中低速磁浮交通停车线的布局设置探讨

鄢红英

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

随着国内外对磁浮交通的关注和认同，1磁浮交通建设市场逐渐铺开。长沙磁浮快线的运营，不仅让湖南人民有了“发展新体验”，也让人们更深层次地了解中低速磁浮交通制式。中低速磁浮交通作为一种新型轨道交通制式，具有运量大、列车运行时间间隔短的特点。在线运营的列车难免会发生事故、救援以及突发事件，为了能使故障车及时离开正线，保证正线其他列车正常运行，减少对正线运行的干扰，需考虑停车线的设置。中低速磁浮车辆具有其自身特性，其发生故障的机率较低，故障运行能力较强，且磁浮交通的停车线造价也较轮轨系统高，因此中低速磁浮列车停车线的设置相隔长度应略长于轮轨系统。笔者探讨的问题主要针对中低速磁浮交通系统如何合理确定停车线的分布密度和设置间隔，确保在中低速磁浮建设与运营过程中，既能提高运营效率，又能有效降低工程建设投资。

1 现状设置规定及使用情况

1.1 设计规范的有关规定

《地铁设计规范》（GB 50157—2013）对停车线设置提出“当两个具备临时停车条件的车站相距过远时，应根据运营需求和工程条件设置停车线”，并建议“故障车待避线的车站间距约为8～10 km，加设的渡线可作为停车布置间距较大时的补充”[1]。

《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标 104—2008）对停车线提出“每隔5～6座车站（或8～10 km）应设置故障列车待避线，其间每相隔2～3座车站（约3～5 km）应加设渡线”[2]。

1.2 地铁停车线的使用情况

据统计，1999—2006年广州地铁1号线共发生了25次电客车故障救援事件，其中，1999年和2000年各发生了9次，2001年发生了1次，2004—2006年各发生了2次。通过列车救援影响时间分析，列车故障救援时间对行车的影响最长时间是45 min，最短14 min，其中有2次的影响时间达30 min以上，中断行车时间25 min以内的有22次，占总数的88%。

从近几年上海地铁共计45次列车故障救援事件统计分析发现，有7次是推送至停车线，其中4次为推行至终点站停车线，其余均为连挂列车直接回库[3]。

综上对于运营成熟的轨道交通线路，故障救援率约为每年1～2次；故障列车救援时间通常都在25 min以内；停车线的使用频率较低。

2 长沙磁浮快线停车线的设置及问题

2.1 运营情况

长沙磁浮快线是中国首条商业运营的中低速磁浮铁路，连接长沙火车南站和长沙黄花国际机场，全程高架敷设，线路全长18.55 km，初期设车站3座（磁浮高铁站、磁浮榔梨站和磁浮机场站），预留车站2座（会展中心站和汽车城），设计速度为100 km/h。

截至2017年5月5日，长沙磁浮快线安全运营365 d，共计开行列车35 175列次，运行图计划兑现率为100%，列车正点率99.8%。总运营里程超67.7万km，累计发送旅客约260万人次，全年单日客流最高达11 503人次。完成公司级运营演练26次，联合应急演练 4次；车辆检修完成 1 742列/次日检，31列/次专列整备；设备设施检修时共计21.5万h。长沙磁浮快线给居民提供了比地铁交通更为安静、舒适、安全的乘坐体验，但运营公司同时也提出了车站配线不合理、运营效率不高等意见。

2.2 设置情况

长沙磁浮快线的车站配线如图1所示。

从图中可知，全线除车辆段外，黄花机场站具备停放一列故障车的条件。黄花机场站为始发车站，当采用下行站台进行列车折返时，上行方向的正线可作为停车线使用。

图1 长沙磁浮快线全线车站配线示意Fig. 1 Changsha Maglev Express Station

2.3 存在问题分析

从长沙磁浮快运线配线设置来看，长沙南站靠近车辆段，全线除始发终点站外，中间车站和正线线路均无故障列车停放条件，这就意味着列车最不利情况可能需要推送或牵引距离接近18 km，故障列车清除时间也将远远超过30 min。同时起点终点站设置一副折返功能道岔，无备用通路，一旦道岔出现故障，全线将停运。长沙磁浮快运线正式运营一年多来，停车线间距设置不合理导致列车故障清除时间较长的问题尤为突出。

针对中低速磁浮交通制式，如何合理确定停车线的布局是设计和运营中亟待解决的问题。

3 中低速磁浮交通停车线的设置间距

两停车线的设置间距，除受到客车救援时间、故障列车推行速度、事故频率等因素影响外，还受到投资规模的限制。中低速磁浮交通停车线的分布密度从以下几方面进行分析确定。

3.1 使用频率和经济性

目前中低速磁浮列车的运营经验尚不丰富，从理论上讲，与轮轨系统相比，中低速磁浮车辆的动力系统更加分散，每辆车有5个悬浮架，10个直线电机，因而运行故障的几率小于轮轨系统，且故障运行能力较高。根据多年运营实践，城市轨道交通运行故障的首要原因在车辆，而车辆故障又以车门故障为居多（约占 30%以上），电气方面故障相对较少，而影响列车动力的故障更是少之又少。因此中低速磁浮交通停车线的使用频率较轮轨系统有所降低。

停车线与正线的线路连接多采用道岔系统设备。与传统铁路道岔依靠转辙器部分的尖轨扳动将列车引入正线或侧线方向的原理和构造不同，中低速磁浮交通采用关节型、整体横移式钢梁道岔，由道岔梁等主体结构、驱动、锁定、控制、信号等部分组成，结构复杂，系统精度要求高；由于道岔的主动梁较长，其侧向位远端固定垛梁与直线位的垂直距离相对较大，同时还需满足设计模数和安全距离的要求，使得道岔的线路适应能力较低，对磁浮线路设计布置影响较大，对中低速磁浮交通停车线布局和造价产生一定的影响[4]。总的来说，中低速磁浮交通停车线的造价较轮轨系统高。

因此从经济适用上分析，中低速磁浮列车停车线的设置相隔长度应略长于轮轨系统。

3.2 优化客车救援程序

参照湖南磁浮交通发展有限公司的相关企业标准，磁浮列车救援过程主要分为以下几个步骤[5-7]：

1）司机发现客车故障，司机或车辆工程师根据指示进行故障处理，在排除故障失败后，申请救援，该过程需要约7 min；

2）司机做好故障车的防护、连挂前的准备；同时救援列车清客，并向故障车靠近，准备连挂，该过程需要5 min；

3）两列车连挂，确认故障车制动缓解、交路开放，该过程需要3 min；

4）如果列车在区间内发生故障，则故障列车及救援列车需要在前方车站停车，故障列车需清客。清客和起、停附加时间约2 min；

5）两条停车线有一定的距离，救援时可采用后车推或前车拉的方式。重联的磁浮列车推或拉速度为V救援。但前车拉的方式在高密度时较难实施，列车将会把进停车线的进路堵塞，因此通常采用后车推的方式；

6）救援列车及故障列车进入停车线时，要确认信号，并以5 km/h以下的低速进入停车线停车并解钩，约需要2.5 min；

7）救援列车解钩后，回到正线，按所在线路的正常运行方向运行，需要1.5 min，救援过程结束。

以上过程，不计算救援列车和故障车的走行时间，需要约21 min。

从客车救援不同步骤所产生的时间来看，影响救援时间的最大因素是判断故障、申请救援与救援时的车辆连挂时间。通过优化作业程序如提高司机的故障判断处理能力、改变行调发布命令方式等，救援时间完全有可能再压缩3～4 min[8]。这样停车线的设置间距可延长2 km。

3.3 故障列车推送速度

长沙磁浮快线救援列车推进或牵引运行速度取值为 30 km/h。针对地铁制式，通过对既有运营线路的列车分析、计算、试验、培训、演练等，地铁列车故障救援推行速度从2004年的25 km/h，提高到现在的35 km/h，下一步预计可提高到40 km/h[9]。因此中低速磁浮的故障推行速度将有很大的提升空间。

3.4 满足救援时间

把从故障发生到恢复正常运行的时间段称为救援时间。故障救援距离和救援列车运行速度、救援时间长短密切相关[10]。

式中：L救援为故障救援距离，即故障发生地点距离最近可行的故障车停留地点的距离，也即救援列车推行故障列车的走行距离；V救援为救援时间列车运行的平均速度；t救援为列车救援时间；t作业为确认故障、清客、连挂、进停车线、解钩和分离等作业时间，即从故障发生到故障解除中除救援车和故障车走行时间之外的所有作业时间。

由（1）可知，救援距离主要取决于救援时间和救援时的允许速度。当救援速度确定时，在设定了救援时间的允许值上限后，相应的救援列车最长走行距离便可以计算出来，该值对轨道交通线路设计中故障停车线的设置具有重要的指导意义。

目前，多数地铁运营公司的故障救援时间上限为30 min。从已运营地铁线路的城市来看，从发现故障到救援结束最长时间均超过35 min。本次分别针对救援列车推送速度为30 km/h、35 km/h和40 km/h的情况进行分析，救援时间上限分别考虑30 min、35 min和40 min，救援作业时间取值21 min。不同救援时间下救援距离的上限见表1。

表1 不同救援时间的救援距离Tab. 1 Rescue distance for different rescue times

4 中低速磁浮交通停车线的布局

中低速磁浮交通停车线布局形式的要求与地铁制式相同，均需满足“折返站的停车线与折返线宜分开设置，专线专用”和“与正线贯通，便于回段”的要求，且停车线长度均需满足列车长度加安全距离。基于中低速磁浮交通的道岔造价维修成本高，且易出故障，中部停车线形式宜采用简易停车线。停车线可采用如下形式[11]（见图2、图3）。

图2 停车线位于中间车站的布局形式Fig.2 Layout of the parking line located at the intermediate station

图3 停车线位于终点车站布局形式Fig. 3 Layout of the parking line located at the terminal station

5 结论

1）停车线分布间距受多因素综合作用，相互联动动态影响；

2）停车线分布的合理间距宜规定一定范围，各条具体磁浮线路可根据城市结构特征、交通特征、功能定位、客流特征及城市的人文特征等综合确定；在设计原则中，按照本文推荐范围具体规定停车线分布间距；

3）推荐的停车线分布间距不小于5 km，不大于13 km；

4）停车线与折返线布置形式基本相同，功能可互通，必要时停车线可用做临时折返线，特殊情况下，折返线可当停车线；

5）停车线布置形式除起终点外，中部停车线形式宜采用简易停车线。