市域快線在快慢車運營模式下線路設計研究

黃江陽，王超宇

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣州 510010）

1 引言

深圳市軌道交通快慢車運營模式尚處于空白階段， 而國內外已出現了采用快慢車運營模式的線路， 相關案例為深圳市新一輪軌道建設提供了設計思路。 本文以深圳地鐵20 號線（以下簡稱 “20 號線”）為例，針對市域快線快慢車運營模式下線路設計所產生的問題進行研究， 相關成果可為快慢車運營模式的市域快線提供設計參考。

2 項目概況

根據《深圳市國土空間總體規劃（2020—2035）》有關內容，20 號線是聯系都市核心區與城市外圍中心的市域快線，通過遠期延伸至東莞濱海灣樞紐，強化深莞聯系，加速深圳都市圈一體化構建。 20 號線起點為深圳深港合作區，終點為東莞濱海灣樞紐，線路全長59.2 km，共設置車站27 座，全地下敷設，平均車站間距2.28 km，采用8 節編組A 型車，設計時速120 km/h。

3 快慢車運營模式

20 號線設計速度為120 km/h， 車站間距是影響最高設計速度的重要指標，若車站間距過小，列車將無法達到最高設計速度。 參考國內相關文獻研究[1-3]，可以通過列車加減速性能、列車巡航時間得出適宜的站間距。

為提升20 號線時空服務水平，實現時空目標，采用快慢車運營模式。 通過分析20 號線全線車站客流特征及車站性質，優先選用非換乘的小客流車站作為快車越行站。 同時，根據行車運行設計采用快車追蹤和慢車避讓等措施， 提高快車行車速度，達到提升時空服務水平的目的。 快慢車運營模式方案如圖1 所示。

圖1 快慢車運營模式方案示意圖

按照120 km/h 的最高設計速度， 采用快慢車運營模式較站站停運營模式時間全程可節約8.7 min，優化效果明顯，列車服務水平大幅提高，有效強化了市域快線的快速通達功能。 可見，在站間距較小的情況下，市域軌道快線采用快慢車運營模式可大大提升線路時空服務水平。

4 線路設計

快慢車運營模式下， 線路需要在快車越行站（以下簡稱“越行站”）設置越行線，慢車停站避讓，快車不停站高速越行。在越行站前后區間，由于快車和慢車存在速度差異，導致線路平面曲線半徑和超高設置與常規站站停運營模式不同， 線路設計需兼顧快車與慢車的乘客舒適度。

4.1 車站平面設計

越行站配線按照車站類型可區分為三大類：島式、側式、雙島的配線形式。 雙島車站又可根據正線的內外側形式進一步區分。 快慢車運營模式越行站車站方案如圖2 所示。

圖2 快慢車運營模式越行站車站方案示意圖

由于地下線路正線需采用盾構施工， 雙島正線外側及島式越行站方案正線線間距較大，可用于地下車站。20 號線的越行站車站配線重點針對這兩個方案進行研究。

4.1.1 雙島正線外側越行站方案

雙島正線外側方案正線線間距較大， 適用于地下盾構工法，快車直向高速通過越行站，慢車側向過岔進入避讓線靠站停車，如圖3 所示。 該方案對于運營組織較為靈活，不開行快慢車時，所有列車可直向進出車站，避讓線可兼做故障停車線使用，同時故障車的乘客可通過站臺下車。 但此方案雙島車站較寬，土建規模較大；快車越行時，受屏蔽門風壓及站臺限界限制，僅能以80 km/h 的速度越站；慢車停站時，需側向過岔，乘客舒適度不佳。

圖3 雙島正線外側越行站方案列車進站牽引曲線圖

雙島正線外側方案可用于設置停車線的車站， 將停車線與避讓線合設以減少車站規模。 20 號線在設置停車線的車站采用了此方案，以節約工程投資。

4.1.2 島式越行站方案

島式方案在常規島式車站的基礎上。 引入側向股道，以作為慢車避讓線，快車高速通過外側直向股道越行。 該方案最大的優勢在于快車可不降速， 以120 km/h 速度越行， 如圖4 所示。 同時，正線間距較大，適用于地下盾構工法。 但此方案不采用快慢車運營模式時，所有列車均需側向過岔靠站停車，乘客的舒適度不佳，且故障列車僅能停在越行線，無站臺供乘客下車，只能通過疏散平臺疏散乘客，因此，不推薦在該方案下進行故障停車。

圖4 島式越行站方案列車進站牽引曲線圖

島式方案可用于無停車功能需求的車站，20 號線在無配線設置的車站采用此方案，以達到快車越行功能。

4.2 區間平面設計

越行站前后區間快慢車通過速度不一致， 線路平面設計需綜合考慮快車和慢車的運行狀況。 線路區間平面設計主要對平面曲線位置、半徑以及超高—緩和曲線長度設置進行合理選擇。

對于快慢車運營模式的線路平面最小曲線半徑和超高設置國內已有一定的研究，根據相關文獻資料，高速、低速匹配時，平面最小曲線半徑應按式（1）、式（2）計算確定：

將式（1）+ 式（2），可得快慢車模式下最小平面曲線半徑。見式（3）：

式中，H 為設計超高，mm；R 為平面曲線半徑，m；Vmax為設計最高速度，km/h；Vmin為低速列車設計速度，km/h； [hq+hg]為欠、過超高之和允許值，mm。 GB 50157—2013《地鐵設計規范》規定：未被平衡超高允許值不宜大于61 mm，過超高不宜大于50 mm。

基于8 節編組A 型車的車輛性能所建立的行車運營模型，將快、慢車在直線進站的情況下的行車速度進行測算。20 號線有兩種越行站配線形式： 雙島正線外側方案和島式方案， 其中， 島式站方案由于快車不限速， 快車進站速度為120 km/h，慢車為50 km/h，速度差異較大，故以島式站進站附近最不利情況進行研究。

在島式站工況下， 距站中心433 m 處， 快車出站速度為120 km/h，慢車為50 km/h，根據式（3），平面曲線最小半徑為1 265 m，平面曲線最小半徑向上取整為1 300 m。

同理計算， 在距離站中心693 m 處， 快車出站時速度為120 km/h，慢車為80 km/h，平面曲線最小半徑為900 m，超高取130 mm，列車通過最高速度為100 km/h，快車速度受限。在距站中心1 612 m 處，快慢車速度一致，為120 km/h，平面曲線最小半徑為800 m， 超高取150 mm， 列車通過最高速度為120 km/h，不限速。 如圖5 所示。

圖5 島式越行站方案列車進站牽引曲線詳細圖

可見，采用快慢車運營模式的線路，在線路平面設計時，對最小平面曲線半徑有具體要求，平面曲線越靠近越行站，快慢車速度差異越大，平面最小曲線半徑會有相應增加，導致平面曲線設置條件更為困難。 同時，基于行車安全性考慮，為滿足軌道超高要求，平面曲線越靠近越行站，對快車越站速度的速度限制越明顯，降低了快車越站效率。

5 結語

快慢車運營模式對于高速度、 小站間距的軌道快線具有良好的適應性，能夠兼顧客流覆蓋和時空目標要求。 不同的越行站配線形式影響快車越行速度， 線路設計時需結合車站行車功能及周邊環境進行綜合判斷， 地下線路采用雙島正線外側和島式方案較為有利。

快慢車運營模式下， 越行站兩端設置平面曲線的距離對快車影響較大。 平面曲線越靠近車站，快車與慢車的速度差異越大，平面曲線的設置條件越困難，越易影響快車速度，縮減行車能力，造成資源浪費。