地铁折返站折返能力的综合分析

列车自动控制(ATC)系统，从本质上讲，是提供列车运行安全和效率的手段。它是在土建、线路等所提供的边界条件下，以不断进步的信号技术，在满足行车安全的前提下，使列车运行效率最大化。
ATC系统的行车效率，一般用行车间隔时分来衡量，而折返站的折返能力往往又是制约行车间隔时分的关键点。所以可以这么讲，土建、线路在折返站所提供的边界条件，直接控制了ATC系统所能提供的折返站的通过能力，也就是控制了行车间隔时分。
但从另一方面讲，由于土建投资，特别是地下工程的土建投资特别大。为节省投资，尽可能的缩短折返区段的线路长度，又是必须考虑的。
如何找到满足行车效率和投资要求的最佳结合点，同时又能兼顾其他？本文就试图对这个涉及信号、土建、线路、运营和投资的课题进行探讨。
一、 范例分析
在折返站线路、站台的布置里，有几种形式是比较典型的。下面针对这几个范例，试图就折返能力与相关因素的关系，进行综合分析。
１、 范例A

范例Ａ属侧式站台单渡线站前折返。
范例Ａ的折返间隔时分（即折返能力，下同），由以下几个时间所组成。
１） 进路X5→X3的排列时间t１。
２） 列车的进站时间t２。
３） 列车的停站时间t３（含开、关车门的时间，下同）。
４） 列车转变运行方向即换头作业的时间t4。
５） 列车出发并出清X3→X1进路中第一个道岔区段的时间t５。
折返间隔时分＝t１＋t２＋t３＋t4＋t５
其中列车的进站时间t２与ATP安全保护距离SD有关；列车出发并出清X3→X1进路中第一个道岔区段的时间t５与道岔的侧允许通过速度有关；列车的停站时间t３与客流有关。
范例A比较突出的不足是①折返间隔时分受列车停站时间和换头作业时间影响，②在同站台上、下客。在客流比较大时，对运营安全不利。
２、 范例B

范例Ｂ属岛式站台交叉渡线站前折返。
与范例Ａ相比较，本范例增加了一条渡线，站台由侧式改为岛式。
分析本范例的折返间隔时分时，主要应考虑的特殊情况为①当前车在进入上行站台，并出清X5→X7进路中的第一个道岔区段后，后续列车可同时进入下行站台。②当前车在进入下行站台、并出清X5→X3进路中的第一个道岔区段，至停站结束准备发车的窗口时间内，后续列车可同时在办理X5→X7进路后，进入上行站台。范例B的折返间隔时分，由以下几个时间所组成。
１） 进路的排列时间t１。
２） 列车的进站时间t２。
３） 列车的停站时间t３。
４） 列车的转换运行方向时间t４。
折返间隔时分< t１＋t２＋t３＋t４
与范例Ａ相比较，本范例①折返间隔时分明显减少，②折返间隔时分受停站时间和换头作业时间的影响不大。③仍存在同站台上、下客的问题。
针对范例A、范例B的站前折返方式，当列车到站开门后，若可以做到在转头作业时，能保持车门在开的状态，则换头作业时间t４可为“０”。
３、 范例C

范例C属侧式站台单渡线站后折返。
范例C的折返间隔时分由以下几个时间所组成。
１） 列车进入折返线的时间t１。
２） 列车转换运行方向的时间t２（含进路X2→X4的排列时间）。
３） 列车进入上行站台，并出清X2→X4进路中第一个道岔区段的时间t3。
４） 进路X8→X2的排列时间t4。
５） 后续列车进入下行站台的时间t5。
６） 后续列车的停站时间t6。
折返间隔时分= t１＋t２＋t３＋t4 + t5 + t6
其中列车进入折返线的时间t1与ATP安全保护距离SD有关。
与范例Ａ相类比，本范例折返间隔时分增加了后续列车进入下行站台的时间以及范例Ａ有可能省去的列车转换运行方向的时间。
范例C解决了同站台上、下客的问题，但折返间隔时分长，并且线路也比站前折返方式延长很多。
４、 范例D


范例D属侧式站台交叉渡线站后折返。
与范例C相比较，本范例增加了一条渡线。
分析本范例的折返间隔时分，主要应考虑的特殊情况为①当前车在进入上行折返线，并出清X8→X6进路中第一个道岔区段以后，可办理X8→X2防护进路，使后续列车提前进站。②当前车在进入下行折返线，并出清X8→X2进路中的第一个道岔区段，至列车在折返线转换运行方向以后等待出发的窗口时间内，可办理X8→ X6的防护进路，使后续列车提前进站。范例D的折返间隔时分由以下几个时间所组成。
１） 列车进入折返线的时间t1。
２） 列车转换运行方向的时间t2。
３） 取消防护进路（如X8→X6）的时间t3。
４） 办理X2→X4进路的时间t4。
５） 列车进入上行站台，并出清X2→X4进路中第一个道岔区段的时间t5。
６） 后续列车的部分停站时间t6（含至折返线进路如X8→X2的排列时间）。
折返间隔时分= t１＋t２＋t３＋t4 + t5 + t6
本范例与范例C相比较，省去了后续列车的进站时间和部分停站时间，增加了取消防护进路的时间。总的比较，折返间隔时间大为减少。
本范例与范例B相类比，增加了取消防护进路的时间、列车进入上行站台并出清X2→X4进路中第一个道岔区段的时间；省去了部分停站时间，总的比较，折返间隔时分有所增加。
５、 总结
根据上述四种折返站范例的比较分析，可得出结论如下：
１） 范例B的折返间隔时分最小（一般可小于120秒），其次为范例D。
２） 范例B的线路长度比范例D短。在列车编组为8节时，线缩短约250米左右。这对地下工程来说，是比较重要的。
３） 范例B存在同站台上、下客的问题，在大客流的情况下，对运营安全不利。
二、新方案的提出
为基本保留上述范例B的优点，同时克服其不足，本文提出适用于大客流折返站的线路、站台布置形式——三站台交叉渡线站前折返新方案如下，


本方案的岛式站台为上客站台，二边侧式站台为下客站台。
本方案按如下程序进行折返作业：
１、 列车进站停稳后，打开侧式站台一侧的车门。
２、 列车转换运行方向（同时使车门保持在开门状态）。
３、 下客停站时间结束以后，打开岛式站台一侧的车门，侧式站台一侧的车门同时关闭。
４、 上客停站时间结束后，关门开车。
本方案的车站宽度比大型岛式车站的宽度宽5米左右，线路长度与站后折返方式相比较，当站后交叉渡线线间距为4米、列车编组为8节时，可缩短250米左右。
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