伸至站臺(tái)范圍計(jì)時(shí)開(kāi)始040列車(chē)1出清岔區(qū)計(jì)軸區(qū)段GC3403-3405,道岔3411被命令轉(zhuǎn)到定位旅行時(shí)間為40 s44列車(chē)1到達(dá)折返位置(虛擬站臺(tái)34)旅行時(shí)間為44 s49道岔3411轉(zhuǎn)至定位;列車(chē)2的MA延伸至信號(hào)機(jī)X3415的SPP(信號(hào)防護(hù)點(diǎn))處共計(jì)9 s,包括7 s道岔移動(dòng)時(shí)間和2 s余量50列車(chē)2收到延伸的MACBTC(基于通信的列車(chē)控制)時(shí)延1 s5410 s后,列車(chē)1從折返軌出發(fā)駛向站臺(tái)110 s改變車(chē)頭方向(包括道岔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間9 s)86列車(chē)1出清岔區(qū)計(jì)軸區(qū)段GC3401-3407;道岔3403/3405被命令轉(zhuǎn)至定位旅行時(shí)間為32 s87列車(chē)2到達(dá)站臺(tái)2(第50 s列車(chē)2收到延伸MA,其進(jìn)站時(shí)間為37 s)進(jìn)站時(shí)間為37 s(從列車(chē)2位于站臺(tái)2邊緣外的安全制動(dòng)距離處開(kāi)始計(jì)算)95道岔3403/3405轉(zhuǎn)至定位共計(jì)9 s,包括7 s道岔移動(dòng)時(shí)間和2 s余量122列車(chē)2停站結(jié)束后,從站臺(tái)2出發(fā)進(jìn)行折返(道岔3411在列車(chē)2停站時(shí)間內(nèi),已被轉(zhuǎn)至反位)列車(chē)2停站時(shí)間設(shè)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(chē)都在下行折返軌道27進(jìn)行折返作業(yè)。該方案示意圖如圖3所示，相關(guān)具體說(shuō)明如表2所示。

圖3 羅山路站道岔反位方案示意圖

通過(guò)上述分析可知，羅山路站的站后道岔無(wú)論鎖在定位還是反位，其折返時(shí)間均大于設(shè)計(jì)要求的112 s，尤其道岔反位時(shí)更為嚴(yán)重，故不再考慮道岔反位方案。

3 羅山路站折返時(shí)間過(guò)長(zhǎng)原因分析

通過(guò)上述計(jì)算可知，在道岔定位方案中，由于只能在列車(chē)出清了岔區(qū)計(jì)軸區(qū)段GC3403-3405后，道岔3411才可轉(zhuǎn)到定位，故延遲了列車(chē)2 MA的延伸，導(dǎo)致列車(chē)2進(jìn)站時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

圖4 道岔定位方案中的軌道布置圖(計(jì)軸超限)

究其根本原因是在于:以往對(duì)于類(lèi)似軌道布置(見(jiàn)圖4)，道岔SWA有一個(gè)聯(lián)鎖的限制條件，即當(dāng)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(shí)，道岔SWA會(huì)被鎖閉而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。即當(dāng)列車(chē)駛向折返軌道過(guò)程中，出清岔區(qū)計(jì)軸區(qū)段GCA后，根據(jù)三點(diǎn)檢查原理計(jì)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(dǎo)致信號(hào)機(jī)X3415的SPP(信號(hào)防護(hù)點(diǎn)，通常為50 m)無(wú)法建立， 此時(shí)MA無(wú)法為后續(xù)列車(chē)進(jìn)站延伸出足夠的安全距離，從而導(dǎo)致列車(chē)延遲進(jìn)站，影響折返時(shí)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(huì)存在計(jì)軸超限的情況，即相鄰計(jì)軸區(qū)段邊界侵入道岔警沖標(biāo)內(nèi)，故在無(wú)進(jìn)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(jiàn)圖4)：即當(dāng)有列車(chē)占用計(jì)軸區(qū)段GCB-C并且道岔SWB在反位或道岔SWC在定位時(shí)，操作員無(wú)法操作道岔SWA(如轉(zhuǎn)到定位)，以避免此時(shí)非ATP(列車(chē)自動(dòng)保護(hù))的人工駕駛列車(chē)(例如限制人工駕駛模式列車(chē)或切除ATP的列車(chē))駛過(guò)道岔位于定位的GCA計(jì)軸區(qū)段，而與岔區(qū)GCB-C上的列車(chē)發(fā)生側(cè)撞的危險(xiǎn)。當(dāng)然需要說(shuō)明的是，若已有排列經(jīng)過(guò)SWA的定向進(jìn)路，則不會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題，因?yàn)樵谶@種情況下進(jìn)路授權(quán)辦理的前提是岔區(qū)計(jì)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(jì)軸點(diǎn)未超限)

對(duì)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(jiàn)圖5)，即相鄰計(jì)軸區(qū)段并沒(méi)有侵入道岔3411的警沖標(biāo)內(nèi)，故不存在計(jì)軸超限情況。而且， 道岔3411的警沖標(biāo)到計(jì)軸區(qū)段在側(cè)向軌道上的邊界A3415有足夠的距離(約15 m),遠(yuǎn)大于列車(chē)車(chē)鉤斷面到第一車(chē)軸的距離，即列車(chē)車(chē)頭的外懸掛。因此，道岔區(qū)段GC3403-3405有車(chē)占用與否，并不會(huì)對(duì)經(jīng)過(guò)道岔3411定位的列車(chē)產(chǎn)生側(cè)撞隱患。

綜上所述，對(duì)于11號(hào)線羅山路站，可以在聯(lián)鎖表中將道岔3411鎖閉的相關(guān)限制條件去除，即在無(wú)進(jìn)路鎖閉的情況下，岔區(qū)計(jì)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(dú)鎖閉條件。這樣可以提高道岔3411的解鎖時(shí)間，從而使道岔盡快轉(zhuǎn)到期望的定位，使后續(xù)列車(chē)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(jiàn)圖6)相關(guān)具體說(shuō)明見(jiàn)表3。

圖6 羅山路站折返優(yōu)化方案

時(shí)間/s事件描述0列車(chē)1從站臺(tái)2出發(fā),駛向折返軌道27的虛擬站臺(tái);列車(chē)2的MA在列車(chē)1出發(fā)后延伸至站臺(tái)范圍計(jì)時(shí)開(kāi)始030列車(chē)1出清GC3411,道岔3411被命令轉(zhuǎn)到定位運(yùn)行時(shí)間為30 s39道岔3411轉(zhuǎn)至定位,列車(chē)2的MA得以延伸至信號(hào)機(jī)X3415的SPP位置共計(jì)9 s,包括7 s道岔移動(dòng)時(shí)間和2 s余量40列車(chē)2收到延伸的MACBTC時(shí)延1 s44列車(chē)1到達(dá)折返位置(虛擬站臺(tái)33)運(yùn)行時(shí)間為44 s5410 s后,列車(chē)1從折返軌道出發(fā)駛向站臺(tái)1改變車(chē)頭方向時(shí)間為10 s,包括9 s道岔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間77列車(chē)2到達(dá)站臺(tái)2進(jìn)站時(shí)間為37 s,從列車(chē)2位于站臺(tái)2邊緣外一個(gè)安全制動(dòng)距離處開(kāi)始計(jì)算86列車(chē)1出清GC3401-3407,道岔3403/3405被命令轉(zhuǎn)至定位運(yùn)行時(shí)間為32 s95道岔3403/3405被轉(zhuǎn)到定位共計(jì)9 s,包括7 s道岔移動(dòng)時(shí)間和2 s余量112列車(chē)2停站結(jié)束后,從站臺(tái)2出發(fā)進(jìn)行折返(道岔3411在列車(chē)2停站時(shí)間內(nèi),已被轉(zhuǎn)至反位)設(shè)定列車(chē)2停站時(shí)間為35 s

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于一些站后折返且軌道布置類(lèi)似羅山路站的折返站，當(dāng)計(jì)算該站的折返性能時(shí)，不能盲目地按照以往經(jīng)驗(yàn)，尤其當(dāng)模擬計(jì)算得到的折返時(shí)間大于客戶(hù)或設(shè)計(jì)要求而影響線路運(yùn)營(yíng)間隔時(shí)，應(yīng)針對(duì)站型的軌道布局進(jìn)行具體分析。特別是對(duì)于不存在計(jì)軸超限的渡線(即鄰近計(jì)軸區(qū)段未侵入其道岔警沖標(biāo))，在無(wú)安全隱患的情況下可通過(guò)修改聯(lián)鎖表中的道岔解鎖條件，縮短后續(xù)列車(chē)進(jìn)站時(shí)間，從而提高折返效率，優(yōu)化全線列車(chē)運(yùn)行間隔。