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

隨著我國公共交通的快速發(fā)展，公共交通運營組織越來越受到重視。折返能力是確定城市軌道交通線路運輸能力的基礎(chǔ),是城市軌道交通運營組織的關(guān)鍵。國內(nèi)外學(xué)者對折返能力進行了大量研究,主要是從車站的線路與站臺布置、計算方法、能力提高等方面對折返能力進行研究,但從接車進路安全區(qū)段的角度分析折返能力的研究較不充分。接車進路安全區(qū)段與列車折返過程有直接聯(lián)系,筆者在既有研究基礎(chǔ)上,分析接車進路安全區(qū)段對折返作業(yè)時間的影響,建立折返出發(fā)間隔的解析計算公式,并通過算例分析不同優(yōu)化方案下折返能力的變化規(guī)律。1d點接車進路—折返能力分析站后折返是指列車在前進方向的出發(fā)端利用站后盡端折返線或環(huán)線進行折返作業(yè),站后雙折返線折返站布置形式如圖1所示。圖1中,A點為列車在X1信號機未開放時需要制動的位置。B點為道岔與正線的軌道電路分界點,C點為道岔與側(cè)向直軌的軌道電路分界點,D點為車站出站信號機S1位置點,E點、F點為道岔與折返線的軌道電路分界點,G點為X2信號機位置點?？拷霭l(fā)正線的折返線為折返線I,靠近進站正線的折返線為折返線Ⅱ。列車進站時,聯(lián)鎖系統(tǒng)為其辦理接車進路,同時需要設(shè)置接車進路的安全區(qū)段。由于列車的期望停車點在站臺端部,以供乘客上下車,因此聯(lián)鎖系統(tǒng)必須將接車進路的安全區(qū)段設(shè)置在X2信號機內(nèi)方。當(dāng)X2信號機內(nèi)方的第1個軌道電路GB段大于安全防護距離時,安全區(qū)段設(shè)置到B點即可。當(dāng)?shù)?個軌道電路GB段長度不足安全防護距離時,安全區(qū)段需在信號機內(nèi)方第2個軌道電路內(nèi)結(jié)束,則利用折返線I折返時,聯(lián)鎖系統(tǒng)將安全區(qū)段設(shè)置到道岔后F點;利用折返線Ⅱ折返時,聯(lián)鎖系統(tǒng)將安全區(qū)段設(shè)置到道岔后E點。因此,折返能力分析時分2種情況進行討論,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)過程當(dāng)安全區(qū)段延伸到正線時,列車?yán)谜鄯稻€I和折返線Ⅱ折返的作業(yè)過程相同。以折返線I為例,對站后雙折返線的折返過程進行分析。折返作業(yè)具體可以分為3個子過程:接車作業(yè)、進出折返線作業(yè)、發(fā)車作業(yè)。1.1.1接車間隔時間列車的接車作業(yè)自前行列車出清軌道電路分界點B開始進站,至全部通過B點止,其過程如圖2所示。則接車間隔時間為式中:t接為接車間隔時間;t作業(yè)為車站辦理進路作業(yè)的時間;t反應(yīng)為車載設(shè)備反應(yīng)時間;t進站為列車從進站位置A運行至站臺的時間;t停站為列車在終點站的停站時間;t出清B點為列車從站臺運行至全部通過軌道電路分界點B的時間。1.1.2折返間隔時間列車的進出折返線作業(yè)自前行列車出清軌道電路分界點C起開始進折返線,至全部通過C點止,其過程如圖3所示。則折返間隔時間為式中:t折為折返間隔時間;t作業(yè)為車站辦理進路作業(yè)的時間;t反應(yīng)為車載設(shè)備反應(yīng)時間;t進折為列車從站臺運行至折返線I的時間;t轉(zhuǎn)換為折返時列車進行駕駛室轉(zhuǎn)換的時間;t出清C點為列車從折返線I運行至全部通過軌道電路分界點C的時間。1.1.3t發(fā)展間隔時間列車的發(fā)車作業(yè)自前行列車出清軌道電路分界點D起開始出折返線,至全部通過D點出站止,其過程如圖4所示。則發(fā)車間隔時間為式中:t發(fā)為發(fā)車間隔時間;t作業(yè)為車站辦理進路作業(yè)的時間;t反應(yīng)為車載設(shè)備反應(yīng)時間;t出折為列車從折返線I運行至站臺的時間;t停站為列車在終點站的停站時間;t出清D點為列車從站臺運行至全部通過軌道電路分界點D的時間。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)時,折返線I與折返線Ⅱ的折返過程不同。1.2.1折返進路與接車進路間的關(guān)系利用折返線I折返時,前行列車在出清E點時,BE段解鎖,開始辦理后續(xù)列車的接車進路,設(shè)置GF段為安全區(qū)段。此時,前行列車的折返進路與后續(xù)列車的接車進路無交叉。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,折返線I的作業(yè)過程與安全區(qū)段延伸到正線相同,只是接車過程的軌道電路分界點由B點移至E點,接車間隔計算公式為式中:t出清E點為列車從站臺運行至全部通過軌道電路分界點E的時間。在辦理接車進路時,由于安全區(qū)段延伸至道岔,設(shè)置安全區(qū)段時需要進行道岔轉(zhuǎn)換,作業(yè)時間會增長。1.2.2雙列車折返時間利用折返線Ⅱ折返,在前行列車在出清F點時,開始辦理后續(xù)列車的接車進路。類似地,接車間隔公式為式中:t出清F點為列車從站臺運行至全部通過軌道電路分界點F的時間。辦理后續(xù)列車接車進路時,將安全區(qū)段設(shè)為GE段,此時前行列車的折返進路與后續(xù)列車的接車進路存在交叉。只有在后續(xù)列車接車進路安全區(qū)段解鎖后,才能辦理前行列車的折返進路。因此,前行列車在進入折返線后必須等待后續(xù)列車進站停車、安全區(qū)段解鎖后才能辦理出折返線進路,在等待時間內(nèi)可以進行駕駛室的轉(zhuǎn)換。列車的進出折返線過程為:列車進入折返線Ⅱ,在出清F點時,辦理后續(xù)列車的接車進路。列車在折返線停穩(wěn)后,進行駕駛室的轉(zhuǎn)換,同時等待后續(xù)列車的安全區(qū)段GF段解鎖。在后續(xù)列車進站停車后,GF段解鎖,開始辦理列車的出折返線進路。在駕駛室轉(zhuǎn)換及進路辦理都完成后,列車出折返線,直到出清C點。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)間隔時間。站后折返能力可根據(jù)折返出發(fā)間隔通過下式進行計算式中:n折返為站后折返的折返能力,列/h。2計算與分析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,其簡化布置如圖5所示。江灣二支路站的站臺寬度為14m,站臺長度為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號道岔,兩折返線間距為5m,折返線距正線6m。X1、X2、S1、S2信號機距站臺端部5m,軌道電路GB段長10.561m。軌道電路分界點B、C點在道岔基本軌接頭處,距道岔中心距離BO、MC長13.839m。道岔區(qū)側(cè)向段OP、LM長度為54.2323m,PQ、MN長度為45.3142m,道岔直向段MQ、PN長度為45.0673m。QE、NF段為道岔中心到道岔始端距離13.839m。折返線有效長度為155.1625m。車站采用DKZ4型列車運行,正線運行速度取72km/h,側(cè)向過岔速度取30km/h。此外,車站安全防護距離取40m。車站的技術(shù)作業(yè)時間設(shè)置如下:停站時間30s,無道岔轉(zhuǎn)換的進路辦理時間取6s,有道岔轉(zhuǎn)換的進路辦理時間取13s,車載設(shè)備反應(yīng)時間取3s,駕駛室轉(zhuǎn)換時間取12s。由于GB段長度13.839m小于車站要求的安全防護距離40m,安全區(qū)段需要延伸到道岔?；谲囌炯夹g(shù)作業(yè)時間,根據(jù)式(2)~(8),引入列車運行計算模型,利用Matlab計算列車在車站的運行時間,車站折返能力計算結(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)列車進站才開始辦理出折返線進路;而在折返線Ⅰ上折返時,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段長度小于安全防護距離,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段長度,使其滿足ATP(列車自動防護系統(tǒng))要求的安全保護距離(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點后即可辦理后續(xù)列車的接車進路。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點時間33s縮至出清B點時間21s,辦理接車作業(yè)的時間也由13s縮至6s。折返間隔與發(fā)車間隔都增加了4s,這是由于GB段長度加長導(dǎo)致進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。總的來說,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段長度會提高折返能力,但GB段長度的增加會使車站整體長度變長,增加土建工程量,增加地鐵工程造價。因此,在實際工程中需綜合考慮折返能力需求和工程造價等因素。優(yōu)化軌道電路設(shè)計(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點所示),使GH段長度滿足安全保護距離40m,相當(dāng)于使安全區(qū)段延伸到正線,可以使后續(xù)列車進站時間提前,同時避免折返進路的交叉干擾。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、也不會加長列車走行距離,兩折返線能力得到了更大提升。但該措施需考慮OP段長度是否夠長,以使GH段滿足安全保護距離。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站后雙折返線,考慮接車進路的安全區(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程,得出了折返能力的計算公式,并以江灣二支路站為算例進行了分析。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?？芍?站后雙折返線折返站的接車進路安全區(qū)段延伸到道岔時,靠近出發(fā)正線的折返線能力要大于靠近進站正線的折返線能力。因此,在客流高峰時期,列車應(yīng)該盡量采用靠近出發(fā)正線的折返線進行折返。2)通過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