城市轨道交通站前折返能力分析与计算_梁九彪

都市快轨交通・第21卷第5期2008年10月快轨论坛
城市轨道交通
站前折返能力分析与计算
梁九彪
(中铁第四勘察设计院集团有限公司　武汉　430063)
摘　要　站前折返一般应用在两条线路呈T型交叉的车站。

通过对站前折返车站的运营方式、折返能力进行详细的分析和计算,确定影响站前折返能力的原因,提出提高站前折返能力的有效方法,同时纠正目前折返能力计算所存在的计算误区。

关键词　站前折返　轨道交通　分析计算
城市轨道交通折返站利用站前折返方式较少,分析文献相对不多。

在两条地铁线路呈T型交叉时,为减少乘客换乘时间,车站配线布置一般采用站前折返形式。

北京地铁亦庄线宋家庄站的行车组织采用了站前折返方式,本文以此为例进行折返能力分析与计算。

1　折返站现状
宋家庄站为亦庄线北端尽头站,与地铁5号线的宋家庄站呈T型交叉、换乘关系。

亦庄线设计最小行车间隔初期为4m in、近期为3m in、远期2.5m in。

宋家庄站的配线和信号设备平面布置如图1所示。

收稿日期:20080303　修回日期:20080414
作者简介:梁九彪,男,大学本科,高级工程师,从事轨道交通信号设计工作,lj b611@126.c
om
图1　宋家庄站配线和信号设备平面布置图
1.1　信号制式
信号技术发展经历了模拟信号→数字信号→无线信号发展的3个阶段,每个阶段都有自己的特定技术条件和特定的产品,根据系统特点可分为3种类型:基于固定闭塞方式的ATC(列车自动控制)系统、基于准移动闭塞方式的ATC系统、基于通信技术的移动闭塞方式的ATC系统。

由于基于固定闭塞方式的ATC系统属阶梯式控制方式,不易实现列车的优化控制、节能控制,也限制了行车效率的提高,因此亦庄线对固定闭塞方式不予推荐。

为使北京地铁在技术水平上有较高起点,为乘客提供更加舒适的轨道交通系统,根据亦庄线性质和特点,结合信号系统设备的功能、构成特点及发展趋势,提供2套系统比选方案:一是基于数字轨道电路的准移动闭塞ATC系统,二是基于通信的移动闭塞ATC系统。

I m p ac t o f U rban R a il Tran s it No ise o n Envir o nm en t and Co un te r m ea su re s
L i u Yang1　C hen Hua1　Gu Xi ao an2
(1.Beijing Mass Transit Rail w ay Operation Corp.,Beijing100044;
2.China Academy of Rail w ay Sciences,Beijing100081)
Ab strac t:The i m pact of urban rail transit noise on envir on ment is directly dependent upon the intensity of noise s ource of trains and als o upon the operati on of rail transit lines.Thr ough the analysis and comparis on of the intensity of traffic noise s ources and operati on situati on of s ome large cities in China,the paper evaluates the general situati on of the i m pact of traffic noise on envir on ment and p r oposes the p rinci p les for app lying noise envir on ment p r otecti on measureswhich will hel p t o guide the app licati on of noise supp ressi on barriers.
Ke y wo rd s:urban rail transit;noise;envir on mental i m pact;envir on mental p r otecti on
都市快轨交通・第21卷第5期2008年10月
亦庄线初期装备ATP(列车自动防护)设备,近、远期装备AT O(列车自动驾驶)设备,考虑线路运营初期通常采用ATP驾驶模式,站前折返能力以此为基础进行分析计算。

1.2　行车组织
宋家庄站采用一岛两侧的车站设计:中间的岛式站台为上客站台,无论列车停靠在哪一股道,上车的乘客都可方便地上车;两侧的侧式站台为下客站台,各个站台都可以通过通道与地铁5号线方便地实现换乘。

宋家庄站具有列车折返功能和列车出入段的功能。

根据该站的条件,在站前设置交叉渡线,实现列车的站前折返功能;左右两线分别出岔接出入段线,在正常运营条件下,左侧用作列车出段、右侧用作列车回段使用。

2　最小距离分析
目前,折返能力的计算通常忽视追踪列车距进站处道岔防护信号机的最小距离,导致折返能力计算的结果偏大。

追踪列车距进站处道岔防护信号机最小距离,指折返站进站处道岔防护信号机由红灯转为允许灯光,列车追踪前折返列车按正常运营速度运行时,距进站处道岔防护信号机的最小距离。

考虑距进站处道岔防护信号机的最小距离原因是:避免司机在折返站进站处道岔防护信号机前停车或非正常制动,从而保证司机按运营要求和规定速度驾驶列车。

2.1　运算基础数据
(1)主线列车最高速度v
max
为78k m/h(21.67m/s)。

(2)侧向过道岔速度(ATP模式):9号曲尖轨道岔为30km/h,12号曲尖轨道岔为45km/h。

(3)常用制动平均减速度a为1.0m/s2。

(4)列车编组6辆,三动三拖,列车长度为120m。

2.2　移动闭塞
2.2.1　移动闭塞列车追踪运行方式
通过移动闭塞的信号设备,后续列车的车载设备可以接收到前行列车的实际位置信息,并根据相关信息计算出列车紧急制动曲线,以保证列车运行的安全。

其运行方式见图2。

2.2.2　追踪列车距道岔防护信号机的最小距离
对于宋家庄折返站,前列车进站后,当站内有列车发出而既有股道空闲时,办理接车进路,进站处道岔防护信号机由红灯转为开放状态,
车载设备收到移动授
图2　移动闭塞列车追踪运行示意图
权,根据运营组织要求,若要保证列车按牵引计算速度曲线运行并进入站内停车,避免非正常制动或停车,则本列车应在A位置,见图3。

图3　追踪列车距进站处道岔防护信号机最小距离示意图距进站处道岔防护信号机最小距离的计算为
l进=l信+l制+l安+l列/2=
　43.34+21.67+234.79+40+60≈400(m)
式中:l
制
———列车制动距离,l
制
=(t空v
max
+v
max
v max)/2a;
l安———安全防护距离,根据移动闭塞制式信号设备厂家指标,综合考虑取值40m;
v m ax———列车制动初速度,取运营限速78km/h;
t空———列车制动空走时间,取1s;
t信———信号设备动作时间,取2s。

根据行车提供的牵引计算资料,从列车距进站处道岔防护信号机400m处运行至股道停车需要57s。

2.3　准移动闭塞
2.3.1　准移动闭塞列车追踪运行方式
准移动闭塞列车追踪运行方式见图4。

图4　准移动闭塞列车追踪运行示意图
准移动闭塞区间分区长度的计算为
　l
闭
=l信+l制+l安=
　43.34+21.67+234.79+50≈350(m)
城市轨道交通站前折返能力分析与计算
式中:l 制———列车制动距离,l 制=(t 空v max +v max v max )/2a ;
l 安—
——安全防护距离,根据准移动闭塞制式信号设备厂家指标,综合考虑取值50m;
v m ax ———列车制动初速度,取运营限速78km /h;t 空—
——列车制动空走时间,取1s;t 信—
——信号设备动作时间,取2s 。

列车以78km /h 的最高速度制动,考虑制动距离、车载设备ATP 动作时间、走行距离和安全防护距离,共计350m 。

按轨道电路极限长度考虑,l 闭采用200～
350m 较为经济,因此可将l 作为1或2个分区,闭塞分
区越小,通过能力越大。

作为1个分区时,l 闭取350m;作为2个分区时,l 闭取200～250m 较合适。

2.3.2　追踪列车距道岔防护信号机的最小距离
根据上述分析,提高区间通过能力,按闭塞分区取
200m,列车按4个闭塞分区追踪方案运营,码序按H 2U 2LU 2L 2L 排列(不同的轨道电路码序不同)。

对于
宋家庄折返站,当站内有列车发出、既有其中一股道空闲后,办理接车进路,进站处道岔防护信号机由红灯转为开放状态,根据运营组织要求,要保证列车按牵引计算速度曲线运行进入站内停车,见图5。

图5　追踪列车距进站处道岔防护信号机最小距离示意图
距进站处道岔防护信号机距离的计算为　l 进=l 信+l 制+l 安+l 列/2=
　43.34+21.67+234.79+50+60≈410(m )
式中:l 制———列车制动距离,l 制=(t 空v max +v max v max )/2a ;
l 安—
——安全防护距离,根据准移动闭塞制式信号设备厂家指标,综合考虑取值50m;
v m ax ———列车制动初速度,取运营限速78km /h;t 空—
——列车制动空走时间,取1s;t 信—
——信号设备动作时间,取2s 。

对准移动闭塞和移动闭塞两种制式,上述追踪列车距进站处道岔防护信号机最小距离的计算,只是由于安全防护距离不同而有所差别,分别为400和410m 。

根据行车提供的牵引计算资料,列车从进站处道
岔防护信号机前方410m 处运行至股道需要时间为
58s,其中列车从进站处道岔防护信号机运行至股道停
车需要26s 。

3　折返能力分析
下面按准移动闭塞ATC 系统初期采用的ATP 驾驶模式,计算通过能力。

折返站的折返能力应与行车组织的要求相适应,并留有一定余量。

3.1　折返作业的项目及占用时间
(1)上行方向站区空闲信息反应时间,按3s 计
算。

当列车出清进路时,进路解锁时间为3s 。

(2)上行进站办理进路及信号开放时间,按13s
计算。

包含:按压或自动触发进路按钮时间3s,选路及锁闭进路含转辙机动作时间9s,信号机开放时间1s 。

(3)上行列车到达及站内运行时间,按58s 计算(准移动)。

包含:列车由410m 地点运行至进站处道岔防
护信号机时间32s,列车在站内运行至股道停车时间26s 。

(4)列车停站上下客时间,按60s 加上站停等待时
间计算。

站停等待时间,指因站前折返若两股道同时作业存在干扰,其中一股道作业、另一股道等待的时间。

远期下车21768人/h,上车18820人/h,运行列车
26对/h 。

每人0.6s,开门3s,关门6s,各车门上下客不
均衡延误3s,关门后列车启动反应时间2s,共计14s 。

客流超高峰系数1.2,计算完成下车耗时52s (上车耗时47s ),实际操作先开下车门,10s 后开上车门,60s 可完成作业。

(5)列车办理出站进路时间,按13s 计算。

包含:
办理进路时间3s 、选路及锁闭进路含转辙机动作时间
9s,信号机开放时间1s 。

(6)折返时驾驶室转换时间,按12s 计算,可在60s 或站停等待时间内完成。

(7)司机确认信号时间,按3s 计算。

(8)列车运行出发至完全出清时间(准移动),按34s 计算。

列车由股道出发,出清发车进路到达站外
时间34s 。

3.2　利用一股道折返作业时的折返能力
宋家庄站利用一股道折返最小时间间隔=3+13+
58+60+34=168(s ),满足亦庄线初期列车运行间隔4m in 要求,第一列车与其后行的第二列车在折返作业
上不存在干扰,故宋家庄站利用一股道折返作业可以满足初期运营要求,折返站的折返能力满足初期行车组织要求。

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3.3　利用两股道折返作业时的折返能力
当采用两股道折返作业时,第一列车先停于Ⅱ股道,第二列车停于Ⅰ股道,第一列车同第二列车在折返作业上没有相互干扰;但第三列车无论停于哪股道在折返作业上都存在相互干扰,所以必须等第一列车完全离开车站后再办理接车进路到达车站,此时第三列车应在距进站处道岔防护信号机410m处。

利用两股道折返可同时实现均衡接发车,经计算列车最小运行间隔为3+13+58+3+13+34=124s,每小时可运行29对列车。

该方案的特点是实现均衡发车,但站停附加的等待时间较长。

根据同样原理,若站前道岔改用12号曲尖轨道岔时,依据其牵引速度曲线,上行列车到达及站内运行时间为48s,列车运行出发至完全出清时间为27s。

经计算,宋家庄站利用一股道折返作业时的时间间隔为151s,利用两股道折返最小时间间隔为107s,每小时可运行33对列车;站前道岔改用12号曲尖轨道岔后,由于列车过岔速度提高,折返能力相比9号道岔提高约15%,提高较明显。

4　结语
通过对站前折返能力的分析和计算,表明改用大号码道岔对提高站前折返能力具有明显效果;在计算折返能力时,应考虑追踪列车距进站处道岔防护信号机的最小距离因素,避免司机在进站处道岔防护信号机前停车或非正常制动,确保司机按规定速度驾驶列车。

参考文献
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Ana l ysis o n S ta ti o n2fr o n t Tu rn i ng2back
C ap ac ity fo r U rban R a il Tran s it
L i a ng J i ub i ao
(China Rail w ay SI Y UAN Survey and Design
Group Co.,L td.,W uhan430063)
Ab strac t:Stati on2fr ont turning2back nor mally app lied on stati ons with t w o lines intersected in T2shape.Fr o m the detailed analysis and calculati on f or the operati on mode and turning2 back capacity of stati on2fr ont turning2back stati ons,causes affecting the stati on2fr ont turning2back capacity are deter m ined, effective measures for p r o moting the stati on2fr ont tuning2back capacity are put for ward,and the err or situati on in the p resent calculati on of stati on2fr ont turning2back capacity is corrected. Ke y wo rd s:stati on2fr ont turning2back;rail transit;analysis and calculati on
我国首列自主产业化A型地铁车辆下线9月14日,深圳地铁1号线(续建)首列车辆在中国南车股份株洲电力机车有限公司下线,这是首个由中国企业自主投标、自主研制、具有自主知识产权的A型地铁车辆项目,标志着我国成功实现了世界最高端地铁车辆技术的自主产业化。

首列国产A型地铁车辆车体美观、坚固、节能、环保,采用最先进的铝合金全焊接技术,整列车车体自重不到52t,比同类型地铁列车轻2t以上,创造了国内A型地铁列车的轻量化记录,每列车每年可减少运营耗电12万度以上,具有很好的经济、节能环保效果。

车体采用鼓形车体整体承载技术,车身更为流畅美观,宽达3.1m,大大增加了乘客乘坐的舒适度,最大载客量可达2502人。

该车性能先进、安全,静强度试验超过国际标准。

同时,完备的乘客信息系统具备自动报站、电子地图、媒体播放功能,先进的视频监控系统、火灾探测系统、紧急疏散门系统为乘客提供了充分的安全保障。

深圳地铁1号线(续建)工程是深圳市政府重点建设工程,从世界之窗站到深圳机场站,全长23.3km,投资估算110.69亿元,计划2009年底建成。

该项目共采购26列、156辆A型地铁车辆。

摘编自www.chinametr 20080916北京地铁实现列车运行图绘制无纸化2008年7月1日,在北京地铁11个列车始发终点站及折返站正式启用了由北京地铁客运公司研发的列车运行图智能显示系统。

该系统主要功能是将综控员输入的表格式列车运行图经过运算转换后实时在电脑屏幕输出为交路图式运行图。

以往需要多人多天经过复杂过程才能制作完成的纸制列车运行图,如今只需要一名综控员动动鼠标、输入相应参数即可完成。

该系统的使用改变了地铁几十年来手工绘制运行图的模式,快捷的制作方式降低了工作人员的劳动强度,直观的显示效果便于综控员监视列车运行,提高了行车组织工作的精确度,更加有力地确保了行车安全,集成化的硬件设备满足了节能降耗及环保的要求。

在实际使用过程中,该系统具有高效性、学习性、高自动化水平、高安全性、良好的应变能力、高度的兼容性等,能够满足车站行车工作特定环境中的作业需求,是安全、全面的行车办公资源。

这项科学便捷的智能新技术,可完全取代手工绘制列车运行图,能广泛应用于城市轨道交通领域车站的行车组织工作中。

作为传统列车运行图的替代品,它的推出无疑从根本上改变了以往的工作方式,是对行车组织工作的一大技术革新。

(北京地铁客运公司技术科)。