轨道交通终点站折返能力分析及改进研究

王志海

(上海申通地铁集团有限公司，201103，上海∥高级工程师)

随着社会经济的发展，轨道交通客流快速增长与线路运能供应不足的矛盾是运营企业面临的主要问题，而千方百计增加运能供应、满足客流需求则一直是运营管理工作的重中之重。

1 影响线路能力的因素分析

在列车配备充足、列车编组恒定的情况下，轨道交通线路运输能力的提高依赖于线路追踪能力和折返车站折返能力的提高。

1.1 线路追踪能力

线路上前后两列车之间必须具有一定的间隔以保证列车运行安全。此距离间隔可换算为时间间隔，称为线路追踪能力。其控制值通常取决于列车停站作业过程，此时的最小列车追踪间隔时分下可达线路最大追踪能力。

上海轨道交通已经运营的各条线路基本都采用了自动信号设备，线路追踪间隔时间一般不超过120 s(见表1)。

表1 上海轨道交通各线路追踪间隔时间 min

1.2 折返站折返能力

列车到达折返站后，从停稳开始计时，进行开关门、上下客、转换列车运行方向(俗称调头)等作业后向对向区间发车，这一过程所用时间称为列车折返作业时间。

列车通过折返作业并向同向线路区间连续发车的时间间隔称为折返站折返能力。折返能力与车站配线布置形式、咽喉区长度、列车长度、运行速度、办理进路时间和车载ATO(列车自动运行)动作时间等有关。此外，折返能力还与折返模式有关，如站前折返、站后折返、多线折返等。因此，提高折返能力的途径有两种:一种是压缩折返过程的作业时间，实施紧交路折返作业;另一种是采用灵活的折返形式，如增加折返列车数等。

上海轨道交通已经运营的11条线路中，在终端折返站基本采用单线站后折返，折返时间均不小于3 min(见表2)。

1.3 线路行车能力

轨道交通线路的行车能力由线路追踪能力和折返能力共同制约，二者之间较小的一个就是线路最大行车能力。由于自动信号和移动闭塞的广泛采用，线路追踪能力一般可达到90 s甚至更低，故折返能力决定一条线路的最大行车能力。表3为上海轨道交通各线行车能力。

表2 上海轨道交通各线折返站图定折返时间 min

从表3可以看出，目前上海轨道交通各线路的行车能力还未达到设计行车能力，运能有进一步提高的空间。而通过提高折返能力可显著提高线路行车能力。

表3 上海轨道交通各线行车间隔时间 min

2 折返车站布置形式

2.1 站台形式

列车在到达站台后，需进行开关门、上下客等作业，然后根据信号进行折返作业或发车作业。在轨道交通线路中，车站站台一般分为侧式和岛式两种。

站台形式的选取主要考虑客流量、地形条件、配线设置、工程造价等。相对而言，侧式站台承受的客流压力较小，单站台面积较小;岛式站台承受的客流压力较大，站台面积也较大。

如车站设有存车线、避让线等配线，或本站可进行与其他线路的换乘作业，站台也可采用侧式与岛式混合的形式，可根据行车需求和客运组织需求灵活布置，如一岛一侧、一岛双侧等。

2.2 折返线形式

根据站台与折返线的相对位置，可分为站前折返(见图1)和站后折返(见图2)。

图1 站前折返站布置图

图2 站后折返站布置图

采用站后折返，列车在折返时与后续列车进站无干扰，安全系数高，且上下客作业都是分开进行没有交叉，客流组织方便。因此，大多数折返站都采用站后折返。但由于列车折返驶入折返区需一定的时间，且列车调头与上下客不能平行作业，故站后折返在一定程度上限制了折返能力。

采用站前折返，列车发车进路与后续列车进站有交叉，必须紧凑作业才能保证后续列车正常进站;上下客作业在同一侧站台进行，客流容易产生交叉;当采用双线折返时，列车不固定停靠在哪一个站台，给车站客流组织带来混乱。但站前折返占地面积小，建设工程量小，因此在作为过渡性质的临时折返站一般采用该种折返方式。2号线的中山公园站、张江高科站就属于此种类型。

3 折返能力分析

本节阐述的折返站能力基于列车长度、信号制式、列车运行速度、司机操作时间、上下客作业时间等基本要素都相同的情况，是不同折返模式下，折返车站向上行区间连续发出2列车的最短时间间隔。

3.1 站前折返

3.1.1 单线折返

仅利用上行站台或下行站台进行折返，另一条折返线作为备用或存车线。整个作业过程为:第1列车出发——2/4号道岔置反位——第2列车进站——第2列车上下客——第2列车出发……折返车站作业流程图如图3所示。

折返车站的单线折返能力为:

式中:

t1——列车从上行站台动车，出清道岔联锁区域时间;

t2——进路办理时间;

t3——列车从4号道岔外按正常速度进入上行站台时间;

t4——列车上下客、关门作业准备出发时间。

图3 站前单线折返作业流程图

3.1.2 双线折返

利用上下行站台同时进行折返，车站始终保留至少一列折返列车，初始状态为车站上下行站台各停一列车。

整个作业流程为:第1列车出发——1/3、2/4号道岔置反位——第3列车进站——第2列车出发——1/3、2/4 号道岔置定位——第 4 列车进站——第3列车出发……在此过程中，列车上下客、掉头作业都与其他平行作业。

通过折返流程分析，可计算出双线折返能力为:

比较式(1)、(2)可以看出，对于站前折返模式，其双线折返能力大于单线折返能力，且双线折返列车上下客作业时间充裕，便于车站客运组织管理。

3.2 站后折返

3.2.1 单线折返

仅利用一条折返线进行折返，另一条折返线作为备用或存车线。选取图2中折2线作为折返线，初始状态为折2线停放一列车。

整个作业流程为:第1列车驶出折返线——第1列车出发，2/4号道岔置反位——第2列车进折返线——1/3、2/4号道岔置定位——第2列车驶出折返线——第2列车出发，2/4号道岔置反位……

通过折返流程分析，可计算出折返能力为:

式中:

t'1——进路办理时间;

t'2——列车从折返线驶入站台时间;

t'3——列车调头时间;

t'4——列车从站台驶入折返线时间。

单线站后折返必要的作业环节很多，且大多不能平行作业，故提高折返能力只能通过压缩列车走行时间、列车调头时间来实现，效果有限。

3.2.2 双线折返

利用两条折返线折返，折返线内始终保留至少一列车，初始状态为两条折返线均停有列车。

整个作业流程为:第1列车驶出折2线——1/3、2/4号道岔置反位，第1列车上客出发——第3列车进站下客——第3列车进折2线——第2列车驶出折1线——1/3、2/4号道岔置定位，第2列车上客出发——第4列车进站下客——第4列车进折1线……

通过折返流程分析可计算出折返能力为:

式中:

t''3——下客时间;

其余符号同前。

比较式(3)、(4)可以看出，在站后折返模式下，双线折返和单线折返能力相差不大，都要受限于列车驶入、驶出折返线的时间。与站前折返模式相比较，站后折返所用时间甚至更长，折返能力也相对较低。站后双线折返唯一的方便之处是在折返线内列车有更多的转换控制时间。

4 实例分析

上海轨道交通已经投入运营的11条线路中，1号线的运能运量矛盾最为突出。为此，1号线已将原有的6节编组列车全部更新为8节编组以增加运能。但在目前条件下，很难通过缩短行车间隔实现运能增加。1号线在2005年底将早高峰行车间隔缩短到约3 min，此后长时间保持在3 min水平难以取得重大突破，这与折返站能力限制有关。

4.1 莘庄站实际折返能力

莘庄站配线布置如图4所示，为站后折返站。莘庄站使用折2线进行单线折返作业，折1线备用。列车停靠站台约30 s，折返走行需46 s;列车进路由自动信号控制，道岔动作及进路排列时间为20 s;列车转换控制方向由2名司机操作，调头作业需要40 s。

图4 莘庄站配线图

如使用单线折返，莘庄站的折返能力为:

如果使用双线折返，其折返能力为:

上述单、双线折返条件下莘庄站的折返能力仅是理论上的数据，是以道岔动作及进路排列及时、司机严格按规定程序操作、乘客上下车及时不影响列车发车等条件为前提的，在实际运营过程中常常有一定偏差。因此，早高峰时，需要各个环节密切配合紧凑作业，才能基本满足3 min的行车间隔。

4.2 设置站前交叉渡线提高折返能力

通过分析比较可以看出，折返站采用站前折返能减少列车进入折返线走行时间，节约折返作业时分，从而提高折返能力。根据莘庄站区间线路条件，可在莘庄站前加装交叉渡线，列车在上下行站台原地调头后，发车驶入上行区间。但该措施也有明显的弊端，莘庄站是侧式站台，使用双车折返作业将给客流组织带来较大的困难。加装交叉渡线后，虽然线路的行车间隔达到了2.5 min，但对于莘庄站的乘客来说单侧站台的行车间隔将是5 min，这对该站的服务水平有一定的影响，尤其是在早高峰时段，该站上行方向客流很大，在该种折返模式下，客运部门要在站厅做好客流引导工作，避免一侧站台的客流压力过大，影响正常运营。

4.3 延长折返线提高列车走行速度

列车进入到折返线的走行时间是制约折返能力提高的重要因素，通过延长折返线长度、提高列车走行速度来缩短走行时间不失为一个好的途径。但该改进措施需要对莘庄站的信号系统进行改造，同时需要动迁一定数量的民房，工程造价较大。

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