摘 要：【目的】在高峰時(shí)段行車間隔不斷縮小的情況下，城市軌道交通一旦發(fā)生故障，且在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成故障處置并動(dòng)車，故障車后續(xù)列車將嚴(yán)重?fù)矶拢收狭熊嚺c前車之間會(huì)產(chǎn)生較大運(yùn)行間隔，因此如何快速、安全地采用救援組織方法將故障列車撤離正線尤為重要?！痉椒ā窟x取后方列車為救援車，以正線就近存車線及車廠（終點(diǎn)站折返線）作為退出服務(wù)位置，建立救援方案集；結(jié)合事故事件定責(zé)情況，以最大晚點(diǎn)時(shí)間及連續(xù)中斷時(shí)間最短為優(yōu)化目標(biāo)，建立救援路徑選擇模型?！窘Y(jié)果】通過(guò)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證，確定線路不同位置發(fā)生故障時(shí)最優(yōu)的救援路徑。【結(jié)論】救援方案集、救援路徑選擇模型可應(yīng)用于不同線路，為調(diào)度員組織救援及調(diào)整行車提供支撐，保障列車運(yùn)行秩序，減小對(duì)運(yùn)營(yíng)服務(wù)的影響。

關(guān)鍵詞：列車救援；最大晚點(diǎn)時(shí)間；中斷行車；救援路徑；實(shí)例驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：U231+.92 " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " "文章編號(hào)：1003-5168（2024）12-0074-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.12.015

Train Rescue Plan Selection Discussion and Application Practice in Urban Rail Transit

WANG Qun NIU Huilan

（ Zhengzhou Metro Group Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000，China）

Abstract： [Purposes] In the case of shrinking traffic intervals during the peak time， once the urban rail transit train breaks down， the train would be unable to complete fault handling and run within a certain period of time， which will result a serious congestion and a large headway between faulty train and front train. So it is important to remove the faulty train from the main line by adopting better rescue organization method. [Methods] This paper selects the rear facing train regard as the rescue train in this text and the nearest storage line and depot （ terminal turn-back line ） as the exit service location to establish a rescue plan set; based on the determination of responsibility for accidents and events， this paper a rescue path selection model. [Findings] The optimal rescue path when faults occur at different locations is determined by validating through instances. [Conclusions] Rescue plan sets and path selection model could apply to different lines to provide support for dispatcher rescue organization and train operation adjustment， ensure the order of train operation， and reduce the impact of operational services.

Keywords： train rescue; maximum delay time; interruption of the train operation; rescue path; calculation example

0 引言

隨著軌道交通網(wǎng)格化運(yùn)營(yíng)的發(fā)展，高峰時(shí)段行車間隔不斷縮小，當(dāng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā)生故障/事件且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法組織列車動(dòng)車時(shí)，將造成后方列車大面積擁堵、服務(wù)質(zhì)量降低，社會(huì)負(fù)面影響較大，因此如何在保證安全的前提下提高救援效率，根據(jù)故障發(fā)生位置確定救援組織方案，盡快恢復(fù)正常行車至關(guān)重要。本研究從最大中斷行車時(shí)間、最大晚點(diǎn)時(shí)間著手，建立方案選擇模型，根據(jù)列車發(fā)生故障位置、正線配線設(shè)置及與車廠距離等，確定最優(yōu)救援路徑，為救援提供技術(shù)支撐。

1 列車救援原則

地鐵列車在組織救援時(shí)，救援列車與故障列車整體應(yīng)遵循以下原則。

1.1 救援符合啟動(dòng)條件原則

故障發(fā)生后，司機(jī)處置、行車調(diào)度與司機(jī)溝通、檢調(diào)、給予技術(shù)支援均需要一定時(shí)間，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法恢復(fù)正常行車時(shí)，將造成線路列車擁堵、運(yùn)行能力下降，故應(yīng)及時(shí)采用救援疏通線路。根據(jù)相關(guān)規(guī)章，救援啟動(dòng)條件為故障處置達(dá)到7 min或故障車司機(jī)向行車調(diào)度申請(qǐng)啟動(dòng)救援程序時(shí)（故障電客車嘗試緊急牽引/大旁路動(dòng)車，但列車無(wú)法動(dòng)車）。

1.2 正向救援原則

列車救援時(shí)原則上遵循正向救援，即組織故障列車后續(xù)第一列車在就近車站清客擔(dān)任救援列車，與故障列車連掛后（故障列車位于區(qū)間時(shí)需在前方車站清客）朝著故障列車運(yùn)行方向推進(jìn)至下線存放位置，最大程度確保線路其他列車正常運(yùn)行秩序。特殊情況下需采用逆向牽引或推進(jìn)方式進(jìn)行組織，如故障列車距離正線存車線較近但已越過(guò)相應(yīng)位置、列車在折返過(guò)程中出現(xiàn)故障且后續(xù)列車無(wú)法進(jìn)行救援等［1］。

1.3 空車救援原則

使用電客車救援時(shí)，原則上使用后方列車前往救援，行車調(diào)度可根據(jù)故障處置時(shí)間及處置狀態(tài)提前發(fā)布清客指令，提高救援效率及乘客服務(wù)，若不能空車前往救援，連掛動(dòng)車后應(yīng)組織故障列車和救援列車在前方站清客［2-4］。

1.4 安全高效原則

在組織列車救援過(guò)程中，在確保安全的前提下，應(yīng)盡可能快地疏通線路，組織故障列車下線，避免線路中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致線路通行能力及運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平降低。在救援列車與故障列車連掛動(dòng)車后，可適當(dāng)組織后續(xù)扣停列車動(dòng)車，利用行車調(diào)整策略提高運(yùn)能，滿足乘客出行需求。

2 救援方案

2.1 救援列車選擇

當(dāng)正線運(yùn)行列車故障需進(jìn)行處置時(shí)，行車調(diào)度應(yīng)第一時(shí)間扣停后續(xù)列車，避免兩列車進(jìn)入同一區(qū)間，同時(shí)視情況調(diào)整故障車前車，縮小行車間隔，因此在行車間隔一致的情況下，故障車后車為距離最近列車，原則上擔(dān)任救援列車，特殊地點(diǎn)可視情況選擇前序列車或?qū)ο蛄熊嚀?dān)任救援車。

2.2 救援方式?jīng)Q策

救援方式包括推進(jìn)救援及牽引救援。救援列車推進(jìn)故障列車運(yùn)行時(shí)，司機(jī)應(yīng)在救援列車前端駕駛室（運(yùn)行方向）駕駛，故障列車前端駕駛室應(yīng)由司機(jī)進(jìn)行引導(dǎo)。救援列車牽引故障列車運(yùn)行時(shí)，司機(jī)應(yīng)在救援列車前端駕駛室（運(yùn)行方向）駕駛。

2.3 救援路徑與故障列車下線存放位置選擇

確定救援的第一時(shí)間，應(yīng)明確故障列車下線后的存放位置及救援路徑，存放位置包括正線存車線、終點(diǎn)站折返線、車廠（車輛段和停車場(chǎng)），救援路徑與停放位置選擇遵循最優(yōu)原則，以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)組織救援，暢通線路，減小影響。

2.4 救援列車后續(xù)安排

救援列車完成救援任務(wù)后，后續(xù)安排包含兩種情況：繼續(xù)上線運(yùn)營(yíng)和退出服務(wù)，可根據(jù)停放位置、客流需要、行車間隔等因素進(jìn)行決策。

2.5 救援方案（路徑確定）

救援方案及路徑具體如圖1所示。根據(jù)救援列車、救援方式、下線位置及后續(xù)安排等情況，組合形成救援方案，同時(shí)確定救援路徑，本研究主要對(duì)后車推進(jìn)救援方式進(jìn)行詳細(xì)分析［1］。

3 模型建立

3.1 救援過(guò)程

根據(jù)現(xiàn)有規(guī)章制度對(duì)列車故障及列車救援組織的規(guī)定，可將列車救援過(guò)程分為5個(gè)部分［5-7］，具體組織步驟及用時(shí)見(jiàn)表1。

3.2 中斷時(shí)間及晚點(diǎn)分析

在救援組織過(guò)程中，以中斷時(shí)間、最大晚點(diǎn)時(shí)間及晚點(diǎn)列次數(shù)最小作為優(yōu)化目標(biāo)，本研究重點(diǎn)分析采用后車作為救援列車，將故障車推進(jìn)至正線就近存車線及終點(diǎn)站折返線（或車廠）的救援過(guò)程。當(dāng)采用救援列車將故障列車推進(jìn)至正線就近存車線時(shí)，存在二次中斷行車情況，具體見(jiàn)表2。

方案1：救援列車與故障列車連掛后推進(jìn)運(yùn)行至前方車站組織清客，清客完畢繼續(xù)推進(jìn)至就近站存車線，解鉤后救援列車不換端以NRM模式退行至存車線所屬站線，后選取適當(dāng)?shù)奈恢猛度脒\(yùn)營(yíng)服務(wù)。

①列車在區(qū)間時(shí)，救援結(jié)束時(shí)間為救援啟動(dòng)、命令發(fā)布、救援車運(yùn)行至連掛位置、連掛、推進(jìn)至前方就近站、故障車清客、繼續(xù)推進(jìn)至存放位置、換端解鉤、救援車退出等時(shí)間之和，見(jiàn)式（1）。

T結(jié)束=0.44+（Si，i+1-0.015）/40+Si-j/25+Sj，j’/25 " "（1）

②列車在站臺(tái)時(shí)，救援結(jié)束時(shí)間為救援啟動(dòng)、命令發(fā)布、救援車運(yùn)行至連掛位置、連掛、推進(jìn)至存放位置、換端解鉤、救援車退出等時(shí)間之和，見(jiàn)式（2）。

T結(jié)束=0.39+（Si，i+1-0.015）/40+ Sj，j’/25 " " " " "（2）

在方案1中，首次中斷時(shí)間為救援啟動(dòng)、命令發(fā)布、救援車運(yùn)行至連掛位置、連掛動(dòng)車時(shí)間之和，見(jiàn)式（3）；第二次中斷時(shí)間為連掛后推進(jìn)至存放位置、

換端解鉤、救援車退出時(shí)間之和，見(jiàn)式（4）。故障列車延誤時(shí)間，見(jiàn)式（5）。

T中斷1=0.24+（Si，i+1-0.015）/40 "（3）

T中斷2=T進(jìn)+T換端+T解鉤+T退出 （4）

Ti延=T結(jié)束－[Si?j'V旅行] " " （5）

救援列車退回至正線，空車切入至適當(dāng)?shù)奈恢猛度脒\(yùn)營(yíng)服務(wù)，不再影響后續(xù)列車運(yùn)行，故救援列車后方列車延誤時(shí)間見(jiàn)式（6）。

Ti+2延=Ti延-T運(yùn) "（6）

以上式中，Si，i+1為故障車i及后方救援車i+1之間的距離；Si-j為列車i所在位置與前方第一個(gè)車站的距離；Sj，j’為車站j與車站j’之間的距離；Si，j’為列車i所在位置與前方退出服務(wù)車站的距離；V旅行為線路旅行速度；Ti延為故障列車i延誤時(shí)間；Ti+2延為救援列車后方列車延誤（晚點(diǎn)）時(shí)間。

方案2：救援列車與故障列車連掛后，運(yùn)行至前方車站上行線組織清客，清客完畢繼續(xù)推進(jìn)至終點(diǎn)站折返線（視為車廠）退出服務(wù)，終點(diǎn)站設(shè)置渡線，可采用站前折返。

①列車在區(qū)間時(shí)，救援結(jié)束時(shí)間見(jiàn)式（7）。

T結(jié)束=0.29+（Si，i+1-0.015）/40+ Si-j/25+ Sj，j’/25 "（7）

②列車在站臺(tái)時(shí)，救援結(jié)束時(shí)間見(jiàn)式（8）至式（11）。

T結(jié)束=0.24+（Si，i+1-0.015）/40+ Sj，j’/25 （8）

T中斷1=0.24+（Si，i+1-0.015）/40 （9）

Ti延=T中斷+[Sj，j終點(diǎn)25?Sj，j終點(diǎn)V旅行] （10）

[Ti+2延=Ti延?T運(yùn)] （11）

當(dāng)發(fā)生故障導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)中斷時(shí)，為避免后續(xù)列車進(jìn)入?yún)^(qū)間后迫停，應(yīng)及時(shí)將后續(xù)列車分別扣停在后方站臺(tái)。若區(qū)間不允許進(jìn)入列車，計(jì)算扣車數(shù)見(jiàn)式（12）。

D晚點(diǎn)=T中斷/（T-T運(yùn)） （12）

以上式中，Sj，j終點(diǎn)為車站j與終點(diǎn)站之間的距離；D晚點(diǎn)為故障發(fā)生后在不采取行車調(diào)整措施情況下，故障點(diǎn)后車扣車數(shù)（產(chǎn)生晚點(diǎn)數(shù)）；T為線路行車間隔；T運(yùn)為線路區(qū)間平均運(yùn)行時(shí)間（以X號(hào)線為例，T運(yùn)=單程運(yùn)行時(shí)間/區(qū)間數(shù)=51.4 min/21=2.45 min）。

方案1和方案2救援組織路徑及組織過(guò)程如圖2所示。

3.3 目標(biāo)函數(shù)

根據(jù)事故事件定責(zé)劃分情況可知，救援導(dǎo)致的中斷時(shí)間、最大晚點(diǎn)時(shí)間及晚點(diǎn)列次數(shù)越小，目標(biāo)值更優(yōu)。故障列車與救援列車在清客車站計(jì)算晚點(diǎn)時(shí)間，救援列車后方列車因中斷無(wú)法按圖行車，將導(dǎo)致最大晚點(diǎn)時(shí)間出現(xiàn)。此時(shí)，可通過(guò)對(duì)向列車小交路折返等行車調(diào)整方式，減小連續(xù)中斷時(shí)間，方案1與方案2最大連續(xù)中斷時(shí)間一致，因救援列車與故障列車距離不同而不同，以X號(hào)線最大區(qū)間距離（2 417 m）為例，最大連續(xù)中斷行車時(shí)間為18.1 min。因此本模型以實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的最大晚點(diǎn)時(shí)間、連續(xù)中斷時(shí)間、晚點(diǎn)列次數(shù)最小為目標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算，具體見(jiàn)式（13）至式（15）。

[Z1=minf∈FXf?Ti+2延] （13）

[Z2=minf∈FXf?T中斷1] （14）

[Z3=minf∈FXf?D晚點(diǎn)] （15）

以上式中：F為方案集，此處F=｛方案1，方案2｝；Xf=[1，表示選擇f方案0，未選擇f方案]，且X1和X2不能選取相同值。

4 列車故障救援實(shí)例應(yīng)用

4.1 線路車站及配線分布

在案例分析過(guò)程中，以線路每個(gè)車站站線為故障點(diǎn)，根據(jù)模型計(jì)算最大中斷行車時(shí)間、產(chǎn)生最大晚點(diǎn)時(shí)間及最大晚點(diǎn)列次，并結(jié)合事件事故影響標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷選取最優(yōu)路徑，線路車站及配線分布如圖3所示。

4.2 列車故障救援實(shí)例驗(yàn)證

當(dāng)列車在P站進(jìn)站前100 m處因故障停車時(shí)，行車調(diào)度、司機(jī)、車站按照規(guī)章進(jìn)行故障處理、行車調(diào)整；5 min時(shí)行車調(diào)度通知后車在Q站進(jìn)行清客，并做好救援準(zhǔn)備，司機(jī)處理7 min仍無(wú)法動(dòng)車，行車調(diào)度啟動(dòng)救援程序，向救援列車及故障列車發(fā)布救援命令。

方案1：救援列車與故障列車連掛后運(yùn)行至P站上行線組織清客，清客完畢推進(jìn)至L站存車線，解鉤后救援列車不換端以NRM模式退行至L站上行線，后以ATP模式運(yùn)行，并選取適當(dāng)位置投入運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

方案2：救援列車與故障列車連掛后，運(yùn)行至P站上行線組織清客，清客完畢推進(jìn)至A站折返線（視為車廠）退出服務(wù)，A站可采用站前折返。

當(dāng)列車在Q站至P站上行區(qū)間故障需救援時(shí)，選擇后車作為救援列車，考慮產(chǎn)生中斷時(shí)長(zhǎng)及最大晚點(diǎn)影響，救援路徑選擇P站至A站折返線。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)列車因故障無(wú)法繼續(xù)按圖運(yùn)行時(shí)，為安全、快速地將故障列車退出正線，縮短行車中斷時(shí)間，可采用列車救援組織行車。本研究遵循“正向救援”及“先通后復(fù)”的原則，選取故障車后方列車為救援列車，選取正線就近存車線及車廠/終點(diǎn)站折返線作為列車存放位置，建立救援路徑方案集，以連續(xù)中斷行車時(shí)間、最大晚點(diǎn)時(shí)間及晚點(diǎn)列次最小為目標(biāo)，建立救援影響數(shù)學(xué)模型，并代入地鐵線路實(shí)際案例中進(jìn)行驗(yàn)證，得到列車在線路不同位置發(fā)生故障后的最優(yōu)救援路徑，為調(diào)度員故障處置及行車調(diào)整提供依據(jù)。

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