地鐵通過能力的探討

王建國

(中鐵隧道勘測設計院有限公司,天津 300133)

地鐵通過能力的探討

王建國

(中鐵隧道勘測設計院有限公司,天津 300133)

本文通過對追蹤時間、站后折返時間、站后發車時間、站后接車時間的詳細論述及計算,探討線路最大通過能力,對地鐵折返能力設計值得借鑒。

地鐵通過能力 站后折返 站前折返 折返時間

1 引言

隨著國民經濟的發展及城市的擴張,諸多一二線城市地面交通日趨飽和,如何解決城市人口在市區內的快速流動,是一個迫切需要解決的問題;由于地下鐵道較輕軌交通及公共汽車、電車具有輸送能力大、準時、快捷、安全正點且利于環境保護及節省土地資源等特點而成為首選手段之一。

2 地鐵通過能力

線路通過能力是指城市軌道交通線路的各項固定設備在采用一定的行車組織方法的條件下,高峰小時內所能通過的最大列車數。它的大小取決于線路條件、信號系統、車輛設備的性能及折返能力和列車停站時間等因素。

地鐵折返有站前、站后兩種折返方式;由于站前折返出發列車和到達列車存在敵對進路且通過能力低,站后折返采用平行進路,避免敵對進路,出站速度高,折返線在運營時間外,兼做列車臨時檢修線或夜間停車使用;站后折返較站前折返更安全、通過能力更大。

3 折返計算參數

列車正線運行速度80km/h

60kg 9號道岔側向過岔速度35km/h

站臺有效長度120m

9號道岔中心至有效站臺邊緣(端部)距離22m

列車起動平均加速度0.9m/s2

列車制動平均減速度1.0m/s2

安全距離 50m 道岔解鎖及辦理進路時間13s

設備確認時間3s 列車長度(B型車,6輛編組)114m

4 折返計算常用公式

5 通過能力計算分析

本文對常見的追蹤列車時間、站后接車時間、折返時間、發車時間間隔4種模式進行探討,從而確定線路最大通過能力;折返車站采用12m島式站臺,站臺有效長度120m。

5.1 追蹤列車時間間隔

為保證行車安全,追蹤列車的最小空間間隔采用列車常用制動距離+安全距離模式;其時間間隔為從1號列車出清車站開始,2號列車進站、停站、出站時間之和。2號列車在進站前首先以80Km/h的速度盡可能多的運行,然后在站內做勻減速運動到停車,經停站后,出站后做勻加速運動(圖1）。

5.1.1 進站階段,首先做勻減速運動,然后停車

(1)做勻減速運動到停車階段

(2)勻速運動階段

距離s=247+50+120-246.9=170.1m

5.1.2 列車停站時間

t3=30s

5.1.3 出站階段,首先做勻加速運動,然后做勻速運動

(1)勻加速運動階段

5.1.4 追蹤列車時間間隔

tt1+t2+t3+t4+t5=79.9s

5.2 接車時間間隔

1號列車出清D點開始,2號列車進站、停車、出站的時間間隔。其運行模式與追蹤時間間隔計算相似。2號列車首先以80km/h速度盡可能多的運行,然后在站內做減速運動到停車,經停站時間后,出站列車首先做加速運動,待速度達到35km/h后再做勻速運動,出清D點所需要的時間(圖2）。

5.2.1 進站階段,其運行模式與追蹤列車相同

(1)列車做勻減速運動到停車

時間t1=22.2s 距離s=246.9m

(2)做勻速運動階

距離s=120+22-52.5=89.5m

5.2.4 接車時間間隔分析(見圖3)

5.3 折返時間間隔

1號列車出清Ⅰ道站臺開始,2號列車從Ⅱ道站臺出發,經Ⅲ道到Ⅰ道站臺停車的時間之和;2號列車出站做勻加速運動,然后以35km/h勻速過岔,在Ⅲ道做勻減速運動,停車后從Ⅲ道到Ⅰ道首先做勻加速運動,然后勻速過岔,在1道站臺做勻減速運動(圖4）。

5.3.1 出站階段

(1)做勻加速運動

距離s=247+50+120+22-246.9=192.1m

5.2.2 停站時間

t3=30s

5.2.3 出站階段,其運行模式與追蹤列車相同

(1)列車做加速運動階段

時間t4=10.8s 距離s=52.5m

(2)做勻速運動階段

5.3.2 折返線首先做勻速運動,讓后做勻減速運動到停車。

(1)勻減速運動階段

5.3.3 列車從折返線到車站時間,其運行模式是先做勻加速運動,待速度達到35km/h后,勻速通過道岔

(1)出折返線做勻加速運動階段,待速度達到35km/h后,勻速通過道岔。

(2)勻速運動段階段

(3)在車站先做勻速運動,然后做勻減速運動到停車

1)勻減速運動階段

5.3.4 折返時間間隔計算見圖5

5.4 發車時間間隔

1號列車出清Ⅰ道站臺開始,2號列車從Ⅲ道運行到Ⅰ道站臺,然后停車,直到2號列車出清Ⅰ道站臺位置的時間之和（圖6)。

2)勻速運動段 經過時間

5.4.1 出折返線階段

先做勻加速運動,待速度達到35km/h后,然后勻速通過道岔。

(1)勻加速運動段

(2)勻速運動段

5.4.2 進站階段:先做勻速運動,然后做勻減速運動到停車

(1)勻減速運動段

5.4.3 列車停站時間

t6=30s

5.4.4 出站階段:列車做勻加速運動

5.4.5 列車發車時間間隔分析(見下圖7)

5.5 通過上述對追蹤列車及站后折返列車時間間隔的計算可知,最大時間間隔是折返列車發車時間間隔t=118s,此時線路最大通過能力Nmax=3600/118=30對/小時

6 提高線路折返能力的方法

6.1 合理的線路布局

線路平面應平順、減少最小曲線半徑的采用;縱斷面采用“高站位低站臺”的節能坡。

6.2 減少停站時間

車站應盡可能組織好客流,為盡可能縮短停車時間。

6.3 選擇反應更快的信號設備

選擇反應時間更快的電動轉轍機、車地通信設備,有效提高折返能力。

6.4 良好的列車牽引和制動性能

列車性能的提高可直接縮短列車走行時間,提高折返能力。

6.5 提高道岔側向通過速度

提高側向過岔速度,研制強度更高、速度更快的道岔。

7 結語

線路折返能力是影響城市軌道交通通過能力的重要參數,在地鐵設計中應根據客流預測需要,綜合線路、運營、車輛、信號等進行細致研究、并科學決策,以滿足線路實際運營需要,保障城市居民的出行便利并有效緩解城市交通壓力。

[1]北京城建設計研究總院有限責任公司.中國地鐵工程咨詢有限責任公司.GB50157-2013地鐵設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2013.

[2]北京地鐵運營有限責任公司.GB/T 7928-2003地鐵車輛通用技術條件[S].北京:中國建筑工業出版,2003.

[3]永秀.城市軌道交通行車組織[M].北京:機械工業出版社,2010.