市域快线在快慢车运营模式下线路设计研究

黄江阳，王超宇

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广州 510010）

1 引言

深圳市轨道交通快慢车运营模式尚处于空白阶段， 而国内外已出现了采用快慢车运营模式的线路， 相关案例为深圳市新一轮轨道建设提供了设计思路。 本文以深圳地铁20 号线（以下简称 “20 号线”）为例，针对市域快线快慢车运营模式下线路设计所产生的问题进行研究， 相关成果可为快慢车运营模式的市域快线提供设计参考。

2 项目概况

根据《深圳市国土空间总体规划（2020—2035）》有关内容，20 号线是联系都市核心区与城市外围中心的市域快线，通过远期延伸至东莞滨海湾枢纽，强化深莞联系，加速深圳都市圈一体化构建。 20 号线起点为深圳深港合作区，终点为东莞滨海湾枢纽，线路全长59.2 km，共设置车站27 座，全地下敷设，平均车站间距2.28 km，采用8 节编组A 型车，设计时速120 km/h。

3 快慢车运营模式

20 号线设计速度为120 km/h， 车站间距是影响最高设计速度的重要指标，若车站间距过小，列车将无法达到最高设计速度。 参考国内相关文献研究[1-3]，可以通过列车加减速性能、列车巡航时间得出适宜的站间距。

为提升20 号线时空服务水平，实现时空目标，采用快慢车运营模式。 通过分析20 号线全线车站客流特征及车站性质，优先选用非换乘的小客流车站作为快车越行站。 同时，根据行车运行设计采用快车追踪和慢车避让等措施， 提高快车行车速度，达到提升时空服务水平的目的。 快慢车运营模式方案如图1 所示。

图1 快慢车运营模式方案示意图

按照120 km/h 的最高设计速度， 采用快慢车运营模式较站站停运营模式时间全程可节约8.7 min，优化效果明显，列车服务水平大幅提高，有效强化了市域快线的快速通达功能。 可见，在站间距较小的情况下，市域轨道快线采用快慢车运营模式可大大提升线路时空服务水平。

4 线路设计

快慢车运营模式下， 线路需要在快车越行站（以下简称“越行站”）设置越行线，慢车停站避让，快车不停站高速越行。在越行站前后区间，由于快车和慢车存在速度差异，导致线路平面曲线半径和超高设置与常规站站停运营模式不同， 线路设计需兼顾快车与慢车的乘客舒适度。

4.1 车站平面设计

越行站配线按照车站类型可区分为三大类：岛式、侧式、双岛的配线形式。 双岛车站又可根据正线的内外侧形式进一步区分。 快慢车运营模式越行站车站方案如图2 所示。

图2 快慢车运营模式越行站车站方案示意图

由于地下线路正线需采用盾构施工， 双岛正线外侧及岛式越行站方案正线线间距较大，可用于地下车站。20 号线的越行站车站配线重点针对这两个方案进行研究。

4.1.1 双岛正线外侧越行站方案

双岛正线外侧方案正线线间距较大， 适用于地下盾构工法，快车直向高速通过越行站，慢车侧向过岔进入避让线靠站停车，如图3 所示。 该方案对于运营组织较为灵活，不开行快慢车时，所有列车可直向进出车站，避让线可兼做故障停车线使用，同时故障车的乘客可通过站台下车。 但此方案双岛车站较宽，土建规模较大；快车越行时，受屏蔽门风压及站台限界限制，仅能以80 km/h 的速度越站；慢车停站时，需侧向过岔，乘客舒适度不佳。

图3 双岛正线外侧越行站方案列车进站牵引曲线图

双岛正线外侧方案可用于设置停车线的车站， 将停车线与避让线合设以减少车站规模。 20 号线在设置停车线的车站采用了此方案，以节约工程投资。

4.1.2 岛式越行站方案

岛式方案在常规岛式车站的基础上。 引入侧向股道，以作为慢车避让线，快车高速通过外侧直向股道越行。 该方案最大的优势在于快车可不降速， 以120 km/h 速度越行， 如图4 所示。 同时，正线间距较大，适用于地下盾构工法。 但此方案不采用快慢车运营模式时，所有列车均需侧向过岔靠站停车，乘客的舒适度不佳，且故障列车仅能停在越行线，无站台供乘客下车，只能通过疏散平台疏散乘客，因此，不推荐在该方案下进行故障停车。

图4 岛式越行站方案列车进站牵引曲线图

岛式方案可用于无停车功能需求的车站，20 号线在无配线设置的车站采用此方案，以达到快车越行功能。

4.2 区间平面设计

越行站前后区间快慢车通过速度不一致， 线路平面设计需综合考虑快车和慢车的运行状况。 线路区间平面设计主要对平面曲线位置、半径以及超高—缓和曲线长度设置进行合理选择。

对于快慢车运营模式的线路平面最小曲线半径和超高设置国内已有一定的研究，根据相关文献资料，高速、低速匹配时，平面最小曲线半径应按式（1）、式（2）计算确定：

将式（1）+ 式（2），可得快慢车模式下最小平面曲线半径。见式（3）：

式中，H 为设计超高，mm；R 为平面曲线半径，m；Vmax为设计最高速度，km/h；Vmin为低速列车设计速度，km/h； [hq+hg]为欠、过超高之和允许值，mm。 GB 50157—2013《地铁设计规范》规定：未被平衡超高允许值不宜大于61 mm，过超高不宜大于50 mm。

基于8 节编组A 型车的车辆性能所建立的行车运营模型，将快、慢车在直线进站的情况下的行车速度进行测算。20 号线有两种越行站配线形式： 双岛正线外侧方案和岛式方案， 其中， 岛式站方案由于快车不限速， 快车进站速度为120 km/h，慢车为50 km/h，速度差异较大，故以岛式站进站附近最不利情况进行研究。

在岛式站工况下， 距站中心433 m 处， 快车出站速度为120 km/h，慢车为50 km/h，根据式（3），平面曲线最小半径为1 265 m，平面曲线最小半径向上取整为1 300 m。

同理计算， 在距离站中心693 m 处， 快车出站时速度为120 km/h，慢车为80 km/h，平面曲线最小半径为900 m，超高取130 mm，列车通过最高速度为100 km/h，快车速度受限。在距站中心1 612 m 处，快慢车速度一致，为120 km/h，平面曲线最小半径为800 m， 超高取150 mm， 列车通过最高速度为120 km/h，不限速。 如图5 所示。

图5 岛式越行站方案列车进站牵引曲线详细图

可见，采用快慢车运营模式的线路，在线路平面设计时，对最小平面曲线半径有具体要求，平面曲线越靠近越行站，快慢车速度差异越大，平面最小曲线半径会有相应增加，导致平面曲线设置条件更为困难。 同时，基于行车安全性考虑，为满足轨道超高要求，平面曲线越靠近越行站，对快车越站速度的速度限制越明显，降低了快车越站效率。

5 结语

快慢车运营模式对于高速度、 小站间距的轨道快线具有良好的适应性，能够兼顾客流覆盖和时空目标要求。 不同的越行站配线形式影响快车越行速度， 线路设计时需结合车站行车功能及周边环境进行综合判断， 地下线路采用双岛正线外侧和岛式方案较为有利。

快慢车运营模式下， 越行站两端设置平面曲线的距离对快车影响较大。 平面曲线越靠近车站，快车与慢车的速度差异越大，平面曲线的设置条件越困难，越易影响快车速度，缩减行车能力，造成资源浪费。