宋仲仲

(1.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043； 2.陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院),西安 710043)

1 研究背景

既有城市軌道交通線路多數(shù)采用站站停追蹤運(yùn)營組織模式[1]，隨著各地軌道交通線網(wǎng)的逐漸完善，聯(lián)系中心城區(qū)與外圍組團(tuán)的線路越來越多[2-3]，客流的出行特征也逐漸呈現(xiàn)出多樣化趨勢。與此同時(shí)，對運(yùn)營組織模式提出了更高的要求[4]。因此，越來越多的軌道交通線路開始研究組織快慢車運(yùn)營[5-11]，以滿足外圍組團(tuán)與中心城區(qū)的快速聯(lián)系。

但是，隨著外圍組團(tuán)發(fā)展的逐漸成熟以及規(guī)劃的逐步實(shí)現(xiàn)，遠(yuǎn)期平均運(yùn)距可能進(jìn)一步降低，長距離、跨組團(tuán)的交流進(jìn)一步減少，即開行快慢車的需求下降。因此，對于一部分軌道交通線路而言，一方面需考慮沿線客流覆蓋，加密設(shè)站；另一方面需考慮線路開通初期，沿線未發(fā)展成熟、客流未形成一定規(guī)模時(shí)，滿足長距離乘客快速出行的需求。故在設(shè)計(jì)階段需考慮在不同時(shí)期，采用不同運(yùn)營組織模式的可能性，配線設(shè)計(jì)應(yīng)以最小的投資代價(jià)，預(yù)留開行快慢車的條件，提高運(yùn)營靈活性。

而越行站作為快慢車運(yùn)營組織的重要組成部分，其車站型式、配線方案等目前也無明確的設(shè)計(jì)原則和規(guī)范可以參考。既有研究在探討此問題時(shí)，一般僅從定性角度分析幾種常見的越行配線方案[12-13]，認(rèn)為越行站宜采用運(yùn)營靈活性較好的雙島四線方案[14-15]。而針對預(yù)留開行快慢車條件的線路，如何選擇越行線型式，做包容性設(shè)計(jì)，在不過多增加投資的情況下，實(shí)現(xiàn)開行快慢車的功能、提高未來運(yùn)營靈活性，既有研究均未作詳細(xì)說明。

因此，針對上述問題，本文在分析基本越行配線方案的基礎(chǔ)上，提出包容性較好的單島四線越行線外側(cè)方案，并對越行線道岔的確定進(jìn)行了比選；同時(shí)，針對越行線是否兼作故障列車停車線的問題，詳細(xì)對比分析了各種站型增設(shè)越行線的投資增加情況，以期為后續(xù)類似線路的設(shè)計(jì)以及相關(guān)部門的決策提供參考。

2 越行站配線方案

2.1 幾種配線方案綜合比選

越行配線是為了滿足站站停列車在越行站等待快車不停車過站的運(yùn)營需求[15]。越行站的基本配線方案見圖1。

圖1 越行站基本配線方案

幾種越行站配線方案按照地下敷設(shè)方式，采用B型車6輛編組，島式站臺寬度取11 m，側(cè)式站臺寬度取7 m，其車站主體建筑面積和投資估算、運(yùn)營功能優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。

表1 不同越行站配線方案對比

方案1、方案2均為雙島四線型式，當(dāng)本站不發(fā)生快車越行慢車時(shí)，慢車也可?？吭谡€，列車均可直向進(jìn)出站；作為故障車停車線使用時(shí)，可將故障車推送至避讓線，有站臺供乘客下車，清客功能較好，運(yùn)營功能較優(yōu)；并且可根據(jù)實(shí)際客流情況選擇是否組織快慢車運(yùn)營，運(yùn)營的靈活性較好；但車站規(guī)模較大，投資較高，特別是地下車站，工程實(shí)施條件也會受限。方案2由于正線線間距較小，若用于地下車站，出站端后區(qū)間需先采用一段明挖施工，區(qū)間投資較方案1增加，因此方案2常用于高架車站。

方案3為單島四線方案，車站規(guī)模及投資較??；但作為故障車停車線使用時(shí)，故障救援時(shí)清客較為不便，且故障車需停在外側(cè)正線上；快車從正線越行慢車，由于不臨近站臺門，在本站可高速過站；但所有站站停列車均需要側(cè)向過岔進(jìn)出站，乘客舒適度相對較低，并且易出現(xiàn)轉(zhuǎn)轍機(jī)故障，影響正常運(yùn)營，需加強(qiáng)道岔的維保和監(jiān)控。

方案4為側(cè)式正線內(nèi)側(cè)方案，快車從正線越行慢車，在本站可高速過站；但與方案3一樣，所有站站停列車均需側(cè)向過岔，存在乘客舒適度低等問題；并且正線線間距較小，與方案2類似，一般用于高架車站。

綜上分析，方案1、方案2運(yùn)營靈活性較好，綜合功能較優(yōu)。但是用于地下車站時(shí)，車站規(guī)模及投資較大，且對線路周邊工程條件要求較高。方案3、方案4運(yùn)營功能稍差，但車站規(guī)模及投資較小。若線路為地下敷設(shè)方式，宜采用規(guī)模較小的單島四線方案，以節(jié)省投資，并保證工程可實(shí)施性。

2.2 包容性配線方案

而針對本文所述預(yù)留開行快慢車條件的線路，方案3的主要缺點(diǎn)在于所有的站站停列車均需要側(cè)向過岔進(jìn)出站，特別是遠(yuǎn)期不組織開行快慢車時(shí)，乘客舒適度較低，并且易出現(xiàn)轉(zhuǎn)轍機(jī)故障等問題。

因此，為了使越行配線既能滿足快慢車的開行需求，又能兼顧站站停開行方案，可采用圖2所示單島四線越行線在外側(cè)的配線型式。

圖2 單島四線越行線外側(cè)

此方案站站停列車均可直向進(jìn)出站，乘客舒適度較高；快車通過外側(cè)越行線越行過站，側(cè)向越行的快車數(shù)量較少，有利于減少轉(zhuǎn)轍機(jī)的故障率，道岔的維保量也相對較小。

而快車越行時(shí)需側(cè)向過岔，存在限速問題，在本站會增加快車的旅行時(shí)間，降低快車旅行速度。此外，根據(jù)信號系統(tǒng)要求以及上海、成都等地的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，被越行的慢車停站時(shí)間一般在3 min左右，快車側(cè)向越行時(shí)也會進(jìn)一步增加被越行慢車的停站時(shí)間。

但是，一方面越行站的數(shù)量較少，另一方面初、近期列車開行對數(shù)也較少，因此，快車旅速受影響的程度以及被越行慢車停站時(shí)間進(jìn)一步增加的程度也相對較小。

2.3 道岔型號的確定

根據(jù)既有研究成果，越行線一般宜采用側(cè)向運(yùn)行速度相對較高的12號道岔[16]。為進(jìn)一步提高快車側(cè)向越行過站的速度，本文從節(jié)時(shí)效果、車站規(guī)模、土建投資等方面，對地下敷設(shè)方式的越行線采用18號道岔進(jìn)行比選研究，結(jié)果見表2。

表2 不同道岔方案比較

從節(jié)時(shí)效果來看，采用18號道岔較12號道岔可多節(jié)時(shí)約18 s，節(jié)時(shí)效果有限；從投資來看，采用18號道岔土建投資增加約5 740萬元。并且18號道岔配線區(qū)較長，對線路周邊工程條件的要求也較高。

綜上分析，在18號道岔節(jié)時(shí)效果有限的情況下，地下站若采用單島四線越行線外側(cè)的配線型式時(shí)，推薦越行線采用12號道岔，以減小車站規(guī)模及工程投資，并保證工程的可實(shí)施性。

越行線在外側(cè)時(shí)若采用12號道岔，越行過站速度(側(cè)向過岔)為50 km/h；方案1、方案2越行線鄰近站臺，根據(jù)規(guī)范要求，過站速度一般不超過80 km/h；方案3、方案4快車在本站越行時(shí)不臨靠站臺，可以不限速通過，但在其他標(biāo)準(zhǔn)站越行時(shí)同樣受到站臺限速的影響。因此，經(jīng)計(jì)算，采用越行線外側(cè)的形式，相較于方案1、方案2僅在越行站增加約25 s時(shí)間；以速度目標(biāo)值100 km/h為例，相較于方案3、方案4不限速過站，僅在越行站增加約30 s的時(shí)間；而在其他快車不?？康能囌荆艿秸九_限速影響。由于設(shè)有越行配線車站的數(shù)量較少，因此，采用越行線外側(cè)的形式，對快車時(shí)間的影響程度也相對較小。

3 投資對比

3.1 越行線與停車線的關(guān)系

現(xiàn)行規(guī)范中，僅《地鐵快線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：對于快慢車組合運(yùn)行線路，越行線或待避線宜兼作故障列車停車線使用[17]。其他技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中均沒有明確越行線與停車線的關(guān)系。已開通運(yùn)營的快慢車線路中，廣州14號線一期工程[18]、成都18號線等均有越行線兼作停車線使用的案例。

當(dāng)越行線兼作停車線使用時(shí)，在故障狀況下，局部區(qū)段需從快慢車運(yùn)行模式調(diào)整為站站停的追蹤運(yùn)行模式，快車的開行則會受到影響。因此，有地鐵運(yùn)營單位提出為保證實(shí)際運(yùn)營靈活性，越行線與故障車停車線宜分開設(shè)置。

決策越行線是否兼作故障車停車線的一個重要影響因素就在于投資增加的多少，而既有研究均未對此作說明。相較于高架站，地下車站設(shè)置越行線對工程條件及土建投資的影響較大。

因此，針對本文推薦的單島四線越行線外側(cè)的配線型式，是否兼作故障列車停車線的幾種情況進(jìn)行了詳細(xì)的投資比選分析，以期為后續(xù)線路的設(shè)計(jì)、業(yè)主單位的決策等提供一定的參考。本次以地下兩層站，B型車6輛編組，站臺寬度11 m，作為投資比較的基礎(chǔ)。

3.2 越行線不兼作停車線

當(dāng)越行線不兼作停車線時(shí)，則需結(jié)合全線配線設(shè)置情況，在原方案基礎(chǔ)上增設(shè)越行線。一般分為以下幾種情況：標(biāo)準(zhǔn)站的基礎(chǔ)上增設(shè)越行線、單渡線車站的基礎(chǔ)上增設(shè)越行線、停車線的基礎(chǔ)上增設(shè)越行線。

(1)標(biāo)準(zhǔn)站設(shè)為越行站(圖3)

圖3 標(biāo)準(zhǔn)站增設(shè)越行線對比

若將一座標(biāo)準(zhǔn)站設(shè)為越行站，對車站、區(qū)間等土建投資進(jìn)行同精度對比，結(jié)果見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)站增設(shè)越行線對比

經(jīng)對比，標(biāo)準(zhǔn)站設(shè)為越行站后，土建投資將增加約1.16億元。

(2)單渡線車站設(shè)為越行站(圖4)

圖4 單渡線車站增設(shè)越行線對比

若將一座帶單渡線的車站設(shè)為越行站，投資對比結(jié)果見表4。

表4 單渡線車站增設(shè)越行線對比

經(jīng)對比，帶單渡線的車站設(shè)為越行站后，土建投資將增加約1.19億元。

(3)雙停車線車站設(shè)為越行站(圖5)

圖5 雙停車線車站增設(shè)越行線對比

若在雙停車線的基礎(chǔ)上增加越行線，可在同一個車站實(shí)現(xiàn)快車越行及故障車停車功能，并具備小交路折返條件，運(yùn)營靈活性較好。投資對比見表5。

表5 雙停車線車站增設(shè)越行線對比

經(jīng)對比，帶雙停車線的車站增設(shè)越行線后，土建投資增加約0.85億元。

此配線方案，相當(dāng)于在一座車站分別實(shí)現(xiàn)越行及故障列車停放兩個功能；而在標(biāo)準(zhǔn)站或單渡線車站的基礎(chǔ)上增加越行線，相當(dāng)于在兩座車站分別實(shí)現(xiàn)兩個功能，投資增加也相對較大。

3.3 越行線兼作停車線(圖6)

若將越行線兼作故障車列車停車線，即將雙停車線的車站改設(shè)為越行線。由于原停車線具備渡線功能，因此設(shè)為越行線后也需增加單渡線。

當(dāng)列車發(fā)生故障救援，越行線被故障車占用時(shí)，需從快慢車運(yùn)行模式調(diào)整為站站停的追蹤運(yùn)行模式。

圖6 雙停車線車站改設(shè)越行線對比

對車站、區(qū)間等土建投資進(jìn)行同精度對比，結(jié)果見表6所示。

表6 雙停車線車站改設(shè)越行線對比

經(jīng)對比，帶雙停車線的車站改設(shè)為加單渡線的越行站后，土建投資增加約0.16億元，投資增加較少。

3.4 小結(jié)

綜上分析，若將越行線兼作故障列車停車線，在投資僅增加0.16億元的情況下，配線上可以預(yù)留開行快慢車的條件。當(dāng)客流進(jìn)一步增長，采用站站停運(yùn)營組織模式時(shí)，所有站站停列車也可直向進(jìn)出站，越行線也可繼續(xù)作為停車線使用，靈活性較好。

但是，從運(yùn)營功能上來看，停車線與越行線合設(shè)時(shí)，正常運(yùn)營時(shí)段無法在越行線上存放熱備車(但仍具有夜間停車功能)；另一方面當(dāng)存放故障車時(shí)，需取消本站的越行功能，從快慢車運(yùn)行模式調(diào)整為站站停的追蹤運(yùn)行模式。

4 結(jié)論

針對預(yù)留開行快慢車條件的線路，配線設(shè)計(jì)應(yīng)以最小的投資代價(jià)，實(shí)現(xiàn)開行快慢車的功能，為未來運(yùn)營提供靈活性。本文在分析基本越行配線運(yùn)營功能及投資的基礎(chǔ)上，提出采用單島四線越行線在外側(cè)的配線型式，并對道岔號數(shù)、越行線是否兼作停車線進(jìn)行了詳細(xì)對比分析。研究成果可為后續(xù)類似線路設(shè)計(jì)以及運(yùn)營單位、地鐵公司決策提供一定的支撐和參考，主要研究結(jié)論如下。

(1)對于一部分軌道交通線路而言，一方面需考慮沿線客流覆蓋，加密設(shè)站；另一方面需考慮線路開通初期，沿線未發(fā)展成熟、客流未形成一定規(guī)模時(shí)，滿足長距離乘客快速出行的需求。因此，需考慮在不同時(shí)期，采用不同運(yùn)營組織模式的可能性，配線設(shè)計(jì)應(yīng)以最小的投資代價(jià)，預(yù)留開行快慢車的條件，提高運(yùn)營靈活性。

(2)通過對幾種基本越行配線進(jìn)行比選分析，雙島四線方案功能較優(yōu)，但車站規(guī)模及投資較大。因此，對于預(yù)留開行快慢車條件的線路，提出采用規(guī)模較小的單島四線越行線外側(cè)方案，在節(jié)省工程投資的同時(shí)，保證工程可實(shí)施性。

(3)本文推薦的配線方案既能滿足快慢車的開行需求，又能兼顧站站停開行方案，靈活性及包容性較好。同時(shí)，針對越行線在外側(cè)時(shí)，快車旅速受影響的程度以及被越行慢車停站時(shí)間進(jìn)一步增加的程度也進(jìn)行了深入分析，影響較小。

(4)對本文推薦的配線型式采用12號道岔、18號道岔的投資及節(jié)省時(shí)間效果等進(jìn)行綜合對比，推薦采用12號道岔。

(5)對越行線是否兼作故障列車停車線進(jìn)行分析，通過對比不同站型增設(shè)越行線所增加的投資，提出本文推薦的單島四線越行線外側(cè)的配線型式，可兼顧故障列車停車線。在投資僅增加0.16億元的情況下，可以預(yù)留開行快慢車的條件，配線設(shè)計(jì)具有更好的包容性。