城市軌道交通盡頭式折返站線路布局方法

張增勇　許奇

[摘 要] 主要研究城市軌道交通盡頭式折返站中軌道線路的布局方法。首先介紹常見的城市軌道交通盡頭式折返站線路布置形式，然后提出盡頭式折返站線路布局原則，考慮因素包括車站折返能力、線路空間布局限制、車站線路造價三個方面；接著依據布局原則提出盡頭式折返站線路布局方法。最后，采用DKZ4型列車運行的某線路盡頭式折返站作為算例，其中站址平面縱向長度最大允許為400 m，發車間隔要求能夠達到110 s，通過計算得出該站宜采用站前雙線折返的布局形式，顯示該布局方法確定城市軌道交通盡頭式折返站的操作流程，證明其在車站線路布局中的實用性。

[關鍵詞] 城市軌道交通；盡頭式折返站；通過能力；造價；線路布局

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 19. 047

[中圖分類號] F570.3；TP312 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）19- 0109- 04

1 前 言

近年來，城市軌道交通在我國各大中城市迅速發展，線網總體規模不斷擴大，為我國軌道交通事業的發展帶來了契機，也為城市軌道交通的相關理論研究帶來了挑戰。

折返站是城市軌道交通的重要基礎設施之一，其類型和配線型式是影響城市軌道交通整體運能的重要因素。目前國內外專家學者關于折返站的研究主要集中在折返能力、線路布局、作業方式、相應配套設施等方面。國外學者主要從折返站的信號設備反應機制[1]、線路布局方式[2]等對折返站進行了研究，信號設備反應機制注重的是設備與列車在站折返流程的配合以及設備的性能；線路布局方面主要探討線路布局對折返能力的影響以及對能力的評估。國內學者在折返站的能力方面的研究較多[3，4]，主要通過探討折返站作業流程來分析折返站的能力；在線路布局方面，部分文獻對實際折返站進行了線路布局設計[5]，車站的布局考慮到了車站的環境，在量化分析上面有待進一步提高；還有部分文獻則側重于折返站中的輔助配線設計[6]，折返線屬于配線范疇，在布局方面有待進一步深入研究。本文主要從折返站的布局原則出發，量化分析盡頭式折返站的選型以及線路平面布局方法，為城市軌道交通的車站設計提供部分理論支撐。

2 常見的盡頭式折返站類型

折返站按折返線的銜接方式可以分為盡頭式折返站與貫通式折返站，盡頭式折返站只能進行折返線路一側的折返作業。根據列車在車站的折返作業方式，盡頭式折返站可以分為站前折返、站后折返與混合式折返；根據折返線的數目，盡頭式折返站又可以分為單線折返與雙線折返。典型的盡頭式折返站布置形式[7]如圖1所示。此外，根據站臺的布置形式，城市軌道交通的車站可以分為島式、側式、島-側式站臺車站。

圖1中，（a）、（c）、（e）為站后折返布局形式，b、d為站前折返布局形式，而（f）為站前站后混合式折返布局形式。

相同折返作業方式下，雙線折返能力大于單線折返能力；折返線數目相同的條件下，單線站前折返能力稍大于單線站后折返能力，雙線站后折返能力大于雙線站前折返能力；而混合式折返站由于具有多個咽喉區段，可以進行平行作業，因此其折返能力大于前兩者。

3 折返站線路布局原則

城市軌道交通折返車站在進行線路布局設計時，需要考慮車站客流量、站址空間布局等因素，具體可按照如下的原則進行。

3.1 確定車站所需的折返能力

城市軌道交通線路走向不同，線路上的車站吸引的客流規模不同，從而也決定了不同的線路需求的折返能力不同，折返車站在線路布局設計時，需首先考慮車站所需滿足的折返能力，用車站發車間隔表示，即。

3.2 站址空間結構所允許的線路布局

城市軌道交通的車站所處的位置不同，有可能對整個車站的站型造成影響，如北京地鐵13號線西直門站由于車站縱向長度所限，采用了站前折返的方式。

3.3 滿足前兩項條件的造價最低的線路布局

在滿足車站能力需求與空間結構布局的條件下，盡可能降低折返站的造價，從而提高運營企業的效益，即min S。

折返車站在線路設計時，如果同站臺換乘客流較大，還需考慮乘客在車站的換乘時間。對于單線盡頭式折返車站，同線路換乘客流較小，因此換乘客流走行時間不做重點考慮。

4 折返站線路布局計算方法

在設計盡頭式折返站的線路布局時，根據車站所需的折返能力以及站址的空間結構限制，可以確定折返站采用的站型類別。

盡頭式折返站線路布局中，考慮車站的折返能力用發車間隔時間表示，需滿足公式1的約束條件。

minTF≥TFX（1）

式中，TF：車站發車間隔時間。

折返車站在站址所需的線路空間結構可以根據車站的線路縱向長度LZC與線路橫向長度LHC進行確定。

車站的線路縱向長度是指車站線路在列車行進方向上的總體長度；線路橫向長度是指車站線路垂直于列車行進方向上的總體長度。

通常情況下，站后折返站的車站線路由進站前安全防護距離、到發線、咽喉區段、咽喉區與折返線的連接部分、折返線五部分組成。LZC由各部分在車站縱方向上的長度組成，可表示為公式2。

LZC=lAZ+lDFZ+lYZ+lLZ+lZZ（2）

式中，各變量的最后一個下標Z表示在縱方向上。

lA：進站前安全防護距離；

lDF：到發線長度；

lY：咽喉區段長度；

lL：咽喉區與折返線的連接部分長度；

lZ：折返線長度。

其中，列車進站前的安全防護距離lA為滿足列車緊急制動的最短距離，設計單位在取值時建議一般不小于60 m。

到發線的長度lDF需滿足一定編組長度的列車在站停靠，城市軌道交通的列車編組一般為4節、6節和8節，常見編組為6節，到發線長度120 m-160 m。

咽喉區段長度lY由道岔連接段長度lDL與道岔中心至基本軌接縫長度lDJ組成，可以用公式3進行表示。

車站的折返能力是線路布局設計的前提條件，又與車站的站型密切相關，因此在線路布局設計中，各項條件需同時兼顧。

5 算例分析

某城市軌道交通線路為非環形線路，采用DKZ4型列車運行，在線路一端設置盡頭式折返站。站址所在位置平面縱向長度最大允許400 m，發車間隔要求能夠達到110 s。

DKZ4型列車[9]的參數如表1所示。

車站采用9號道岔，則道岔中心至基本軌接縫長度取12 m，其他參數取值：列車進站安全防護距離取60 m，咽喉區與到發線的連接部分長度取5 m，滑動車擋與固定車擋之間的距離取20 m。

根據已知參數取值，當車站布局采用站后折返時，咽喉區段兩線間距采用最小值5 m，得出車站線路縱向長度最小值為422 m，超出最大允許值，因此整個車站線路布局不滿足采用站后折返的車站布局形式。

車站確定為站前折返布局形式后，采用表1、表2中的數據，應用既有的計算理論[10]，得出站前單線發車間隔大于117 s，不能滿足最小發車間隔要求，因此該盡頭式折返站采用站前雙線折返。

取車站兩線間距為12 m，則站型布局如圖2所示。

通過公式（3）、（4）、（10）計算得出，該盡頭式折返站的線路總體長度為959.3 m。

6 結 語

城市軌道交通是城市規模擴大化之后最實用的公共交通方式。本文通過對典型盡頭式折返站設置形式的介紹與車站布局原則的說明，提出了盡頭式折返車站的布局方法，具體考慮車站折返能力、線路空間布局、車站線路造價三個方面，并給出了算例證明其實用性，計算結果顯示，本文的方法能夠對城市軌道交通車站的布局提供支撐，為車站的優化提供依據。實踐過程中，車站在規劃建設中，考慮因素眾多，本文在研究布局方法中，考慮造價時僅考慮了線路長度，實際涉及因素還包括道岔信號設備的造價等，有待進一步完善，此外線路布局方法在實際車站布局中有待進一步的深入研究。

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