北京地鐵9號(hào)線“W”型折返線列車救援分析*

胡清梅 呂 楠 韓慶龍 蘇建軍 劉 冰 張 嵐

（北京市地鐵運(yùn)營有限公司，100044，北京∥第一作者，工程師）

北京地鐵9號(hào)線“W”型折返線列車救援分析*

胡清梅 呂 楠 韓慶龍 蘇建軍 劉 冰 張 嵐

（北京市地鐵運(yùn)營有限公司，100044，北京∥第一作者，工程師）

北京西站“W”型折返線為北京地鐵9號(hào)線列車故障救援困難點(diǎn)。結(jié)合北京西站“W”型折返線的信號(hào)系統(tǒng)和線路特點(diǎn)，分析其行車組織方式和折返能力，并在保證最大限度地維持區(qū)段運(yùn)營的情況下，提出列車故障情況下的列車救援方案和行車組織方案。

地鐵車站；“W”型折返線；列車救援；行車組織

Author's address Beijing Subway Operation Co.，Ltd.，100044，Beijing，China

北京地鐵9號(hào)線為北京市區(qū)西部的縱向干線，于2007年開始動(dòng)工建設(shè)。線路南起豐臺(tái)區(qū)的郭公莊，沿萬壽路南延向北，從豐臺(tái)火車站東側(cè)穿過，途經(jīng)北京西站、軍事博物館等地，至終點(diǎn)國家圖書館，共設(shè)13座車站。為盡早緩解中心城區(qū)重點(diǎn)路段交通壓力，北京地鐵突破整條線路建成后開通運(yùn)營的常規(guī)模式，采取了“建成一段、開通一段”的分段運(yùn)營模式。在此背景下，9號(hào)線南段提前一年于2011年 12月31日開通試運(yùn)營。

9號(hào)線南段南起郭公莊，北至北京西站，共設(shè)9座車站，線路長11.2 km，在郭公莊站與房山線實(shí)現(xiàn)換乘。由于9號(hào)線在北京西站使用雙島車站的外側(cè)軌道，折返過程中需要進(jìn)入為7號(hào)線預(yù)留的內(nèi)側(cè)軌道多次換頭，實(shí)現(xiàn)“W”型折返。9號(hào)線“W”型折返線的特殊性，給地鐵的行車組織和列車故障下的救援帶來了一定的困難，本文將對(duì)此進(jìn)行分析。

1　9號(hào)線北京西站“W”型折返線

為使機(jī)車車輛能折返運(yùn)行，地鐵線路的起、終點(diǎn)站必須設(shè)置折返線。其折返能力應(yīng)與全線的運(yùn)輸能力相匹配。但由于9號(hào)線是分段開通，因此必須在北京西站利用7號(hào)線預(yù)留車站折返線進(jìn)行“W”型站后折返，以實(shí)現(xiàn)9號(hào)線南段的分段運(yùn)營。六里橋站至北京西站區(qū)間的線路示意圖如圖1所示。

北京西站為雙島式站臺(tái)，利用站后9號(hào)線與7號(hào)線聯(lián)絡(luò)線及7號(hào)線預(yù)留車站折返線進(jìn)行折返作業(yè)。六里橋站至北京西站為上行方向，北京西站至六里橋站為下行方向，上行列車運(yùn)行至北京西站終點(diǎn)站后，經(jīng)過5次換頭作業(yè)，折返到北京西站下行站線。列車?yán)谩癢”型折返線進(jìn)行站后折返的運(yùn)行路徑如圖2所示，具體過程為：

（1）上行列車到達(dá)北京西站上行站線，完成乘客乘降作業(yè)后，憑SC信號(hào)機(jī)的顯示出站運(yùn)行至Z2信號(hào)機(jī)前停車；

（2）列車在Z2信號(hào)機(jī)前進(jìn)行換頭，憑F2信號(hào)機(jī)的顯示運(yùn)行至Z3（7）信號(hào)機(jī)前停車；

（3）列車在Z3（7）信號(hào)機(jī)前進(jìn)行換頭，憑F3（7）信號(hào)機(jī)的顯示運(yùn)行至Z2（7）信號(hào)機(jī)前停車；

（4）列車在Z2（7）信號(hào)機(jī)前進(jìn)行換頭，憑F2（7）信號(hào)機(jī)的顯示運(yùn)行至Z4（7）信號(hào)機(jī)前停車；

圖1　9號(hào)線線路示意圖（六里橋站—北京西站）

（5）列車在Z4（7）信號(hào)機(jī)前進(jìn)行換頭，憑F4（7）信號(hào)機(jī)的顯示運(yùn)行至Z1信號(hào)機(jī)前停車；

（6）列車在Z1信號(hào)機(jī)前進(jìn)行換頭，憑F1信號(hào)機(jī)的顯示運(yùn)行至北京西站下行站線，進(jìn)行乘客乘降作業(yè)，然后憑XC信號(hào)機(jī)的顯示出站運(yùn)行。

圖2　9號(hào)線北京西站“W”型折返過程

2　北京西站“W”型折返線折返能力計(jì)算

列車折返能力是指軌道交通折返站在1h內(nèi)能夠折返的最大列車數(shù)，其計(jì)算公式為：n折返=3 600/h發(fā)車間隔（1）

式中：

n折返——1 h內(nèi)的列車折返能力，列；

h發(fā)車間隔——折返間隔時(shí)間，s。

折返間隔時(shí)間的確定方法有圖解法與解析法2種。圖解法是將組成列車折返作業(yè)過程的各個(gè)單項(xiàng)作業(yè)時(shí)間按作業(yè)順序繪制在作業(yè)程序圖上，然后在圖上找出相鄰2列折返列車的折返間隔時(shí)間。圖解法適用于特定折返站的折返間隔時(shí)間的確定，也可用來驗(yàn)證采用解析法計(jì)算得到的結(jié)果。解析法通過對(duì)列車折返作業(yè)過程、列車在折返站的作業(yè)（進(jìn)路）干擾等影響因素的分析，確定滿足最小折返間隔時(shí)間的條件，并在此基礎(chǔ)上建立計(jì)算折返間隔時(shí)間的數(shù)學(xué)關(guān)系式。為了直觀地反映列車折返間隔時(shí)間的組成，分析影響列車折返能力的各項(xiàng)因素，本文采用圖解法分析北京西站的折返過程。具體的作業(yè)過程及時(shí)間如表1所示。

各條折返線的命名如圖3所示。

表1　北京西站站后折返能力計(jì)算表

假設(shè)第一列上行列車（A車）越過SC出站信號(hào)機(jī)的計(jì)軸保護(hù)區(qū)段后，第二列車（B車）即可進(jìn)站進(jìn)行清客作業(yè)。當(dāng)A車到達(dá)1號(hào)折返線停穩(wěn)后，B車即可由2號(hào)站線出站。通過計(jì)算可知，折返列車發(fā)車間隔時(shí)間等于折返列車到達(dá)間隔時(shí)間，均為171 s，所以h發(fā)車間隔=171 s，折返時(shí)間為605 s，則由式（1）得n折返=21列。

圖3　9號(hào)線北京西站“W”型折返線命名

3　北京西站“W”型折返線的救援方案分析

列車在運(yùn)營過程中一旦發(fā)生牽引或制動(dòng)系統(tǒng)故障，將使列車運(yùn)行陷入停頓，特別是當(dāng)故障短時(shí)間內(nèi)無法排除時(shí)，行車調(diào)度必須采取措施對(duì)故障列車進(jìn)行救援，同時(shí)還需采取各種行車調(diào)整措施，最大限度地維持非故障區(qū)段的列車運(yùn)營，減少故障對(duì)乘客的影響。9號(hào)線南段最困難的救援地段位于北京西站的“W”型折返線，由于施工原因，其所有折返線的長度均不超過225 m，這給列車故障時(shí)的救援帶來了困難。本文將針對(duì)各個(gè)困難點(diǎn)的列車救援方案進(jìn)行分析。當(dāng)列車故障停于北京西站4號(hào)或5號(hào)折返線時(shí)，行車調(diào)度可組織列車?yán)每臻e一側(cè)的折返線進(jìn)行折返作業(yè)，維持正常運(yùn)營，而故障車則可以等待運(yùn)營結(jié)束后再進(jìn)行救援，故此處不做分析。

3.1列車救援組織原則

正線列車發(fā)生故障需要救援時(shí)，應(yīng)遵循順向救援原則，以確保正線其他列車的運(yùn)行秩序。即應(yīng)盡量采用相鄰后續(xù)列車正向推進(jìn)故障列車的救援方法。采用此方法，相鄰后續(xù)列車清客后即可前往故障列車所在區(qū)間進(jìn)行救援，節(jié)省了司機(jī)換端的時(shí)間，對(duì)前行和其他后續(xù)列車的運(yùn)行影響相對(duì)較小。

當(dāng)無法實(shí)施順向救援時(shí)，可采取逆向救援或利用渡線變逆向救援為順向救援等方式進(jìn)行救援。但此種方式會(huì)影響線路上運(yùn)行的其它列車，行車調(diào)度需對(duì)相關(guān)區(qū)段進(jìn)行封鎖，并采取小交路、單線雙向運(yùn)行等手段對(duì)行車秩序進(jìn)行調(diào)整以最大限度維持運(yùn)營，加大了故障處理和兼顧運(yùn)營組織的難度。

3.2故障列車停在2號(hào)站線或6號(hào)折返線的救援方案

故障列車停于2號(hào)站線或6號(hào)折返線時(shí)的救援方案類似。以故障列車停于2號(hào)站線為例，行車調(diào)度員可組織后續(xù)列車在六里橋東站清客后，擔(dān)當(dāng)救援列車運(yùn)行至北京西站與故障車連掛。行車調(diào)度員將北京西站SC信號(hào)機(jī)封鎖至六里橋站F12信號(hào)機(jī)，救援列車憑F12信號(hào)機(jī)的顯示進(jìn)入六里橋庫線運(yùn)行至下行線回段。在救援列車返回六里橋庫線前，可組織后續(xù)列車?yán)昧飿驇炀€進(jìn)行折返，維持郭公莊站至六里橋站的區(qū)段運(yùn)營，同時(shí)可采取列車在六里橋清客經(jīng)庫線進(jìn)入下行線運(yùn)行至北京西站，維持北京西站至郭公莊站的運(yùn)營。救援列車和運(yùn)營列車的運(yùn)行路徑如圖4所示。

圖4　故障列車停于北京西站2號(hào)站線時(shí)的救援方案

3.3故障列車停在1號(hào)或2號(hào)折返線的救援方案

故障列車停于1號(hào)或2號(hào)折返線時(shí)，無法采取救援作業(yè)。此時(shí)，可根據(jù)列車運(yùn)行間隔，組織部分列車載客運(yùn)行至北京西站上行站線，清客后封鎖返回六里橋F12信號(hào)機(jī)，經(jīng)庫線運(yùn)行至下行線載客；或組織列車在六里橋清客，經(jīng)庫線F8信號(hào)機(jī)運(yùn)行至北京西站載客后，運(yùn)行至郭公莊站，維持郭公莊至北京西站的運(yùn)營。運(yùn)營列車的運(yùn)行路徑如圖5所示。

3.4故障列車停在1號(hào)站線或3號(hào)折返線的救援方案

故障列車停在1號(hào)站線或3號(hào)折返線時(shí)，救援組織方式不同。當(dāng)列車停于1號(hào)站線時(shí)，可組織后續(xù)列車推進(jìn)救援。即采取順向救援的方式。當(dāng)列車停于3號(hào)折返線時(shí)，可組織列車在六里橋東站清客后擔(dān)當(dāng)救援列車，反向封鎖運(yùn)行至北京西站與故障車連掛后，由下行線牽引運(yùn)行回段。當(dāng)救援列車由六里橋東站開出越過F5信號(hào)機(jī)后，行車調(diào)度可將下行部分區(qū)段線路封鎖解除，組織上行列車在六里橋站折返維持區(qū)段運(yùn)營，同時(shí)可組織部分列車載客運(yùn)行至北京西站上行站線清客后，封鎖返回六里橋F12信號(hào)機(jī)，經(jīng)六里橋庫線運(yùn)行至下行線繼續(xù)載客運(yùn)行，以維持郭公莊至北京西站區(qū)段運(yùn)營。救援列車和運(yùn)營列車的運(yùn)行路徑如圖6所示。

圖5　故障列車停于北京西站1號(hào)或2號(hào)折返線時(shí)的救援方案

圖6　故障列車停于3號(hào)折返線時(shí)的救援方案

4　結(jié)語

地鐵列車故障救援的方案和效率是各地鐵運(yùn)營企業(yè)十分關(guān)注的問題，但因信號(hào)、車輛等的特性，各救援方案的行車組織均有所不同。預(yù)先分析線路特點(diǎn)，針對(duì)不同的列車故障點(diǎn)，制定完善的列車應(yīng)急救援預(yù)案，優(yōu)化行車組織方案，對(duì)提高地鐵運(yùn)營效率、保障運(yùn)營安全有著重要意義。本文對(duì)北京地鐵9號(hào)線北京西站“W”型折返線的折返能力和列車救援方案進(jìn)行分析，為地鐵實(shí)際運(yùn)營組織和應(yīng)急救援提供決策支持。

從9號(hào)線北京西站“W”型折返線列車救援方案分析可見，由于前期設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)考慮不足，給后期的運(yùn)營組織和列車救援帶來了很大困難。北京地鐵大多數(shù)線路目前均采取“建成一段、開通一段”的分段運(yùn)營模式，但在分段運(yùn)營的終點(diǎn)站，線路設(shè)計(jì)和施工時(shí)并未完全按照折返線的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行，給后期的運(yùn)營帶來了潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。作為地鐵建設(shè)者，應(yīng)研究“關(guān)口前移”，充分考慮線路、信號(hào)和車輛之間的匹配，特別要關(guān)注分段開通運(yùn)營的特殊性和線路遠(yuǎn)期規(guī)劃，以便線路建成運(yùn)營時(shí)，特別是在故障應(yīng)急情況下，運(yùn)營單位能采取最經(jīng)濟(jì)有效的行車調(diào)整方式，為乘客提供安全、準(zhǔn)點(diǎn)、快捷、舒適的服務(wù)。

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Analysis of Train Rescue on the“W”Turn-back Tracks of Beijing Subway Line 9

Hu Qingmei，LüNan，Han Qinglong，Su Jianjun，Liu Bing，Zhang Lan

Focusing on the rescue difficult point on Beijing Subway Line 9，which is located on the“W”turn-back track of Beijing West Railway Station，and combined with the signal system and characteristics of the line，the traffic organization mode and traffic capacity on the“W”turnback track are analyzed.In the premise of ensuring the section operation to the largest extent，several schemes are put forward，which can provide decision support for the actual train rescuing organization in case of train failure.

metro station；“W”turn-back track；train rescue；traffic organization

U 298.6

10.16037/j.1007-869x.2015.07.016

2013-10-18）

*“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAK24B0504）