一種常用折返站型的折返能力改進方案

馬能藝

（上海申通地鐵集團有限公司技術中心，201103，上海∥工程師）

1 基本配線方式

軌道交通運行能力的瓶頸往往出現在折返階段，本文將針對目前常用的一種站后折返站配線形式，提出有效提升折返能力的進路辦理方式。

圖1是目前站后折返時經常采用的配線方式，其折返線和正線通過單開道岔和交叉渡線的組合形成連接，列車折返時，采用側進（道岔）側出（道岔）的方式，選擇中間兩根折返線之一進行折返作業。

目前，在上海市軌道交通網絡中，采用上述配線方式的車站達到十幾個，包括6號線的巨峰路站，7號線的錦秋路站、船廠路站，8號線的航天博物館站、東方體育中心站、延吉中路站，9號線的楊高中路站，以及10號線的龍柏新村站、虹橋火車站站、江灣體育場站等，其中多數車站均為交路折返站。因此對該配線形式的折返方式研究，將對線路實際折返能力（運營能力）帶來的重大而切實的益處。

圖1 常用站后折返配線方式

2 常規折返過程

圖1配以標記后如圖2所示。

圖2 站后折返關鍵布置示意圖

圖2中的“進站干擾點”是指前車出清站臺Ⅰ側并構成足夠的站臺接車安全防護距離時，后車進站進路排列完成的瞬間后車所處位置。該位置的列車處于常規的運營速度曲線，不受前車干擾。以此干擾點計算出的折返能力即為后車不受前車干擾的情況下（不犧牲旅行時間）的折返能力。

針對圖2，假設所有列車均在此折返，目前常規的折返方式如圖3所示（以B線做折返線為例），方向為列車從上行（圖2左下）駛入站臺Ⅰ側，再經折返線B后折返回站臺Ⅱ側，后發車向下行（圖2左上）駛出。

甲車排列至站臺Ⅰ側的進路，停站后駛入折返線B，當出清岔區（b點，本文以小寫字母a、b、c等表示岔區邊界）后，道岔轉換，使D線構成乙車的站臺Ⅰ側接車安全防護區段，乙車排列進站進路，從進站干擾點進站并停站；當甲車由折返線折返出清岔區（c點）后，道岔轉換，乙車可在停車結束后排列至折返線B的進路，乙車出清b后，道岔轉換，當甲車在站臺Ⅱ側停站結束后發車并出清圖2中的“進站安全防護點”后，乙車排列至站臺Ⅱ側的進路，然后乙車從折返線發車至站臺Ⅱ側。丙車和乙車的追蹤與此相同，構成周期。此即為該折返站配線形式的折返過程。

圖3 圖2折返過程的折線圖

由此可知，上述折返過程中，存在3個限制點，其中的關鍵限制點即為折返能力瓶頸。根據實際線路的經驗，通常情況下，該關鍵限制點為前車出清b后，a點附近單開道岔轉換為定位后以D線構成安全防護區段的時間點。因此，若改善該限制點折返過程，即可提升折返能力。

針對此情況，本文提出利用道岔反位構成安全防護區段的方案。

3 折返能力改善方案

本文的方案如圖4所示，以道岔①反位構成安全防護區段。此時，當前車出清d點即構成后車的安全防護區段，后車可排列至站臺的進路，如此可大幅縮短后車的等待時間。

圖4 道岔反位構成安全防護區段示意圖

其中，d點的定位可以根據不同的岔區邊界設計而進行不同的設置，在一般情況下可選擇基本軌縫相鄰的計軸。對于CBTC（基于通信的列車運行控制）線路，目前有些信號供應商將岔區邊界設置于岔尖位置，并留有一點余量以涵蓋安裝誤差（如岔尖前1m）。盡管d點的選擇可按信號設計而異，但必須滿足的條件是列車過沖站臺并到達安全防護距離極限時，列車第一輪對不得突破d點相鄰的岔尖，以確保消除脫軌隱患。

在圖2的基礎上標注了d點后，如圖5所示。具體折線圖參看圖6。

圖5 增加了d點的站后折返關鍵布置示意圖

圖6 圖5折返過程的折線圖

比較圖3和圖6，可知折返間隔得以縮短，提升了折返能力。由此可見，本改善方案對配線形式幾乎沒有變動，簡單易行。

信號系統供應商卡斯柯和泰雷茲分別對其折返能力進行了仿真計算。其中仿真所采用的車輛參數選擇了上海軌道交通13號線的株洲阿爾斯通列車。采用其他車輛計算出的仿真時間與此有所出入，但差別較小。因此認為，采用該車輛參數仿真計算出的數據是宏觀的，具有代表性。仿真所采用的車輛參數如表1所示。

表1 仿真所采用的車輛參數

折返能力仿真結果如表2所示。其中折返線的安全防護距離取45m。由表2可知，兩家供應商的信號系統均滿足30對／h的最大運行密度設計要求。

表2 圖5折返能力的仿真數據

4 應考慮的其他因素

4.1 過沖站臺時車速不得突破道岔側向限速

目前信號系統對安全防護距離的要求一般在40m以上，50m左右。按照采用9號道岔，并且線間距取4.6m來近似計算，圖4站臺端部至d的距離（約50m）基本吻合安全防護距離要求，可不移動交叉渡線位置，從而不增加土建設計長度，不增加工程造價。這也是本方案的優點之一。

同時，由于采用道岔側向作為安全防護區段，則列車進站失控時在最不利情況下突入至d點時，其在岔區的車速應確保始終不得高于道岔側向土建限速。對于9號道岔，目前其側向限速為35km／h，按常規0.85的最小制動保障率來計算，可得：

其中，a＝0.85m／s2，安全防護距離S取50m，可得v＝9.22m／s＝33.2km／h。即列車過沖站臺后的最高速為33.2km／h，低于道岔側向限速35km／h，因此滿足車速不突破道岔側向限速的限制條件。

4.2 避免后車進站對前車折返的干擾

還需指出的是：采用該配線設計方案的條件是單開和交叉渡線應作為兩個獨立區段，否則一方面前車需出清圖5的b點方可排列后車站臺接車進路；另一方面在后車接車時，由于站臺A的安全防護距離占用單開道岔，導致交叉渡線區段也形成占用，則前車將無法排列從折返停車點至站臺B的進路。

4.3 計軸與警沖標超限的處理

當圖5的配線形式用于小交路或A、B線連接車輛基地時，須考慮d點存在超限（警沖標）的可能。當前車出清d點但緊貼d點停靠時，后車進站后，一旦直向發車，有可能由于前車超限形成側沖。因此，在設計上，須對后車直向發車條件設置限制條件，以滿足安全要求。

5 結論

目前，上海軌道交通10號線的龍柏新村站已采用上述折返方式，實際的折返能力得到了很大的提升，在110s左右，滿足了120s的折返能力要求。

作為決定行車效率的關鍵點，折返站應憑借其特殊性和重要性而受到重點關注。如何進一步提升折返能力，并兼顧工程造價，應是每一個信號、線路工程師研究重心之一。希望本文的研究能在更多的軌道交通線路上得以實施。

［1］王國軍，宋鍇.城市軌道交通信號系統對車站折返能力的影響［J］.城市軌道交通研究，2011（2）：14.

［2］苗沁，周天星.城市軌道交通折返站折返能力分析［J］.城市軌道交通研究，2010（11）：57.