0 引言
近年来国内市域快线发展较快，多个城市都在规划和建设市域快线。市域快线( 市域快速轨道交通)属于主要服务于城市郊区和周边新城、城镇与中心城区，并具有通勤客运服务功能的中、长距离的大运量城市轨道交通系统［1］，速度目标值相比常规地铁线路更高，站间距较大。而轨道交通故障救援作为运营过程中的突发事件，一旦发生将造成线路堵塞，影响线路正常运营，对乘客出行的影响也越来越大。
针对轨道交通故障救援问题，国内学者做了大量的研究。文献［2］对造成故障救援事件的原因进行了分析，指出救援事件主要由有接点控制电路、牵引及电制动系统、辅助系统和车门系统故障引起。文献［3 － 5］对城市轨道交通列车故障救援作业流程、救援行车组织和故障车存放模式进行了研究。文献［6 － 7］针对故障状态下多列车的追踪运行过程建立模型与算法，建立了列车故障影响分析仿真系统。文献［8 － 10］对故障停车线、渡线的布局及具体形式进行了探讨。文献［11］通过借鉴城市轨道交通经验，针对城际轨道交通故障救援流程和故障车存放模式进行了研究。
由于市域快线站间距通常远大于常规地铁线路，存在较多长大区间;同时市域快线以满足通勤客流需求为主，高峰行车间隔较城际轨道线路更密，在长大区间易出现多列车追踪运行的情况。因此，针对市域快线长大区间的故障救援需加强研究。当列车在长大区间由于牵引、制动系统及其他机电设备等出现故障导致车辆失去动力而停车时(本文涉及的故障均指此类情况)，采用常规地铁的救援模式及救援速度可能导致救援时间过长。本文以广州新一轮建设规划中的18 号线为例，针对长大区间的故障救援，从救援流程、救援速度、救援策略和区间配线设置等方面进行研究。
18 号线为广州首条160 km 时速市域快线，连通南沙新区与广州主城区，运营全长约60． 8 km，设站9 座，平均站间距7． 6 km，拟选用8 辆编组市域D 型车，采用快慢车运营模式［12］。根据站点布设和开行方案，横沥—番禺广场区间长达26 km，远期高峰单向区间内最多有5 列车追踪运行，设置2 座紧急疏散救援点以应对火灾等紧急情况。广州市轨道交通18 号线示意图如图1 所示。
图1 广州市轨道交通18 号线示意图
1 故障救援流程与救援速度分析
1． 1 故障救援流程与救援时间
1． 1． 1 故障停车至故障车动车(动车时间)
1)故障列车自救时间。列车故障停车后，列车司机向值班主任和调度部门通报故障信息，调度及时扣停后续列车在后方车站，同时通知备用车司机上备用车。故障列车尝试自救，当确认故障列车不能动车或达到必须救援时间界限，由值班主任决定救援，该段时间通常取5 ～ 7 min［13］。
2)救援列车接近故障车时间。与故障地点、发生时段及行调规则有关。在平低峰时段( 行车间隔5 ～ 8min)，后续救援列车与故障车的距离通常较远，所需时间相对高峰时段有所延长。救援列车可在故障车进行自救的同时低速运行，适当减小与故障车距离。结合不同情况与实际运营经验，该时间按3 ～5 min 考虑。
3) 救援列车与故障车连挂，确认安全及进路开放，通常为3 min。
综上，动车时间可按照11 ～ 15 min 考虑。
当列车停在区间，容易引起乘客不安，因此需要尽快动车。在广州地铁现行的运营规章制度下，一般需要救援的故障，从故障停车到救援列车连挂故障列车动车，所需时间控制在15 min 内。目前实际运营各线的故障救援考核中，也是重点对动车时间进行考核。
1． 1． 2 救援走行时间
救援走行时间主要受救援距离与救援速度的影响，可表示如下:
式中: t走行为救援走行时间; s救援为故障停车点离最近故障车存车线或段场接轨站的距离; v救援为救援列车推送或牵引故障车运行的最大速度; t附为列车起停附加时分和进入停车线的附加时分等。
其中，救援距离主要与线路停车线的设置相关，救援速度则与线路的正常运营旅速、车辆性能和信号系统等相关。
1． 1． 3 清客、故障车退出正线时间
1)若仅故障车清客，通常取2 min;若故障车和救援车2 列车清客，取5 min。
2)救援车摘钩后回到正线运营，或救援车带故障车回段场，时间受配线形式影响。当停车线设置为双列位长时，可有效节省救援时间。
1． 2 救援速度
1． 2． 1 常规地铁现状
对于常规地铁线路，《地铁设计规范》［14］和《城市轨道交通工程项目建设标准》［15］从提高救援效率和保证列车的运行安全2 方面综合考虑，在一般线路旅行速度的基础上适当降低，提出推送救援速度不宜大于30 km/h，进而规定设有停车线的车站间距为8 ～ 10km，救援走行时间控制在20 min 以内。
目前广州1、2、8 号线(6A，80 km/h) 列车推送救援速度为30 km/h、牵引救援速度为45 km/h。3 号线(6B，120 km/h)列车推送救援速度为40 km/h。
表1 常规地铁现状救援速度
1． 2． 2 对市域快线的建议
1)市域快线旅行速度通常远高于常规地铁，如18号线采用160 km/h 列车，站站停列车旅行速度约90km/h;相应的救援速度需要在常规地铁的基础上进一步提高，以尽量减小故障救援影响。
2)参考中国铁路总公司下发的铁总运2016 第37号《CＲH 系列动车组相互救援暂行作业办法》，对于连挂后救援车能够控制故障车常用制动且整列救援列车无车辆空气制动切除时救援限速为120 km/h，其余情况下限速60 km/h。
3)救援速度的确定需要考虑车辆设备的能力，包括车钩强度、牵引和制动能力等［4］。
综上分析，市域快线列车救援速度应结合正常运营旅速、线路技术标准和车辆设备性能等因素综合确定。18 号线救援速度建议在正常运营旅行速度90km/h 的基础上适当降低，按60 ～ 80 km/h 考虑，相较于常规地铁有大幅提高。相应地，在车辆功能和相关系统配备上应考虑相应措施，如通过车钩电气连接实现救援车控制故障车常用制动(目前广州地铁已运营线路救援列车仅能控制故障车紧急制动)、推送过程中实现后车司机可实时接收车前信息、在道岔区域安装高清摄像头等，以保证救援过程的安全。
1． 2． 3 最大救援距离和救援时间
在60 ～ 80 km/h 的救援速度条件下，最大救援距离(即设置停车线的间距) 建议为15 ～ 18 km，救援走行时间可控制在20 min 以内，总的救援时间可控制在40 min 以内。
2 长大区间故障救援方案
以18 号线横沥—番禺广场区间为例，对市域快线长大区间故障救援方案进行分析。该区间长达26km，正常情况下列车区间运行时间约11 min，远期高峰单向区间内最多有5 列车追踪运行，设置2 座紧急疏散救援点以应对火灾等紧急情况。
2． 1 救援策略
1)考虑到市域快线列车速度高，长大区间内列车间距较大(18 号线最小2． 5 min 间隔时的列车间距约6． 7 km)，当某列车故障需要救援时，由于距离远，采用“前车拉”的方式较难实现，建议采用“后车推”的方式。若后车已进入区间，不具备清客条件时，可采用后车载客推送救援模式。
2)在长大区间列车故障导致区间堵塞时，在线路其余地段应视情况组织临时交路运营，尽量减小对全线运营的影响。
3)正常运营模式下该区间运行时间已达11 min，故障模式下最不利情况的救援走行时间超过25 min，总的救援时间达45 ～ 50 min，耗时较长，因此建议在区间设置配线。具体考虑以下2 类方案。
第1 类方案: 区间设置渡线，为故障列车或后续堵塞列车提供转往对向的进路，如图2 所示。
第2 类方案: 区间设置停车线，区间故障列车可被救援至停车线，如图3 所示。
长大区间不同救援方案对比如表2 所示。
由表2 可知: 1)区间停车线方案的救援过程对于另一方向的行车影响较小，救援时间节省更为明显，救援效率较高。2)在工程代价方面，若长大区间位于地面或高架段，则设置配线的工程规模相对不大，实施较为容易;若位于地下段，设置配线( 特别是停车线) 的主体长度较大，工程规模大，建议结合区间风井或盾构井设置，并尽可能选择埋深较小的区段，以减少土建规模。3)从提高救援功能的角度考虑，建议在工程条件允许时，优先采用在区间设置停车线的方案。
2． 2 区间停车线形式分析
对于区间停车线的设置，既要方便故障期间的救援，又要尽量减少对正常运营期间的影响( 主要针对地下隧道)，同时要考虑建设期间的工程投资。
1)从兼顾上、下行方向救援的角度出发，考虑在2条正线之间设置停车线，在停车线与1 条正线间设置救援站台，如图4 所示。由于救援站台仅临靠1 条正线，故障车乘客下车后只能由1 个方向的列车进行救援。该形式宽度较小，工程规模相对较小。以18 号线地下隧道为例，区间盾构段正线间距16． 6 m，停车线区段可保持16． 6 m 线间距不加宽，救援站台可做到7． 7 m 宽。
图2 横沥—番禺广场区间设置渡线后故障救援示意图
图3 横沥—番禺广场区间设置停车线后故障救援示意图
表2 长大区间不同救援方案对比
2) 考虑上下行方向均可灵活救援，在停车线形式1 的基础上改为设置2 个救援站台，如图5 所示。该形式宽度较大，工程规模相比形式1 有所增加。以18号线为例，图示2 个站台分别为5 m 宽和7 m 宽，正线间距需加大至19 m。
3)为进一步考虑减少救援过程对正线的占用时间，在停车线形式2 的基础上改为双列位长停车线，如图6所示。救援车推送故障车进入停车线，后续救援过程(摘钩、救援车上客等) 不再占用正线，救援相对高效。但由于停车线加长，工程规模相比形式2 显著增加。
图4 区间停车线形式1———正线中间设停车线，单岛(单位: m)
图5 区间停车线形式2———正线中间设停车线，双岛(单位: m)
图6 区间停车线形式3———正线中间设停车线，双列位长(单位: m)
4)此外，也可以考虑在正线外侧设置停车线，并在2 条正线间设置单渡线;设置2 个救援站台，其中2个正线间的站台用于火灾等紧急情况下的疏散救援，正线外侧站台用于列车故障情况下的救援，如图7 所示。由于停车线设置在正线外侧，对于某一方向的列车故障需利用渡线推送至对侧方向的停车线，占用上、下行正线，救援功能相对较差。若在长大区间采用该形式，则建议设置2 处(设置在不同侧)，互为补充，提升救援功能。
图7 区间停车线形式4———正线外侧停车线(单位: m)
针对地下隧道段，该形式由于2 条正线间仅1 处联通，且可设隔断门，正常运营期间上、下行列车高速交会时的隧道压力波影响较小，乘客舒适度相对较好。
工程规模方面，该形式宽度较大，工程规模相对较大。若设置2 处，则工程规模大于前3 种形式。长大区间停车线形式对比如表3 所示。
表3 长大区间停车线形式对比
3 结论与讨论
在市域快线的规划设计中，由于线路服务距离较长，且服务较多的通勤需求，线路在功能定位时通常有较高的时空目标，在线站位规划设计时容易出现长大区间。以广州市规划的首条160 km 时速市域快线为例，对长大区间故障救援模式进行研究，主要结论有:1)市域快线列车故障救援速度应结合正常运营旅速、线路技术标准和车辆性能等因素综合确定，建议在常规地铁的基础上进一步提高; 2) 在长大区间设置停车线的方案救援功能较好，建议在工程条件允许时优先采用; 3) 不同的区间停车线形式各有优劣，应根据实际情况综合考虑运营功能和工程规模后选择。文章关于故障救援的探讨对于地下区间、地面和高架区间均适用，其中不同停车线形式的工程规模分析侧重于地下隧道的情况，供市域快线长大区间设计时参考。
摘自：隧道建设