大型高速铁路客运站站场设备能力适应性评估

谢冰如，马 驷，张 晋

（1.西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031；2.北京铁路局 双桥站，北京 100023）

大型高速铁路客运站是高速铁路引入城市的节点，高效办理着客运列车的到发、通过，承担了大量客流、车流的集散工作。因此，该类高速客运站一般具有枢纽性质，衔接的线路去向多、规模较大，而且设施、设备复杂，数量庞大。因此，为提高大型高速铁路客运站运用效率，在其站场设备投入使用后，应依据实际运转情况考察设备能力的适应性，分析不足并提出改进建议，为后续设备的运用安排提供参考。

1 设备能力适应性分析及指标

大型高速铁路客运站站场的设备能力评估主要考察以下方面：咽喉区设备与进路的能力适应性、各车场到发线的能力适应性、折返线的能力适应性及动车组出入段(所)走行线的能力适应性[1]。

1.1 咽喉区设备及进路的适应性

影响咽喉通过能力主要包括车站站型结构、咽喉区道岔和渡线等运转设备数量及其配置形式、咽喉区进路设计、列车技术特征(最高运行速度、列车长度、加减速性能)及列车控制系统、列车到发均衡性、咽喉与其他设备的配合等因素。传统的咽喉通过能力计算方法是将咽喉道岔进行分组，分别计算各道岔组的占用时间以求得道岔组利用率，从而计算得到咽喉通过能力。咽喉区设备与进路的设计决定了整个车站设备能力的运转效率，是评估车站能力适应性最重要的部分[2]。咽喉区设备及进路的适应性评估主要分为咽喉设备能力适应性和咽喉进路适应性2个方面。前者评估指标包括道岔总占用率最大值 Rmax和渡线总占用率最大值 Rdmax；后者包括平行进路效能发挥水平 η 和车站办理非基本进路比例 γ[2]。

（1）道岔纯占用率 r。

式中：tz为占用时长，s；T 为研究时段长度，h。

（2）道岔总占用率 R。

式中：tf为妨碍时长，s。

同理可计算得到渡线的占用率指标 rd和 Rd。

（3）平行进路效能发挥水平 η。

式中：tp为平行进路作业总时长，s。

（4）车站办理非基本进路比例 γ。

式中：n 为非基本进路办理次数，列次；N 为作业总次数，列次。

1.2 到发线的适应性

影响到发线通过能力的主要因素包括车站所衔接的方向数、到发线数量与固定使用方案、列车在站技术作业过程及时间标准、到发线与咽喉区及车站其他设备的配合等。到发线的适应性评估主要是根据分车场、分时段(高峰时段)对到发线的时间占用情况进行统计评估，主要的评估指标为到发场占用率 K、到发线占用率最大值 kmax与最小值 kmin、各到发线的占用时长平均值与标准差 σz[2]。

（1）到发场占用率 K。

式中：M 为到发场中到发线数量，条；为到发线i 在研究时段内的占用时长累计，s；T 为研究时段长度，h。

（2）到发线占用率 k。

式中：n 为占用目标到发线的列车数量，对；为列车 n 在研究时段内所占用到发线时长累计，s。

（3）各到发线的占用时长平均值 tz，s。

（4）各到发线的占用时长标准差 σz，s。

1.3 折返线的适应性

折返线主要为折返列车转线所设计，一般在尽头式车站应用较多。由于高速铁路行车密度大，要求列车具备短时间折返的能力。采用折返线折返时列车需要一定距离的折返走行，对于行车量较大的车站，其咽喉区能力紧张，可能会因不能及时安排折返走行进路产生等待时间，从而造成不必要的时间浪费。从提高作业效率角度考虑，采用本线立折模式简单有效。目前高速铁路动车组列车在相关车站进行折返作业时，普遍采用本线立折模式。因此，折返线的折返能力影响因素包括车站所接发列车的折返模式，折返线的数量及运用方式的选择，列车种类、数量及折返作业过程与时间标准等。与到发线类似，折返线适应性主要评估指标为折返线总占用率 D、转线折返列车占研究时段内列车总数的比例 Dz、研究时段内等待折返列车占转线折返列车数的比例 Dw[2]。

1.4 动车组出入段(所)走行线的适应性

影响车站动车组出入段(所)走行线能力的主要因素有出入段走行线数量、动车组出入段间隔时间、动车组出(入)段走行时间、动车组出入段(所)走行线的运用形式及动车组运行方式等，其中动车组出入段(所)走行线的运用形式及动车组运行方式影响因素比较复杂。动车组出入段(所)走行线的主要适应性指标为动车组走行线的最大能力利用率 θmax；动车组运行方式分为单向自动闭塞追踪运行和半自动闭塞双向运行2种，不同运行方式下通过能力不相同，计算时应分开考虑。

由于动车组出入段(所)走行线存在动车组追踪运行，即一条线同一时间可能有多列动车组占用的情况，运行线在时间上会产生重叠。因此，不能沿用到发线和折返线采用的时间能力利用率方法来分析走行线的适应性，需要采用数量能力利用率的方法进行分析[2]。

2 成都东站站场设备能力适应性评估

成都东站是成都铁路枢纽城际列车和高速动车组列车的主要始发、终到站，办理北京、重庆、上海方向动车、成(都)绵(阳)乐(山)城际、成(都)渝(重庆)城际、达(州)成(都)、成(都)遂(宁)渝(重庆)始发、终到及宝(鸡)成(都)、达成、成渝环线列车通过客运作业。

2.1 成都东站现状

成都东站站型为双向横列式一级二场，采用达成、城际二场布置方案，西侧达成场兼办枢纽内环线列车，规模为5台9线；东侧车场为成绵乐城际与成渝城际共场布置，规模为9台17线。由于成绵乐客运专线和成渝客运专线尚未完工，成(都)昆(明)铁路成都东站至成都南站区间改造，目前成都东站只启用了达成车场，且仅开放北端咽喉，实行普速与高速列车混合接发模式，在评估时要考虑普速列车与动车组列车之间的折算。现每日接发的31对列车为3对特快列车、11对快速列车、15对高速列车、1对固化临客，以及1对动车组检测车，全部采用到站立折方式。

从成都东站目前的运营情况分析，其相当于1个尽头式客运站，所承担的作业量还处于不饱和状态。因此，采用评估体系对其进行评价时主要从咽喉区设备及进路能力适应性与到发线能力适应性2个方面进行考察。

2.2 普速列车与动车组列车折算系数

由于车站同时办理普速列车与动车组列车的接发作业，二者占用咽喉与到发线的作业时间存在较大差异。针对这一情况，仿照计算列车运行图通过能力所采用的扣除系数定义，提出普速列车与动车组列车折算系数概念：车站因办理接发1对或1列动车组列车，需从基于只接发普速列车的车站通过能力中扣除的普速列车对数或列数。该折算系数主要分为咽喉区折算系数与到发线折算系数，计算公式如下。

（1）咽喉区折算系数 εy。

式中：tyd为1列动车组列车占用咽喉区时间，min；typ为1列普速列车占用咽喉区时间，min。

（2）到发线折算系数 εx。

式中：εx为1列动车组列车占用到发线时间，min；txp为1列普速列车占用到发线时间，min。

2.3 咽喉区设备及进路能力适应性

根据所查资料标准和成都东站数据计算得到东站北端咽喉长度为950m，再结合现场统计的计时数据，经过后期相关公式的计算，可得到接发列车道岔咽喉区占用时间表，如表1所示。

表1 成都东站接发车道岔咽喉区占用时间表 min

根据公式⑴、⑵可以计算成都东站咽喉区设备及进路能力的适应性，如表2所示。

表2 成都东站咽喉区设备及进路适应性分析 %

通过计算咽喉道岔通过能力利用率，再结合咽喉区折算系数公式⑼可以计算得到：εyj=0.6，εyf=0.75。计算基于只接发普速列车的咽喉区通过能力：n接车=78列/d，n发车=86列/d。根据成都东站目前接发的普速列车与动车组列车近似比例1:1，可以得到该比例下车站咽喉通过能力为48对/d 普速列车和50对/d 动车组列车。

2.4 到发线能力适应性

根据成都东站的现行技术作业表及相关数据，可以统计计算出各车次列车在成都东站的到发时间及占用到发线的时间。依据公式⑸、⑹、⑺、⑻及统计所得数据计算到发线能力适应性如表3所示。

通过能力利用率计算公式并结合到发线折算系数公式⑽可以计算得到：εx=0.41；计算基于只接发普速列车的到发线通过能力 n =54对/d。根据成都东站现在接发的普速列车与动车组列车近似比例为1:1，可以得到在该比例下车站到发线通过能力为37对/d 普速列车和42对/d 动车组列车。

2.5 成都东站评估分析

根据相关资料显示，成都站共接发71对/d 普速列车和35对/d 动车组列车。从上述计算结果分析，在成都站改造期间，大量列车始发终到作业转移至成都东站后，成都东站现行能力将远不能满足需求，其实际运转中主要存在以下问题。

（1）成都东站仅开放单向咽喉区，发挥着单向尽头式车站的功用，其咽喉区仅设置1组转线道岔，不支持咽喉区的平行作业，很大程度上限制了车站的咽喉能力。

（2）从到发场能力的适应性进行分析，高峰时段到发线的使用率较大，而全天的到发线使用出现较大的不均衡性，存在列车占用到发线时间过长的问题。

（3）由于成都东站在设计时只针对动车组列车的接发情况，所以在实际兼办普速列车后，出现站台长度不足的问题。

3 车站设备运用与作业组织调整方案

根据现阶段的评估结果，针对车站现阶段的运转作业中出现的诸多问题，有必要对站场的运转作业方案进行调整。针对车站兼办普速列车后出现的站台长度不足的情况，第一种方法是从减少普速列车的编组辆数方面考虑，由于涉及全路列车编组计划的改变，不易实行，可不予考虑；第二种方法是对现有站场站台进行长度改造，将一些站台适当加长以满足普速列车对站台长度的需求，提出以下3种调整方案。

（1）将占用到发线时间过长的列车由本线整备改为入段整备。调整列车为 K577/K488、K529/K530、K723/K724、K1093/K1094、T8899/T8900(其中09021/09022为热备车在此不作调整)。根据成都东站列车由本线整备改为入段整备后的情况，计算各项设备能力适应性如表4所示。

（2）在条件允许时对现有的到发线使用进行调整。由于到发线的占用率最大值和最小值差异大，占用时长标准差大，造成目前到发线的使用很不均衡。因此，拟将 K577/K488由2道调至6道、T251/T252由Ⅲ道调至2道、09021/09022由6道调至 Ⅲ 道。根据成都东站调整到发线使用后的情况，其设备能力适应性如表5所示。

表3 成都东站到发线适应性分析

表4 成都东站改为入段整备后设备能力适应性(仅列举变化值)

表5 成都东站调整到发线使用后设备能力适应性(仅列举变化值)

（3）缓解咽喉区的能力运用状况。由于普速列车到站后需要换挂机车，因此在换挂机车时产生的咽喉区单机走行会占用咽喉，影响咽喉区的能力。针对这一问题可在咽喉区加设1组转线道岔，使换挂机车与接发车作业能够同时进行，从而缓解咽喉区的能力运用状况。

4 结束语

通过对兼办普速列车的高速铁路客运站成都东站进行实例分析计算，发现车站设备能力不满足成都站改造期间承接大量普速旅客列车始发、终到作业的需求，主要存在到发线运用不均衡、列车占用到发线时间过长、咽喉区道岔设置不支持平行作业、站台长度不满足普速列车接车等问题。针对上述问题，在假定站台经过改造满足普速列车接车长度要求的基础上提出3个调整方案。通过对前2个调整进行预计算，可以看到设备能力适应性指标明显提高，说明所拟方案可行。但上述方案的调整较为单一，在制订调整方案时还需综合考虑。

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[1]张 晋，马 驷. 大型客运站站场设计方案仿真评估指标体系研究[J]. 高速铁路技术，2011(2)：339-343.

[2]张 晋. 客运专线客运站场设计方案评估指标体系研究[D]. 成都：西南交通大学，2012.

[3]刘其斌，马桂贞. 铁路车站及枢纽[M].2版. 北京：中国铁道出版社，2002.

[4]彭其渊，王慈光. 铁路行车组织[M]. 北京：中国铁道出版社，2010.