劉川

摘 要：跨座式單軌系統(tǒng)作為城市軌道交通的一種，由于其高架敷設(shè)投資低、景觀好等特點(diǎn)，目前被許多大中城市所采用。但跨座式單軌由于車輛、道岔等方面的不同，其折返能力往往低于地鐵，加上車輛自身載客能力較低，運(yùn)輸能力比地鐵有較大差距。提高跨座式單軌折返能力，對(duì)于提升其運(yùn)輸能力和服務(wù)水平都有重要的意義。本文以重慶跨座式單軌系統(tǒng)為例，分析影響其運(yùn)輸能力的因素，研究進(jìn)一步提升運(yùn)輸能力的方法。

關(guān)鍵詞：跨座式單軌;運(yùn)輸能力;折返能力;提升

單軌系統(tǒng)的定義為：采用電力牽引列車在一條軌道梁上運(yùn)行的中低運(yùn)量城市軌道交通系統(tǒng)，根據(jù)車輛與軌道梁之間的位置關(guān)系，單軌系統(tǒng)分為跨座式單軌和懸掛式單軌兩種類型。

由于目前國內(nèi)僅重慶有開通運(yùn)營，且作為城市軌道交通骨干線路的跨座式單軌，因此，本文以重慶跨座式單軌系統(tǒng)為例，分析影響其運(yùn)輸能力的因素，研究進(jìn)一步提升運(yùn)輸能力的方法。

1 運(yùn)輸能力的計(jì)算方法

運(yùn)輸能力是指在一條線路上，某一方向一小時(shí)內(nèi)所能運(yùn)載的總旅客數(shù)。用單方向斷面每小時(shí)通過的最大乘客人數(shù)來表示。

N運(yùn)輸能力=N列車×N線路

1.1 列車能力

每列車的載客能力取決于列車編組的長度和每列車的定員：

N列車=列車編組×列車定員

重慶跨座式單軌系統(tǒng)的列車能力是相對(duì)比較固定的，重慶2、3號(hào)線由于建設(shè)時(shí)間較早，且作為重慶骨干線路，客流較大的特殊性，采用了8輛編組設(shè)計(jì)，本文僅以重慶8輛編組為例。N列車為1 292人（站立標(biāo)準(zhǔn)6人/m2）。

1.2 線路能力

N線路=60/t間隔，即一個(gè)方向上一小時(shí)內(nèi)可以通過的最大列車數(shù)量，其中t間隔為列車折返追蹤間隔t折返追蹤、車站追蹤間隔t車站追蹤、區(qū)間信號(hào)追蹤間隔t信號(hào)追蹤等間隔時(shí)間中最大的一個(gè)，它與運(yùn)營組織方案、線路條件、客流水平、車站形式、信號(hào)系統(tǒng)等因素有關(guān)。

作為城市軌道交通的線路采用CBTC移動(dòng)閉塞，t信號(hào)追蹤能達(dá)到90 s及以內(nèi);t車站追蹤受運(yùn)營管理、線網(wǎng)規(guī)模等影響，具有不確定性和可調(diào)整性，一般不會(huì)成為t間隔中最大的;而t折返追蹤需要經(jīng)過特定的作業(yè)程序，往往是制約N運(yùn)輸能力的關(guān)鍵因素。下文，也重點(diǎn)從t折返追蹤分析，研究其優(yōu)化和提升的方法。

2 折返追蹤間隔制約因素分析

2.1 折返方式及相關(guān)參數(shù)

2.1.1 折返方式

重慶跨座式單軌最常用的折返方式包括：側(cè)式車站，站后設(shè)單渡線折返;島式站，站后設(shè)單折返線折返。詳見下圖。

2.1.2 折返時(shí)間相關(guān)參數(shù)

（1）辦理進(jìn)路至列車啟動(dòng)：有道岔轉(zhuǎn)換26 s，無道岔轉(zhuǎn)換11 s。

（2）列車進(jìn)站：進(jìn)站進(jìn)路辦理至列車響應(yīng)后，列車從相應(yīng)區(qū)間位置正常運(yùn)行至進(jìn)站停車，相應(yīng)位置應(yīng)保證列車能在當(dāng)前運(yùn)行速度以常用制動(dòng)在站端前10 m停車。

（3）折返站列車停站時(shí)間：30 s。

（4）列車進(jìn)折返線：列車車尾過道岔A5 m解鎖進(jìn)路，解鎖或延時(shí)占用時(shí)間3 s后，可辦理下一列車進(jìn)站進(jìn)路;過道岔10 m停車。

（5）列車頭尾轉(zhuǎn)換時(shí)間為10 s。

（6）列車出折返線：列車車尾過道岔B5 m解鎖進(jìn)路，解鎖或延時(shí)占用時(shí)間3 s后，可辦理下一列車進(jìn)折返線進(jìn)路。

（7）列車出站：列車出站車尾過站端約65 m，可辦理下一列車進(jìn)站進(jìn)路。

（8）交路折返站均采用關(guān)節(jié)可撓型道岔，列車側(cè)向通過道岔速度不超過25 km/h;直向過岔不限速。

（9）進(jìn)、出站時(shí)間和進(jìn)、出折返線時(shí)間根據(jù)牽引計(jì)算確定，本文不詳細(xì)說明。

2.2 折返追蹤間隔時(shí)間及折返能力

在不考慮線路縱坡、曲線半徑影響的情況下，對(duì)t折返追蹤進(jìn)行分析，計(jì)算出列車連續(xù)折返t折返追蹤為125 s，車站折返能力計(jì)算值28對(duì)/h。

2.3 折返追蹤間隔制約因素

在2.2小節(jié)中的計(jì)算時(shí)間為理論計(jì)算值，但在實(shí)際運(yùn)營過程中受多種因素的影響，一般會(huì)有10%左右的增量，基本可以滿足24～25對(duì)/h的折返能力，這相比地鐵30對(duì)/h的折返能力差距較大。結(jié)合地鐵相關(guān)參數(shù)的對(duì)比，分析影響折返能力的要素如下。

從上表可看出，影響跨座式單軌折返能力的因素主要為道岔轉(zhuǎn)換時(shí)間、列車側(cè)向過岔限速和停站時(shí)間。

3 提升折返能力的措施

3.1 縮短道岔轉(zhuǎn)轍時(shí)間

跨座式單軌的道岔系統(tǒng)與地鐵有很大差異。跨座式單軌道岔采用了與軌道梁相似的梁式結(jié)構(gòu)，由一組互相聯(lián)接，關(guān)節(jié)間可轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼箱梁組成，主要分為道岔結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)轍驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及信號(hào)控制系統(tǒng)3部分。道岔轉(zhuǎn)轍時(shí)間主要包括信號(hào)發(fā)出、解鎖、轉(zhuǎn)轍、鎖定、信號(hào)回饋等時(shí)間，其轉(zhuǎn)轍時(shí)間約為15 s，而地鐵只需要10 s。

通過對(duì)道岔轉(zhuǎn)轍各項(xiàng)時(shí)間的分析，信號(hào)及解鎖、鎖閉反應(yīng)時(shí)間較短，難有縮短的空間，而道岔轉(zhuǎn)轍過程時(shí)間較長，縮短帶來的效果更加明顯。通過減少道岔重量，對(duì)鎖定、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整以提高轉(zhuǎn)轍速度，選擇合適的驅(qū)動(dòng)方式和傳動(dòng)配合，加大電機(jī)功率或者提高道岔走行輪的轉(zhuǎn)速，都能縮短轉(zhuǎn)轍走行時(shí)間。通過一系列優(yōu)化，將跨座式單軌道岔轉(zhuǎn)轍時(shí)間縮短到10 s以內(nèi)，可以提升折返能力1對(duì)/h左右。

3.2 提高側(cè)向過岔速度

目前重慶跨座式單軌折返站采用的關(guān)節(jié)可撓型道岔側(cè)向過岔速度限制在25 km/h，而地鐵一般采用9號(hào)線道岔，其側(cè)向過岔速度最高為35 km/h，過岔速度較低導(dǎo)致進(jìn)出折返線時(shí)間較長。

對(duì)于關(guān)節(jié)可撓性道岔，當(dāng)其處于曲線狀態(tài)時(shí)，曲線半徑約為100 m，理論上列車的側(cè)向通過速度可以更高，但為了簡化道岔，使其結(jié)構(gòu)不至于太復(fù)雜，道岔區(qū)段不設(shè)置超高，這樣計(jì)算下來允許的列車通過速度限制在25 km/h。如果能夠優(yōu)化道岔本身撓曲機(jī)構(gòu)受力和列車過岔時(shí)候車體受力的配合，可進(jìn)一步提高列車過岔速度，當(dāng)然，這也需要道岔廠家和車輛廠家進(jìn)行相關(guān)研究，對(duì)關(guān)節(jié)可撓型道岔撓曲機(jī)構(gòu)做相關(guān)的荷載試驗(yàn)。

將列車側(cè)向過岔速度由25 km/h提升到30 km/h～35 km/h，列車進(jìn)、出折返線時(shí)間分別可節(jié)省4 s～5 s，可以提升折返能力1對(duì)/h左右。

3.3 縮短停站時(shí)間

通過前面分析，停站時(shí)間也是制約t折返追蹤的因素之一，如果能縮短列車在折返站的停站時(shí)間，也能提高列車折返能力。隨著全自動(dòng)運(yùn)行的應(yīng)用、運(yùn)營管理能力的提升，辦理進(jìn)路時(shí)間、列車開關(guān)門時(shí)間等均可實(shí)現(xiàn)一定程度的縮短，結(jié)合方案設(shè)計(jì)時(shí)將折返站設(shè)置在乘降量較小的車站，將折返站停站時(shí)間由30 s縮短至25 s是可以實(shí)現(xiàn)的。

但目前重慶正在運(yùn)營的跨座式單軌2、3號(hào)線的列車，其車輛長度在14 m～15 m之間，每側(cè)只有2個(gè)車門，車門間距達(dá)到平均7.3 m左右，與地鐵平均車門間距5 m以下相比，乘客乘降效率大大降低。如果再把停站時(shí)間縮短5 s，難以滿足乘客上下車的時(shí)間。

在將來線路的車輛中，通過優(yōu)化，保持車門寬度不變，通過將跨座式單軌列車的車門數(shù)，由現(xiàn)狀的2對(duì)/側(cè).輛提升至3對(duì)/側(cè).輛，客室車門間距與地鐵車輛基本相當(dāng)。這樣提了高客室空間使用效率，乘客上下車效率提升約30%，可縮短乘客上下車時(shí)間，使縮短停站時(shí)間到25 s具有可能性。這也可提升折返能力1對(duì)/h左右。

4 結(jié)論

通過縮短道岔轉(zhuǎn)轍時(shí)間、提高側(cè)向過岔速度、縮短停站時(shí)間相結(jié)合，重慶跨座式單軌系統(tǒng)的t折返追蹤可以減少15 s左右，達(dá)到110 s，折返能力可以提高到32～33對(duì)/h，即使考慮運(yùn)營的不確定性和能力的損耗，也基本達(dá)到地鐵30對(duì)/h折返能力的水平，實(shí)現(xiàn)發(fā)車間隔2 min。以8輛編組計(jì)算，運(yùn)輸能力可以達(dá)到3.88萬人次/h，可以實(shí)現(xiàn)大運(yùn)量的運(yùn)輸能力，同時(shí)將列車間隔由2.5 min縮短到2 min，提高了乘客的服務(wù)水平。

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