市域鐵路列車間隔時(shí)間研究

張翰良

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,上海 200070）

0 引言

列車間隔是指前后兩列車在運(yùn)行過程中連續(xù)通過同一個(gè)點(diǎn)的間隔時(shí)間，是衡量設(shè)計(jì)能力及行車密度的重要標(biāo)準(zhǔn)，并直接影響土建、設(shè)備系統(tǒng)的配置。

市域鐵路根據(jù)客運(yùn)需求、線路長(zhǎng)度和設(shè)站條件等因素，可采用站站停單一運(yùn)行模式或快慢車越行模式等不同類型的運(yùn)輸組織模式[1]。對(duì)于采用站站停單一運(yùn)行模式的線路，列車間隔時(shí)間主要包括列車區(qū)間追蹤間隔時(shí)間、列車到達(dá)間隔時(shí)間、列車出發(fā)間隔時(shí)間、列車通過停站間隔時(shí)間；對(duì)于采用快慢車越行模式的線路，除上述間隔時(shí)間外，還包括列車通過不停站間隔時(shí)間、列車到通間隔時(shí)間、列車通發(fā)間隔時(shí)間。

1 列車間隔時(shí)間計(jì)算方法

1.1 列車區(qū)間追蹤間隔時(shí)間（I追）

列車區(qū)間追蹤運(yùn)行時(shí)，同方向兩列車通過同一點(diǎn)的最小間隔時(shí)間[2]。

式中，L制——列車制動(dòng)距離（m）；L防——安全防護(hù)距離（m）；L閉——閉塞分區(qū)長(zhǎng)度（m）；L列——列車長(zhǎng)度（m）；v區(qū)間——列車區(qū)間運(yùn)行速度（km/h）；t附加——列車區(qū)間追蹤運(yùn)行附加時(shí)間（s）。

1.2 列車到達(dá)間隔時(shí)間（I到）

自前行列車到達(dá)車站時(shí)起，至同方向后行列車到達(dá)該站時(shí)止的最小間隔時(shí)間[2]。

式中，L咽喉——咽喉區(qū)長(zhǎng)度（m）；v到達(dá)——列車到站停車的運(yùn)行速度（km/h）；t到達(dá)——列車到達(dá)作業(yè)時(shí)間（s）。

1.3 列車出發(fā)間隔時(shí)間（I發(fā)）

自前行列車由車站發(fā)出時(shí)起，至同方向后行列車再次出發(fā)時(shí)止的最小間隔時(shí)間[2]。

式中，L標(biāo)——列車停車標(biāo)至出站信號(hào)機(jī)間的距離（m）；v出發(fā)——列車從車站出發(fā)的運(yùn)行速度（km/h）；t出發(fā)——列車出發(fā)作業(yè)時(shí)間（s）。

1.4 列車通過停站間隔時(shí)間（I通停）

自前行列車停站通過車站時(shí)起，至同方向后行列車再次停站通過該站時(shí)止的最小間隔時(shí)間。

式中，v通停——列車通過停站的運(yùn)行速度（km/h）；t停站——列車停站時(shí)間（s）。

1.5 列車通過不停站間隔時(shí)間（I通過）

自前行列車不停站通過車站時(shí)起，至同方向后行列車再次不停站通過該站時(shí)止的最小間隔時(shí)間[2]。

式中，v通過——列車通過不停站的運(yùn)行速度（km/h）；t通過——辦理后行列車通過作業(yè)時(shí)間（s）。

1.6 列車到通間隔時(shí)間（I到通）

自前行列車到達(dá)車站時(shí)起，至同方向后行列車通過該站時(shí)止的最小間隔時(shí)間[2]。

式中，L進(jìn)站——列車進(jìn)站走行距離（m）；t停穩(wěn)——列車進(jìn)入車站股道后運(yùn)行至列車停車標(biāo)停穩(wěn)的時(shí)間（s）。

1.7 列車通發(fā)間隔時(shí)間（I通發(fā)）

自前行列車通過車站時(shí)起，至同方向后行列車從該站發(fā)出時(shí)止的最小間隔時(shí)間[2]。

2 列車間隔時(shí)間檢算

2.1 參數(shù)取值

2.1.1 列車長(zhǎng)度

市域動(dòng)車組單輛車體基本長(zhǎng)度為19～25 m，頭車含司機(jī)室另有加長(zhǎng)。該文采用市域C型車，8輛編組列車長(zhǎng)度為201.4 m。

2.1.2 列車制動(dòng)距離

根據(jù)市域C型車相關(guān)技術(shù)參數(shù)及仿真模擬，運(yùn)行速度為120 km/h、140 km/h、160 km/h時(shí)，列車制動(dòng)距離分別為965 m、1 366 m、1 823 m。

2.1.3 安全防護(hù)距離

根據(jù)《CTCS-2級(jí)列控車載設(shè)備技術(shù)條件》（TB/T 3529—2018）規(guī)定，安全防護(hù)距離區(qū)間取110 m、站內(nèi)取60 m。

2.1.4 閉塞分區(qū)長(zhǎng)度

市域鐵路設(shè)計(jì)速度通常為120～160 km/h，與高速鐵路、城際鐵路相比，市域鐵路設(shè)計(jì)速度較低，列車制動(dòng)距離相應(yīng)縮短。因此，從安全角度閉塞分區(qū)長(zhǎng)度可相應(yīng)縮短。

市域鐵路以承擔(dān)通勤客流為主，早晚高峰特征明顯，應(yīng)采用公交化運(yùn)營(yíng)模式，縮短行車間隔、提升服務(wù)水平。因此，從效率角度應(yīng)研究壓縮閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，以提升線路能力，滿足客流需求。

綜合考慮安全、效率因素，該文區(qū)間閉塞分區(qū)長(zhǎng)度按800 m、1 000 m、1 200 m方案進(jìn)行研究。

2.1.5 列車停車標(biāo)至出站信號(hào)機(jī)間的距離

采用CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的市域鐵路到發(fā)線有效長(zhǎng)一般為400 m，站臺(tái)有效長(zhǎng)為220 m，結(jié)合信號(hào)機(jī)及應(yīng)答器設(shè)置相關(guān)要求，列車停車標(biāo)至出站信號(hào)機(jī)間的距離為94.3 m。

2.1.6 車站咽喉區(qū)長(zhǎng)度

采用CTCS-2列控系統(tǒng)的市域鐵路，其出站信號(hào)機(jī)一般距離車站中心最小約200 m，進(jìn)站信號(hào)機(jī)距離站中心最大約600 m，咽喉區(qū)長(zhǎng)度一般為0～400 m。該文咽喉區(qū)長(zhǎng)度按0 m、200 m、400 m方案進(jìn)行研究。

2.1.7 列車進(jìn)路作業(yè)時(shí)間

列車進(jìn)路作業(yè)時(shí)間與具體信號(hào)設(shè)備及應(yīng)用情況有關(guān)，CTCS-2列控系統(tǒng)進(jìn)路辦理時(shí)間一般為13.60～25.02 s；對(duì)于無道岔車站或無道岔作業(yè)進(jìn)路，不考慮道岔動(dòng)作時(shí)間及其聯(lián)鎖檢查時(shí)間，進(jìn)路辦理時(shí)間為3.82～10.57 s。該文t附加取10 s，t到達(dá)、t出發(fā)、t通過取16 s。

2.1.8 列車停站時(shí)間

列車停站時(shí)間包括列車開門時(shí)間、乘客上下車時(shí)間及列車關(guān)門時(shí)間。除特大型樞紐或換乘車站外，列車停站時(shí)間通常不超40 s，該文暫統(tǒng)一按40 s取值。

2.2 列車間隔時(shí)間檢算

根據(jù)前文列車間隔時(shí)間計(jì)算方法及參數(shù)取值，經(jīng)牽引計(jì)算仿真模擬，得到不同場(chǎng)景下市域鐵路列車間隔時(shí)間結(jié)果如表1～7。

表1 列車區(qū)間追蹤間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

表2 列車到達(dá)間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

表3 列車出發(fā)間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

表4 列車通過停站間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

表5 列車通過不停站間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

表6 列車到通間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

表7 列車通發(fā)間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

2.3 列車間隔時(shí)間檢算結(jié)論

根據(jù)前文檢算結(jié)果，設(shè)計(jì)速度120 km/h、140 km/h、160 km/h等級(jí)對(duì)應(yīng)的各類列車間隔時(shí)間理論上均可滿足3.0 min追蹤間隔。其中，列車通過停站間隔時(shí)間已達(dá)145.1～171.4 s，為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸。

3 列車間隔時(shí)間影響因素及優(yōu)化措施

3.1 閉塞分區(qū)長(zhǎng)度

區(qū)間閉塞分區(qū)長(zhǎng)度主要影響I追、I發(fā)、I通過、I通發(fā)，相應(yīng)列車間隔時(shí)間均非市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸。因此，區(qū)間閉塞分區(qū)長(zhǎng)度可結(jié)合工程條件及軌道電路最大長(zhǎng)度合理選擇，具有較大的調(diào)整空間。

車站閉塞分區(qū)長(zhǎng)度主要影響I通停、I通過。其中I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，在滿足安全的前提下應(yīng)盡量縮短車站閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，以提升市域鐵路系統(tǒng)能力。同時(shí)，與車站閉塞分區(qū)長(zhǎng)度相關(guān)的列車停車標(biāo)至出站信號(hào)機(jī)間的距離、車站咽喉區(qū)長(zhǎng)度、進(jìn)站信號(hào)機(jī)至列車停車標(biāo)間的距離又會(huì)對(duì)其他間隔時(shí)間產(chǎn)生影響。因此，除壓縮車站閉塞分區(qū)長(zhǎng)度外，還需合理設(shè)置進(jìn)站信號(hào)機(jī)、出站信號(hào)機(jī)的相對(duì)位置，以達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)。

3.2 列車制動(dòng)距離

列車制動(dòng)距離主要影響I追、I到、I通停、I通過、I到通。其中I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，在滿足乘客乘車舒適度的前提下，應(yīng)適當(dāng)提升列車制動(dòng)性能、縮短列車制動(dòng)距離。

3.3 列車運(yùn)行速度

列車區(qū)間運(yùn)行速度主要影響I追，其與線路設(shè)計(jì)速度及工程限速等相關(guān)，該次不做重點(diǎn)分析。

列車到站停車的運(yùn)行速度、列車從車站出發(fā)的運(yùn)行速度分別影響I到、I發(fā)，并共同影響I通停。考慮I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，應(yīng)考慮提升列車到站停車的運(yùn)行速度、列車從車站出發(fā)的運(yùn)行速度，具體措施可包括減少進(jìn)、出站范圍內(nèi)限速，提升列車起、制動(dòng)性能等。

列車通過不停站的運(yùn)行速度主要影響I通過、I到通、I通發(fā)，相應(yīng)列車間隔時(shí)間均非市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸。

3.4 列車停站時(shí)間

列車停站時(shí)間主要影響I通停。考慮I通停為市域鐵路系統(tǒng)能力的限制瓶頸，應(yīng)考慮壓縮列車停站時(shí)間，具體可從增加車門寬度、數(shù)量，提升開關(guān)門設(shè)備響應(yīng)時(shí)間、動(dòng)作時(shí)間等角度出發(fā)。

4 研究結(jié)論

該文結(jié)合市域鐵路功能需求及技術(shù)特點(diǎn)，系統(tǒng)地研究了市域鐵路列車間隔時(shí)間，主要研究結(jié)論如下：

（1）采用CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的市域鐵路，設(shè)計(jì)速度120 km/h、140 km/h、160 km/h等級(jí)理論上均可實(shí)現(xiàn)3.0 min追蹤間隔，系統(tǒng)能力限制瓶頸為列車通過停站間隔時(shí)間。

（2）車站閉塞分區(qū)長(zhǎng)度為市域鐵路系統(tǒng)能力制約因素，與其相關(guān)的列車停車標(biāo)至出站信號(hào)機(jī)間的距離、車站咽喉區(qū)長(zhǎng)度、進(jìn)站信號(hào)機(jī)至列車停車標(biāo)間的距離亦會(huì)對(duì)市域鐵路能力產(chǎn)生影響，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)研究壓縮車站閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，并合理設(shè)置進(jìn)站信號(hào)機(jī)、出站信號(hào)機(jī)的相對(duì)位置，以達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)。區(qū)間閉塞分區(qū)長(zhǎng)度非市域鐵路系統(tǒng)能力制約因素，工程設(shè)計(jì)中可結(jié)合工程條件及軌道電路最大長(zhǎng)度合理選擇，具有較大的調(diào)整空間。

（3）部分列車性能因素（列車起制動(dòng)性能、車門參數(shù)等）、工程條件因素（站臺(tái)限速、車站側(cè)向限速等）也會(huì)對(duì)市域鐵路能力及效率有一定影響，應(yīng)結(jié)合具體工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。