廣州地鐵5號線滘口站折返能力研究

羅劍文

摘 要：通過分析廣州地鐵5號線滘口站折返進(jìn)路和作業(yè)流程對折返能力的影響，提出了滘口站設(shè)備故障情況下的行車調(diào)整策略。

關(guān)鍵詞：廣州地鐵；5號線；滘口站；折返能力

Abstract： Through the analysis of Guangzhou Metro Line 5 Jiaokou station reentrant route， and the work flow， influence on reentry ability， put forward the traffic adjustment strategy of Jiaokou station equipment fault conditions.

Keywords： Guangzhou Metro； Line 5； Jiaokou station； turn back capacity

中圖分類號：U231+.92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

廣州地鐵5號線使用的信號系統(tǒng)是西門子基于無線的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。為滿足日益增長的乘客需求，必須增加列車上線數(shù)、縮短行車間隔，因此始發(fā)站滘口站的折返效率對運(yùn)營有很大的影響。

本文結(jié)合實(shí)際運(yùn)營狀況，詳細(xì)分析折返進(jìn)路和作業(yè)流程對滘口站折返能力的影響，在此基礎(chǔ)上提出設(shè)備故障情況下相應(yīng)的行車調(diào)整策略，廣州地鐵5號線線路布置圖如圖1所示。

1.滘口站折返時(shí)間分析

1.1 滘口站信號布置

滘口站信號布置平面如圖2所示。

1.2 5號線正常運(yùn)營情況下的時(shí)刻表參數(shù)

（1）工作日時(shí)刻表

目前五號線工作日采取Z5133時(shí)刻表，相關(guān)參數(shù)見表1和表2。

（2）早晚高峰滘口集中回廠時(shí)間段

早高峰9∶10～10∶20，共計(jì)70分鐘，列車間隔為2分12秒。

（3）周六日時(shí)刻表

目前五號線周六日采取Z5624時(shí)刻表，相關(guān)參數(shù)見表3。

1.3 滘口站折返時(shí)間分析

1.3.1 定義

（1）折返間隔時(shí)間：在折返正常進(jìn)行、考慮作業(yè)與進(jìn)路干擾的情況下，折返列車在折返站的最小出發(fā)間隔。

（2）折返能力：指單位時(shí)間內(nèi)能夠折返的最大列車數(shù)。

N折返=3600/h發(fā)

列車折返間隔時(shí)間大于列車追蹤間隔時(shí)間，與線路站臺通過能力有關(guān)系。

1.3.2 滘口站折返能力分析

根據(jù)2所示，滘口站設(shè)計(jì)為站前折返?？梢赃x擇的折返方式共有3種：滘口Ⅰ道折返（TA0104），滘口Ⅱ道折返（TA0103），滘口Ⅰ道和滘口Ⅱ道交替折返。

五號線使用單股道折返時(shí)，設(shè)置滘口站停車時(shí)間為90s，使用交叉折返時(shí)，停站時(shí)間為折返間隔加25s。X0101-X0102/X0104進(jìn)路的ARS觸發(fā)點(diǎn)為有兩個(gè)，分別是TA0111C、TA0111A區(qū)段，道岔轉(zhuǎn)換時(shí)間計(jì)算為7s，COM機(jī)的ARS程序處理數(shù)據(jù)需要2s，從COM讀取到觸發(fā)點(diǎn)至進(jìn)路觸發(fā)時(shí)間為9s。如果使用TA0111A作為觸發(fā)點(diǎn)，在后續(xù)進(jìn)路沒有觸發(fā)情況下，列車在進(jìn)入TA0111A至列車挺穩(wěn)到X0101信號機(jī)為10s，此時(shí)間小于進(jìn)路觸發(fā)需要的時(shí)間，必然導(dǎo)致列車在X0101信號機(jī)前停穩(wěn)，司機(jī)需要確認(rèn)信號，重新啟動(dòng)列車，造成客乘服務(wù)下降，所以后續(xù)所有計(jì)算全部使用TA0111C區(qū)段作為X0101-X0102/X010進(jìn)路的觸發(fā)點(diǎn)。

（1）滘口Ⅰ道折返

Ⅰ道折返的周期是前一列車在折返Ⅰ道發(fā)車啟動(dòng)開始，至下一列車在折返Ⅰ道發(fā)車啟動(dòng)的時(shí)間。在最有利的條件下，經(jīng)過計(jì)算Ⅰ道折返的最小間隔是181s。

如表4所示，周期內(nèi)的過程包括：司機(jī)按下ATO按鈕至列車啟動(dòng)，列車進(jìn)入岔區(qū)（TA0107/TA0108）至出清岔區(qū)，下一列車接車進(jìn)路排列，列車進(jìn)站、司機(jī)折返的操作、列車開關(guān)門、上下乘客，司機(jī)按壓ATO按鈕。其中道岔區(qū)域TA0107/TA0108空閑作為下一列車接車進(jìn)路的前提條件。

提前進(jìn)路時(shí)間是以TA0111C區(qū)段作為X0101信號機(jī)后續(xù)進(jìn)路的觸發(fā)點(diǎn)，列車占用TA0111C區(qū)段至列車越過X0101信號機(jī)時(shí)間為33s，列車的折返時(shí)間按照65秒計(jì)算，但是目前實(shí)際運(yùn)營組織是設(shè)置90s。在最有利的情況下最小的折返間隔為181s。

（2）滘口Ⅱ道折返

Ⅱ道折返的周期是前一列車在折返Ⅱ道發(fā)車啟動(dòng)開始，至下一列車在折返Ⅱ道發(fā)車啟動(dòng)的時(shí)間。在最有利的條件下，經(jīng)過計(jì)算Ⅱ道折返的最小間隔是191s。

如表5所示，周期內(nèi)的過程包括：司機(jī)按下ATO按鈕至列車啟動(dòng)，列車進(jìn)入岔區(qū)（TA0107/TA0108）至出清岔區(qū)，下一列車接車進(jìn)路排列，列車進(jìn)站、司機(jī)折返的操作、列車開關(guān)門、上下乘客，司機(jī)按壓ATO按鈕。其中道岔區(qū)域TA0107/TA0108空閑作為下一列車接車進(jìn)路的前提條件。在最有利的情況下最小的折返間隔為191s。

（3）Ⅰ道Ⅱ道交替折返

在理想狀態(tài)下（列車運(yùn)行沒有延誤）Ⅱ道接車、Ⅰ道發(fā)車時(shí)間較Ⅰ道接車、Ⅱ道發(fā)車時(shí)間短，并能形成平行進(jìn)路，因此Ⅰ道接車、Ⅱ道發(fā)車的時(shí)間為滘口折返能力的關(guān)鍵。

滘口站前折返使用的原則：采取先接車后發(fā)車的模式。即Ⅰ道發(fā)車→Ⅰ道接車→Ⅱ道發(fā)車→Ⅱ接車→Ⅰ道發(fā)車。

采用交替折返的周期可以分為以下4種情況：

①前一列車在Ⅰ道發(fā)車啟動(dòng)，至下一列車在Ⅱ道發(fā)車啟動(dòng)時(shí)間。此發(fā)車間隔為120s。

②前一出站列車在Ⅱ道發(fā)車啟動(dòng)，至下一出站列車在Ⅰ道發(fā)車啟動(dòng)的時(shí)間，此過程存在Ⅱ道接車與Ⅰ道發(fā)車部分時(shí)間重合，此發(fā)車間隔為最小能做到51s。

③前一進(jìn)站列車進(jìn)入Ⅰ道停車，至下一進(jìn)站列車進(jìn)入Ⅱ道停車的時(shí)間。接車間隔為132s，含Ⅰ道接車時(shí)間和Ⅱ發(fā)車時(shí)間。

④前一進(jìn)站列車進(jìn)入Ⅱ道停車，至下一進(jìn)站列車進(jìn)入Ⅰ道停車的時(shí)間，此時(shí)間為87s。

通過以上計(jì)算其中最小折返間隔為120s，最小接車間隔是132s，造成此情況運(yùn)營主要是滘口站道岔區(qū)段距離站臺接近100m。如果完全采取等間隔運(yùn)營，其形成間隔最小只能達(dá)到132s。

2.實(shí)際運(yùn)營中滘口站折返效率的限制條件分析

上述計(jì)算沒有考慮設(shè)備故障、乘客影響等因素，但是在實(shí)際運(yùn)營過程中，受限于人員操作水平、客流等外力因素影響，列車不能做到等間隔運(yùn)營。所以必須考慮正常運(yùn)營過程存在的各類問題，制約實(shí)際運(yùn)營組織效率主要有以下影響因素：

（1）滘口站接發(fā)車按照“先進(jìn)先出”的原則，上行發(fā)車進(jìn)路S0111-S0107-S0204在列車停穩(wěn)后就立即排出，而下行站臺的發(fā)車進(jìn)路S0109-S0105也在列車停穩(wěn)后排出，其后續(xù)進(jìn)路的排列與否取決于S0111-S0107-S0204解鎖與否，此時(shí)若有列車從坦尾發(fā)出，將出現(xiàn)X0101信號不能開放而區(qū)間停車的問題。導(dǎo)致不能接車。

（2）由于滘口站上行出站后處于下坡路段，第一段進(jìn)路S0111-S0107長度為95m，為確保安全，為防止故障情況下列車沖出S0107信號機(jī)，上行發(fā)車進(jìn)路設(shè)置為長進(jìn)路S0111-S0107-S0204，下行站臺列車到達(dá)停車后觸發(fā)進(jìn)路S0109-S0105，如果此時(shí)下行列車延誤發(fā)車，上行站臺列車到達(dá)停穩(wěn)后的S0111-S0107-S0204進(jìn)路排出后，將造成S0105-S0204進(jìn)路無法排列，下行站臺列車被堵在站臺無法發(fā)出，需人工取消S0107-S0204進(jìn)路。導(dǎo)致不能發(fā)車。此情況在理論上不影響折返能力，但是在實(shí)際運(yùn)營組織中需要取消進(jìn)路并重新排列，影響時(shí)間在1分鐘以上。

（3）目前五號線早高峰下行方向客流較大，滿載率基本超過120%，客流情況會(huì)導(dǎo)致下行各站的停站時(shí)間（尤其是車陂南、員村、珠江新城、楊箕等大客流車站及換乘站）較時(shí)刻表參數(shù)有不同程度的增加，因此下行列車在工作日早、晚高峰時(shí)存在不同程度地延誤，加劇了早、晚高峰滘口折返的壓力。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，工作日早高峰和周五晚高峰期間約30%～40%的下行方向列車會(huì)在X0101信號機(jī)前停車，對乘客服務(wù)存在一定的不良影響，且一旦延誤，將直接導(dǎo)致后續(xù)列車排隊(duì)停車，需待客流高峰期結(jié)束后才能緩解。

（4）隨著新線開通的客流增長，五號線客流持續(xù)增長，下行方向列車在X0101信號機(jī)前停車的時(shí)長和頻度將會(huì)進(jìn)一步增加。

因此，基于實(shí)際運(yùn)營情況的滘口最小折返間隔為132s。

3.滘口站設(shè)備故障情況下的行車調(diào)整模型設(shè)置

當(dāng)滘口發(fā)生設(shè)備故障后，為保證地鐵最大限度的運(yùn)營服務(wù)，保證行車間隔均勻，根據(jù)上述分析，需對滘口設(shè)備故障影響折返情況下的列車調(diào)整建立模型。

3.1 相關(guān)參數(shù)設(shè)定

（1）滘口交叉折返能力132s，即2min12s。滘口單股道折返能力3min。

（2）假定發(fā)生某一設(shè)備故障影響折返的增值為T增。

（3）五號線行車間隔設(shè)定T間隔。

（4）前期處置時(shí)間為T前。

（5）故障處置時(shí)間T修。

（6）西場～滘口站下行運(yùn)營時(shí)間7min30s，坦尾至X0101信號機(jī)運(yùn)行時(shí)間60s。

3.2 行車調(diào)整模型設(shè)定

（1）滘口站仍能采用交叉折返的情況下

①堵塞情況

此時(shí)，受滘口站設(shè)備故障影響，將增大折返能力為：T=2min12s+T增。

根據(jù)列車運(yùn)行原理，可以得出：

如T≤T間隔，則不會(huì)發(fā)生列車站前堵塞；如T>T間隔，則將會(huì)發(fā)生列車站前堵塞，即2min12s+T增>T間隔，換算得出：T增>T間隔-132s。

根據(jù)目前五號線不同時(shí)間段時(shí)刻表的行車間隔情況，采取交叉折返的一般為超高峰期和高峰期，如故障發(fā)生堵塞，計(jì)算T增見表11。

②加上前期處置后的受影響列車情況及列車調(diào)整方式

故障發(fā)生后，車站人員，調(diào)度、搶修人員一般會(huì)進(jìn)行溝通，進(jìn)行前期的處置，此時(shí)，前期處置期間，滘口站的通過能力為：T=2min12s+T增+T前。

根據(jù)五號線線路特點(diǎn)，滘口站設(shè)備故障，可采取中山八小交路折返，西場～滘口站下行運(yùn)營時(shí)間7min30s。

如T>7min30s，則西場下行列車將不能按照時(shí)刻表正點(diǎn)發(fā)出，即2min12s+T增+T前>7min30s，換算得出：T增+T前>318s

根據(jù)上述T增計(jì)算表以及列車間隔規(guī)律，行車間隔越大，前期處置時(shí)間相對就可增長時(shí)間，按2min16s，T增=4s計(jì)算，得出T前見表12。

即超高峰期和高峰期間，如發(fā)生故障影響折返，前期操作用時(shí)4min以上時(shí)，將導(dǎo)致西場下行列車延誤。

綜上所述，在滘口部分設(shè)備故障，仍能采取交叉折返的情況下，如前期操作和設(shè)備影響時(shí)間超過5min以上時(shí)，在高峰期和超高峰期情況下，可采取中山八小交路折返，折返模型為：折返列數(shù)N=[（T增+T前+T修-318+T間隔）/T間隔]。

（2）不能采用交叉折返的情況下，只能采取單股道折返

①堵塞情況

此時(shí)，受滘口站設(shè)備故障影響，折返能力為：T=3min+T增

根據(jù)列車運(yùn)行原理，可以得出：

如T≤T間隔，則不會(huì)發(fā)生列車站前堵塞；如T>T間隔，則將會(huì)發(fā)生列車站前堵塞，即3min+T增>T間隔，換算得出：T增>T間隔-180s

根據(jù)目前五號線不同時(shí)間段時(shí)刻表的行車間隔情況，采取交叉折返的一般為超高峰期和高峰期，如故障發(fā)生堵塞，計(jì)算T增見表13。

②加上前期處置后的受影響列車情況及列車調(diào)整方式

故障發(fā)生后，車站人員，調(diào)度、搶修人員一般會(huì)進(jìn)行溝通，進(jìn)行前期地處置，此時(shí)，前期處置期間，滘口站的通過能力為：T=3min+T增+T前。

根據(jù)五號線線路特點(diǎn)，滘口站設(shè)備故障，可采取中山八小交路折返，西場～滘口站下行運(yùn)營時(shí)間7min30s。

如T>7min30s，則西場下行列車將不能按照時(shí)刻表正點(diǎn)發(fā)出，即3min+T增+T前>7min30s，換算得出：T增+T前>270s

根據(jù)上述T增計(jì)算表以及列車間隔規(guī)律，行車間隔越大，前期處置時(shí)間相對就可增長時(shí)間，按3min14s，T增=14s計(jì)算，得出T前表14。

即超高峰期和高峰期間，如發(fā)生故障影響折返，工作日高峰期期間，將導(dǎo)致西場下行列車延誤；周六日高峰期期間前期操作用時(shí)4min以上時(shí)，將導(dǎo)致西場下行列車延誤。

綜上所述，在滘口部分設(shè)備故障，只能采用單股道折返的情況下，如行車間隔小于3min時(shí)，為避免西場下行列車延誤，應(yīng)采取中山八小交路折返；如行車間隔大于3min，前期處置超過4min以上時(shí)，應(yīng)采取中山八小交路折返。折返模型如下：

折返列數(shù)N=[（T增+T前+T修-270+T間隔）/T間隔]

結(jié)語

綜上所述，滘口站的折返能力為132s。在工作日或周六日高峰期間，滘口站發(fā)生設(shè)備故障影響站前折返只能采取單股道折返時(shí)或不能組織折返時(shí)，調(diào)度需同步組織中山八小交路運(yùn)行，最大限度地降低影響，確保乘客服務(wù)。

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