地鐵線路停車線及渡線設置探討摘 要 結合廣州地鐵客車救援情況下的行車組織、救援程序及時間,對影響停車線之間距離的容許中斷正線行車的時間、客車救援時間、救援故障發生的頻率等因素進行了分析。提出了加大停車線設置間隔和延長停車線長度的觀點。該探討對停車線分布條件提供了方法。關鍵詞 地鐵,停車線,渡線,客車救援 《地鐵設計規范》(ＧＢ50157-2003)規定:當兩個具備臨時停車條件的車站相距較遠時,根據運營需要,宜在沿線每隔3～5個車站加設停車線或渡線。設停車線有兩個目的:一是作為故障客車臨時存放點;二是存放運營客車,縮短第二天開始運營時所產生的上、下行線運營時間差。而設置渡線的目的是方便客車變更進路。停車線及渡線的設置應滿足行車組織、乘客服務的要求。本文就廣州地鐵幾年來客車故障救援情況,談談對此的看法。1 客車故障產生救援時的行車組織1.1客車故障產生救援時的行車組織方法 客車在運營過程中不可避免地要發生故障。當客車故障需要救援時,正線上的運行客車將會發生以下情況:隨著救援時間的延長,原有客車運行間隔被破壞,故障車前方運行的客車與故障車的間隔越來越大,形成“無車可用”的現象;而故障車后方運行的客車,運行間隔越來越密,形成“積壓”現象。由客車故障需要救援導致局部線路運營受阻的現象,稱之為運營阻塞。由于運營阻塞發生在上行或下行線的部分線路,造成列車不能全線貫通,運營服務受到很大影響。此時行車組織根據停車線、渡線的設置情況,一般采取組織小交路維持局部運營,或組織小交路加上阻塞區段采用單線往返運營的方式,來最大限度地滿足乘客需求。對于發生故障而不能運行的客車,盡快組織就近其它客車進行救援,以減少影響正線正常運營時間。而這些行車組織的手段,都是建立在停車線及渡線的有效布置上。1.2列車故障救援時的作業程序及所需時間 當列車故障失去動力不能恢復時,由于信號的原因,故障列車就要利用后續列車進行救援;救援車將故障車迅速推入就近停車線,盡快讓正線恢復運營。廣州地鐵在線列車出現故障需要救援時的程序如圖1所示。
在整個客車救援過程中,有兩段時間相對確定:一是從客車出現故障到故障車與被救援車連掛好;二是故障車從臨近停車線的車站起進入停車線存放好到救援車退回正線準備投入運營。而故障車從救援地被推送至到達停車線前方車站時的這段時間,則視其運行區間的長短而定。表1是廣州地鐵客車運營間隔為5ｍｉｎ情況下故障車與救援車的連掛程序及所需時間。表2為救援車入、出停車線程序及時間。 從表1、表2可看出,以上兩項花費時間約22ｍｉｎ;如果故障車需要清客,則需另加2ｍｉｎ;再加上故障車從救援地被推送至到達停車線臨近站的時間,整個救援過程的時間將超過24ｍｉｎ。1.3運營阻塞時運營服務的局限性 單純采用組織局部小交路運營的方式,限制了乘客乘坐區域,且需換乘兩種不同的交通工具,增加了乘車時間。 組織小交路加上阻塞區段單線往返運營的方式,雖能夠滿足乘客所乘區段的需求,但也增加了乘客的換乘次數及等待時間。廣州地鐵平均站間距1.2ｋｍ,平均旅速35ｋｍ/ｈ,停站時間平均約30ｓ。按照《地鐵設計規范》(ＧＢ50157-2003)中規定的3～5個車站加設停車線或渡線,在阻塞區段采用單線往返運營,則一個往返所需時間分別為10、15、20ｍｉｎ。由此可見,兩停車線或渡線間隔越大,客車發生故障救援時乘客等待時間就越長,阻塞區段采用單線往返運營的意義就越小。2停車線或渡線設置的選擇 當發生運營阻塞時,行車組織要求盡快恢復正線運營服務,減少正線運營中斷時間,這就要求在客車發生故障救援時就近能有地方臨時停放故障車。渡線不能存車,只提供折返以及線路與線路之間的過渡功能,在發生運營阻塞時不能完全滿足行車組織的要求,因而僅設置在折返站,或是作為不同運營線路間的聯絡線較為合適。停車線既具有存車功能,又具備折返功能,能夠滿足正線發生運營阻塞時行車組織的要求。 由于地下停車線造價高,為壓縮投資規模,有些城市的地鐵選用渡線來替代停車線;而有些城市又過于強調每隔3站設置停車線的作用。因此如何合理地設置停車線,滿足運營要求,就成為關鍵。兩停車線的設置間距,除受到容許中斷正線的行車時間(定義一般事故的時間)、客車救援時間、客車運營間隔、服務水平、事故頻率等因素影響外,還受到投資規模的限制。其中容許中斷正線行車的時間、客車救援時間、救援故障發生的頻率是確定兩停車線之間距離長短的主要因素。廣州地鐵對容許正線中斷的行車時間做了規定,受此影響,客車故障產生的救援時間不得超過其規定的時間。但客車救援時間又受員工對設備操作的熟練程度、設備功能等的影響,具有進一步優化的空間。以下,就廣州地鐵容許中斷正線的行車時間、客車救援時間、客車故障救援發生的頻率等來分析其對停車線設置的影響。2.1從滿足容許中斷正線的行車時間看對停車線的設置要求 廣州地鐵《行車事故管理規則》中對一般事故的定義為:因設備故障或其它原因中斷正線(上下行正線之一)行車30ｍｉｎ及以上。中斷正線行車時間的取值受客車救援時間的限制,一般大于等于客車救援時間。客車的救援時間為:車輛連掛時間+區間推送時間+入、出停車線時間。其中區間推送時間可以大致看作兩停車線之間距離所產生的運行時間。當停車線之間距離為3～5個站時,按照救援推送速度25ｋｍ/ｈ計算,區間推送時間分別為:5.8、8.6、11.5ｍｉｎ。由此可看出,按照規范要求設置停車線,以不超過30ｍｉｎ正線運營中斷時間為條件,只有每隔3個站設置一條停車線的辦法才能滿足要求。2.2從客車故障救援發生的頻率來看對停車線的設置要求 從廣州地鐵客車故障救援發生的頻率來看,地鐵開通運營的前兩年,設備的故障救援率較高,之后故障救援率降低至每年1～2次(見表3)。由此可見,停車線設置過密,也沒有必要。此外,地鐵應與其他交通工具建立應急接駁機制,在地鐵發生運營阻塞時,能夠調集車輛與地鐵形成接駁。廣州地鐵1999年至2004年客車故障救援匯總如表3。2.3從優化客車救援程序上來看對停車線的設置要求 從客車救援不同階段所產生的時間來看,影響救援時間的最大因素是救援時的車輛連掛時間。在對救援程序進行分析后,筆者認為,通過優化作業程序如提高司機的故障判斷處理能力、改變行調發布命令方式等,救援時的車輛連掛時間再壓縮4～6ｍｉｎ是完全有可能的;這樣停車線的設置間距可延長1個站,即每隔4個站設1條停車線,救援時產生的正線運營中斷時間仍在30ｍｉｎ以內。但此情況下阻塞區段單線往返運營周期將增至15ｍｉｎ,服務水平同樣未能提高。 此外,從救援時間中可以看出,入、出停車線時間對恢復正線運營也產生較大影響。若將停車線有效長度由142ｍ延長到284ｍ,停車線之間距離延長至6個站設置,救援時救援客車與被救援客車全部進入停車線,救援客車在停車線內完成解鉤、換端作業,然后利用另一側線路投入運營,這樣正線運營阻塞時間就為救援時的車輛連掛時間,與故障車入、出停車線時間基本無關。此時,全線運營列車可通過延長停站時間、降低區間運行速度等辦法維持在線服務,而救援推送運行6個站的時間比正常運營時間僅多4ｍｉｎ;多出的4ｍｉｎ可在不必人工接入的情況下由信號設備通過一個單程的運營自動調整解決。這樣行車組織與服務水平都有所提高。雖然單條停車線有效長度增加了一倍,投資亦相應增加,但從全線停車線的布置來看,由于增加了停車線之間的距離,與規范要求相比投資額并不一定會增加。3結論 通過以上的探討可以認為:當2個具備臨時停車條件的車站相距較遠時,沿線車站加設停車線對行車組織較為有利,停車線之間的間隔設置應綜合考慮各方面因素,從行車、服務、投資等方面做出比較,選出符合自身地鐵情況的停車線的設置要求;但每隔3個車站加設停車線過于密集;而采用沿線每隔6個車站加設停車線,將單條停車線有效長度延長一倍的方法,在行車組織、乘客服務上都有較大的改進。參考文獻[1] ＧＢ50157-2003地鐵設計規范[Ｓ].北京:中國計劃出版社,2003:12.[2] 廣州地鐵總公司.廣州地鐵一號線信號系統(技術規格書)[Ｓ].1994:102.[3] 廣州地鐵總公司.廣州地鐵二號線信號系統(技術規格書)[Ｓ].2000:91.
在整個客車救援過程中,有兩段時間相對確定:一是從客車出現故障到故障車與被救援車連掛好;二是故障車從臨近停車線的車站起進入停車線存放好到救援車退回正線準備投入運營。而故障車從救援地被推送至到達停車線前方車站時的這段時間,則視其運行區間的長短而定。表1是廣州地鐵客車運營間隔為5ｍｉｎ情況下故障車與救援車的連掛程序及所需時間。表2為救援車入、出停車線程序及時間。 從表1、表2可看出,以上兩項花費時間約22ｍｉｎ;如果故障車需要清客,則需另加2ｍｉｎ;再加上故障車從救援地被推送至到達停車線臨近站的時間,整個救援過程的時間將超過24ｍｉｎ。1.3運營阻塞時運營服務的局限性 單純采用組織局部小交路運營的方式,限制了乘客乘坐區域,且需換乘兩種不同的交通工具,增加了乘車時間。 組織小交路加上阻塞區段單線往返運營的方式,雖能夠滿足乘客所乘區段的需求,但也增加了乘客的換乘次數及等待時間。廣州地鐵平均站間距1.2ｋｍ,平均旅速35ｋｍ/ｈ,停站時間平均約30ｓ。按照《地鐵設計規范》(ＧＢ50157-2003)中規定的3～5個車站加設停車線或渡線,在阻塞區段采用單線往返運營,則一個往返所需時間分別為10、15、20ｍｉｎ。由此可見,兩停車線或渡線間隔越大,客車發生故障救援時乘客等待時間就越長,阻塞區段采用單線往返運營的意義就越小。2停車線或渡線設置的選擇 當發生運營阻塞時,行車組織要求盡快恢復正線運營服務,減少正線運營中斷時間,這就要求在客車發生故障救援時就近能有地方臨時停放故障車。渡線不能存車,只提供折返以及線路與線路之間的過渡功能,在發生運營阻塞時不能完全滿足行車組織的要求,因而僅設置在折返站,或是作為不同運營線路間的聯絡線較為合適。停車線既具有存車功能,又具備折返功能,能夠滿足正線發生運營阻塞時行車組織的要求。 由于地下停車線造價高,為壓縮投資規模,有些城市的地鐵選用渡線來替代停車線;而有些城市又過于強調每隔3站設置停車線的作用。因此如何合理地設置停車線,滿足運營要求,就成為關鍵。兩停車線的設置間距,除受到容許中斷正線的行車時間(定義一般事故的時間)、客車救援時間、客車運營間隔、服務水平、事故頻率等因素影響外,還受到投資規模的限制。其中容許中斷正線行車的時間、客車救援時間、救援故障發生的頻率是確定兩停車線之間距離長短的主要因素。廣州地鐵對容許正線中斷的行車時間做了規定,受此影響,客車故障產生的救援時間不得超過其規定的時間。但客車救援時間又受員工對設備操作的熟練程度、設備功能等的影響,具有進一步優化的空間。以下,就廣州地鐵容許中斷正線的行車時間、客車救援時間、客車故障救援發生的頻率等來分析其對停車線設置的影響。2.1從滿足容許中斷正線的行車時間看對停車線的設置要求 廣州地鐵《行車事故管理規則》中對一般事故的定義為:因設備故障或其它原因中斷正線(上下行正線之一)行車30ｍｉｎ及以上。中斷正線行車時間的取值受客車救援時間的限制,一般大于等于客車救援時間。客車的救援時間為:車輛連掛時間+區間推送時間+入、出停車線時間。其中區間推送時間可以大致看作兩停車線之間距離所產生的運行時間。當停車線之間距離為3～5個站時,按照救援推送速度25ｋｍ/ｈ計算,區間推送時間分別為:5.8、8.6、11.5ｍｉｎ。由此可看出,按照規范要求設置停車線,以不超過30ｍｉｎ正線運營中斷時間為條件,只有每隔3個站設置一條停車線的辦法才能滿足要求。2.2從客車故障救援發生的頻率來看對停車線的設置要求 從廣州地鐵客車故障救援發生的頻率來看,地鐵開通運營的前兩年,設備的故障救援率較高,之后故障救援率降低至每年1～2次(見表3)。由此可見,停車線設置過密,也沒有必要。此外,地鐵應與其他交通工具建立應急接駁機制,在地鐵發生運營阻塞時,能夠調集車輛與地鐵形成接駁。廣州地鐵1999年至2004年客車故障救援匯總如表3。2.3從優化客車救援程序上來看對停車線的設置要求 從客車救援不同階段所產生的時間來看,影響救援時間的最大因素是救援時的車輛連掛時間。在對救援程序進行分析后,筆者認為,通過優化作業程序如提高司機的故障判斷處理能力、改變行調發布命令方式等,救援時的車輛連掛時間再壓縮4～6ｍｉｎ是完全有可能的;這樣停車線的設置間距可延長1個站,即每隔4個站設1條停車線,救援時產生的正線運營中斷時間仍在30ｍｉｎ以內。但此情況下阻塞區段單線往返運營周期將增至15ｍｉｎ,服務水平同樣未能提高。 此外,從救援時間中可以看出,入、出停車線時間對恢復正線運營也產生較大影響。若將停車線有效長度由142ｍ延長到284ｍ,停車線之間距離延長至6個站設置,救援時救援客車與被救援客車全部進入停車線,救援客車在停車線內完成解鉤、換端作業,然后利用另一側線路投入運營,這樣正線運營阻塞時間就為救援時的車輛連掛時間,與故障車入、出停車線時間基本無關。此時,全線運營列車可通過延長停站時間、降低區間運行速度等辦法維持在線服務,而救援推送運行6個站的時間比正常運營時間僅多4ｍｉｎ;多出的4ｍｉｎ可在不必人工接入的情況下由信號設備通過一個單程的運營自動調整解決。這樣行車組織與服務水平都有所提高。雖然單條停車線有效長度增加了一倍,投資亦相應增加,但從全線停車線的布置來看,由于增加了停車線之間的距離,與規范要求相比投資額并不一定會增加。3結論 通過以上的探討可以認為:當2個具備臨時停車條件的車站相距較遠時,沿線車站加設停車線對行車組織較為有利,停車線之間的間隔設置應綜合考慮各方面因素,從行車、服務、投資等方面做出比較,選出符合自身地鐵情況的停車線的設置要求;但每隔3個車站加設停車線過于密集;而采用沿線每隔6個車站加設停車線,將單條停車線有效長度延長一倍的方法,在行車組織、乘客服務上都有較大的改進。參考文獻[1] ＧＢ50157-2003地鐵設計規范[Ｓ].北京:中國計劃出版社,2003:12.[2] 廣州地鐵總公司.廣州地鐵一號線信號系統(技術規格書)[Ｓ].1994:102.[3] 廣州地鐵總公司.廣州地鐵二號線信號系統(技術規格書)[Ｓ].2000:91.
