黄宗志 / 广州地铁设计研究院有限公司

地铁车辆段咽喉区长度分析

黄宗志 / 广州地铁设计研究院有限公司

本文对地铁车辆基地标准扇形咽喉区结构进行了分析，以股道间距固定为前提，以缩短咽喉区线束区域长度为目标，构建线型模型，求解咽喉区线束部分的长度。

地铁；站场；咽喉区；线束划分组合

1.引言

在地铁车辆基地工程设计中，咽喉区受出入段线接入角度、股道规模、股道间距、道岔号、导曲线半径等因素影响，其结构及其复杂，且咽喉区长度影响地铁车辆基地的布局。本文着重讨论车辆基地的咽喉区，分析咽喉区线束区域长度与线束划分组合、线间距等的相互关系。

2.前提与假设

地铁车辆基地咽喉区结构复杂，其长度不仅受选址地块、咽喉区走行线接入位置和角度等因素影响，而且受停车规模、车型、库内检修设备、物业开发等影响，还受洗车机、调机工程车库等工艺设施设备的布局影响。未来分析股道数量及线间距对咽喉区结构的影响，本文从最基本的咽喉区结构——标准扇形结构入手，忽略洗车机、调机工程车等工艺设备的布局，着重分析股道数量和线间距对咽喉区长度的影响。

地铁车辆基地平面设计的关键在于咽喉区的设计，根据咽喉区的平面结构，每个咽喉区可以分为咽喉进路区和咽喉线束区[1]。本文以车辆基地最外侧一组道岔起至交叉渡线后第一组道岔止的范围为咽喉区进路区，以交叉渡线后第一组道岔起至平过道外侧路缘止的范围为咽喉区线束区。如图1所示：

图1 地铁车辆基地咽喉区示意图

从上图看出，咽喉进路区结构相对简单，在道岔间的连接关系一定的前提下，以安全及技术连接的要求作为约束条件，以工程及投资要求作为目标，建立线性规划模型进行求解，具体参阅文献[1]。咽喉线束区结构较复杂，为便于计算，定义咽喉线束区内与地铁车辆基地出入线连接的线路为咽喉区走行线，以每条咽喉区走行线与平过道交点为坐标原点，水平由里往外为X轴正方向，垂直由咽喉区走行线往最外侧股道方向为Y轴正方向。

3.约束条件

在地铁车辆基地工程设计中，以保证列车运行安全为前提，合理规划每一线束连接的股道数量，以减少咽喉区走行线道岔数量，缩短咽喉区长度，从而减小地铁车辆基地用地及工程投资。因此，咽喉区布局应满足以下约束条件：

3.1 列车出入基地能力要求

地铁车辆基地是列车的停车场，为满足地铁早、晚高峰收发车要求，需结合基地停车数量配备对应的出入线（咽喉区走行线）。

3.1.1 咽喉区走行线数量为m，相邻咽喉区走行线间的间距为（i=1，2，…，m-1）；

3.1.2 库房内股道数量为g，咽喉区走行线道岔数量为n（i=1， 2，…，g），为第i条咽喉区走行线上第j个道岔。

3.1.3 咽喉线束区的线束划分方式P。

3.2 安全要求

地铁车辆基地设计中，为保证咽喉区作业安全，相邻道岔间的最小岔心距离必须满足铁路站场设计规范要求。文献[1]给出了相邻道岔主要的组合形式：

图2 相邻道岔组合形式

并对铁路站场设计规范未规定最小岔心距离的组合形式（f）、（g）进行分析，得出7种组合形式均满足：

3.3 技术连接要求

咽喉线束区道岔连接除了满足安全要求外，还需满足技术连接要求。文献[1]中指出咽喉区的技术连接要求为咽喉区各岔心距离应满足以某一道岔为起点，沿任何计算路径推算出的起点道岔的坐标都应相同，并引入回路概念，确定满足技术连接要求的任意回路应满足基本边的长度等于基对边的长度与左右段边增量之和，如下所示：

具体计算参阅文献[1]，本文不再详述。

3.4 线束划分组合P

相同规模的地铁车辆基地，由于咽喉区线束划分的不同，导致咽喉区线束区结构的不尽相同，咽喉线束区长度也存在较大差别。

以股道规模为24的地铁车辆基地为例，假设其股道间距均为d，道岔角度为，咽喉线束区线间距为，倒角曲线半径为R，线束划分组合分别为、。

图3 咽喉线束区连接形式比较图

以股道间距固定为前提，对一定股道规模的咽喉区线束区进行比较，得出咽喉线束区较短的线束划分组合，如下表所示：

表1 线束划分组合表

注：括号内为与咽喉走行线直接相连的股道。

分析表中股道数量增加与线束划分组合的关系，可得出咽喉区走行线每一组道岔连接的最大股道数量。以咽喉区走行线第一组道岔连接的最大股道数c为基础，得出由里往外道岔连接最大股道数量公式：

根据（2）式可确定不同规模下咽喉区走行线的道岔数量n。

4.模型的建立

综上分析，根据地铁车辆基地股道规模N确定咽喉线束区道岔数量n，以安全及技术连接为约束条件，以咽喉线束区最短距离为目标，建立线型规划模型，用以求解咽喉线束区长度。

5.进一步讨论

本文提出的模型（3）仅是地铁车辆基地标准扇形咽喉区结构中咽喉线束区长度的计算模型，而在实际的工程设计中，由于受用地条件、地铁车辆基地布局形式等影响，咽喉区结构复杂得多，计算模型也复杂得多。另外，本文提出的线束划分组合是以股道间距固定为前提，实际工程中，由于股道功能的差别、上盖物业开发等的要求，股道间距不可能完全相同，线束划分组合也会根据实际情况灵活变化。最后，模型（3）中咽喉线束区内股道间距受线束划分组合影响，其计算方法还需要继续研究。

[1]朱志国，叶怀珍.铁路站场计算机辅助设计系统——咽喉区优化设计[J].西南交通大学学报，1995（4）.

[2]冯焕,何勋龙.铁路站场及枢纽.北京：中国铁道出版社,1987:12-13,26.

[3]任南杰,陈之强,房复民.铁路站场咽喉区优化设计及总平面图自动铺画方法研究[j].铁路计算机应用，2011（11）.

[4]黄孝章,谢如鹤,胡思继.铁路站场咽喉区优化设计及图形自动生成方法研究[J].长沙铁道学院学报，1998（3）.

[5]陈宝林.最优化理论与算法.北京：清华大学出版社，1989:12-15.