丁 偉,李愛東,湯 杰,于德勇

(1.中國鐵路設(shè)計集團有限公司交通運輸規(guī)劃研究院，天津 300000;2.深圳地鐵集團有限公司，廣東 深圳 518000)

地鐵具有運量大、快速、安全、穩(wěn)定、受氣候條件影響小等特點，對解決城市的交通擁堵問題效果顯著。不同站型布置、速度目標(biāo)值、車輛編組、道岔型號對線路折返能力都有較大的影響，傳統(tǒng)軌道交通設(shè)計中折返站往往使用島式站前折返站型、島式站后折返站型、側(cè)式站后折返站型；而側(cè)式站前折返由于受制于車輛交替?？吭诓煌九_，在一定程度上導(dǎo)致旅客上錯車，實際設(shè)計中并不采用。在傳統(tǒng)城市軌道交通中，速度目標(biāo)值往往在80～100 km/h，車輛編組長度在120～140 m，道岔型號在9～12號之間；但隨著城市的發(fā)展，運能需求、速度要求逐步提升，如北京、上海、廣州均已采用更高編組(186 m場、8輛編組)、更高速度(160 km/h)的軌道交通系統(tǒng)，隨著各項基本指標(biāo)的改變，極大地影響線路折返能力。因此，影響折返能力的各項技術(shù)指標(biāo)是相互耦合的，不同的技術(shù)指標(biāo)組合所對應(yīng)的折返能力也是不同的，系統(tǒng)地研究不同情境下折返能力情況及其內(nèi)在聯(lián)系，以及更大、更快軌道交通系統(tǒng)中折返能力的提升，對軌道交通設(shè)計工作具有極大的意義。

錢煥[1]研究城市軌道交通輔助折返線型式。按折返站位置可分為起終點折返站和中間折返站，按折返方式又可分為站前折返、站后折返、混合折返和循環(huán)折返4種。朱小軍、王九州等[2]介紹車站配線的分類及其功能，然后針對其設(shè)計及評價方法，給出車站配線設(shè)計的基本步驟及流程，同時給出車站配線的評價方法、配線分布和折返時間計算圖。以上研究均基于軌道交通中的某點去分析軌道交通折返能力情況，并未在不同情境下(不同站型、不同速度目標(biāo)值、不同編組形式等條件下)對折返站的折返能力做系統(tǒng)性研究。本文將對影響折返能力的重要因素進(jìn)行系統(tǒng)研究。

1 傳統(tǒng)站型折返能力分析

列車折返設(shè)備的通過能力受站型、折返方式影響較大，下面對不同線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)條件下的站型、折返方式等進(jìn)行折返能力分析。

1.1 折返能力計算的基礎(chǔ)參數(shù)

1)辦理進(jìn)路作業(yè)時間(含道岔搬動)：13 s。

2)列車換端作業(yè)時間：12 s。

3)道岔側(cè)向限速：一般設(shè)計速度80～100 km/h的系統(tǒng)采用9號道岔，設(shè)計速度120～160 km/h的系統(tǒng)采用12號道岔。

4)道岔限速：9號道岔側(cè)向限速35 km/h，計算采用30 km/h；12號道岔側(cè)向限速50 km/h，計算采用45 km/h。

1.2 不同站型下折返能力分析

1)島式站后雙停車線折返，如圖1所示。

一般島式站后雙停車線(站前無單渡線)折返能力如表1所示。

圖1 島式站后雙停線折返

表1 島式站后雙停線折返能力匯總 對車/h

2)側(cè)式站后折返，如圖2所示。

圖2 側(cè)式站后折返

一般側(cè)式站后雙停車線(站前無單渡線)折返能力如表2所示。

表2 側(cè)式站后折返能力匯總 對車/h

3)島式站前折返，如圖3所示。一般島式站前(站前逆岔布置單渡線)折返能力如表3所示。

4)不同站型折返能力分析，如圖4—圖6所示。

圖3 島式站前折返

表3 島式站前折返能力匯總 對車/h

圖4 不同編組島式站后折返能力變化

圖5 側(cè)式站后折返能力變化

圖6 島式站前折返能力變化

由以上分析可知，在同一站型及折返方式的條件下，隨著列車運行速度提高和列車長度增加，折返能力都會隨之降低；但在不同站型及折返方式的條件下，采用側(cè)式站后折返方式，折返能力最大；采用島式站前折返方式，折返能力最小。采用傳統(tǒng)折返方式，在速度目標(biāo)值160 km/h、A型車8輛編組、12號道岔形式情況下，采用側(cè)式站后折返最大折返能力為27對車/h，輸送能力為57 672萬人/h。

2 混合折返方式折返能力分析

隨著特大城市如北京、上海、深圳的高度發(fā)展，城市空間不斷延展，職居分離的情況日益加劇，需要運量規(guī)模大、運輸速度快的軌道交通系統(tǒng)支撐城市發(fā)展。通過上文可知，在傳統(tǒng)折返模式下，提高列車編組量數(shù)，列車折返能力隨之降低；提高運輸速度，列車折返能力也隨之降低；在傳統(tǒng)模式下，提高列車折返能力與列車長度(列車編組量數(shù))、最高運行速度是相互矛盾的。因此，本次討論通過增加折返徑路提高列車折返能力，即混合折返方式?；旌险鄯嫡拘腿鐖D7所示。

圖7 混合折返站

車站兼具縱列式與橫列式特點。同時具有站前和站后折返方式，通過合理增設(shè)配線，形成接車、轉(zhuǎn)線、發(fā)車的平行進(jìn)路，使兩列(或以上)列車在站內(nèi)能平行完成折返作業(yè)，縮短列車折返時間，提高折返能力。

根據(jù)第三線模式的配線形式，本次對其決定系統(tǒng)能力的折返能力做仿真模擬分析，采用X-drive進(jìn)行仿真計算。

2.1 仿真相關(guān)參數(shù)

1)停站時間如表4所示。

表4 停站時間

2)軌道參數(shù)如表5所示。

表5 限速指標(biāo)

3)車輛參數(shù)如表6所示。列車長度：6節(jié)編組列車為140.72 m，8節(jié)編組列車為186 m。

牽引加速度分析如表7—表8所示。

表7 160 km/h牽引加速度分析

表8 120 km/h牽引加速度分析

續(xù)表8列車速度/(m/s)列車加速度/(m/s2)AW0空載AW3滿載2.51.080.952.7777777781.080.953.0555555561.080.953.3333333331.080.953.6111111111.080.953.8888888891.080.954.1666666671.080.954.4444444441.080.954.7222222221.080.9551.080.955.2777777781.080.955.5555555561.080.955.8333333331.080.956.1111111111.080.956.3888888891.080.956.6666666671.080.956.9444444441.080.957.2222222221.080.957.51.080.957.7777777781.080.958.0555555561.080.958.3333333331.080.958.6111111111.080.958.8888888891.080.959.4444444441.070.959.7222222221.070.95101.070.9510.277777781.070.9510.555555561.070.9510.833333331.070.9511.111111111.070.9511.388888891.070.9511.666666671.070.9511.944444441.070.9512.222222221.070.9512.51.070.9512.777777781.070.9513.055555561.070.91

續(xù)表8列車速度/(m/s)列車加速度/(m/s2)AW0空載AW3滿載13.333333331.070.8913.611111111.070.8713.888888891.070.8514.166666671.070.8314.444444441.070.8114.722222221.070.80151.070.7815.277777781.070.7715.555555561.070.7515.833333331.070.7416.111111111.050.7216.388888891.030.7116.666666671.010.7016.944444440.990.6917.222222220.980.6717.50.960.6617.777777780.940.6518.055555560.930.6418.333333330.910.6318.611111110.900.6218.888888890.880.6119.166666670.870.6019.444444440.860.5919.722222220.840.58200.830.5720.277777780.820.5620.555555560.800.5620.833333330.790.5521.111111110.780.5421.388888890.770.5321.666666670.760.5221.944444440.750.5222.222222220.740.5122.50.730.5022.777777780.720.4923.055555560.710.4923.333333330.700.4823.611111110.690.47

續(xù)表8列車速度/(m/s)列車加速度/(m/s2)AW0空載AW3滿載23.888888890.670.4624.166666670.650.4524.444444440.640.4424.722222220.620.43250.600.4225.277777780.590.4025.555555560.580.3925.833333330.560.3826.111111110.550.3726.388888890.530.3726.666666670.520.3626.944444440.510.3527.222222220.500.3427.50.480.3327.777777780.470.3228.055555560.460.3128.333333330.450.3128.611111110.440.3028.888888890.430.2929.166666670.420.2929.444444440.410.2829.722222220.400.27300.390.2630.277777780.380.2630.555555560.370.2530.833333330.360.2531.111111110.350.2431.388888890.350.2331.666666670.340.2331.944444440.330.2232.222222220.320.2232.50.310.2132.777777780.310.2133.055555560.300.2033.333333330.290.20

4)進(jìn)路設(shè)置。

5)對于列車折返的仿真，CBI設(shè)置進(jìn)路時間是15 s。

6)站內(nèi)停車策略。

7)CBTC減速曲線：[-0.8,0,0]。

8)折返站站型，如圖8所示。列車?yán)谜厩?、站后混合交替折返?/p>

圖8 折返站型

9)仿真需求。終點站以混合折返形式布置，通過1、2站臺交替折返。先接1站臺；先接2站臺。

2.2 混合式交替折返仿真結(jié)果

列車按站后折返—站前折返交替運行，如表9所示。

由表9可知，采用交替折返方式，6輛編組A型車折返間隔為92 s，折返能力為39對車/h；8輛編組A型車折返間隔為94 s，折返能力為38對車/h。

表9 混合式交替折返仿真結(jié)果

續(xù)表9

2.3 混合折返輸送能力測算

根據(jù)仿真結(jié)果，采用三線交替折返方式，不同編組方案輸送能力如表10所示。

表10 A型車不同編組方案折返能力

由表10可知，采用第三線交替折返方式，A型車6輛編組最高運能可達(dá)6.2萬人/h，8輛編組最高運能可達(dá)8.12萬人/h。較傳統(tǒng)折返能力提高30%。

3 結(jié)束語

通過增加1條折返徑路即第三線混合式折返的方式，經(jīng)X-drive模擬仿真軟件測試，在不同速度目標(biāo)值、不同編組情況下，線路輸送能力最大可提升至81 168人/h，較傳統(tǒng)折返方式折返能力(速度目標(biāo)值160 km/h、A型車8輛編組，27對車/h)提升40.7%。因此，混合式折返對城市軌道交通折返能力有較大地提升，在部分超大城市的大客流通道中可通過提高折返能力提升整條線路的運輸能力及運輸品質(zhì)。