孫思南

(新譽(yù)龐巴迪信號系統(tǒng)有限公司，213166，常州//高級工程師)

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)，其折返時間長短直接影響到整個線路的行車間隔和運(yùn)營效率，并最終體現(xiàn)在列車的追蹤間隔上。目前，主要通過縮短列車停站時間、減少信號設(shè)備反應(yīng)時間及修改渡線布置等方式來提高折返能力。然而，對于配線布局已定型的折返車站，通過修改聯(lián)鎖條件來實現(xiàn)既安全又優(yōu)化折返時間的研究基本很少。本文以曾作為上海軌道交通11號線臨時折返站的羅山路站為例，分析折返站站列車折返時間優(yōu)化方法。

1 羅山路站概述

上海軌道交通11號線(以下簡稱為“11號線”)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，主線線路長度約為62.6 km，設(shè)31座車站。支線西起江蘇省昆山市的花橋站，終點為上海嘉定區(qū)的嘉定新城站，線路全長約為12.81 km，設(shè)7座車站。

當(dāng)11號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折返站時，11號線列車交路由兩大一小共3個交路組成，即嘉定北站—羅山路站、花橋站—羅山路站和南翔站—三林站，最小行車間隔為112 s，最大列車開行對數(shù)為32對/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號線臨時折返站時，其折返時間對線路交路的行車間隔有著重要影響，本文將對其進(jìn)行具體分析。

圖1 11號線嘉定北站/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號線正在使用的移動閉塞方案，利用仿真軟件對羅山路站的折返性能進(jìn)行計算和分析。

分析中使用的假設(shè)參數(shù)如下：①由車輛供應(yīng)商提供的列車參數(shù)，如列車常用制動率為0.8 m/s2，牽引切除時間為0.42 s，常用制動延時為1.9 s，0～90%的緊急制動等效建立時間為1.6 s；②道岔反位限速為30 km/h(該站道岔類型為9號道岔)；③道岔轉(zhuǎn)動時間為9 s，其中信號處理時間占2 s；④所有折返由兩名司機(jī)完成，最大折返時間為10 s；⑤從MA(移動授權(quán))開始延伸至車載ATC(列車自動控制)執(zhí)行延伸的MA之間的時延≤1 s;⑥信息處理及通信時間余量為2 s。

因羅山路站為站后折返站，因此需按照下述兩個方案進(jìn)行計算分析。

2. 1 道岔定位方案

道岔定位方案為道岔3411鎖閉在定位時，后續(xù)列車方可進(jìn)站。該方案示意圖如圖2所示，相關(guān)具體說明如表1所示。

圖2 羅山路站道岔定位方案示意圖

時間/s事件描述0列車1從站臺2出發(fā),駛向折返軌道28的虛擬站臺;列車2的MA在列車1出發(fā)后延伸至站臺范圍計時開始040列車1出清岔區(qū)計軸區(qū)段GC3403-3405,道岔3411被命令轉(zhuǎn)到定位旅行時間為40 s44列車1到達(dá)折返位置(虛擬站臺34)旅行時間為44 s49道岔3411轉(zhuǎn)至定位;列車2的MA延伸至信號機(jī)X3415的SPP(信號防護(hù)點)處共計9 s,包括7 s道岔移動時間和2 s余量50列車2收到延伸的MACBTC(基于通信的列車控制)時延1 s5410 s后,列車1從折返軌出發(fā)駛向站臺110 s改變車頭方向(包括道岔轉(zhuǎn)動時間9 s)86列車1出清岔區(qū)計軸區(qū)段GC3401-3407;道岔3403/3405被命令轉(zhuǎn)至定位旅行時間為32 s87列車2到達(dá)站臺2(第50 s列車2收到延伸MA,其進(jìn)站時間為37 s)進(jìn)站時間為37 s(從列車2位于站臺2邊緣外的安全制動距離處開始計算)95道岔3403/3405轉(zhuǎn)至定位共計9 s,包括7 s道岔移動時間和2 s余量122列車2停站結(jié)束后,從站臺2出發(fā)進(jìn)行折返(道岔3411在列車2停站時間內(nèi),已被轉(zhuǎn)至反位)列車2停站時間設(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)具體說明如表2所示。

圖3 羅山路站道岔反位方案示意圖

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

3 羅山路站折返時間過長原因分析

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

圖4 道岔定位方案中的軌道布置圖(計軸超限)

究其根本原因是在于:以往對于類似軌道布置(見圖4)，道岔SWA有一個聯(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，道岔SWA會被鎖閉而不能轉(zhuǎn)動。即當(dāng)列車駛向折返軌道過程中，出清岔區(qū)計軸區(qū)段GCA后，根據(jù)三點檢查原理計軸區(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)致信號機(jī)X3415的SPP(信號防護(hù)點，通常為50 m)無法建立， 此時MA無法為后續(xù)列車進(jìn)站延伸出足夠的安全距離，從而導(dǎo)致列車延遲進(jìn)站，影響折返時間。

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，一般都會存在計軸超限的情況，即相鄰計軸區(qū)段邊界侵入道岔警沖標(biāo)內(nèi)，故在無進(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(見圖4)：即當(dāng)有列車占用計軸區(qū)段GCB-C并且道岔SWB在反位或道岔SWC在定位時，操作員無法操作道岔SWA(如轉(zhuǎn)到定位)，以避免此時非ATP(列車自動保護(hù))的人工駕駛列車(例如限制人工駕駛模式列車或切除ATP的列車)駛過道岔位于定位的GCA計軸區(qū)段，而與岔區(qū)GCB-C上的列車發(fā)生側(cè)撞的危險。當(dāng)然需要說明的是，若已有排列經(jīng)過SWA的定向進(jìn)路，則不會出現(xiàn)此問題，因為在這種情況下進(jìn)路授權(quán)辦理的前提是岔區(qū)計軸區(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(計軸點未超限)

對于羅山路站而言，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(見圖5)，即相鄰計軸區(qū)段并沒有侵入道岔3411的警沖標(biāo)內(nèi)，故不存在計軸超限情況。而且， 道岔3411的警沖標(biāo)到計軸區(qū)段在側(cè)向軌道上的邊界A3415有足夠的距離(約15 m),遠(yuǎn)大于列車車鉤斷面到第一車軸的距離，即列車車頭的外懸掛。因此，道岔區(qū)段GC3403-3405有車占用與否，并不會對經(jīng)過道岔3411定位的列車產(chǎn)生側(cè)撞隱患。

綜上所述，對于11號線羅山路站，可以在聯(lián)鎖表中將道岔3411鎖閉的相關(guān)限制條件去除，即在無進(jìn)路鎖閉的情況下，岔區(qū)計軸區(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單獨鎖閉條件。這樣可以提高道岔3411的解鎖時間，從而使道岔盡快轉(zhuǎn)到期望的定位，使后續(xù)列車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(見圖6)相關(guān)具體說明見表3。

圖6 羅山路站折返優(yōu)化方案

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

5 結(jié)語

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