城市軌道交通站前交替折返間隔分析及計算方法

徐 意 高元生 吳 亮

徐 意:中國鐵道科學研究院通信信號研究所 副研究員100081 北京

高元生:北京市軌道交通建設管理有限責任公司 工程師100037 北京

吳 亮:中國鐵道科學研究院通信信號研究所 工程師 100081北京

在城市軌道交通信號系統中，列車折返間隔是限制通過能力的主要因素之一。折返間隔是否滿足通過能力的需求是在項目建設前期需要重點評估的內容。折返間隔取決于具體折返站的站型、信號閉塞方式以及行車組織方式。通過詳細分析采用站前交叉渡線進行站前交替折返的方式，提供計算折返間隔方法。

1 過程分析

在利用多個折返路徑進行交替折返的情況下，其折返間隔將會受折返進路的交叉干擾和行車組織方式的限制。針對目前城市軌道各種站型，利用站前交叉渡線輪流以上、下行站臺作為折返軌進行交替折返，能夠在合理組織行車和客流的情況下有效縮短折返間隔。

如圖1所示，對于不同的車輛制動性能，P0點的位置不同。對于不同的信號閉塞方式，P1、P2、P4點的位置也可能不同，可能是信號機、計軸區段的分界點或者軌道電路分界點。

具體折返過程分析:第1列車停站結束從折返站臺1發出→繼續運行至尾部出清P2→道岔SW1/SW4轉換到反位→第3列車的進站信號開放 (目的地為折返站臺1)→繼續運行至尾部出清P4→道岔SW3/SW2轉換到反位，同時帶動道岔SW1/SW4轉換到定位→出站信號開放，第2列車從折返站臺2發出→繼續運行至尾部出清P2→道岔SW2/SW3轉換到定位→第4列車的進站信號開放(目的地為折返站臺2)→第3列車出站信號開放，停站結束后從折返站臺1發出。

圖1 典型站前折返示意圖

2 計算方法推導

以上過程周而復始地構成了站前交替折返的運行模式。從過程分析中可以得出以下結論:折返站臺1的發車進路與折返站臺2的接車進路為平行進路，不存在相互限制，其他到發作業之間則存在先后制約關系。制約關系體現在如圖2所示站前交替折返作業時序圖Ⅰ中。

圖2中階梯線表示一列車的進站、停車、出站的作業時序;虛線表示列車間到發作業的限制點，以劃分前后作業的銜接關系。

根據圖2，站前交替折返相關參數的計算公式推導如下。

圖2 站前交替折返作業時序圖I

在折返發車間隔相等的條件下，由式 (1)和 (2)得出:

由圖2所示的邏輯時序限制關系，得出:

由式 (3)及 (4)得出:

根據公式 (2)、(3)、(5)就可以計算站前交替折返的折返發車間隔、折返站臺1和折返站臺2的停站時間。

以上是在折返發車間隔相等條件下得出的相關參數計算結果。如考慮到達間隔的限制，則有:

根據式 (5)，由式 (7)得出:

正線最小追蹤間隔必須小于折返站到達間隔，即:

只有驗證計算結果滿足式 (9)，上述有關站前交替折返相關參數的計算結果才是有效的。在該條件下，通過調整折返站相鄰車站的發車間隔，就可以在折返站實現預定模式的站前交替折返，從而提高折返效率，縮短折返間隔。

以下介紹不滿足式 (9)的條件下，相關參數的推導過程及計算結果。

1． 如 果A_headway2＜Headway≤A_headway1，則有:

由式 (10)得出:

由式 (4)及 (11)得出:

由式 (1)及 (12)得出:

在這種條件下，折返發車間隔不一定相同，根據公式 (2)、(13)、(12)、(11)就可以算出站前交替折返的交替折返發車間隔、折返站臺1和折返站臺2的停站時間。

2． 如 果A_headway1＜Headway≤A_headway2，則需增加定義:在上一列車從折返站臺2發出之后，到下一列車可以進入折返站臺2之間增加空閑時間F;具體制約關系體現在圖3所示站前交替折返作業時序圖Ⅱ中。

圖3 站前交替折返作業時序圖Ⅱ

根據圖3限制關系，得出:

由式 (14)得出:

根據時序限制關系，得出:

式 (3)適用于折返站臺1的停站時間Dwell1的求算。

由式 (3)、(15)、(16)得出:

在這種條件下，根據公式 (2)、(3)、(17)就可以算出站前交替折返的折返發車間隔、折返站臺1和折返站臺2的停站時間。

3．如 果A_headway1＜Headway， 并 且A_headway2＜Headway，則有式 (11)適用于折返站臺2的停站時間Dwell2的求算。

由式 (11)和 (16)得出:

由式 (1)和 (18)得出:

在這種條件下，折返發車間隔不一定相同，根據公式 (2)、(19)、(18)、(11)就可以算出站前交替折返的發車間隔、折返站臺1和折返站臺2的停站時間。

3 應用效果及結論

采用以上計算方法編制計算機程序，實現了站前交替折返間隔的快速求算。列車在折返進路中各限制點間的運行時間可根據折返進路的限速、坡度、列車的牽引制動性能，利用列車運行仿真控制模型進行計算。通過利用軌道交通實際線路數據進行站前交替折返間隔的求算，證明該計算方法行之有效，能快速準確地計算折返間隔，為評估折返能力提供了有效的方法和工具。

［1］ 梁東升，徐意．CBTC列控方式下列車最小追蹤間隔分析及模擬算法的實現［J］．現代城市軌道交通，2011(4)．