彭磊 ，孫元廣 ，金華

(1. 廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010；2.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸部綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044)

停車線是城市軌道交通配線之一，在實(shí)際的運(yùn)營過程中發(fā)揮著重要作用，除了供故障車待避外，停車線還具備組織臨時(shí)交路、停放備用車以及正線夜間停車等功能。目前，我國地鐵停車線多采用單列位形式，即停車線長(zhǎng)度只能停放一輛列車，且既有研究多討論停車線的位置與形式。王媛[1]結(jié)合已運(yùn)營軌道交通城市的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)和線路故障案例，建議全線停車線宜按照線路中心對(duì)稱分布，條件允許時(shí)采用兩側(cè)貫通的設(shè)計(jì)形式；付意莊[2]認(rèn)為停車線設(shè)置位置需適應(yīng)客流需求，優(yōu)先考慮貫通式與橫列式組合的形式；蔡涵哲[3]認(rèn)為應(yīng)在長(zhǎng)大區(qū)間設(shè)置停車線救援功能；郭彥東[4]以呼和浩特市軌道交通1號(hào)線為例，探討了合適的停車線設(shè)計(jì)方案；沈海宏[5]指出在市區(qū)站間距較小地段按車站數(shù)控制停車線數(shù)量，在郊區(qū)站間距較大地段按距離控制停車線數(shù)量;于琳茗[6]以成都地鐵13號(hào)線為例，從客流需求、行車功能、工程建設(shè)難度、工程投資等多個(gè)角度對(duì)不同停車線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合比選，提出了曲線型雙停車線設(shè)計(jì)方案。

城市軌道交通列車一旦發(fā)生故障需要救援，便會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間延誤，影響運(yùn)營服務(wù)水平[7]。因此，在故障救援過程中，盡量壓縮線路中斷時(shí)間、優(yōu)化救援作業(yè)流程就顯得尤為重要[8]。雙列位停車線的長(zhǎng)度優(yōu)勢(shì)使得救援列車可以與故障列車同時(shí)進(jìn)入停車線，減少了救援列車返回正線產(chǎn)生的二次延誤，從而減少了故障救援過程對(duì)正線運(yùn)營的影響[9]。付意莊[2]提出在一條線路上可視情況設(shè)置一處雙列位停車線，以增加救援靈活性；錢澤林[10]則以上海軌道交通14號(hào)線為例進(jìn)行分析，認(rèn)為雙列位停車線可以縮短線路大客流區(qū)段列車故障救援的處置時(shí)間，為靈活地調(diào)整運(yùn)營、縮小故障影響范圍創(chuàng)造條件；此外高士杰[11]針對(duì)天津地鐵6號(hào)線一期工程創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了地下區(qū)間12列位停車線，并進(jìn)行了全面的分析，得到了類似的結(jié)論。賀恩懷等[12]以杭州地鐵2號(hào)線沈塘橋站為例，分析得出無論是一側(cè)貫通還是兩側(cè)貫通的單線雙列位停車線方案，都比單線單列位停車線方案節(jié)省救援時(shí)間1.5 min。

雙列位停車線的優(yōu)勢(shì)逐漸為人所知，但是對(duì)其研究較少，且多采用解析方法進(jìn)行分析，基于經(jīng)驗(yàn)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行了簡(jiǎn)化。軌道交通運(yùn)行仿真模擬能夠較好地處理軌道交通運(yùn)營過程的眾多復(fù)雜因素，為事故防治提供更為精確可靠的支持[13]。其中OpenTrack是軌道交通應(yīng)用中較為常見的仿真系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于可以根據(jù)列車技術(shù)作業(yè)過程，按照既定的規(guī)則，模擬所有列車、機(jī)車的運(yùn)行過程，包括列車牽引過程、解編和聯(lián)編作業(yè)以及不同信號(hào)系統(tǒng)下的列車進(jìn)路安排，因此得到廣泛的應(yīng)用。魏然等[14]采用OpenTrack對(duì)列車技術(shù)作業(yè)過程進(jìn)行仿真分析，楊曉[15]采用OpenTrack驗(yàn)證了牽引制動(dòng)性能和咽喉區(qū)長(zhǎng)度等因素對(duì)列車追蹤間隔的影響。

綜上所述，本文在單列位停車線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，探討了雙列位停車線的設(shè)計(jì)形式，包括設(shè)置形式以及設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，并通過OpenTrack仿真軟件對(duì)不同雙列位停車線設(shè)計(jì)類型與設(shè)置位置對(duì)延誤時(shí)間的影響進(jìn)行了分析。

1 雙列位停車線設(shè)計(jì)類型

從雙列位停車線的設(shè)置形式以及設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的角度出發(fā)，詳細(xì)討論了8種停車線形式的適用性以及主要類型的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度計(jì)算方法。

1.1 雙列位停車線設(shè)置形式

目前對(duì)于雙列位停車線的既有研究尚不充分，對(duì)于其具體的設(shè)置條件、設(shè)置形式等暫未有普適化的一般性原則。因此，本文借鑒現(xiàn)有單列位停車線分類方式，將雙列位停車線分為縱列式和橫列式兩大類[12]。

縱列式雙列位停車線細(xì)分為單線縱列盡頭式、單線縱列貫通式、利用渡線雙線縱列盡頭式，如圖1(a)～(c)所示。單線縱列盡頭式和貫通式(圖1(a)～(b))兩種設(shè)置形式，一般設(shè)置于中間車站，可以作為故障列車待避線兼做折返線使用。此外，這兩種形式通常設(shè)置在島式車站一側(cè)，在施工時(shí)可以利用車站與線路間距過渡設(shè)置的喇叭口來減少施工量。利用渡線雙線縱列盡頭式(圖1(c))一般設(shè)置于線路終點(diǎn)站，雖然雙列位停車線不建議設(shè)置成雙線形式，但是利用終點(diǎn)站正線延伸可以更有效地發(fā)揮停車線備用存車的功能，同時(shí)交叉渡線設(shè)置在車站后有利于列車站后折返。

橫列式根據(jù)停車線與正線、站臺(tái)的位置關(guān)系又有內(nèi)側(cè)式、外側(cè)式和島側(cè)式之分[16]。設(shè)置形式有橫列內(nèi)側(cè)盡頭式、橫列內(nèi)側(cè)貫通式、橫列外側(cè)盡頭式、橫列外側(cè)貫通式、橫列島側(cè)貫通式5種，如圖1(d)～(h)所示。對(duì)于常見的單列位停車線，橫列式停車線具有布置緊湊、工程量相比縱列式較小的優(yōu)勢(shì)，然而對(duì)于橫列式雙列位停車線，其停車線長(zhǎng)度可能會(huì)超過站臺(tái)長(zhǎng)度，尤其對(duì)于高架車站，會(huì)增加額外的工程量，因此需酌情設(shè)置。從運(yùn)營周轉(zhuǎn)角度來講，橫列內(nèi)側(cè)盡頭式(圖1(d))一般設(shè)置于中間車站，只能供一個(gè)方向列車進(jìn)出。橫列內(nèi)側(cè)貫通式(圖1(e))貫通兩條正線，雙方向列車進(jìn)出方便，進(jìn)路靈活順暢。橫列外側(cè)盡頭式和橫列外側(cè)貫通式停車線(圖1(f)～(g))位于車站的外側(cè)，這兩種設(shè)置形式一般適用于因車站高架或者區(qū)間內(nèi)部地形條件困難而不方便在車站內(nèi)部設(shè)置的情況，此外，由于停車線設(shè)置在車站外側(cè)，車輛進(jìn)出時(shí)將切割正線，對(duì)正線的正常運(yùn)營影響較大，一般情況下不建議采用，特殊情況下酌情采用。橫列島側(cè)貫通式(圖1(h))極大地增加車站的橫向距離，增加工程成本，因此不建議采用。

圖1 雙列位停車線設(shè)置形式Fig.1 Example of parking lines with two train spaces

因此，對(duì)于雙列位停車線，縱列盡頭式和縱列貫通式具有更好的適用性，其余設(shè)置形式需要結(jié)合實(shí)際情況酌情采用。此外對(duì)于盡頭式和貫通式，后者的進(jìn)路安排更為靈活，但是工程量更大，后文將以縱列式雙列位停車線為例對(duì)其線路設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行具體分析。

1.2 縱列式雙列位停車線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度

單列位停車線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度包括列車計(jì)算長(zhǎng)度、列車防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度和信號(hào)控制系統(tǒng)要求的道岔以及車檔的相關(guān)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。與單列位停車線的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度相比，雙列位停車線的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度增加了一列列車的列車計(jì)算長(zhǎng)度和兩列車停放之間的安全距離，列車防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度和信號(hào)控制系統(tǒng)要求的道岔以及車檔的相關(guān)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與單列位停車線的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度相同。

停車線的具體設(shè)置形式和長(zhǎng)度受線路功能、地形條件、土質(zhì)水文、客流情況、車輛編組、道岔類型等影響，縱列盡頭式和貫通式雙列位停車線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度可表示為圖2 ～3。其中L0為列車停放安全距離，建議取3 m；L1為列車計(jì)算長(zhǎng)度；L2為道岔中心至列車端部距離，一般取13～18 m；L3為道岔間距離，以9號(hào)道岔為例取35.569 m，與道岔尺寸有關(guān)；L4為列車防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度，一般取40～48 m；L5為滑動(dòng)車檔距離固定車檔間距，一般取25～28 m。不同設(shè)置形式的具體設(shè)計(jì)長(zhǎng)度計(jì)算如表1所示。

圖2 縱列盡頭式雙列位停車線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度計(jì)算示意圖Fig.2 Schematic of design length calculation of tandem end-type parking lines with two train spaces

圖3 縱列貫通式雙列位停車線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度計(jì)算示意圖Fig.3 Schematic of design length calculation of tandem through-type parking lines with two train spaces

表1 縱列雙列位停車線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度

因此，縱列雙列位停車線不同形式的停車線長(zhǎng)度有所差異，貫通式的停車線長(zhǎng)度會(huì)顯著大于盡頭式，具體停車線類型的選擇需要后續(xù)通過案例仿真進(jìn)行研究分析。

2 雙列位停車線應(yīng)用分析

本文以福州市機(jī)場(chǎng)線為實(shí)例，借助OpenTrack軟件分別就不同案例背景下的故障救援過程進(jìn)行仿真，獲得延誤時(shí)間，以此定量探究不同雙列位停車線設(shè)計(jì)類型與設(shè)置位置對(duì)延誤時(shí)間的影響。

2.1 案例設(shè)計(jì)

通過OpenTrack建模后的線路如圖4所示，所有停車線均為單列位形式，E站和O站雖然沒有設(shè)置停車線，但是設(shè)有聯(lián)絡(luò)線分別連接停車場(chǎng)和車輛段，對(duì)于列車救援沒有二次延誤，可視作雙列位停車線處理。

對(duì)于救援方案的設(shè)計(jì)，通常選用后序列車正向推送或逆向牽引的方式，將故障列車救援至較近的停車線或是直接救援至車輛段或停車場(chǎng)以避免二次延誤[17-18]。在具體故障位置需要根據(jù)情況選擇延誤時(shí)間最短的救援方式。延誤時(shí)間為故障列車的后序列車(不包含救援列車)在故障列車停放站的實(shí)際到達(dá)時(shí)間和計(jì)劃到達(dá)時(shí)間的差值，以此對(duì)配線方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

案例分為兩部分，分別對(duì)雙列位停車線位置與設(shè)計(jì)類型進(jìn)行分析。雙列位停車線位置影響在圖4所示線路原方案的基礎(chǔ)上增設(shè)了3組方案，分別將G、I、M站附近的單列位停車改為雙列位停車線，如表2所列，停車線均采用雙進(jìn)雙出的縱列貫通式停車線。案例選取了5處均勻分布的位置作為故障發(fā)生地點(diǎn)，如圖4中紅色三角形所示。通過對(duì)這5處故障地點(diǎn)救援的仿真，可以得到對(duì)應(yīng)的延誤時(shí)間。

圖4 案例線路示意圖Fig.4 Diagram ofthe actual case line

停車線類型影響分析則只考慮M站雙列位停車線，其他站設(shè)計(jì)與原方案保持一致。針對(duì)第一節(jié)提及的普適性較強(qiáng)的縱列雙列位停車線類型分別設(shè)計(jì)了5組方案，如表2所列，其對(duì)應(yīng)的停車線長(zhǎng)度根據(jù)表3所列參數(shù)計(jì)算得到。案例選取L站的上行方向和下行方向以及N站與M站區(qū)間的上行和下行方向作為故障地點(diǎn)(從A至O為上行，反之為下行)，如圖4中藍(lán)色三角形所示。

表2 雙列位停車線位置和類型影響的設(shè)計(jì)方案

表3 仿真中停車線設(shè)置參數(shù)

2.2 OpenTrack仿真

本文以福州機(jī)場(chǎng)線線路實(shí)際資料為基礎(chǔ)建立仿真線路，輸入車輛牽引性能參數(shù)并設(shè)置列車運(yùn)行進(jìn)路。仿真過程中相關(guān)救援作業(yè)的時(shí)間參數(shù)取值如表4所示。推送救援速度為25 km/h，牽引救援速度為35 km/h。完成參數(shù)設(shè)定后根據(jù)設(shè)定的故障位置以及救援方案進(jìn)行模擬仿真。

表4 仿真中救援作業(yè)時(shí)間參數(shù)

2.3 結(jié)果分析

仿真所得延誤時(shí)間如表5所示。

表5 不同方案仿真救援結(jié)果對(duì)比

觀察雙列位停車線設(shè)置位置影響的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)將一個(gè)停車線改為雙列位后可以降低其附近位置故障時(shí)的延誤時(shí)間。方案一在F站處減少了1.7 min的延誤時(shí)間；方案二在H—I以及K—L處減少了4.5 min的延誤時(shí)間；方案三在M—N處減少了4.5 min的延誤時(shí)間。減少的時(shí)間主要為救援列車返回正線恢復(fù)運(yùn)營的二次延誤時(shí)間，由作業(yè)時(shí)間決定，因此基本不變。方案一在F站處減少的延誤時(shí)間只有1.7 min，這是由于E站也有雙列位停車線，原方案中F站故障時(shí)可采用后序列車反向牽引至E站停車線，方案一將G站改為雙列位后，推送至G站停車線相比原方案救援至E站停車線，延誤降低較小。此外，方案二中在增加的I站雙列車停車線前后故障位置的延誤均有降低，結(jié)合方案一延誤降低較小的情況可以發(fā)現(xiàn)，雙列位停車線適宜設(shè)置在線路中間，遠(yuǎn)離停車場(chǎng)、車輛段或其他雙列位停車線的位置，可以充分發(fā)揮其減少延誤時(shí)間的作用。

雙列位停車線設(shè)計(jì)類型影響方面，方案四、五、六應(yīng)對(duì)不同方向的故障，救援時(shí)間不受設(shè)置形式影響，這主要是因?yàn)榱熊囆枰贛站清客，因此只要靠近車站一端的進(jìn)出口保持連通，就不影響列車救援。方案七由于與車站相鄰的上行方向沒有進(jìn)口，因此需要通過換端，從遠(yuǎn)車站一段進(jìn)入，增加了3 min左右的額外延誤時(shí)間。對(duì)于同側(cè)單進(jìn)單出的方案八，由于缺少與上行方向正向的連接，因此在上行方向無法利用M站停車線存放故障列車，僅能應(yīng)對(duì)下行方向的列車故障。最后考慮到表2中所列的不同方案的停車線長(zhǎng)度，可以發(fā)現(xiàn)盡頭式的方案四在不影響救援效果的前提下，擁有最短的停車線長(zhǎng)度，可以顯著降低建設(shè)成本并減少對(duì)工程條件的要求。

3 結(jié)語

本文針對(duì)現(xiàn)有城市軌道交通單列位停車線存在的不足，提出了雙列位停車線的設(shè)計(jì)方案。參照單列位停車線的設(shè)置原則與形式，設(shè)計(jì)了8種有各自不同適用場(chǎng)合的雙列位停車線并給出了相應(yīng)的停車線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度計(jì)算方法，最后結(jié)合福州市機(jī)場(chǎng)線為背景的OpenTrack仿真案例進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)：8種雙列位停車線類型中每種類型都有各自的適用場(chǎng)合，縱列式相對(duì)普適性更強(qiáng)；雙列位停車線宜選在線路中間，遠(yuǎn)離停車場(chǎng)、車輛段或其他雙列位停車線處，能有效降低附近線路的救援時(shí)間；此外僅考慮列車救援時(shí)，停車線類型建議選擇盡頭式，可在不影響救援效果的前提下減少停車線長(zhǎng)度。