黃江陽，王超宇

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣州 510010）

1 引言

深圳市軌道交通快慢車運(yùn)營模式尚處于空白階段， 而國內(nèi)外已出現(xiàn)了采用快慢車運(yùn)營模式的線路， 相關(guān)案例為深圳市新一輪軌道建設(shè)提供了設(shè)計(jì)思路。 本文以深圳地鐵20 號(hào)線（以下簡稱 “20 號(hào)線”）為例，針對(duì)市域快線快慢車運(yùn)營模式下線路設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的問題進(jìn)行研究， 相關(guān)成果可為快慢車運(yùn)營模式的市域快線提供設(shè)計(jì)參考。

2 項(xiàng)目概況

根據(jù)《深圳市國土空間總體規(guī)劃（2020—2035）》有關(guān)內(nèi)容，20 號(hào)線是聯(lián)系都市核心區(qū)與城市外圍中心的市域快線，通過遠(yuǎn)期延伸至東莞濱海灣樞紐，強(qiáng)化深莞聯(lián)系，加速深圳都市圈一體化構(gòu)建。 20 號(hào)線起點(diǎn)為深圳深港合作區(qū)，終點(diǎn)為東莞濱海灣樞紐，線路全長59.2 km，共設(shè)置車站27 座，全地下敷設(shè)，平均車站間距2.28 km，采用8 節(jié)編組A 型車，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km/h。

3 快慢車運(yùn)營模式

20 號(hào)線設(shè)計(jì)速度為120 km/h， 車站間距是影響最高設(shè)計(jì)速度的重要指標(biāo)，若車站間距過小，列車將無法達(dá)到最高設(shè)計(jì)速度。 參考國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)研究[1-3]，可以通過列車加減速性能、列車巡航時(shí)間得出適宜的站間距。

為提升20 號(hào)線時(shí)空服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)時(shí)空目標(biāo)，采用快慢車運(yùn)營模式。 通過分析20 號(hào)線全線車站客流特征及車站性質(zhì)，優(yōu)先選用非換乘的小客流車站作為快車越行站。 同時(shí)，根據(jù)行車運(yùn)行設(shè)計(jì)采用快車追蹤和慢車避讓等措施， 提高快車行車速度，達(dá)到提升時(shí)空服務(wù)水平的目的。 快慢車運(yùn)營模式方案如圖1 所示。

圖1 快慢車運(yùn)營模式方案示意圖

按照120 km/h 的最高設(shè)計(jì)速度， 采用快慢車運(yùn)營模式較站站停運(yùn)營模式時(shí)間全程可節(jié)約8.7 min，優(yōu)化效果明顯，列車服務(wù)水平大幅提高，有效強(qiáng)化了市域快線的快速通達(dá)功能。 可見，在站間距較小的情況下，市域軌道快線采用快慢車運(yùn)營模式可大大提升線路時(shí)空服務(wù)水平。

4 線路設(shè)計(jì)

快慢車運(yùn)營模式下， 線路需要在快車越行站（以下簡稱“越行站”）設(shè)置越行線，慢車停站避讓，快車不停站高速越行。在越行站前后區(qū)間，由于快車和慢車存在速度差異，導(dǎo)致線路平面曲線半徑和超高設(shè)置與常規(guī)站站停運(yùn)營模式不同， 線路設(shè)計(jì)需兼顧快車與慢車的乘客舒適度。

4.1 車站平面設(shè)計(jì)

越行站配線按照車站類型可區(qū)分為三大類：島式、側(cè)式、雙島的配線形式。 雙島車站又可根據(jù)正線的內(nèi)外側(cè)形式進(jìn)一步區(qū)分。 快慢車運(yùn)營模式越行站車站方案如圖2 所示。

圖2 快慢車運(yùn)營模式越行站車站方案示意圖

由于地下線路正線需采用盾構(gòu)施工， 雙島正線外側(cè)及島式越行站方案正線線間距較大，可用于地下車站。20 號(hào)線的越行站車站配線重點(diǎn)針對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行研究。

4.1.1 雙島正線外側(cè)越行站方案

雙島正線外側(cè)方案正線線間距較大， 適用于地下盾構(gòu)工法，快車直向高速通過越行站，慢車側(cè)向過岔進(jìn)入避讓線靠站停車，如圖3 所示。 該方案對(duì)于運(yùn)營組織較為靈活，不開行快慢車時(shí)，所有列車可直向進(jìn)出車站，避讓線可兼做故障停車線使用，同時(shí)故障車的乘客可通過站臺(tái)下車。 但此方案雙島車站較寬，土建規(guī)模較大；快車越行時(shí)，受屏蔽門風(fēng)壓及站臺(tái)限界限制，僅能以80 km/h 的速度越站；慢車停站時(shí)，需側(cè)向過岔，乘客舒適度不佳。

圖3 雙島正線外側(cè)越行站方案列車進(jìn)站牽引曲線圖

雙島正線外側(cè)方案可用于設(shè)置停車線的車站， 將停車線與避讓線合設(shè)以減少車站規(guī)模。 20 號(hào)線在設(shè)置停車線的車站采用了此方案，以節(jié)約工程投資。

4.1.2 島式越行站方案

島式方案在常規(guī)島式車站的基礎(chǔ)上。 引入側(cè)向股道，以作為慢車避讓線，快車高速通過外側(cè)直向股道越行。 該方案最大的優(yōu)勢在于快車可不降速， 以120 km/h 速度越行， 如圖4 所示。 同時(shí)，正線間距較大，適用于地下盾構(gòu)工法。 但此方案不采用快慢車運(yùn)營模式時(shí)，所有列車均需側(cè)向過岔靠站停車，乘客的舒適度不佳，且故障列車僅能停在越行線，無站臺(tái)供乘客下車，只能通過疏散平臺(tái)疏散乘客，因此，不推薦在該方案下進(jìn)行故障停車。

圖4 島式越行站方案列車進(jìn)站牽引曲線圖

島式方案可用于無停車功能需求的車站，20 號(hào)線在無配線設(shè)置的車站采用此方案，以達(dá)到快車越行功能。

4.2 區(qū)間平面設(shè)計(jì)

越行站前后區(qū)間快慢車通過速度不一致， 線路平面設(shè)計(jì)需綜合考慮快車和慢車的運(yùn)行狀況。 線路區(qū)間平面設(shè)計(jì)主要對(duì)平面曲線位置、半徑以及超高—緩和曲線長度設(shè)置進(jìn)行合理選擇。

對(duì)于快慢車運(yùn)營模式的線路平面最小曲線半徑和超高設(shè)置國內(nèi)已有一定的研究，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，高速、低速匹配時(shí)，平面最小曲線半徑應(yīng)按式（1）、式（2）計(jì)算確定：

將式（1）+ 式（2），可得快慢車模式下最小平面曲線半徑。見式（3）：

式中，H 為設(shè)計(jì)超高，mm；R 為平面曲線半徑，m；Vmax為設(shè)計(jì)最高速度，km/h；Vmin為低速列車設(shè)計(jì)速度，km/h； [hq+hg]為欠、過超高之和允許值，mm。 GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：未被平衡超高允許值不宜大于61 mm，過超高不宜大于50 mm。

基于8 節(jié)編組A 型車的車輛性能所建立的行車運(yùn)營模型，將快、慢車在直線進(jìn)站的情況下的行車速度進(jìn)行測算。20 號(hào)線有兩種越行站配線形式： 雙島正線外側(cè)方案和島式方案， 其中， 島式站方案由于快車不限速， 快車進(jìn)站速度為120 km/h，慢車為50 km/h，速度差異較大，故以島式站進(jìn)站附近最不利情況進(jìn)行研究。

在島式站工況下， 距站中心433 m 處， 快車出站速度為120 km/h，慢車為50 km/h，根據(jù)式（3），平面曲線最小半徑為1 265 m，平面曲線最小半徑向上取整為1 300 m。

同理計(jì)算， 在距離站中心693 m 處， 快車出站時(shí)速度為120 km/h，慢車為80 km/h，平面曲線最小半徑為900 m，超高取130 mm，列車通過最高速度為100 km/h，快車速度受限。在距站中心1 612 m 處，快慢車速度一致，為120 km/h，平面曲線最小半徑為800 m， 超高取150 mm， 列車通過最高速度為120 km/h，不限速。 如圖5 所示。

圖5 島式越行站方案列車進(jìn)站牽引曲線詳細(xì)圖

可見，采用快慢車運(yùn)營模式的線路，在線路平面設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)最小平面曲線半徑有具體要求，平面曲線越靠近越行站，快慢車速度差異越大，平面最小曲線半徑會(huì)有相應(yīng)增加，導(dǎo)致平面曲線設(shè)置條件更為困難。 同時(shí)，基于行車安全性考慮，為滿足軌道超高要求，平面曲線越靠近越行站，對(duì)快車越站速度的速度限制越明顯，降低了快車越站效率。

5 結(jié)語

快慢車運(yùn)營模式對(duì)于高速度、 小站間距的軌道快線具有良好的適應(yīng)性，能夠兼顧客流覆蓋和時(shí)空目標(biāo)要求。 不同的越行站配線形式影響快車越行速度， 線路設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合車站行車功能及周邊環(huán)境進(jìn)行綜合判斷， 地下線路采用雙島正線外側(cè)和島式方案較為有利。

快慢車運(yùn)營模式下， 越行站兩端設(shè)置平面曲線的距離對(duì)快車影響較大。 平面曲線越靠近車站，快車與慢車的速度差異越大，平面曲線的設(shè)置條件越困難，越易影響快車速度，縮減行車能力，造成資源浪費(fèi)。