城市轨道交通列车救援方案选择与应用实践

摘 要：【目的】在高峰时段行车间隔不断缩小的情况下，城市轨道交通一旦发生故障，且在一定时间内无法完成故障处置并动车，故障车后续列车将严重拥堵，故障列车与前车之间会产生较大运行间隔，因此如何快速、安全地采用救援组织方法将故障列车撤离正线尤为重要。【方法】选取后方列车为救援车，以正线就近存车线及车厂（终点站折返线）作为退出服务位置，建立救援方案集；结合事故事件定责情况，以最大晚点时间及连续中断时间最短为优化目标，建立救援路径选择模型。【结果】通过实例进行验证，确定线路不同位置发生故障时最优的救援路径。【结论】救援方案集、救援路径选择模型可应用于不同线路，为调度员组织救援及调整行车提供支撑，保障列车运行秩序，减小对运营服务的影响。

关键词：列车救援；最大晚点时间；中断行车；救援路径；实例验证

中图分类号：U231+.92 " " 文献标志码：A " "文章编号：1003-5168（2024）12-0074-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.12.015

Train Rescue Plan Selection Discussion and Application Practice in Urban Rail Transit

WANG Qun NIU Huilan

（ Zhengzhou Metro Group Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000，China）

Abstract： [Purposes] In the case of shrinking traffic intervals during the peak time， once the urban rail transit train breaks down， the train would be unable to complete fault handling and run within a certain period of time， which will result a serious congestion and a large headway between faulty train and front train. So it is important to remove the faulty train from the main line by adopting better rescue organization method. [Methods] This paper selects the rear facing train regard as the rescue train in this text and the nearest storage line and depot （ terminal turn-back line ） as the exit service location to establish a rescue plan set; based on the determination of responsibility for accidents and events， this paper a rescue path selection model. [Findings] The optimal rescue path when faults occur at different locations is determined by validating through instances. [Conclusions] Rescue plan sets and path selection model could apply to different lines to provide support for dispatcher rescue organization and train operation adjustment， ensure the order of train operation， and reduce the impact of operational services.

Keywords： train rescue; maximum delay time; interruption of the train operation; rescue path; calculation example

0 引言

随着轨道交通网格化运营的发展，高峰时段行车间隔不断缩小，当运营过程中发生故障/事件且短时间内无法组织列车动车时，将造成后方列车大面积拥堵、服务质量降低，社会负面影响较大，因此如何在保证安全的前提下提高救援效率，根据故障发生位置确定救援组织方案，尽快恢复正常行车至关重要。本研究从最大中断行车时间、最大晚点时间着手，建立方案选择模型，根据列车发生故障位置、正线配线设置及与车厂距离等，确定最优救援路径，为救援提供技术支撑。

1 列车救援原则

地铁列车在组织救援时，救援列车与故障列车整体应遵循以下原则。

1.1 救援符合启动条件原则

故障发生后，司机处置、行车调度与司机沟通、检调、给予技术支援均需要一定时间，当长时间无法恢复正常行车时，将造成线路列车拥堵、运行能力下降，故应及时采用救援疏通线路。根据相关规章，救援启动条件为故障处置达到7 min或故障车司机向行车调度申请启动救援程序时（故障电客车尝试紧急牵引/大旁路动车，但列车无法动车）。

1.2 正向救援原则

列车救援时原则上遵循正向救援，即组织故障列车后续第一列车在就近车站清客担任救援列车，与故障列车连挂后（故障列车位于区间时需在前方车站清客）朝着故障列车运行方向推进至下线存放位置，最大程度确保线路其他列车正常运行秩序。特殊情况下需采用逆向牵引或推进方式进行组织，如故障列车距离正线存车线较近但已越过相应位置、列车在折返过程中出现故障且后续列车无法进行救援等［1］。

1.3 空车救援原则

使用电客车救援时，原则上使用后方列车前往救援，行车调度可根据故障处置时间及处置状态提前发布清客指令，提高救援效率及乘客服务，若不能空车前往救援，连挂动车后应组织故障列车和救援列车在前方站清客［2-4］。

1.4 安全高效原则

在组织列车救援过程中，在确保安全的前提下，应尽可能快地疏通线路，组织故障列车下线，避免线路中断时间过长，导致线路通行能力及运营服务水平降低。在救援列车与故障列车连挂动车后，可适当组织后续扣停列车动车，利用行车调整策略提高运能，满足乘客出行需求。

2 救援方案

2.1 救援列车选择

当正线运行列车故障需进行处置时，行车调度应第一时间扣停后续列车，避免两列车进入同一区间，同时视情况调整故障车前车，缩小行车间隔，因此在行车间隔一致的情况下，故障车后车为距离最近列车，原则上担任救援列车，特殊地点可视情况选择前序列车或对向列车担任救援车。

2.2 救援方式决策

救援方式包括推进救援及牵引救援。救援列车推进故障列车运行时，司机应在救援列车前端驾驶室（运行方向）驾驶，故障列车前端驾驶室应由司机进行引导。救援列车牵引故障列车运行时，司机应在救援列车前端驾驶室（运行方向）驾驶。

2.3 救援路径与故障列车下线存放位置选择

确定救援的第一时间，应明确故障列车下线后的存放位置及救援路径，存放位置包括正线存车线、终点站折返线、车厂（车辆段和停车场），救援路径与停放位置选择遵循最优原则，以在尽可能短的时间内组织救援，畅通线路，减小影响。

2.4 救援列车后续安排

救援列车完成救援任务后，后续安排包含两种情况：继续上线运营和退出服务，可根据停放位置、客流需要、行车间隔等因素进行决策。

2.5 救援方案（路径确定）

救援方案及路径具体如图1所示。根据救援列车、救援方式、下线位置及后续安排等情况，组合形成救援方案，同时确定救援路径，本研究主要对后车推进救援方式进行详细分析［1］。

3 模型建立

3.1 救援过程

根据现有规章制度对列车故障及列车救援组织的规定，可将列车救援过程分为5个部分［5-7］，具体组织步骤及用时见表1。

3.2 中断时间及晚点分析

在救援组织过程中，以中断时间、最大晚点时间及晚点列次数最小作为优化目标，本研究重点分析采用后车作为救援列车，将故障车推进至正线就近存车线及终点站折返线（或车厂）的救援过程。当采用救援列车将故障列车推进至正线就近存车线时，存在二次中断行车情况，具体见表2。

方案1：救援列车与故障列车连挂后推进运行至前方车站组织清客，清客完毕继续推进至就近站存车线，解钩后救援列车不换端以NRM模式退行至存车线所属站线，后选取适当的位置投入运营服务。

①列车在区间时，救援结束时间为救援启动、命令发布、救援车运行至连挂位置、连挂、推进至前方就近站、故障车清客、继续推进至存放位置、换端解钩、救援车退出等时间之和，见式（1）。

T结束=0.44+（Si，i+1-0.015）/40+Si-j/25+Sj，j’/25 " "（1）

②列车在站台时，救援结束时间为救援启动、命令发布、救援车运行至连挂位置、连挂、推进至存放位置、换端解钩、救援车退出等时间之和，见式（2）。

T结束=0.39+（Si，i+1-0.015）/40+ Sj，j’/25 " " " " "（2）

在方案1中，首次中断时间为救援启动、命令发布、救援车运行至连挂位置、连挂动车时间之和，见式（3）；第二次中断时间为连挂后推进至存放位置、

换端解钩、救援车退出时间之和，见式（4）。故障列车延误时间，见式（5）。

T中断1=0.24+（Si，i+1-0.015）/40 "（3）

T中断2=T进+T换端+T解钩+T退出 （4）

Ti延=T结束－[Si−j'V旅行] " " （5）

救援列车退回至正线，空车切入至适当的位置投入运营服务，不再影响后续列车运行，故救援列车后方列车延误时间见式（6）。

Ti+2延=Ti延-T运 "（6）

以上式中，Si，i+1为故障车i及后方救援车i+1之间的距离；Si-j为列车i所在位置与前方第一个车站的距离；Sj，j’为车站j与车站j’之间的距离；Si，j’为列车i所在位置与前方退出服务车站的距离；V旅行为线路旅行速度；Ti延为故障列车i延误时间；Ti+2延为救援列车后方列车延误（晚点）时间。

方案2：救援列车与故障列车连挂后，运行至前方车站上行线组织清客，清客完毕继续推进至终点站折返线（视为车厂）退出服务，终点站设置渡线，可采用站前折返。

①列车在区间时，救援结束时间见式（7）。

T结束=0.29+（Si，i+1-0.015）/40+ Si-j/25+ Sj，j’/25 "（7）

②列车在站台时，救援结束时间见式（8）至式（11）。

T结束=0.24+（Si，i+1-0.015）/40+ Sj，j’/25 （8）

T中断1=0.24+（Si，i+1-0.015）/40 （9）

Ti延=T中断+[Sj，j终点25−Sj，j终点V旅行] （10）

[Ti+2延=Ti延−T运] （11）

当发生故障导致运营中断时，为避免后续列车进入区间后迫停，应及时将后续列车分别扣停在后方站台。若区间不允许进入列车，计算扣车数见式（12）。

D晚点=T中断/（T-T运） （12）

以上式中，Sj，j终点为车站j与终点站之间的距离；D晚点为故障发生后在不采取行车调整措施情况下，故障点后车扣车数（产生晚点数）；T为线路行车间隔；T运为线路区间平均运行时间（以X号线为例，T运=单程运行时间/区间数=51.4 min/21=2.45 min）。

方案1和方案2救援组织路径及组织过程如图2所示。

3.3 目标函数

根据事故事件定责划分情况可知，救援导致的中断时间、最大晚点时间及晚点列次数越小，目标值更优。故障列车与救援列车在清客车站计算晚点时间，救援列车后方列车因中断无法按图行车，将导致最大晚点时间出现。此时，可通过对向列车小交路折返等行车调整方式，减小连续中断时间，方案1与方案2最大连续中断时间一致，因救援列车与故障列车距离不同而不同，以X号线最大区间距离（2 417 m）为例，最大连续中断行车时间为18.1 min。因此本模型以实际运行过程中产生的最大晚点时间、连续中断时间、晚点列次数最小为目标值进行计算，具体见式（13）至式（15）。

[Z1=minf∈FXf∙Ti+2延] （13）

[Z2=minf∈FXf∙T中断1] （14）

[Z3=minf∈FXf∙D晚点] （15）

以上式中：F为方案集，此处F=｛方案1，方案2｝；Xf=[1，表示选择f方案0，未选择f方案]，且X1和X2不能选取相同值。

4 列车故障救援实例应用

4.1 线路车站及配线分布

在案例分析过程中，以线路每个车站站线为故障点，根据模型计算最大中断行车时间、产生最大晚点时间及最大晚点列次，并结合事件事故影响标准进行判断选取最优路径，线路车站及配线分布如图3所示。

4.2 列车故障救援实例验证

当列车在P站进站前100 m处因故障停车时，行车调度、司机、车站按照规章进行故障处理、行车调整；5 min时行车调度通知后车在Q站进行清客，并做好救援准备，司机处理7 min仍无法动车，行车调度启动救援程序，向救援列车及故障列车发布救援命令。

方案1：救援列车与故障列车连挂后运行至P站上行线组织清客，清客完毕推进至L站存车线，解钩后救援列车不换端以NRM模式退行至L站上行线，后以ATP模式运行，并选取适当位置投入运营服务。

方案2：救援列车与故障列车连挂后，运行至P站上行线组织清客，清客完毕推进至A站折返线（视为车厂）退出服务，A站可采用站前折返。

当列车在Q站至P站上行区间故障需救援时，选择后车作为救援列车，考虑产生中断时长及最大晚点影响，救援路径选择P站至A站折返线。

5 结语

当列车因故障无法继续按图运行时，为安全、快速地将故障列车退出正线，缩短行车中断时间，可采用列车救援组织行车。本研究遵循“正向救援”及“先通后复”的原则，选取故障车后方列车为救援列车，选取正线就近存车线及车厂/终点站折返线作为列车存放位置，建立救援路径方案集，以连续中断行车时间、最大晚点时间及晚点列次最小为目标，建立救援影响数学模型，并代入地铁线路实际案例中进行验证，得到列车在线路不同位置发生故障后的最优救援路径，为调度员故障处置及行车调整提供依据。

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