城市軌道交通線路單向阻塞條件下的交路調整及優化分析*

劉小娣 曾俊偉 張錦龍

(1. 天津鐵道職業技術學院， 300240， 天津； 2. 蘭州交通大學交通運輸學院， 730070， 蘭州； 3. 天津三號線軌道交通運營有限公司， 300384， 天津∥第一作者， 助教)

單向阻塞是城市軌道交通正線范圍內由于某些原因導致列車不能正常運行，致使上行或下行正線部分區段運營中斷的非正常運行，需采取如小交路、單線雙方向運行等方式維持線路的臨時運營。通常造成線路單向阻塞的原因可歸納為設備、環境和人為等3種因素[1]，其中設備因素即軟硬件故障，包括軌道線路故障、車輛故障、信號故障和供電故障等；環境因素包括火災、水患及惡劣天氣等外部因素；人為因素主要包括行車指揮者大意、設備操作失誤及乘客不按照規定乘車等。通常誘發線路單向阻塞的諸多因素間會相互影響，且具有隨機不確定性。

結合城市軌道交通線路的運營實踐，因設備故障或列車故障造成正線上行/下行或部分區段阻塞是較為常見的行車事件，應采取合理、有效的應急調整策略對線路的行車交路進行調整，將因阻塞對全線運營秩序的影響降至最低[2]。

1 單向阻塞條件下的列車運行交路

1.1 列車運行交路

城市軌道交通線路的列車運行交路是指列車在規定正線區段內往返運行的回路，一般采用雙線單向右側行車制。部分線路(如北京地鐵4號線、天津軌道交通5號線)為了優化運能與運量的匹配度，結合全線客流分布特點,采取大小交路套跑的運行模式。相比單一交路模式，大小交路模式的行車和客運組織更為復雜[3]。

1.2 單向阻塞條件下列車的運行交路及特點

當城市軌道交通正線出現單向阻塞、被迫變更行車交路時，其調整原則為：優先考慮在具有折返能力的中間站進行清客折返，列車經渡線/存車線折返到另一方向線路后繼續載客運行。交路調整措施可在一定程度上彌補因阻塞造成掉線的車次，同時最大限度保證行車間隔。考慮到線路設計約束及阻塞點位置分布，在線路發生單向阻塞時一般有2種行車交路調整方式：

1) 如圖1 a)所示，若阻塞點靠近線路任意一端時，優先采取單側小交路+單線雙方向(以下簡稱“單側+單線”)調整方案。

2) 如圖1 b)所示，若阻塞點位于線路中間區段時，優先采取雙側小交路+單線雙方向(以下簡稱“雙側+單線”)調整方案。

a) “單側+單線”調整方案

b) “雙側+單線”調整方案

圖1 正線單向阻塞條件下列車交路調整示意圖

1.2.1 “單側+單線”調整方案

如圖1 a)所示，當阻塞點靠近正線某一端時，采用“單側+單線”方案能夠最大限度保證非堵塞區段(A—B)的行車間隔。由于小交路折返站B至終點站G的上行或下行一側線路阻塞，只能被迫在另一側組織單線雙方向行車，即B至G間只安排1列車往返載客運行，此時B—G間最小行車間隔取決于單線雙方向列車發車間隔(即列車經由B—G—B的運行時長)。一般情況下，由于線路兩端的客流量相對較少，啟用該調整方案對乘客的影響相對較小。

1.2.2 “雙側+單線”調整方案

如圖1 b)所示，當阻塞點靠近正線中間區段時，若采用“單側+單線”方案，勢必會對單線雙方向一側行車間隔造成較大影響，此時優先選擇“雙側+單線”開行模式。此調整方案下C—F間的最小行車間隔仍取決于單線雙方向列車發車間隔(即列車經由C—F—C的運行時長)。啟用該調整方案能最大限度保證線路兩端的運能不受影響，但是由于阻塞點位于線路中間區段，此方案也易造成中間站乘客滯留，增加中間站的客運組織難度，同時也增加了乘客的換乘次數，降低了乘客的出行體驗。

1.3 單線雙方向區段列車的發車間隔

在單線雙方向區段運行的列車，其發車間隔的計算公式為[4-5]：

(1)

式中：

T——單線雙方向區段的列車發車間隔；

i——單線雙方向區段內列車運行經過的第i個車站；

n——單線雙方向區段內的車站總數；

ti,運行——列車在區段內相鄰2個車站間的運行時間；

ti,站停——列車在第i站的停站時間；

Δti,延誤——列車在車站辦理閉塞、客運組織、接收及執行調令過程中可能造成的延誤時間。

Δti,延誤很大程度上取決于各崗位人員的業務熟練程度。另外，由于單線雙方向運行列車在終點站無需折返，僅需換端，且該作業與乘降作業同時進行，因此司機換端時間可不納入計算范疇。

2 單向阻塞情況下行車交路調整實例分析

城市軌道交通正線發生單向阻塞時，通常采取上述2種方案維持臨時運營，在具體的運營組織中還經常與其他行車調整方式相結合，如扣車、縮短或延長發車時間、跳停、列車下線等，以實現最佳的調整效果。本文結合案例分別對2種行車調整方案及組織流程進行分析。

2.1 線路故障情景設定

城市軌道交通線路故障具有隨機不確定性，為方便說明組織流程，本文以天津軌道交通2號線為例分析。如圖2所示，基于2號線的線路布局設定故障情景如下：

1) 阻塞情景①：假設105次運行至咸陽路站下行出站時因線路故障無法通過。

2) 阻塞情景②：假設116次運行至天津站上行出站時因線路故障無法通過。

注：數字表示車次號。

2.2 阻塞情景①下的行車調整流程

1) 步驟1：接到司機報告列車故障后，OCC(運營控制中心)馬上啟動應急調整方案，扣停105次列車，并命令105次列車換端，反方向運行至咸陽路站下行站臺，開門待命。

2) 步驟2：通知107次列車運行至下行長虹公園站開門待命，下行的其余后續列車延長站停時間。同時告知全線車站因咸陽路上行線路阻塞，部分列車運行時間延長，令相關專業搶險隊伍趕赴故障點搶修。

3) 步驟3：上報OCC值班主任，申請啟動“單側+單線”行車調整方案，即：在長虹公園站至機場站實行小交路行車，自下行107次起后續列車在長虹公園站清客折返；在長虹公園站至曹莊站上行單線雙方向運行列車發902次臨時列車(由下行103次列車折返后擔當)。經值班主任同意后，行車調度通知全線司機及車站變更行車交路信息，同時告知長虹公園站作為小交路新的終點站，做好客運組織。

4) 步驟4：小交路運行區段可視情況調整行車間隔；通知車輛段(停車場)備用車上線，隨時待命。

5) 步驟5：視故障修復情況繼續執行交路運行或恢復按圖行車。

2.3 阻塞情景②下的行車調整流程

阻塞情景②下組織流程的步驟1、2與阻塞情景①相同。

步驟3中，OCC啟動“雙側+單線”行車調整方案，即：在天津站站至機場站區段實行小交路行車，自111次開始清客折返；曹莊站至東南角站實行小交路行車，自118次開始清客折返；天津站站至東南角站下行單線雙方向運行列車發901次臨時列車(由下行113次列車擔當)。同時通知東南角站、天津站站作為新的折返站，做好客運組織。

其后續行車調整與情景①相似，視線路兩端車輛運用情況適當上線或下線部分列車，以保證小交路行車間隔。

2.4 單線雙方向列車發車間隔實例計算

以2號線平日圖為例進行計算。正常運營期間，2號線的最小行車間隔為5 min，最大行車間隔7.5 min。結合《2號線列車運行圖使用說明》中列車運行參數[6]，當線路出現單向阻塞時單線雙方向列車的最小發車間隔利用式(1)計算，結果如表1所示。

表1 天津軌道交通2號線單向阻塞情況下 單線雙方向區段的發車間隔

當采取“單側+單線”方案時，單線雙方向區段的列車發車間隔隨阻塞點不同而發生跳躍式變化，可見正線范圍內折返線/渡線的設置可有效提升線路阻塞時的行車效率。例如，咸陽路站后折返線、廣開站后單渡線的設置，有效縮短了阻塞時單向雙方向列車的運行區段，從而縮短了發車間隔。但是，當采取“雙側+單線”方案時，單線雙方向區段的列車發車間隔明顯縮短，但該方案會額外增加乘客的換乘次數，中間區段的車站容易造成客流積壓，選擇實施該方案時應慎重。

2.5 不同車站行車值班員的工作任務

當正線范圍內因故阻塞采取小交路行車時，行車指揮權通常交由車站行車值班員(以下簡稱“行值”)負責。行值的業務熟練程度決定了該站接發列車的效率。在單線雙方向運行區域的車站，按照規定須執行電話閉塞法行車，行值的具體工作包括記錄本站列車到發時刻、向前方站請求閉塞、填寫路票、同意后方站閉塞請求、向行車調度員報點等；小交路折返車站行值的工作包括及時排列列車折返進路、同意單線雙方向一側車站閉塞請求、監控本站范圍內列車運行、向行車調度員報點等；阻塞點位置車站的行值除了接發單側列車的工作外，還需負責故障搶險相關工作，主要包括辦理搶修施工作業票、向各專業通報故障、向行車調度上報搶修進度、故障恢復后出清線路等。小交路折返站行值的工作量明顯要比一般車站行值的工作量多，且任務繁瑣，因此在正線具有折返能力的車站配備的行值需要有更高的業務水平和處置經驗。

2.6 2種方案實施過程優化探討

上述2種調整方案在實際處置中可視線路布線情況靈活運用，旨在保證行車間隔的同時最大程度減少列車清客，進而降低車站的客運組織難度，乘客也不會因線路堵塞導致滿意度降至最低。現假設線路阻塞點出現在咸陽路站上行出站處，如圖3所示，此時行車調整仍選擇“單側+單線”方案，則單線雙方向運行區域為長虹公園站至曹莊站下行線，在長虹公園站至機場站區段采取小交路行車。由于長虹公園站與廣開站之間僅有單渡線，為避免小交路折返列車與單線雙方向列車在運行時發生沖突，只有當小交路列車折返至廣開站上行站臺后，單線雙方向列車才能進入長虹公園站下行站臺作業。換言之，只有當單線雙方向列車出清長虹公園站下行站臺后，小交路折返列車才能進入長虹公園折返站作業。此種運營調整方式只適用于較大行車間隔時的運營調整，當行車間隔較小時會嚴重影響小交路的折返效率。因此，本文針對此類情況將“單側+單線”方案進行優化。

如圖3所示，假定阻塞點位于上行120次出站位置，此時優先啟動“單側+單線”調整方案，為避免沖突等待，可組織單線雙方向列車與小交路列車進行混跑，即原本要進入小交路折返的107次列車可臨時指定為單線雙方向列車直接運行至終點站曹莊站(圖3中的虛線運行路徑)，109次列車在長虹公園站清客后進入小交路折返。當107次列車反方向運行至長虹公園站后，可直接經單渡線加入小交路運營(圖3中的實線運行路徑)。后續可視小交路行車間隔選擇間隔1列次或2列次組織單線雙方向列車與小交路列車混跑。對于“雙側+單線”方案亦可效仿此種混跑模式，但在追求效率的同時一定要守好行車安全紅線，這需要行車調度員、列車司機和小交路折返站行值之間的密切配合。

注：數字表示車次號。

3 結語

本文對單向阻塞情況下城市軌道交通線路的行車交路調整方法進行了探討，分析了“單側+單線”和“雙側+單線”2種行車交路調整方案實施的優缺點，討論過程中加入運營實例進行分析和計算。在此基礎上本文結合案例的線路布線特點，提出了單線雙方向列車與小交路列車混跑的優化方案。該優化方案既能降低車站作業難度，減少工作量，同時又能減少列車清客頻次，提高乘客乘車體驗，可為單向阻塞情況下的運營調整提供一種思路。