浅析高架线路限速专题研究

浅析高架线路限速专题研究

仝森郭颂

青岛地铁集团有限公司运营分公司山东青岛266000

摘要：当前，青岛地铁11号线已经开始进行北段试运行，计划在2017年底全线开通，由于11号线大部分区段都是高架线路，且列车最高运行速度为120km/h，若需限速运行时仍采取与3号线一致的限速原则，将会极大的影响行车效率，将故障点影响扩大化。因此应对11号线的限速问题进行专题研究，并制定相应的应对策略，确保运营秩序平稳，实现安全、准点、便捷、舒适的乘客服务。

一、影响高架线路限速因素

相比于地下线路，影响高架线路限速主要有以下因素：

1.高架线路上方无遮挡，受天气条件影响较大，大雾、暴雨、大风天气影响瞭望时需限速运行，台风等恶劣天气达到一定程度时甚至需中断运营。

2.11号线定位为城际轨道交通快线，列车最高运行速度达到120km/h，平均站间距2.749km，最大站间距长达6.79km。在信号降级条件下限速运行时，区间运行时间过长，对乘客服务和运营指标都有较大影响。

二、关于高架线路限速的行业调查

针对大风天气、瞭望不清以及NRM模式限速的情况，我们对国内其他地铁进行了调研。我们主要调研了与青岛地铁11号线有可比性的线路，即深圳11号线和广州4号线。深圳地铁11号线兼有机场快线的功能，线路全长约51.9公里，最高速度120km/h，车站18座，其中高架站4座；广州地铁4号线全长43.65公里，最高速度90km/h，车站16座，其中高架站8座。

2.1大风天气下的限速调研

在深圳与广州地铁两条线路调研中，我们发现深圳地铁11号线与青岛地铁11号线在线路长度，最高运行速度等方面较为相似，但由于其18个车站中只有4个高架站，相对来说大风天气下限速对运营影响较小。而青岛11号线22个车站中有18个高架站，大风天气下限速对运营指标影响较大，因此不建议按照深圳地铁11号线的模式设置限速。

2.2瞭望不清下的限速调研

在调研中：深圳11号线由司机、线路维护人员根据现场瞭望距离提出限速要求，而广州4号线则是明确规定在不同能见度条件下的限速值，建议青岛11号线采取广州4号线的做法，即明确不同瞭望距离条件下的限速值，便于操作执行。

三、大风天气下的限速

大风对于行车安全的直接影响主要表现在大风使车辆行驶阻力增大，增加车辆负载，影响行车稳定性。大风天气中，高速行驶的列车之间容易形成气体对流干扰现象，影响车辆行驶的稳定性。当车辆迎风行驶时，车身易发生摆动，当风从车辆侧面刮来时，高速行驶的列车车身容易发生倾斜，严重时甚至发生车辆倾覆事件。因此，我们必须要研究不同风力等级下的列车限速、停运问题。首先，我们需要明确不同风力等级下的风速数值，根据中国气象局下发的《台风业务和服务规定》，将风力划分为17级。

其次，青岛地铁已委托中车四方股份和西南交通大学对11号线车辆动力学性能进行了评估，考察了车辆在侧风作用的安全性问题，我们引用评估报告得出的以下结论：

持续最大风速60km/h下，车辆可以以120km/h以下速度通过直线，或过超高（欠超高）为160mm以下的曲线；持续最大风速90km/h（25m/s，为暴风9级）下，车辆可以以100km/h以下速度通过直线，或过超高（欠超高）为80mm以下的曲线；持续最大风速115km/h下，车辆可以以40km/h以下速度通过直线。

根据上述结论，我们可以看到在风速达到60km/h时，车辆能够以120km/h以下速度运行，结合11号线最高运行速度为120km/h的情况，此时无需限速运行。

在风力达到90km/h（此时为狂风9级），车辆能够以100km/h以下的速度运行，为保证列车运行安全，此时应限速90km/h运行。

在风力达到115km/h（此时为暴风11级），车辆能够以40km/h以下的速度安全运行，在保证安全兼顾效率的原则下，此时应限速35km/h运行。

由于此次评估缺少风力10级时的车辆在侧风作用下的安全问题，按照“梯度运营”的原则，结合11号线平均旅行速度为56km/h，建议在此时车辆限速60km/h运行。

即，建议11号线高架段采取如下的限速措施：

1.当风力达到9级时，通知高架区域的电客车司机采用人工驾驶模式，限速90km/h运行。

2.当风力达到10级时，通知高架区域的电客车司机采用人工驾驶模式，限速60km/h运行。

3.当风力达到11级时，通知高架区域的电客车司机采用人工驾驶模式，限速35km/h运行。

4.当风力达到12级时，组织高架段停运。

四、暴雨、大雾天气下的限速

暴雨、大雾天气对高架线路行车的影响主要表现在影响司机瞭望，线路湿滑甚至积水容易造成列车空转打滑，列车需限速运行。

经调研国内其他地铁发现，目前，国内地铁对于瞭望距离不足进行限速的做法基本一致，即：能见度小于30米，限速10km/h；能见度在30-50米之间，限速25km/h；能见度小于100米时，限速45km/h；能见度小于200米时，限速60km/h。

大雾天气下不同等级下的瞭望距离分别以50米、200米和500米为分界点，因此我们需要重点研究这三个分界点的限速情况。

瞭望距离不足时进行限速的原因是避免列车出现紧急情况须停车时制动距离不足的问题，我们采取如下的计算方法：

S瞭望距离=S制动距离+S司机反应时间内列车运行距离。

根据11号线车辆运行参数，额定载客列车在紧急制动情况下的平均制动减速度为1.3m/s2，根据公式Vt2-V02=2aS制动距离（Vt为制动初速，V0取零，a取1.3m/s2），可知S制动距离=Vt2/2a；经与乘务专业人员沟通，一般情况下，有经验或意识好的司机反应时间约为2秒，考虑不利因素，额外增加1秒，即司机反应时间取3秒，则S司机反应时间内列车运行距离=3V。换算后可得公式，S瞭望距离=Vt2/2a+3Vt。

五、信号降级下的限速

正常情况下，列车是在信号系统防护下运行的，地铁列车运行的最高速度由车辆、线路、轨道、限界、信号系统共同确定，并最终在信号系统给出的速度运行曲线中体现，但是在信号降级下需要切除ATP运行的时候，我们需要考虑列车限速问题。

（一）车载ATP故障

列车车载ATP故障时，不再以信号系统的推荐速度运行，因此需要确定11号线相关车辆参数。经查阅设计文件，车辆构造速度135km/h，最高运行速度120km/h，平均旅行速度取值56km/h。

车载ATP故障时，列车采用NRM模式运行。NRM模式运行时对列车限速，主要是考虑安全问题，防止没有信号保护的列车追尾前车，因此我们在确定NRM模式限速时，以避免追尾事故发生为目标。

按照此时的车辆最高运行速度120km/h，根据公式S制动距离=Vt2/2a计算得出制动距离约为427.3米，因此，我们须保证NRM模式与前车至少保持427.3米的安全距离。

（二）联锁故障

联锁故障时，需采取电话闭塞法运行，按照最新的电话闭塞法组织程序，我们需要确定启动准备阶段列车运行速度和启动后首列车及后续列车的运行速度。

1.启动准备阶段列车运行速度

行调通知司机联锁故障后，司机需根据当前列车所在位置原地待令或限速运行。区间迫停、至前方站有道岔的列车运行至第一个道岔前20米处停车，至前方站台无道岔的列车限速运行进站对标。

由于此时联锁故障，所有列车紧制且行调及车站均无法对列车运行进行监控，列车的安全运行完全由司机保证，我们同样根据瞭望距离来确定列车的运行速度。为保证安全，确保司机能够控制列车在道岔前及时停车，我们按最小瞭望距离50米计算，根据前文中计算结果，列车限速25km/h运行。

2.正式启动后首列车及后续列车运行速度

目前国内地铁普遍的做法是，电话闭塞法启动后的第一列车比后续列车的限速值更低，主要目的是通过首列车限速运行对闭塞区段进行压道，确保后续列车办理闭塞安全。因此，电话闭塞法启动后的首列车限速应与压道车限速保持一致。根据生产技术部完成的《11号线压道车专题研究》，建议限速值为45-55km/h，为保证安全我们取最小值，即45km/h。后续列车运行速度与单列车NRM模式运行速度一致，即70km/h。

参考文献：

[1]马永恒，满化录.北京市轨道交通亦庄线信号系统结构设计[J].市政技术，2010，（S2）：419-423.

[2]袁伟.城轨交通线路及信号标志设置的有关问题[J].山西建筑，2009，（17）：273-274.