徐吉庆，陈福贵，汤 珏

(中铁二院工程集团有限公司地铁院，四川成都610031)

在我国，许多大城市的发展重心已经从城市主中心向副中心及郊区转移，为城市扩容和繁荣开辟了新的空间。而城市发展与交通发展密不可分，随着大城市第一圈层轨道交通网的完善，轨道交通的建设也逐渐转向郊区，利用轨道交通的物业开发及土地价值提升理念，引导着城市的发展，同时也解决了居民出行需要。

对于此类连接市区和郊区的较长轨道交通线，其客流性质较为复杂，且长距离出行的乘客比例较大，当各区段断面客流分布为阶梯型、断面客流不均衡程度较大时，从“以人为本”的服务理念出发，在满足客流需求的基础上，应提高部分列车旅行速度、减少长途直达乘客的出行时间。因此，可根据线路的长、短途客流特点和通过能力状况，由常规的等速、平行运行图的行车组织方式，转变为快慢车组合、非平行运行图的行车组织方式。

本文重点探讨越行方案的行车组织设计方法，以实现城市轨道交通快慢车组合的服务功能。

1 系统能力损失原则

由于每两趟快慢车在运行中只发生一次越行和被越行，因此，越行产生的系统能力损失由最长的一次越行损失时间决定。设置合适的越行点，可以减少慢车的停站时间，能使因越行产生的系统能力损失降低。

发生越行时由前慢后快的发车间隔变成了前快后慢，挤占了第二列慢车的发车间隔。根据快慢车开行的比例，其最小的能力损失分为两种情况，见图1。

由此可以分别得出两种情况下越行方案的最大列车开行对数计算公式:

(1)慢车多快车少

(2)慢车少快车多

其中，N为最大列车开行对数，对/h;

图1 系统能力损失计算示意(快慢车比例不等)

n为快车的开行对数，对/h;

h为系统最小行车间隔，min;

ta为列车停站时间，min;

tb为列车停站时间，min;

tc为列车启动时间，min。当快车慢车开行对数相等时，相邻两列慢车的不同时到达间隔等于h－ta，其最小的能力损失见图2所示。

这种情况下越行方案的最大列车开行对数计算公式等同式(1)。

系统最小行车间隔取2min(系统能力为30对/h)，当快慢车比例为1∶1，若列车停站时间按0.5min估算，越行方案的最大列车开行对数为21对/h，此时快车和慢车个开行10.5对。

图2 系统能力损失计算示意(快慢车比例相等)

2 快车停靠站的确定原则

由于城市轨道交通的客流量大，慢车主要为满足沿线各站点乘客的上下要求，快车则是为满足组团中心之与组团中心间长途旅客的上下要求，减少快车停靠站，可以有效地缩短直达旅客的旅行时间，但同时也要体现轨道交通“以人为本”的服务理念，满足多数乘客的出行需求，减轻大站客流疏散的压力，设置必要的快车停靠站。

快车停靠站的确定需综合分析轨道各车站各时段总的客流乘降量特点，尽量将组团中心站、重要换乘站，以及重要客流集散点确定为快车停靠站。

3 越行点的确定

3.1 越行点设置原则

(1)A，B两站间，在m－1站的发车间隔大于等于系统最小行车间隔，但在m站的到达间隔时间小于系统最小行车间隔，为保证区间追踪，则应在m－1站必须设置越行线(图3)。

(2)A，B两站间，在m站的到达间隔大于等于系统最小行车间隔，但在m站的发车间隔小于系统最小行车间隔，为保证发车间隔，则应在m站必须设置越行线。

图3 应在m－1站设越行线示意

3.2 越行点的确定

以快慢车采用同一种速度的车型为例，越行点的确定主要由以下因素决定。

(1)列车开行密度(快慢车发车对数及比例);

(2)列车在始发站的发车均衡程度(列车始发间隔);

(3)列车停站次数与停站时间(快车节约停站时间);

(4)线路条件(快车节约起制动附加时间)等因素。

城市轨道交通线路车站一般较少设置站线，上述因素中，列车开行数量与列车在始发站的发车均衡程度、列车开行密度对越行站的数量以及越行点的确定影响最大。

3.2.1 列车越行点与始发间隔的关系分析

如图3所示，在A—B两站间，当前慢后快列车间在始发站的发车间隔为t1时，越行地点发生在D站，见图4(a)，而当开行密度变大，即前慢后快列车间在始发站的发车间隔缩短至t2时，越行地点发生在C站，见图4(b)。

如果将图3(b)中的前快后慢列车间在始发站的发车间隔调整为t3(前提是t3≥h)，而将前慢后快列车间在始发站的发车间隔调整为t1时，且t1+t3=2t2=t，则既可以保证列车的开行对数不发生变化，又能保证列车在D站越行，见图4(c)，达到与图3(a)方案在不同列车开行密度下具有相同越行点的效果。

此时，快慢车之间的发车间隔不能保证均衡，但快车与快车之间以及慢车与慢车之间的间隔则是均衡的。

图4 列车越行点与列车始发间隔均衡程度的关系

城市轨道交通项目中，由于受工程难度和造价的影响，很难做到在每一个可能发生越行的车站设置越行线，因此，可以通过调整列车在始发站的间隔来改变列车的越行点。这种方法可以在既保证能力的同时，又能保证列车在合适的车站越行。另外，列车在上下行区间需要设置的越行站不一定是同一车站，因此在特殊情况下可以根据需要考虑在某些车站设置单方向的越行线。

3.2.2 列车越行点与列车开行密度的关系分析

如前所述，列车开行密度也是影响越行点位置的重要因素之一。在图3中，当前后快慢车之间的间隔可以足够大(大于两车的全程旅行时间差)，则前行慢车不会被后行快车追上，不需设置越行点;反之，随着开行密度的增加，前后快慢车之间的间隔也不断缩小，后行快车赶上前行慢车的位置也将提前，并存在超越2列车以上慢车的可能，越行点的数量也将增加。

3.2.3 越行点的确定方法

通过以上研究分析，关于越行点的确定可得到以下结论。

(1)快慢车开行数量的影响——随着列车开行数量的增加，快车越行慢车的可能性也在增加，越行点、越行时间和越行次数也均不同。

(2)列车始发间隔的影响——始发站快慢车发车间隔的大小及其均衡程度将影响快车在区段内越行慢车的地点和时间。

由于快车在部分车站不停车，相比慢车可以节约停站时间和起制动的损失时间，这部分时间就是快车较慢车的节约旅行时间。故越行点的确定可以采用以下方法。

通过牵引计算，对两种列车在上下行通过各车站时的旅行时间差进行统计，可以计算出快车较慢车各站及全程节省时间。利用快车通过各站时所节约的旅行时间，结合始发站快慢发车间隔，判断快慢车的追踪间隔，以确定越行点的位置。

在不同的发车密度下，一方面通过单方向调整在始发站的快慢车始发间隔的合理组合，改变该方向快车越行点;另一方面，还可通过综合调整双方向的快慢车始发间隔的合理组合，改变整个区段中的双方向越行点(如调整双方向在同一越行站设越行线)。

考虑到工程代价，应在满足不同越行方案需求的情况下，尽量减少越行点的设置。从发车间隔的均衡性、越行点的兼容性、配线分布的合理性、工程实施条件等方面综合进行比选，最终确定越行点的位置。

4 越行站配线设计

确定越行点的位置后，需考虑在越行站设置越行线，以同时满足慢车停靠和快车通过的功能。由于越行站的越行线同样可以起到夜间或临时存车线、折返线的作用，从将来的运营调度指挥和应急处置等方面的要求出发，设置这样的越行线具有多重作用，也能为未来运营组织提供灵活的条件。因此，在选择越行点时候应综合考虑全线的配线分布情况。

越行站的配线形式如图5所示。

图5 越行站配线形式

5 越行方案的评价

开行越行列车可以缩短直达旅客的旅行时间，提高长途乘客的服务质量;但同时也降低了部分列车的服务水平，一方面被越行车站的乘客候车时间增加了，另一方面慢车的旅行速度也由于停站时间的增加也相应降低了，慢车上的乘客需在车上等待快车通过，对这部分乘客心理影响较大。因此，应对越行方案对旅行时间、能耗的影响等方面进行综合评价，以确定越行方案实施的效果和实施的必要性。

5.1 缩短乘客旅行时间

通过对快车全天累计节省旅行时间和被越行的慢车累计增加旅行时间的对比，确定该越行方案对于总体上缩短乘客旅行时间的影响情况。

5.2 减少列车能耗

由于快车在部分车站不停站，减少了列车起制动时间，同时也减少了由于频繁启、制动带来的能耗，可以在一定程度上减少牵引能耗。可通过对快车和慢车的牵引能耗对比，得出开行越行列车在节省能耗方面的效果。

以上两方面可以作为，对越行方案进行初步评价指标。

6 结束语

国内许多大型城市在第一圈层轨道网形成后，为了城市规模扩展和城市功能延伸，轨道线路已经逐渐开始向城市副中心、卫星城及郊区建设。对较长的连接市区和市郊的轨道交通线路而言，线路特征与中心城区内常规轨道交通不同，其线路长度长、客流性质复杂，且长距离出行乘客所占比例较多，因此运行模式可介于铁路和城市地铁之间。为提高轨道交通服务水平，研究实现城市轨道交通越行服务功能的相关理论是十分必要的。

轨道交通开行快慢车组合的运营模式在国外已有成功的案例，例如东京JR中央快速线。在借鉴国外成功的运营经验基础上，笔者结合我国相关设计规范，提出了关于越行方案的能力损失计算原则、快车停靠站确定原则、越行点确定原则、越行站配线设计及越行方案评价等理论方法，希望能对今后城市轨道交通越行方案研究和实施提供有益的参考。

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