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摘 要： 摘要針對城市軌道交通列車故障救援方式及延誤計算問題對列車故障救援作業流程進行分析然后根據作業流程建立種救援方式的延誤計算方法最后使用對福州市某地鐵線路進行列車故障救援仿真并對仿真與計算結果進行比較分析研究結果表明在一定范圍內提高救援速度可
摘要針對城市軌道交通列車故障救援方式及延誤計算問題對列車故障救援作業流程進行分析然后根據作業流程建立種救援方式的延誤計算方法最后使用對福州市某地鐵線路進行列車故障救援仿真并對仿真與計算結果進行比較分析研究結果表明在一定范圍內提高救援速度可有效減小救援列車作業時間所提出的計算方法可較為準確反映延誤情況在救援起訖點內以固定閉塞運行的后序列車的延誤會突增并積累造成延誤增幅的差異
關鍵詞交通運輸工程城市軌道交通列車故障救援延誤計算
0引言
城市軌道交通系統運營過程中如發生列車故障，將會影響正常運營降低服務質量。列車故障如無法在短時間內排除，行車調度員需根據故障情況進行運營調整，對故障列車進行救援，即利用其他列車或者工程車將故障車移出正線。
國外研究主要針對運營干擾或中斷后的恢復調整與故障分析。V.CACCHIANI等[1]對鐵路系統的擾動和干擾管理與恢復算法進行研究，將系統故障分為干擾和中斷;GAOYuan等[2]對地鐵列車運行中斷后的運行線路重排問題進行研究，將非正常運行圖分為故障階段和恢復階段進行分析;XUXiaojie等[3]在分析列車運行中干擾管理問題中，認為故障可分為由乘客上下車、區間限速或計劃維修引起的延誤，以及由安全制動、子系統失效或事故等系統異常導致的運營中斷;ZHANShuguang等[4]則將故障中斷定為運營區段的完全阻斷。國外研究較少關注列車故障救援組織優化與決策。
同時，國內關于城市軌道交通列車故障救援的研究主要集中在兩個方面：①針對故障停車線，分別從宏觀角度研究其布局和微觀角度分析其設置形式與運用。付意莊[5]從停車線備車角度對停車線設置位置與客流因素進行了分析;郭彥東[6]根據呼和浩特1號線線路及客流數據，驗證了雙列位停車線的適用性;②針對列車故障救援組織進行分析并提出相關優化建議。陳穎斌等[7]對城軌列車故障救援的規程、人員操作和設施設備進行了分析;鄒冉[8]則對列車故障救援的影響因素和延誤效率進行分析，提出了提高救援效率的對策及建議。此外，王宏剛等[9]對列車運行狀況的影響因素進行分析，建立基于MLD理論的列車運行調度模型。總體而言，現有研究多側重于基礎設施、救援組織的定性分析以及列車的運行調整，缺少救援方式的具體劃分及影響的定量研究。
筆者對列車故障救援流程進行分析，按照救援列車選擇、救援車組運行狀態和故障列車停放位置這3類指標，對列車故障救援方式進行劃分，計算各救援方式所產生的延誤，并應用Opentrack軟件進行仿真驗證，為列車故障救援方案選擇提供依據。
1故障救援作業分析
列車故障救援是指列車因動力或制動故障而無法繼續運營，需借助救援列車退出正線運營的行車組織[10]，救援可劃分為故障列車自救階段和救援列車救助階段。故障車自救階段作業包括故障列車司機自救與技術協助處理。司機若無法完成自救，行車調度發布救援與清客命令，故障列車(位于車站附近)完成清客作業，與救援車進行聯系并實施防護。救援列車司機了解救援情況并準備接受行調命令(如清客命令、接受救援命令、生效動車命令)，隨后將救援列車運行至故障列車位置并與其進行連掛、試拉。救援車與故障車完成連掛后需要切除故障車常用制動，隨后運行至停放位置。
由式(2)可知，救援列車的運行時間與救援列車與故障列車的間距和救援列車平均運行速度有關。以1～10km間距和10～80km/h的速度范圍得到圖2。由2圖可知，隨著救援列車到達故障點速度的增加，救援列車作業時間先迅速減小后趨于平緩，說明在一定范圍內，提高救援速度可以有效減小救援列車作業時間。若列車故障救援作業時間上限取1800s[11]，救援列車與故障列車連掛完成前的作業時間約為720s，則救援車組的運行時間約為1080s。圖2中各救援距離的時間曲線，與最大運行時間的交點所對應的救援速度，為該救援距離下的速度下限。完成連掛后的救援車組從故障位置到停放位置的旅行速度，應大于該速度下限，以保障救援作業時間。
2故障救援方式與救援延誤計算
列車故障救援方式可按救援車組的運行方向可分為牽引救援和推送救援;按停放位置可分為車輛段停放救援和配線停放救援，其中用于停放故障車的配線為停車線、折返線及越行線[12]。此外，軌道交通故障救援列車還可用車站配線存放。車輛段停放模式中故障車組運行至車輛段后影響完全消除，暫存于配線則影響未被完全消除。對于救援列車的選擇，一般選擇前序列車(或鄰線折返列車)，后序列車承擔救援任務，但救援處置中不扣停前序列車而扣停后序列車。此外，救援車組推送運行通常不存在敵對方向，安全性較高。故障車輛存放于車輛段或停車場時不存在二次延誤，且便于車輛維修;而存放于配線存在二次延誤，不便于列車維修[10]。
列車救援方式的組合要素包括救援列車種類(后序列車、前序列車和鄰線列車)、車組運行方向(正向運行、反向運行和混合運行)和故障列車的停放位置(車輛段、停車場、單/雙列位停車線和車站配線)。后序列車救援優點為安全性較高，救援方式為推送、牽引和對向救援;前序列車救援的優勢是正向救援時采用牽引運行，牽引速度一般情況下大于推送速度，通常可以達到40～45km/h[13]，可減少正線運營的干擾;對于反向和對向救援，前序列車救援以推送為主，因增加延誤較少使用。
鄰線列車救援會對鄰線列車運營產生干擾，使鄰線救援列車接近并與連掛的過程產生更大的延誤。因而鄰線正向救援過程中采用牽引模式以增加速度，減少對本線運營的干擾。因此，前序列車和鄰線列車救援通常都采用正向運行方向。
筆者主要討論5種救援方式：后序列車正向救援、后序列車反向救援、后序列車對向救援、前序列車正向救援以及對向列車正向救援;救援車組目的地分別是：車輛段、貫通式單列位停車線、貫通式雙列位停車線、盡頭式單列位停車線、盡頭式雙列位停車線。
2.1救援作業分析
救援作業中流程中，圖中符號含義如表1。
2.1.1后序列車正向救援
后序列車正向救援作業流程如圖3，主要作業內容包括：①故障判斷與命令發布、②故障處理與清客、③后續列車接近救援列車、④救援車與故障車連掛、⑤推送運行到前方站、⑥故障車在前方站清客和⑦推送到停放地點。
2.1.2后序列車反向救援
后序列車反向救援流程如圖4，作業內容包括：①故障判斷與命令發布、②故障處理與清客、③后續列車接近救援列車、④救援車與故障車連掛、⑤逆向牽引到后方站、⑥故障車在后方站清客和⑦牽引到停放地點。
2.1.3后序列車對向救援
后序列車對向救援作業流程如圖5。作業內容包括：①故障判斷與命令發布、②故障處理與清客、③后序列車接近救援列車、④救援車與故障車連掛、⑤推送運行到前方站、⑥故障車在前方站清客、⑦推送到渡線、⑧換端與徑路安排和⑨救援列車從渡線到停放地點。
2.1.4前序列車正向救援前序列車正向救援作業流程如圖6。作業內容包括：①故障判斷及救援命令發出、②前序列車清客、③前序列車接近、④救援車與故障車連掛、⑤牽引運行到前方站、⑥故障車在前方站清客和⑦牽引到停放地點。
2.1.5對向列車正向救援
對向列車正向救援作業流程如圖7，作業內容包括：①故障判斷與命令發布、②前序救援列車到達渡線、③救援列車到達前序車站、④清客、⑤救援列車接近故障列車、⑥救援車與故障車連掛、⑦牽引運行到前方站、⑧故障車在前方站清客和⑨牽引到停放地點。
2.2救援延誤計算列車故障救援
延誤時間分為一次延誤和二次延誤兩部分。一次延誤是指，從故障發生到救援列車將故障列車救援至停放位置產生的延誤;二次延誤是指，從救援列車將故障列車救援至停放位置至救援列車完成救援(救援列車可恢復運營或臨時停放在停放點)產生的延誤。其中一次延誤由救援列車選擇、車組運行方向以及故障列車停放點的位置決定，二次延誤則由故障列車停放點的類型決定。
3救援延誤仿真分析
針對不同救援方式的延誤計算結果，筆者應用Opentrack軟件結合實際線路開展仿真驗證，分析計算延誤與仿真延誤的差異及產生原因。以福州市某軌道交通線路部分區間為研究對象。線路區段起于A站，終于E站，總長8268.7m;共設站5座，平均站間距2067m，D⁃E區間站間距最大為3088m，B⁃C區間站間距最小為1270m;A⁃B區間站間旅行速度最大為82.3km/h，B⁃C區間站間旅行速度最小為38.4km/h。該區段故障車停放點為A站右側盡端式交叉渡線折返線和E站后的停車場，區段線路如圖9。各區間牽引救援和推送救援的速度如表2。
仿真的救援情景為列車在車站B出現故障無法動車，需救援列車進行救援，救援過程涉及列車數量為5列，具體情況如表3。
延誤計算結果與仿真結果如表5，其中仿真結果為后序列車1在各站的平均延誤時間，二者相對誤差在0.66～9.80%范圍。后序列車對向救援的平均延誤統計對象為上行后序列車1，未對鄰線列車延誤進行統計，與理論計算存在差異較大，但后序列車對向救援影響范圍為本向和對向線路，其延誤情況可放大。綜上，筆者方法可較為準確地計算列車故障救援延誤。
從仿真結果可知，后序列車正向救援的平均延誤最大，前序列車和對向列車正向救援延誤最小。后序列車正向救援因以后序列車為救援車，救援車組以低速運行至停放點(切除ATP保護下，救援車組以固定閉塞運行時限速為25km/h)，產生較大延誤;前序列車和對向列車正向救援因采取牽引運行，救援車組以較高速度(限速為40km/h)運行至停放點，產生延誤較小。此外，對同一故障點B分別采用5種救援方式進行仿真，救援列車的后序列車在各站延誤的統計結果如圖10。由圖10可知，因救援起訖點存在救援作業，上行后序列車1在救援起點B站和終點E站前均會產生延誤突增;且因運行速度低，后序列車正向和反向救援使列車在終點E站前延誤累積過多，突增幅度較大。
4結語
筆者對城市軌道交通列車故障救援作業流程和救援方式所造成的延誤進行分析和計算，并對救援作業中常用的后序列車正向推送救援的適用情況進行了分析，結論如下：
1)隨著救援列車到達故障點速度的增加，救援列車作業時間先迅速減小后趨于平緩，說明在一定范圍內提高救援速度可以有效減小救援列車作業時間。
2)各救援方式的延誤情況分析與計算進行的仿真驗證表明筆者所提出的計算方法相對誤差在0.66%～9.80%，可較為準確地反映延誤情況。
3)在救援起訖點范圍內，以固定閉塞運行的后序列車會出現延誤突增，且因延誤累積，造成延誤增幅差異。——論文作者：孫元廣1，繭敏2，金華2，陳紹寬2
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