轨道交通折返站列车折返时间优化方法

孙思南

(新誉庞巴迪信号系统有限公司，213166，常州//高级工程师)

城市轨道交通系统中，折返站的折返能力是制约线路能力的关键环节，其折返时间长短直接影响到整个线路的行车间隔和运营效率，并最终体现在列车的追踪间隔上。目前，主要通过缩短列车停站时间、减少信号设备反应时间及修改渡线布置等方式来提高折返能力。然而，对于配线布局已定型的折返车站，通过修改联锁条件来实现既安全又优化折返时间的研究基本很少。本文以曾作为上海轨道交通11号线临时折返站的罗山路站为例，分析折返站站列车折返时间优化方法。

1 罗山路站概述

上海轨道交通11号线(以下简称为“11号线”)主线起自嘉定区的嘉定北站，终于浦东新区的迪士尼站，主线线路长度约为62.6 km，设31座车站。支线西起江苏省昆山市的花桥站，终点为上海嘉定区的嘉定新城站，线路全长约为12.81 km，设7座车站。

当11号线三期工程即罗山路站—迪士尼站区间未建成而罗山路站作为临时折返站时，11号线列车交路由两大一小共3个交路组成，即嘉定北站—罗山路站、花桥站—罗山路站和南翔站—三林站，最小行车间隔为112 s，最大列车开行对数为32对/h。

图1为嘉定北站/花桥站—罗山路站运行交路图。由图1可以看出，罗山路站作为11号线临时折返站时，其折返时间对线路交路的行车间隔有着重要影响，本文将对其进行具体分析。

图1 11号线嘉定北站/花桥站—罗山路站运行交路图

2 罗山路站折返性能仿真分析

基于11号线正在使用的移动闭塞方案，利用仿真软件对罗山路站的折返性能进行计算和分析。

分析中使用的假设参数如下：①由车辆供应商提供的列车参数，如列车常用制动率为0.8 m/s2，牵引切除时间为0.42 s，常用制动延时为1.9 s，0～90%的紧急制动等效建立时间为1.6 s；②道岔反位限速为30 km/h(该站道岔类型为9号道岔)；③道岔转动时间为9 s，其中信号处理时间占2 s；④所有折返由两名司机完成，最大折返时间为10 s；⑤从MA(移动授权)开始延伸至车载ATC(列车自动控制)执行延伸的MA之间的时延≤1 s;⑥信息处理及通信时间余量为2 s。

因罗山路站为站后折返站，因此需按照下述两个方案进行计算分析。

2. 1 道岔定位方案

道岔定位方案为道岔3411锁闭在定位时，后续列车方可进站。该方案示意图如图2所示，相关具体说明如表1所示。

图2 罗山路站道岔定位方案示意图

时间/s事件描述0列车1从站台2出发,驶向折返轨道28的虚拟站台;列车2的MA在列车1出发后延伸至站台范围计时开始040列车1出清岔区计轴区段GC3403-3405,道岔3411被命令转到定位旅行时间为40 s44列车1到达折返位置(虚拟站台34)旅行时间为44 s49道岔3411转至定位;列车2的MA延伸至信号机X3415的SPP(信号防护点)处共计9 s,包括7 s道岔移动时间和2 s余量50列车2收到延伸的MACBTC(基于通信的列车控制)时延1 s5410 s后,列车1从折返轨出发驶向站台110 s改变车头方向(包括道岔转动时间9 s)86列车1出清岔区计轴区段GC3401-3407;道岔3403/3405被命令转至定位旅行时间为32 s87列车2到达站台2(第50 s列车2收到延伸MA,其进站时间为37 s)进站时间为37 s(从列车2位于站台2边缘外的安全制动距离处开始计算)95道岔3403/3405转至定位共计9 s,包括7 s道岔移动时间和2 s余量122列车2停站结束后,从站台2出发进行折返(道岔3411在列车2停站时间内,已被转至反位)列车2停站时间设定为35 s

2. 2 道岔反位方案

道岔反位方案为道岔3411一直锁闭在反位，且所有列车都在下行折返轨道27进行折返作业。该方案示意图如图3所示，相关具体说明如表2所示。

图3 罗山路站道岔反位方案示意图

通过上述分析可知，罗山路站的站后道岔无论锁在定位还是反位，其折返时间均大于设计要求的112 s，尤其道岔反位时更为严重，故不再考虑道岔反位方案。

3 罗山路站折返时间过长原因分析

通过上述计算可知，在道岔定位方案中，由于只能在列车出清了岔区计轴区段GC3403-3405后，道岔3411才可转到定位，故延迟了列车2 MA的延伸，导致列车2进站时间过长。

图4 道岔定位方案中的轨道布置图(计轴超限)

究其根本原因是在于:以往对于类似轨道布置(见图4)，道岔SWA有一个联锁的限制条件，即当岔区GCB-C占用并且道岔SWC位于定位或者道岔SWB位于反位时，道岔SWA会被锁闭而不能转动。即当列车驶向折返轨道过程中，出清岔区计轴区段GCA后，根据三点检查原理计轴区段GCA虽可以解锁，但道岔SWA由于联锁限制条件仍被锁定在反位。故导致信号机X3415的SPP(信号防护点，通常为50 m)无法建立， 此时MA无法为后续列车进站延伸出足够的安全距离，从而导致列车延迟进站，影响折返时间。

需要注意的是，大部分这种轨道布置通常由于折返线与正线之间距离较短，一般都会存在计轴超限的情况，即相邻计轴区段边界侵入道岔警冲标内，故在无进路排列情况下，为了保证安全而采用道岔锁闭的联锁条件(见图4)：即当有列车占用计轴区段GCB-C并且道岔SWB在反位或道岔SWC在定位时，操作员无法操作道岔SWA(如转到定位)，以避免此时非ATP(列车自动保护)的人工驾驶列车(例如限制人工驾驶模式列车或切除ATP的列车)驶过道岔位于定位的GCA计轴区段，而与岔区GCB-C上的列车发生侧撞的危险。当然需要说明的是，若已有排列经过SWA的定向进路，则不会出现此问题，因为在这种情况下进路授权办理的前提是岔区计轴区段GCB-C空闲或道岔SWC处于反位。

4 罗山路站折返优化方案

图5 道岔定位方案中的轨道布置图(计轴点未超限)

对于罗山路站而言，虽然其站后的轨道布置与上述案例非常相似，但却存在本质不同(见图5)，即相邻计轴区段并没有侵入道岔3411的警冲标内，故不存在计轴超限情况。而且， 道岔3411的警冲标到计轴区段在侧向轨道上的边界A3415有足够的距离(约15 m),远大于列车车钩断面到第一车轴的距离，即列车车头的外悬挂。因此，道岔区段GC3403-3405有车占用与否，并不会对经过道岔3411定位的列车产生侧撞隐患。

综上所述，对于11号线罗山路站，可以在联锁表中将道岔3411锁闭的相关限制条件去除，即在无进路锁闭的情况下，岔区计轴区段GC3403-3405占用与否，以及道岔3403或3405的定反位状态，不再作为道岔3411单独锁闭条件。这样可以提高道岔3411的解锁时间，从而使道岔尽快转到期望的定位，使后续列车MA快速得到延伸，从而提高折返效率。

经修改联锁表，以及优化道岔解锁条件后，得到的罗山路站折返优化方案(见图6)相关具体说明见表3。

图6 罗山路站折返优化方案

时间/s事件描述0列车1从站台2出发,驶向折返轨道27的虚拟站台;列车2的MA在列车1出发后延伸至站台范围计时开始030列车1出清GC3411,道岔3411被命令转到定位运行时间为30 s39道岔3411转至定位,列车2的MA得以延伸至信号机X3415的SPP位置共计9 s,包括7 s道岔移动时间和2 s余量40列车2收到延伸的MACBTC时延1 s44列车1到达折返位置(虚拟站台33)运行时间为44 s5410 s后,列车1从折返轨道出发驶向站台1改变车头方向时间为10 s,包括9 s道岔转动时间77列车2到达站台2进站时间为37 s,从列车2位于站台2边缘外一个安全制动距离处开始计算86列车1出清GC3401-3407,道岔3403/3405被命令转至定位运行时间为32 s95道岔3403/3405被转到定位共计9 s,包括7 s道岔移动时间和2 s余量112列车2停站结束后,从站台2出发进行折返(道岔3411在列车2停站时间内,已被转至反位)设定列车2停站时间为35 s

5 结语

综上所述，对于一些站后折返且轨道布置类似罗山路站的折返站，当计算该站的折返性能时，不能盲目地按照以往经验，尤其当模拟计算得到的折返时间大于客户或设计要求而影响线路运营间隔时，应针对站型的轨道布局进行具体分析。特别是对于不存在计轴超限的渡线(即邻近计轴区段未侵入其道岔警冲标)，在无安全隐患的情况下可通过修改联锁表中的道岔解锁条件，缩短后续列车进站时间，从而提高折返效率，优化全线列车运行间隔。