地铁站前交叉渡线时空资源占用分析

曹文慧

摘 要：目前地铁在终点站的折返多采用站后折返模式，但场地受到限制或是该站不作为永久终点站时，采用站前折返也可以解决列车折返问题。本文以岛式车站采用站前交叉渡线为研究对象，将站前折返分为5个工况，并从时空资源占用角度出发，通过移动“距离-时间”曲线分析多种工况衔接转换的控制点，以及不同工况下的紧接续下的最小理论折返时间，本文认为采用站前交替折返可获得较大的折返能力。同时，折返能力主要受到信号转换以及侧向和直向进出站的影響，在此基础上，采用不同影响因素参数分析不同影响因素对站前折返能力的影响，进一步提出提升站前折返能力的建议。

关键词：城市轨道交通;站前折返;时空资源;折返能力

中图分类号：U231.4 文献标识码：A

0 前言

目前，地铁终点站多采用站后折返模式[1，2]，但当车站尾部受到建筑物或地形条件的限制时，可采用将折返渡线至于站前，以达到实现列车折返和减少土建规模的目的。此种折返方式对运输组织有较高的要求，但却可以解决实际设计时遇到的如站后无设置折返线条件、减少与线网中其他线路的换乘距离等问题[3]。目前我国地铁车站，约有32%的车站采用站前折返，德国约有27%，莫斯科有24%[4]，我国较为典型的站前折返车站有北京地铁的13号线西直门站、6号线五路居站和亦庄线的宋家庄站、西安地铁9号线的纺织城站和重庆1号线的朝天门站。

学者对折返能力的研究较多，但由于站前折返在实际运营中实现120 s较为不易[5]和在列车折返中可能存在进路干扰[6]等一些缺点，对站前折返的研究较少，部分学者提出采用站前交替折返的折返能力大于单渡线折返[7]，而当站前交叉渡线配合协调的运营组织时，其折返能力可大于站后折返[8]。在应用针对性上，梁九彪提出在两条地铁线路呈T型交叉时，为减少乘客换乘时间，车站配线布置一般采用站前折返形式[9]。在站前折返能力提升上，张雨洁提出在站前增加停车线、采用大号道岔和改造岛式站台来减少敌对进路的方法[10]。

站前交叉渡线折返站根据行车密度的不同，可采用单股道折返和双股道折返，其中单股道折返又分为侧进直出及直进侧出两种方式。本文以站前交叉渡线岛式车站为研究对象，车站布置如图1所示。对列车走行距离与占用时间构建“距离-时间”曲线，从时空资源占用角度，通过不断移动该曲线，分析站前折返的多种工况。

1 站前折返工况

本文从“第一列上行列车侧向进站至II站台—第二列上行直向进站至I站台—II站台列车直向出站—I站台列车侧向出站”两列车完全不存在任何干扰的工况出发，通过移动列车的进站时间，对列车占据的空间和时间资源进行分析，找到控制列车折返能力的约束点和最优折返工况。

在研究过程中，假定I站台和II站台的侧向进（出）站时间大于直向进（出）站时间，列车停站时间大于信号转换时间和列车折返转换时间，列车在站台I和II的停站时间不固定。假设侧向进站至II站台的第一列上行列车为列车1;直向进站至I站台的第一列上行列车为列车2。

1.1 工况1

工况1是行列车1侧向进站至II站台—II站台列车1直向出站—列车2直向进站至I站台—I站台列车2侧向出站”两列车完全不存在任何干扰，前车完全出清车站后，后车才被允许开放进站信号。本文建立距离-时间曲线图，以列车预备开启进站信号为横坐标-时间周期的起点，以列车的制动点为纵坐标-距离的起点，来描述列车从制动点位置起至列车停稳到站台的运行过程。

1.2 工况2

工况2是通过向前移动列车2（上行直向进入I站台的）进站时间，得到当前车在进行II站台直向出站的时候可以平行进行后车在I站台直向进站作业。

工况2具体作业为：列车1侧向进站至II站台—列车2直向进站至I站台和II站台列车1直向出站平行作业—I站台列车2侧向出站。但此工况对第三列进站列车有一个控制点：需要列车2完成侧向出清I站台后列车3才可开始发进站进路。

1.3 工况3

工况3是在工况2的基础上，持续移动列车2进站时间，第二列车在此工况的进站时间由和工况2中的列车1的出站作业提前至列车1完成进站作业，与列车1进行旅客上下车和列车折返时间作业同步进行。

此时存在三个控制点：

控制点1：列车2的进站时间控制点为列车1必须完成侧向进入II站台的作业;控制点2：列车2在I站台的侧向出站作业必须在列车1完成在II站台的直向出站作业后控制点3：列车3侧向进入II站台的作业必须在列车2完成在I站台侧向出站作业。

1.4 工况4

工况4是在工况3的基础上向前移动列车2（直向进入站台I的列车）进站时间，在此过程中存在列车1侧向进站作业与列车2的直向进站作业产生时间、空间资源干扰的不可行情况。直至列车2（直向进入站台I的列车）提前列车1（侧向进入站台II的列车）进站，此刻将列车1成为列车1’，因此工况的控制点是：

控制点1：列车1’进站时间控制点为列车2必须完成直向进入站台I的作业;控制点2：列车2侧向出站时间的控制点为列车1’必须完成侧向进入站台II的作业;平行作业：列车1’直向出站与列车3直向进站平行作业（如图6）。

1.5 工况5

工况5是在工况4的基础上，不断移动列车2的进站时间，最后得到列车2和列车1’完全没有干扰的情况。

1.6 不同工况折返时间分析

1.7 小结

通过分析各工况情况，可以发现列车到/发的控制点主要在：前车的侧向进站与后车的直向进站作业、前车的直向出站与后车的侧向出站作业、前车的侧向出站与后车的侧向进站作业。在平行作业上一般是前车直向出站与后车的直向进站作业。

从计算公式看，折返时间间隔与信号转换、侧向进出站时间、直向进出站时间和停站时间有密切关系。从深层来看，影响上述时间的具体因素是折返站站型、列车速度以及列车的控制方式，其中列车限速是较为重要的影响因素，此与列车类型、坡度、停车制动曲线和道岔限速有关。

2 折返能力计算实例

2.1 计算参数取值

计算参数参考ERTMS/ETCS列车模型标准。主要参数如下：

（1）列车最高运行速度80 km/h，信号ATO推荐速度75 km/h，列车总長120 m;

（2）信号转换时间15 s;

（3）站台I和II停站时间60 s，同时包含折返时间;

（4）采用9号道岔，列车过岔限速35 km/h，采用12号道岔，列车过岔限速45 km/h。

2.2 测算结果

采用9号道岔工况1平均折返时间约为168 s、工况2平均折返时间约为152.5 s、工况3平均折返时间约为128 s，工况4平均折返时间约为87 s，工况5平均折返时间约为168 s;采用12号道岔工况1平均折返时间约为160.5 s、工况2平均折返时间约为144 s、工况3平均折返时间约为121.5 s，工况4平均折返时间约为83.5 s，工况5平均折返时间约为160.5 s。从中可以看出12号道岔相较于9号道岔平均减少6.7 s，对不同工况而言，采用站前交替折返的折返可获得较大的折返能力，工况4的平均折返时间均小于120 s，当能充分完成各项进路及折返作业紧接续时，工况4可获得较大的折返能力。

3 结论

对比不同工况，采用站前直向和侧向交替进站，在紧工序情况下具有较大的折返能力，平均折返时间小于120 s，可以保证30对折返能力。对比不同道岔型号，12号道岔折返时间平均小于9号道岔6.7 s，折返能力约可提升8对。在日常运营及设计中，可根据行车密度，选用不同工况，当行车密度需求更高时，可采用大号码道岔来提升双股道的折返能力，保证正常运营。

参考文献：

[1]毛保华.城市轨道交通系统运营管理[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2]张国宝.城市轨道交通运营管理[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]李琼.地铁站前交叉渡线折返能力探讨[J].都市快轨交通，2019（2）：75-78.

[4]江志彬，韦实.国内外城市轨道交通折返站站线布置形式案例分析[J].城市轨道交通研究，2016（2）：40-45.

[5]于辰成.城市轨道交通典型车站配线设置研究[J].铁道通信信号，2019（8）：79-83.

[6]王珮瑶，郭进.基于列车追踪仿真的城市轨道交通折返能力的研究[J].铁路计算机应用，2011（12）：54-57.

[7]陈骏，袁江，王芳玲.设置站前交叉渡线初期终点站的近远期折返能力适应性研究——以南宁地铁2号线2期工程坛泽站为例[J].隧道建设（中英文），2020（3）：389-396.

[8]徐小亮，柴慧君，薛强.地铁列车站前折返效率影响因素分析[J].城市轨道交通研究，2014（10）：119-121.

[9]梁九彪.城市轨道交通站前折返能力分析与计算[J].都市快轨交通，2008（5）：27-30.

[10]张雨洁，王文波.地铁折返站折返能力计算及其参考图研究[J].铁道标准设计，2020（11）：141-148.

[11]徐小亮，柴慧君，薛强.地铁列车站前折返效率影响因素分析[J].城市轨道交通研究，2014（10）：119-121.