站后雙分期付款線的安全區(qū)段延伸分析

站后雙分期付款線的安全區(qū)段延伸分析

隨著我國(guó)公共交通的快速發(fā)展，公共交通運(yùn)營(yíng)組織越來(lái)越受到重視。折返能力是確定城市軌道交通線路運(yùn)輸能力的基礎(chǔ),是城市軌道交通運(yùn)營(yíng)組織的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)折返能力進(jìn)行了大量研究,主要是從車站的線路與站臺(tái)布置、計(jì)算方法、能力提高等方面對(duì)折返能力進(jìn)行研究,但從接車進(jìn)路安全區(qū)段的角度分析折返能力的研究較不充分。接車進(jìn)路安全區(qū)段與列車折返過(guò)程有直接聯(lián)系,筆者在既有研究基礎(chǔ)上,分析接車進(jìn)路安全區(qū)段對(duì)折返作業(yè)時(shí)間的影響,建立折返出發(fā)間隔的解析計(jì)算公式,并通過(guò)算例分析不同優(yōu)化方案下折返能力的變化規(guī)律。1d點(diǎn)接車進(jìn)路—折返能力分析站后折返是指列車在前進(jìn)方向的出發(fā)端利用站后盡端折返線或環(huán)線進(jìn)行折返作業(yè),站后雙折返線折返站布置形式如圖1所示。圖1中,A點(diǎn)為列車在X1信號(hào)機(jī)未開(kāi)放時(shí)需要制動(dòng)的位置。B點(diǎn)為道岔與正線的軌道電路分界點(diǎn),C點(diǎn)為道岔與側(cè)向直軌的軌道電路分界點(diǎn),D點(diǎn)為車站出站信號(hào)機(jī)S1位置點(diǎn),E點(diǎn)、F點(diǎn)為道岔與折返線的軌道電路分界點(diǎn),G點(diǎn)為X2信號(hào)機(jī)位置點(diǎn)?？拷霭l(fā)正線的折返線為折返線I,靠近進(jìn)站正線的折返線為折返線Ⅱ。列車進(jìn)站時(shí),聯(lián)鎖系統(tǒng)為其辦理接車進(jìn)路,同時(shí)需要設(shè)置接車進(jìn)路的安全區(qū)段。由于列車的期望停車點(diǎn)在站臺(tái)端部,以供乘客上下車,因此聯(lián)鎖系統(tǒng)必須將接車進(jìn)路的安全區(qū)段設(shè)置在X2信號(hào)機(jī)內(nèi)方。當(dāng)X2信號(hào)機(jī)內(nèi)方的第1個(gè)軌道電路GB段大于安全防護(hù)距離時(shí),安全區(qū)段設(shè)置到B點(diǎn)即可。當(dāng)?shù)?個(gè)軌道電路GB段長(zhǎng)度不足安全防護(hù)距離時(shí),安全區(qū)段需在信號(hào)機(jī)內(nèi)方第2個(gè)軌道電路內(nèi)結(jié)束,則利用折返線I折返時(shí),聯(lián)鎖系統(tǒng)將安全區(qū)段設(shè)置到道岔后F點(diǎn);利用折返線Ⅱ折返時(shí),聯(lián)鎖系統(tǒng)將安全區(qū)段設(shè)置到道岔后E點(diǎn)。因此,折返能力分析時(shí)分2種情況進(jìn)行討論,即安全區(qū)段延伸到正線和安全區(qū)段延伸到道岔。1.1折返作業(yè)過(guò)程當(dāng)安全區(qū)段延伸到正線時(shí),列車?yán)谜鄯稻€I和折返線Ⅱ折返的作業(yè)過(guò)程相同。以折返線I為例,對(duì)站后雙折返線的折返過(guò)程進(jìn)行分析。折返作業(yè)具體可以分為3個(gè)子過(guò)程:接車作業(yè)、進(jìn)出折返線作業(yè)、發(fā)車作業(yè)。1.1.1接車間隔時(shí)間列車的接車作業(yè)自前行列車出清軌道電路分界點(diǎn)B開(kāi)始進(jìn)站,至全部通過(guò)B點(diǎn)止,其過(guò)程如圖2所示。則接車間隔時(shí)間為式中:t接為接車間隔時(shí)間;t作業(yè)為車站辦理進(jìn)路作業(yè)的時(shí)間;t反應(yīng)為車載設(shè)備反應(yīng)時(shí)間;t進(jìn)站為列車從進(jìn)站位置A運(yùn)行至站臺(tái)的時(shí)間;t停站為列車在終點(diǎn)站的停站時(shí)間;t出清B點(diǎn)為列車從站臺(tái)運(yùn)行至全部通過(guò)軌道電路分界點(diǎn)B的時(shí)間。1.1.2折返間隔時(shí)間列車的進(jìn)出折返線作業(yè)自前行列車出清軌道電路分界點(diǎn)C起開(kāi)始進(jìn)折返線,至全部通過(guò)C點(diǎn)止,其過(guò)程如圖3所示。則折返間隔時(shí)間為式中:t折為折返間隔時(shí)間;t作業(yè)為車站辦理進(jìn)路作業(yè)的時(shí)間;t反應(yīng)為車載設(shè)備反應(yīng)時(shí)間;t進(jìn)折為列車從站臺(tái)運(yùn)行至折返線I的時(shí)間;t轉(zhuǎn)換為折返時(shí)列車進(jìn)行駕駛室轉(zhuǎn)換的時(shí)間;t出清C點(diǎn)為列車從折返線I運(yùn)行至全部通過(guò)軌道電路分界點(diǎn)C的時(shí)間。1.1.3t發(fā)展間隔時(shí)間列車的發(fā)車作業(yè)自前行列車出清軌道電路分界點(diǎn)D起開(kāi)始出折返線,至全部通過(guò)D點(diǎn)出站止,其過(guò)程如圖4所示。則發(fā)車間隔時(shí)間為式中:t發(fā)為發(fā)車間隔時(shí)間;t作業(yè)為車站辦理進(jìn)路作業(yè)的時(shí)間;t反應(yīng)為車載設(shè)備反應(yīng)時(shí)間;t出折為列車從折返線I運(yùn)行至站臺(tái)的時(shí)間;t停站為列車在終點(diǎn)站的停站時(shí)間;t出清D點(diǎn)為列車從站臺(tái)運(yùn)行至全部通過(guò)軌道電路分界點(diǎn)D的時(shí)間。1.2安全區(qū)域向道路延伸當(dāng)安全區(qū)段延伸到道岔(E/F點(diǎn))時(shí),折返線I與折返線Ⅱ的折返過(guò)程不同。1.2.1折返進(jìn)路與接車進(jìn)路間的關(guān)系利用折返線I折返時(shí),前行列車在出清E點(diǎn)時(shí),BE段解鎖,開(kāi)始辦理后續(xù)列車的接車進(jìn)路,設(shè)置GF段為安全區(qū)段。此時(shí),前行列車的折返進(jìn)路與后續(xù)列車的接車進(jìn)路無(wú)交叉。只要出站正線空閑,前行列車即可折返。因此,當(dāng)安全區(qū)段延伸到道岔時(shí),折返線I的作業(yè)過(guò)程與安全區(qū)段延伸到正線相同,只是接車過(guò)程的軌道電路分界點(diǎn)由B點(diǎn)移至E點(diǎn),接車間隔計(jì)算公式為式中:t出清E點(diǎn)為列車從站臺(tái)運(yùn)行至全部通過(guò)軌道電路分界點(diǎn)E的時(shí)間。在辦理接車進(jìn)路時(shí),由于安全區(qū)段延伸至道岔,設(shè)置安全區(qū)段時(shí)需要進(jìn)行道岔轉(zhuǎn)換,作業(yè)時(shí)間會(huì)增長(zhǎng)。1.2.2雙列車折返時(shí)間利用折返線Ⅱ折返,在前行列車在出清F點(diǎn)時(shí),開(kāi)始辦理后續(xù)列車的接車進(jìn)路。類似地,接車間隔公式為式中:t出清F點(diǎn)為列車從站臺(tái)運(yùn)行至全部通過(guò)軌道電路分界點(diǎn)F的時(shí)間。辦理后續(xù)列車接車進(jìn)路時(shí),將安全區(qū)段設(shè)為GE段,此時(shí)前行列車的折返進(jìn)路與后續(xù)列車的接車進(jìn)路存在交叉。只有在后續(xù)列車接車進(jìn)路安全區(qū)段解鎖后,才能辦理前行列車的折返進(jìn)路。因此,前行列車在進(jìn)入折返線后必須等待后續(xù)列車進(jìn)站停車、安全區(qū)段解鎖后才能辦理出折返線進(jìn)路,在等待時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行駕駛室的轉(zhuǎn)換。列車的進(jìn)出折返線過(guò)程為:列車進(jìn)入折返線Ⅱ,在出清F點(diǎn)時(shí),辦理后續(xù)列車的接車進(jìn)路。列車在折返線停穩(wěn)后,進(jìn)行駕駛室的轉(zhuǎn)換,同時(shí)等待后續(xù)列車的安全區(qū)段GF段解鎖。在后續(xù)列車進(jìn)站停車后,GF段解鎖,開(kāi)始辦理列車的出折返線進(jìn)路。在駕駛室轉(zhuǎn)換及進(jìn)路辦理都完成后,列車出折返線,直到出清C點(diǎn)。因此,折返間隔可表示為站后折返的折返出發(fā)間隔由接車間隔、折返間隔和發(fā)車間隔的最大值決定,可以表示為式中:t站后折發(fā)為站后折返的折返出發(fā)間隔時(shí)間。站后折返能力可根據(jù)折返出發(fā)間隔通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算式中:n折返為站后折返的折返能力,列/h。2計(jì)算與分析2.1雙段折返能力能力根據(jù)上述分析,選用DKZ4型列車與天津江灣二支路站作為研究算例,DKZ4型列車基本參數(shù)如表1所示,其牽引制動(dòng)數(shù)據(jù)如表2所示。站后折返站采用天津江灣二支路站,其簡(jiǎn)化布置如圖5所示。江灣二支路站的站臺(tái)寬度為14m,站臺(tái)長(zhǎng)度為144m,車站線間距為17m。車站站后設(shè)雙折返線用于車輛折返,采用的是9號(hào)道岔,兩折返線間距為5m,折返線距正線6m。X1、X2、S1、S2信號(hào)機(jī)距站臺(tái)端部5m,軌道電路GB段長(zhǎng)10.561m。軌道電路分界點(diǎn)B、C點(diǎn)在道岔基本軌接頭處,距道岔中心距離BO、MC長(zhǎng)13.839m。道岔區(qū)側(cè)向段OP、LM長(zhǎng)度為54.2323m,PQ、MN長(zhǎng)度為45.3142m,道岔直向段MQ、PN長(zhǎng)度為45.0673m。QE、NF段為道岔中心到道岔始端距離13.839m。折返線有效長(zhǎng)度為155.1625m。車站采用DKZ4型列車運(yùn)行,正線運(yùn)行速度取72km/h,側(cè)向過(guò)岔速度取30km/h。此外,車站安全防護(hù)距離取40m。車站的技術(shù)作業(yè)時(shí)間設(shè)置如下:停站時(shí)間30s,無(wú)道岔轉(zhuǎn)換的進(jìn)路辦理時(shí)間取6s,有道岔轉(zhuǎn)換的進(jìn)路辦理時(shí)間取13s,車載設(shè)備反應(yīng)時(shí)間取3s,駕駛室轉(zhuǎn)換時(shí)間取12s。由于GB段長(zhǎng)度13.839m小于車站要求的安全防護(hù)距離40m,安全區(qū)段需要延伸到道岔?；谲囌炯夹g(shù)作業(yè)時(shí)間,根據(jù)式(2)~(8),引入列車運(yùn)行計(jì)算模型,利用Matlab計(jì)算列車在車站的運(yùn)行時(shí)間,車站折返能力計(jì)算結(jié)果如表3所示。從表3中可以看出,折返線Ⅰ的折返能力比折返線Ⅱ大7列,折返線Ⅰ、Ⅱ的接車間隔與發(fā)車間隔相同。折返線Ⅱ的折返間隔遠(yuǎn)大于折返線Ⅰ的折返間隔,主要是由于駕駛室轉(zhuǎn)換時(shí)間比較短,列車在折返線Ⅱ上完成駕駛室轉(zhuǎn)換后,還需要等待后續(xù)列車進(jìn)站才開(kāi)始辦理出折返線進(jìn)路;而在折返線Ⅰ上折返時(shí),駕駛室轉(zhuǎn)換完后,即可出折返線。因此,折返線I的折返能力大于折返線Ⅱ的折返能力。2.2接車間隔和折返能力車站GB段長(zhǎng)度小于安全防護(hù)距離,安全區(qū)段延伸到道岔,導(dǎo)致接車間隔較大。如果改變岔線結(jié)構(gòu),加大GB段長(zhǎng)度,使其滿足ATP(列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng))要求的安全保護(hù)距離(即40m),聯(lián)鎖系統(tǒng)不需要將道岔區(qū)段設(shè)為安全區(qū)段,列車出清B點(diǎn)后即可辦理后續(xù)列車的接車進(jìn)路。以折返線I為例,改變岔線結(jié)構(gòu)前后的折返能力如表4所示。從表4可以看出,岔線結(jié)構(gòu)改變后,折返線Ⅰ的折返能力增加了1.24列/h。接車間隔減少了19s,接車間隔的減少主要是由于加大了GB段距離,出清F點(diǎn)時(shí)間33s縮至出清B點(diǎn)時(shí)間21s,辦理接車作業(yè)的時(shí)間也由13s縮至6s。折返間隔與發(fā)車間隔都增加了4s,這是由于GB段長(zhǎng)度加長(zhǎng)導(dǎo)致進(jìn)出折返線的走行距離增加了29.439m。安全區(qū)段延伸到正線后,折返線Ⅱ的折返能力與折返線Ⅰ相同。折返線Ⅱ的折返能力由24.79列/h增加為33.05列/h,增加了8.26列/h。總的來(lái)說(shuō),安全區(qū)段延伸到道岔使折返線的折返能力受到一定限制。改變岔線結(jié)構(gòu)后,兩折返線能力都得到了提升。值得注意的是,盡管增加GB段長(zhǎng)度會(huì)提高折返能力,但GB段長(zhǎng)度的增加會(huì)使車站整體長(zhǎng)度變長(zhǎng),增加土建工程量,增加地鐵工程造價(jià)。因此,在實(shí)際工程中需綜合考慮折返能力需求和工程造價(jià)等因素。優(yōu)化軌道電路設(shè)計(jì)(如增設(shè)結(jié)緣節(jié)等)同樣可提高折返能力。若在O、P間設(shè)置絕緣節(jié)(如圖5中H點(diǎn)所示),使GH段長(zhǎng)度滿足安全保護(hù)距離40m,相當(dāng)于使安全區(qū)段延伸到正線,可以使后續(xù)列車進(jìn)站時(shí)間提前,同時(shí)避免折返進(jìn)路的交叉干擾。增設(shè)絕緣節(jié)之后的折返能力如表5所示。從表5可以看出,增設(shè)絕緣節(jié)后,折返線Ⅰ與Ⅱ的折返能力分別增加了2.48和9.5列/h。增設(shè)絕緣節(jié)可以避免增大車站規(guī)模、也不會(huì)加長(zhǎng)列車走行距離,兩折返線能力得到了更大提升。但該措施需考慮OP段長(zhǎng)度是否夠長(zhǎng),以使GH段滿足安全保護(hù)距離。在站后雙折返線車站,線間距一般較大,可以滿足該條件。3雙折返線折返能力筆者針對(duì)站后雙折返線,考慮接車進(jìn)路的安全區(qū)段,分析了安全區(qū)段延伸到正線和道岔兩種情況下的折返過(guò)程,得出了折返能力的計(jì)算公式,并以江灣二支路站為算例進(jìn)行了分析。主要得到以下研究結(jié)論:1)在江灣二支路站,聯(lián)鎖系統(tǒng)需將安全區(qū)段設(shè)置到道岔,折返線Ⅱ的折返能力比折返線Ⅰ小7列/h。可知,站后雙折返線折返站的接車進(jìn)路安全區(qū)段延伸到道岔時(shí),靠近出發(fā)正線的折返線能力要大于靠近進(jìn)站正線的折返線能力。因此,在客流高峰時(shí)期,列車應(yīng)該盡量采用靠近出發(fā)正線的折返線進(jìn)行折返。2)通過(guò)改變江灣二支路站的岔線結(jié)構(gòu)或增設(shè)絕緣節(jié),使安全區(qū)段延伸到正線,車站折返能力得到了提高。其中,增設(shè)絕緣節(jié)效果更佳,使折返