城际铁路车站分布方法研究

吴　琪

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300142)



城际铁路车站分布方法研究

吴琪

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142)

摘要：城际铁路是我国当前城市群交通基础设施发展的重要方式，而合理的车站分布方案直接影响着城际铁路对客流的吸引强度、运输功能与输送能力的发挥及运输企业运营效益的增长。文章以此为研究对象，结合我国城际铁路规划与设计现状，分析车站布局的影响因素，确定满足不同速度列车的车辆性能、通过能力、旅速系数及列车间隔等站间距范围，提出以站间距范围为依据的城际铁路车站分布方案。

关键词：城际铁路；车站分布；站间距；大站直达列车；站站停列车

铁路运输的服务载体主要体现在两大设施设备上，即车站和列车。随着城际铁路的发展，车站不仅仅是传统意义上办理列车作业、组织旅客乘降的场所，更是作为直接引发和诱增客流产生的基点以及城市群联系的关键节点，而车站分布是否合理将直接影响着客流的吸引强度、运输功能与输送能力的发挥以及运输企业运营效益的增长。

1我国城际铁路发展现状

我国城际铁路的规划与建设旨在服务于城市群内的中心城市之间以及与中小城镇间的旅客运输，同时承担超大城市、特大城市至其郊区或近郊卫星城市等外围组团的旅客运输[1]。

纵观我国城市群的发展，以广州、深圳超大城市为中心的珠江三角洲、以上海、南京为中心的长江三角洲、以北京、天津为中心的京津冀地区为代表的三大都市经济圈已经形成，而以郑州、沈阳等大城市为中心的如中原城市群、辽中南城市群等区域也正在迅速崛起。

本文根据各城市群城际铁路网的规划研究报告，分析其规划的主要线路长度及设站情况，具体数据见表1所列。

由表1可以看出，以上五大城市群城际铁路线路长度大多在50～200 km，仅有个别线路长度超过200 km，站间距在5～20 km范围内所占比例较大。符合我国城市群发展特点，大城市的郊区与周边的中小城镇已连成一片，形成都市连绵带，沿线城镇分布密集，人口相对集中，人员交流频繁。

表1　相关城市群主要城际铁路客运系统建设及规划情况

2车站分布影响因素

(1) 客流出行需求。城际铁路主要服务于城市群内大城市间及大城市周边的短途客流，其沿线经过的城镇人口数量的多少，能够大体反映城镇内存在的城际客流的大小。沿线人口数量越多，发生量就越多，即客流量就越多。对于出行需求较大的城市，往往作为城际铁路设站的首选。

(2) 与其他运输方式接驳。城际铁路的主要功能是满足城际间通勤、通学、商务、探亲及旅游客流，由于大部分客流的到达地并不是目的地，因此，必然会存在旅客换乘问题，这也使城际铁路与其他交通方式的协调，尤其是与城市公共交通及客运专线的合理接驳，成为影响车站设置的一个因素[2]。

(3) 工程实施。从工程实施角度看，城际铁路车站布设主要考虑工程可行性及工程投资及运营的经济性影响。车站在选址时往往受到地形、地势等条件的限制[3]；车站作为城市中重要的基础设施，建设与运营的成本投入巨大。因此，在车站分布中既要考虑设站所产生的工程投资费用，又要考虑运营成本和产生的收益。

(4) 城市化发展。随着城市化发展，人们的活动范围和产业布局逐渐扩大，出行需求不再局限城市内部，而是更趋向于城市之间、城镇之间，形成具有一定规模的城际客流，且城市化程度越高，城市间的交流与联系就越紧密[4]。因此，车站分布应与城市发展充分协调，结合城市群的发展方向、产业结构特征以及资源分布等因素合理确定。

3城际铁路合理站间距确定

合理的站间距取值是确定车站分布方案的基础，影响着项目综合效益的发挥。站间距越大，对列车的运行有利，站间距越小，对客流的吸引和诱导有利。因此，站间距的确定应综合多方面因素，从不同的角度出发。以下主要针对线路长度在50～200 km范围内的城际铁路车站分布方法进行研究。

3.1基于列车性能的站间距离l1

城际列车种类主要是大站直达列车和站站停列车。大站快车主要停靠客流量较大的车站，其运行中跨越多座车站，区间距离通常满足车辆性能的要求，因此，车站分布的站间距主要受站站停列车的影响[5]。列车在区间运行中需经过加速和减速的过程，通常速度等级越高的动车组，其对应的平均加速度和减速度就越小，启动加速和制动减速所需走行的距离就越长，所需的站间距就越大。

不同速度目标值下的动车组加减速性能存在一定差异，本次研究以CRH6型动车组为例，列车加减速距离见表2所列。

由表2可以看出，速度目标值越高，列车加速、制动距离也越长。如果站间距较短，选择过高的速度目标值，列车频繁起动、制动，速度优势不能充分发挥，不仅影响运输效率，而且增加工程投资。

根据运营经验，通常认为列车在区间以速度目标值运行的距离占整个区间的50%以上，即站间距应大于列车加减速距离合计的2倍以上，车站分布与速度目标值是相适应的。因此，对于站站停列车的停站方案，120 km/h速度目标值的合理站间距离在4.1 km以上，140 km/h的合理站间距离在6.1 km以上，160 km/h的合理站间距离约为9 km以上，而200 km/h的合理站间距离约为17.5 km左右。

表2　不同速度目标值对应的列车加减速距离　　　　m

3.2基于通过能力的站间距离l2

由于大站直达列车和站站停列车的停站方案不同，在运行中必然会出现大站快车越行站站停列车的情况。越行次数由列车开行比例和追踪间隔决定，在某处发生越行时，就需要在此设置车站及配线以满足越行需要。因此，车站设置的数量和位置会对线路的通过能力产生一定影响，即在车站分布中应结合运营要求，保证必要的通过能力。

根据相关研究，在已知大站快车与站站停列车的开行比例时，合理站间距的计算公式[6]为

(1)

(1) 速度匹配方案。根据确定的大站快车和站站停列车速度目标值，列举4种可行的速度匹配方案，即250 km/h与200 km/h、250 km/h与160 km/h、200 km/h与160 km/h、200 km/h与140 km/h。

(2) 列车追踪间隔。在满足技术条件下，参考国内外取值，城际铁路的列车追踪间隔最短按3 min考虑；同时，为了达到较好的服务水平，追踪间隔以不超过6 min为宜。因此，本次研究将追踪间隔取值范围确定为3～6 min。

(3) 大站快车所占比重。通常情况下，新建线路要求大站快车达到一定比重，才能满足运输组织需要，取得良好的营运效果。在本次研究中，为方便比较不同情况下的车站分布情况，按整数对开行比例取值，即10%～90%。

基于以上分析，通过计算后，可得到不同情况下城际铁路应满足通过能力的合理站间距离，其取值见表3所列。

表3　不同情况下城际铁路的车站距离　km

3.3基于旅速系数的站间距离l3

对城际铁路而言，不论是大站快车，还是站站停列车，其旅速都应比既有通道内其他种类列车要高，以突出城际铁路的优势。若站间距较小，停站次数较多，则会降低列车的旅行速度。为保障合理的旅速系数，城际铁路车站分布宜设置较大的站间距。

定义城际铁路线路长度为L，站站停列车的最高运行速度为V站站停，则列车旅行时间[7-8]为

(2)

其中，r为既有线相同速度的旅速系数。

列车运行的可松弛时间Δ及停站次数n为

(3)

(4)

其中，Δt为列车起停附加时间与平均停站时间之和。

满足旅速系数的合理站间距为

(5)

通常情况下，大站快车的旅速可以满足旅速系数的要求，本次研究主要分析站站停列车的旅速系数对于站间距的限制，选取3种速度目标值方案，为便于比较，旅速系数取值范围设定在0.60～0.95之间[9]。起停附加时间与平均停站时间分别取1 min，计算结果如图1所示。

图1　旅行速度与站间距离的关系

由图1可以看出，最高列车运行速度若为定值，旅速系数越大，站间距则越大；但当旅速系数较小时，站间距的增幅较缓，随着旅速系数的增大，站间距变化的幅度也随之变大；对于不同速度的列车，旅速系数较小，满足其合理站间距差别也较小；当旅速系数增大时，差别就会越来越明显。

3.4基于列车间隔的站间距离l4

城际铁路通常采用大站直达列车、站站停列车以及跨线城际列车共线运行，且大站快车可越行站站停列车的运输组织模式。大站快车的发车间隔受站间距最大的区间限制，适当地设置越行站，可缩短大站快车的发车间隔，利于运输组织的均衡。因此，通过大站快车发车间隔对站间距的影响分析，可确定列车间隔与城际铁路车站分布的内在联系。

大站快车的间发时间[10]为

(6)

由此得出满足列车间隔的合理站间距为

(7)

针对4种速度匹配方案得出计算结果，如图2所示。

图2　列车发车间隔与站间距离的关系

由图2可以看出，站间距随着列车间隔的增加而增大。因此，城际铁路中大站快车发车间隔严格制约着车站分布，在发车间隔确定的情况下，站间距以不超过表中数据为宜。

3.5合理站间距的确定l

城际铁路的合理站间距应结合车辆性能要求，并满足一定的通过能力，保证站站停列车的旅速系数大于既有线的同时，尽可能缩短大站快车的发车间隔。基于不同条件下的站间距分别为l1、l2、l3、l4，则合理的站间距离l应满足为

max(l1,l2,l3)≤l≤l4

(8)

由(8)式确定的站间距为一个区间范围，在进行车站分布设计时，可将其作为重要依据，并根据具体实际情况进行适当调整。

4结束语

本次研究在分析车站分布的影响因素基础上，从车辆性能、通过能力、旅速系数及列车间隔4个方面，分别对站间距的要求进行探讨，综合确定城际铁路合理站间距范围。

在进行车站分布设计时，可在遵循车站分布设计原则基础上，初步确定合理站间距范围，综合考虑各方面因素，以客流需求为主，结合城市发展、工程条件及投资估算等实际情况，采用定性与定量分析的方法进行站点布设，从而确定城际铁路车站分布合理方案。

〔参考文献〕

[1]魏金丽.城市轨道交通线路站点布设研究[D].西安：长安大学,2006.

[2]李媛媛.市域轨道交通快线的合理站间距研究[D].北京：北京交通大学,2011.

[3]吴麦奎.铁路客运专线车站分布研究[J].铁道勘测，2006(3)：62-64.[4]蒋玉琨.合理设置轨道交通站间距的经济技术分析[J].中国铁道科学，2002(1)：121-125.

[5]刘华.高速铁路车站合理站间距探讨[J].西南交通大学学报(自然科学版)，2001,36(6)：245-249.

[6]陈坚,霍娅敏,晏启鹏.城市轨道交通平均站间距的确定方法研究[J].铁道运输与经济，2009(11)：63-65.

[7]李君,叶霞飞.城市轨道交通车站分布方法的研究[J].同济大学学报(自然科学版)，2004,32(8)：10-13.

[8]李耀博,马金宝.高速铁路车站布局研究[J].中国铁路，2010(5)：15-17.

[9]朱蓓玲.合理确定地铁车站站间距离[J].铁道标准设计，1999(3)：19-20.

[10]左大杰,王慈光.基于总出行时间最少的城市轨道交通站间距探讨[J].铁道运输与经济，2002,25(2)：23-25.

收稿日期：2016-2-19;修改日期：2016-02-23

作者简介：吴琪(1988-)，男，辽宁葫芦岛人，硕士，铁道第三勘察设计院集团有限公司助理工程师．

中图分类号：U239.5

文献标识码：A

文章编号：1673-5781(2016)01-0016-04