随着城市交通问题日益严重，仅靠扩宽道路、机动车限行限牌等措施是行不通的，唯有大力发展城市公共交通，提倡公交出行，才是最好的解决途径之一。而城市公共交通中，城市轨道交通以其运量大、速度快等特点成为了公共交通中的骨干，有轨电车则是城市轨道交通大家庭中的重要一员。相比于地铁轻轨造价高、投资建设周期长的缺点，有轨电车具有造价低、建设周期短的优点[1]。所以，有轨电车以“现代有轨电车”的身份正受到越来越多城市的青睐。

作为新型的公共交通方式，现代有轨电车具有道路交通与轨道交通的双重特性，并采用中央隔离带的半独立路权或地面混合路权的形式，基于人工驾驶、目视线路状态行车[2]。相比于地铁轻轨，现代有轨电车容易受道路交通状况，尤其是交叉口信号的影响。因此，有轨电车的运输能力可表达为路口、车站接发、折返等因素作用下的最小通过能力[3]。目前，国内外学者针对有轨电车运输能力的研究主要集中在路权、交叉口信号等因素的影响程度方面。美国颁布的《Transit Capacity and Quality of Service Manual》提出了轻轨的乘客运输能力计算公式[4]，但该式中发车间隔、车头时距等参数均与我国国情不符。卫超[5]、薛美根[6]、丁志华[7]、章华金[8]均是在发车间隔已知情况下，考虑不同路权形式、信号优先情况及电车模块数等因素，估算有轨电车运能。然而，有轨电车折返能力方面的研究甚少。在地铁轻轨等传统城市轨道交通方式中，折返能力往往是线路通过能力的瓶颈，也是影响发车间隔的重要因素之一。因此，本文通过有轨电车折返作业的解析研究，分析影响折返能力的因素，并提出能力计算方法，有助于更加全面精确的估算有轨电车的运能，辅助有轨电车线路的设计，并使得规划决策者对有轨电车在城市公共交通中的功能定位更加清晰。

1 有轨电车折返作业流程分析

同传统的城市轨道交通[9-10]类似，有轨电车折返站的折返方式根据渡线数量和设置方式可以分为四种：单一渡线或交叉渡线的站前折返和单一渡线或交叉渡线的站后折返，具体形式如图1所示。

图1 折返站折返方式示意图

不同的折返方式有不同的作业流程：

1）站前折返（图1中a和b）的作业流程包括：办理下行列车进站进路->下行列车进入站台->列车停站上、下客->驾驶室转换->快速充电->办理出站进路->列车出站。其中，列车停站上下客、驾驶室转换和快速充电可以同步进行。

2）站后折返（图1中c和d）的作业流程包括：办理下行列车进站进路->下行列车进入站台->列车停站下客->办理列车进折返线进路->列车进折返线->驾驶室转换->快速充电->办理列车出折返线进路->列车出折返线->列车停站上客->办理上行列车出站进路->上行列车出站。其中驾驶室转换和快速充电可以同时进行。

可以看出，相比于地铁和轻轨，有轨电车的折返作业中需要进行充电作业，以保证后续正常运行。对于不同折返方式的作业流程，站后折返的作业流程明显多于站前折返，因此折返总时间耗损上站后折返存在一定的劣势。

2  有轨电车折返能力影响因素分析

虽然有轨电车折返作业流程与地铁轻轨等城市轨道交通类似，但由于有轨电车通常采用地面线路，其折返作业容易受其他交通方式的干扰，因此，有轨电车的折返能力影响因素较为复杂，如表1所示。

表1 有轨电车折返能力影响因素表

2.1 车辆因素

有轨电车的车型非常多，各车型之间的特性也不尽相同。其中影响折返作业时间的特性主要有动力性能，车门数与宽度、开关门时间和模块数与编组数等。

1）有轨电车动力性能包括了车辆的最高车速与加减速性能。其中，加减速性能直接影响有轨电车在折返线部分的行驶时间，尤其是对于站后折返来说，加减速性能越高，进出折返线作业的时间越短，进而提高了折返能力。

2）车门数是指有轨电车停靠时，车辆开启供乘客上下车的车门数量。在上下车客流情况一定的情况下，车门数越多，平均每个车门上下车的客流量就越少，而且车门数多可以分散客流，减少车门处的拥挤，可大大缩短停站时间，进而减少列车停站上下客作业时间。

3）对于车门宽度来说，其值越大，乘客通过车门的时间越短，但可能会影响车门的开关门时间。因此车门宽度对于列车停站上下客作业时间的影响程度应采用实际测量分析的方法获得。

4）有轨电车车辆的开关门时间是指有轨电车司机按下开关门按钮到车门完成该命令所花费的时间。其值的大小会影响列车停站上下客作业时间，从而影响有轨电车折返能力。

5）有轨电车由于采用模块化设计，各车型的模块数变化更加灵活，同种有轨电车车型的模块数越多，编组数一定时，列车长度就越大，能提高载客量。但在半专用路权的条件下，多模块或多编组的有轨电车更容易受道路交通的影响，同时也更受自身线路条件的限制，反而不利于折返作业。

2.2 车站因素

就有轨电车而言，车站与交叉口位置和车站客流大小常常是制约车站折返能力的关键因素。

1）有轨电车折返站与道路交叉口之间的位置关系往往为以下3种情况：进口道折返站（如图2中A车站所示）、路段折返站（如图2中B车站所示）、出口道折返站（如图2中C车站所示）。

其中，进口道折返站的特点是交叉口在进站进路方向上。有轨电车进入站台和离开站台作业中，受交叉口信号或通行状态的影响可能需要停车，造成一定程度延误，进而影响折返能力。出口道折返站的特点是交叉口在站后折返进路方向上。当该折返站为站后折返形式时，有轨电车进、出折返线进路作业受交叉口信号或通行状态的影响可能需要停车，造成一定程度延误，进而影响折返能力。而站前折返形式的折返站则不受任何影响。路段折返站的位置在路段中间，进出站进路和折返线进路均不受交叉口的影响，在其他条件相同的情况下折返时间最少。

2）在车辆模块数等特性确定的情况下，该站上下车客流量的特征直接影响到列车停站上下客作业时间，即上下车的客流量越大，乘客上下车所需的时间就越多。当然，影响上下车时间的不仅仅是客流量的大小，当车门处有站立乘客或车内空间拥挤时，上车过程中，车上乘客需要花更多的时间向远离车门方向移动，从而需要更多的上下车时间，其他特性诸如:各个车门上下车客流量的差异、车外等待乘客数、乘客的特性等，也都会影响有轨电车折返站停站时间。

2.3 线路因素

线路因素是直接关系到有轨电车走行状况的主要因素之一。有轨电车受线路道岔限速、曲率半径等限速因素的影响，无法超越安全速度运行，延长了列车在进出站线和折返线上走行时间，从而影响折返能力。

3 有轨电车折返能力计算

3.1 折返作业时间计算

根据前文分析，影响有轨电车折返作业时间的因素众多，各项作业时间均无法通过具体的公式计算获得。因此对于折返作业时间的估算通常采用实地测试的方法。即在天气和线路状况良好的情况下，随机选取多辆线路运营车辆，在每个折返站进行多次常规折返作业，记录各项折返作业的时间并取平均值。

3.2 折返能力计算

4 算例分析

本文以某城市有轨电车线路为例，全线基本采用平交路口信号优先模式，运营车辆主要为低地板车辆，全长28.8米，车体共分为三节，双侧共有六个门，乘客可以从前后两个门上车，从中间两个门上车。测试对象X站和T站分别为该线路末端的两个折返站。其中X站为岛式站台，站后设置单渡线，即采用单一渡线站后折返形式。该站站前约60m即有十字交叉口，因此电车进出该站时可能受到交叉口流量和信号的影响。T站为侧式站台，站前设置单渡线，即采用单一渡线站前折返形式，前后方100米内无交叉口，但紧靠一个大型交通枢纽，乘客多数携带行李，因此上下客时间可能会受到影响。

根据上述的模型，选取天气晴朗，线路状况良好的日期，针对X站和T站折返过程中各环节耗时进行了实地测试。测试随机选取1辆线路运营车辆，共测试5次，5次测试的平均值为最终的数据。测试过程中，还需满足以下限速条件：

1）正线限速60km/h；

2）过岔限速：直股无、侧股15km/h；

3）路口限速：半封闭30km/h、封闭无、开放20km/h；

4）站台限速：正向20km/h、反向30km/h；

5）折返线限速：无；

6）无电区限速：20km/h。

4.1 X站折返能力计算

由于交叉口的影响和现场实际情况有关，不同现场环境测试出来的进出站台时间可能会不同，因此针对进出站台时间的测试结果不具有代表性。故本测试起终点均以车站为基准测算，即车辆刚进入X站起开始计时，直至离开X站结束。测试结果如表2所示。

4.2 T站折返能力计算

站前折返测试起始终点以折返线为基准测算，即车辆在进折返线前起开始计时，直至离开计时起点对应的对向位置，如图3所示。

4.3 总结和建议

在不考虑运行过程中交叉口延误影响，就X站和T站而言，该线路的限制能力区间在T站，即电车开行间隔时间至少为13分钟，每小时最多开行4列车。无论是站前折返还是站后折返，折返站主要的耗时环节均在于进出折返线和司机换端这三个环节，因此要提高折返能力，有以下建议：

1）在规划阶段，应减少列车通过道岔的走行路径；

2）在车站土建规模允许的情况下，选用较大的道岔以提高侧向通过速度，以提高线路限速；

3）为了减少换端作业时间，可以提高司机的轮换效率，在折返站设置双司机折返。①对于站前折返来说，轮换司机在折返站前一站的车尾上车。到折返站后，原司机和轮换司机共同完成换端作业。待电车开到折返站前一站的对向时，原司机下车休息，作为轮换司机接下一班到达该站的电车。上述流程如图4所示。②对于站后折返来说，轮换司机在折返站的车尾上车。进入折返线后，原司机和轮换司机共同完成换端作业。待电车开到折返站的对向时，原司机下车休息，作为轮换司机接下一班到达该站的电车。上述流程如图5所示。

5 结 论

有轨电车在国外或我国部分城市已运营多年，为部分城市带来了新的交通方式。但与国内常规地铁或公交相比，其线路通过能力分析和计算仍是新的挑战，尤其是折返能力的研究仍较为空白。因此，本文通过有轨电车折返作业的解析，分析影响折返能力的因素，并提出能力计算方法。针对站前折返和站后折返这两种折返站分别进行案例分析。结果表明折返站主要的耗时环节均在于进出折返线和司机换端这三个环节，并提出相应意见以减少上述三个环节的时间。

但目前折返时间的计算仍是以实地测试各作业环节时间为主，测试结果受当前环境的影响较大，未来还需进行更深入的研究，以提出更加全面精确、客观的模型。

参考文献

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[4] Kittelson& Associates, United States. Federal Transit Administration, TransitCooperative Research Program, et al. Transit capacity and quality of servicemanual[M]. Transportation Research Board, 2003.

[5] 卫超.现代有轨电车的适用性研究[D]. 上海:同济大学,2008.

[6] 薛美根,杨立峰, 程杰.现代有轨电车主要特征与国内外发展研究[J]. 城市交通,2008,06:88-91 96.

[7] 丁志华.新型交通方式在城市交通中的适用性研究[D]. 南京:南京林业大学,2012

[8] 章华金.现代有轨电车与快速公交BRT的比较及其在我国的应用[J].交通标准化,2013,11:84-87.

[9] 翟恭娟.城市轨道交通折返站折返能力分析[J]. 交通运输工程与信息学报,2015,03:59-63.

[10]李娜.地铁折返站折返能力计算与配线布置形式的评估研究[D].北京:北京交通大学,2014.

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