基于STP系统的车站运输能力查定方法研究

赵 阳

（中国铁道科学研究院集团有限公司 通信信号研究所，北京 100081）

编组站、区段站和中间站是铁路路网中承担货物列车解体、编组作业的枢纽节点，承担着重要的运输组织任务。车站的运输能力查定是在合理的技术作业条件下，充分发掘站场既有设备潜能，统计得出在一昼夜内车站所能到解、编发的列车数或车辆数。车站的运输能力并非一成不变，随着站场的改造、运量的增加、货流方向的变化、人员岗位的流动及操作技能的差异，车站的技术作业过程和接发、编解能力都会发生很大的改变[1]。运输能力查定作为车站的一项重要工作，车站应能及时查定和计算现有条件下所能承担的最大接发车和解编作业能力，发现车站运输组织中的薄弱环节，科学编制运输组织方案，合理运用各项基础设备，最大限度发挥车站的作业能力。

1 传统车站能力查定方法

传统的车站运输能力查定和计算方法主要采用全面查标的方式，首先由人工对车站各种出发、到达、解体、编组作业过程进行连续 3 个昼夜的写实，分别记录作业的方法和作业的用时。随后统计得出列车各项作业的时长，分别计算得出到发线、咽喉区、牵出线、驼峰和调车场的占用时间，再分析统计得出各项作业的标准时长，通过计算标准时长和实际用时之间的差值，推算得出车站的最大运输能力[2]。

依据常用的计算模型，将车站改编列车能力的受控条件划分为咽喉区接发车能力、到发线接发车能力、驼峰或牵出线的解体或编组能力等几类，按不同的车流类型，综合找出限制运输能力的最繁忙设备，以此为限制条件综合确定车站运输能力。通过优化运输作业组织方式、改造站场设备、降低受限设备的利用率、提高机车乘务员的操作效率是提高站场作业能力的有效手段。

随着计算机联锁系统和微机监测系统的大范围推广使用，通过系统的记录回放功能可查询信号、道岔、轨道电路等站场信息，能再现站场作业情况，为作业过程写实提供了更加便捷的数据获取途径[3]。

但是，传统的车站能力查定方法仍然存在以下方面的不足。首先，进行一次查定工作需动用较多的人力和物力进行大量的人工统计、记录、分析工作，并且查定统计的周期有限，数据样本量较少，存在偏差的风险较大[4]。其次，传统的车站改编能力查定是在一定的运输组织、站场布局、调机配属、人员能力条件下定期进行的，而在实际运用中，站场改造、调机配属和人员能力等因素均为动态变化，对站场作业能力的制约因素也随之发生改变。再次，传统的查定方法与调车机车的运行速度、乘务员操作尚未实现较好地融合，而调车机车的运用效率又与站场运输能力息息相关。

2 STP 系统的原理及应用

无线调车机车信号和监控系统 (STP 系统) 是实现调车作业安全防护的计算机控制系统，系统利用地面控制主机和车载控制设备将获取的集中联锁车站的信号、道岔、轨道电路区段、机车工况等信息进行逻辑运算处理，通过车地间无线通信技术，实现站内各类作业机车的位置跟踪，使用车载主机向列车运行监控装置 (LKJ) 发送控制命令的方式实现对调车机车信号显示和车列速度的监控[5]。STP 系统原理如图 1 所示。

对于车站能力查定功能的开发应用，主要提取使用了STP系统存储的以下几方面数据。

（1）车站设备信息和进路信息。STP 系统与计算机联锁系统进行接口，可实时获取站场设备信息和进路信息，并在电务终端中进行保存，通过数据分析可得到站场内道岔、区段、牵出线、驼峰等设备的空闲、锁闭、占用、出清的状态及相应的时间点。

（2）进路信息和链路信息。STP 系统建立了依据车站联锁关系编制的进路信息表，可查询到每条进路的敌对进路和平行进路，由此信息可准确计算出敌对进路间的妨碍时间，解决了传统查定过程中的一大难题。STP 系统依据进路中的设备链路关系，建立包含信号机、区段的设备集合，形成站场的链路数据表。当机车在站场走行作业时，系统依据道岔状态和信号显示状态的变化，根据作业进路包含的区段上轨道电路的占用、出清状态，连续判定机车走行作业轨迹，计算出所排列进路中机车实际的移动位置，实现对机车移动的准确、实时跟踪，形成相应的跟踪数据。

图 1 STP 系统原理图Fig.1 A schematic diagram of the stp system

（3）本务机车和调车机车的位置信息。STP系统通过轨道电路区段跟踪的方式实现对进入站内作业的各类机车的实时位置跟踪，融合机车位置信息和站场表示信息可实现机车作业过程的对应匹配，等同于完成传统能力查定中作业写实的相应工作。依据作业类型的不同，站场内机车位置信息主要分为列车作业数据和调车作业数据 2 类。在 STP系统中安装设备的调车机车称为“入网机车”，未安装设备机车称为“非入网机车”，系统对 2 类机车的位置均进行实时跟踪，机车作业时计算出移动机车集合，再根据轨道状态的变化，计算出所排进路机车实际的移动位置。STP 系统进行调车作业安全防护时主要使用入网机车位置信息，在能力查定统计时对入网和非入网机车的数据均进行统计使用，实现对站场内作业的各类机车作业信息汇总。

（4）机车运用信息。STP 系统存储了调车机车作业中的乘务员操作信息和机车工况信息，使用该信息可分析得到调车机车的启动、减速、停车时机，得到实际运行速度与限速值间的差值，为综合分析和提高车站解编作业效率提供支持。

3 基于 STP 系统的车站运输能力查定方法研究

3.1 咽喉通过能力查定方法

通过对 STP 系统中记录的入网机车 (调车机车)和非入网机车 (本务机车及其他机车) 运行信息的统计和分析，对 1 个昼夜车站咽喉区进路的占用情况进行统计，结合链路表分别计算得到进路中各道岔区段的占用时间，统计得出各道岔的累计占用时间 Ti道岔，计算公式为

式中：tm列车为 1 个昼夜第 m 条列车进路占用道岔i 的时间，min；tn调车为 1 个昼夜第 n 条调车进路占用道岔 i 的时间，min；t碍为 1 个昼夜敌对作业进路对该道岔使用的妨碍时间之和，min。

按上下行咽喉分区，分别找出其中占用时间最长的道岔，得到最忙碌道岔 Tmax道岔[6]的计算公式为

对于股道在正线一侧的车站，应不考虑正线通过道岔对车站解编效率的影响；对于股道在正线两侧，解编作业需穿越正线的车站，需考虑正线通过道岔对解编效率的影响。将 Tmax道岔作为计算站场咽喉利用率的最困难条件，则站场上下行咽喉的利用率 K道岔的计算公式为

式中：t固为每日固定作业占用 Tmax道岔的总时间，min，包括旅客列车的到发、客运站中客车车体的取送及车站每日定时的取送作业等时间，该作业时间每日基本一致，可统计后作为固定参数；∂道空为道岔空费系数，依据相关文献可以采用0.15～0.2[7]。

3.2 到发线通过能力查定方法

到发线的占用率和占用时间将影响车站的接发车能力和解编能力，合理的到发线使用率是车站正常作业的必要条件。

对 STP 系统存储的站场作业信息进行分析，汇总统计得到 1 个昼夜车站到发线的总占用时间 ，对于按照接发车方向进行到发线分类使用的车站，可以按照方向分别统计[8]，计算公式为

式中：ti股道为站场第 i 条到发线 1 个昼夜的占用时间，min。

站场到发线的利用率 K股道的计算公式为

式中：t固为每日固定作业占用到发线的总时间，min，包括旅客列车的停靠时间、客车车体的取送、调车组吃饭、交接班等时间；该作业时间每日基本一致，可统计后作为固定参数；n 为站场的到发线数量；∂到空为到发线空费系数，依据相关文献可以采用 0.15～0.2[7]。

3.3 驼峰编解能力查定方法

驼峰解体作业方式种类繁多，使用驼峰设备的利用率是表征繁忙程度较为直接的方式，通过查询STP 系统存储的驼峰 1 个昼夜的作业数据，可计算得到第 i 个驼峰使用的总时间 Ti驼峰，计算公式为

式中：tm驼峰为 1 个昼夜第 m 趟推峰解编车占用驼峰的时间，min，占用时间由解体推峰进路准备完毕时刻起至解体完毕调车机车回退至到达场折返股道时止；t整为 1 个昼夜整场占用驼峰时间，min，包括调车机车占用驼峰进行调车作业和调车机车下峰进行整理等作业时，驼峰全场停止解体溜放作业的时间总和；t固为 1 个昼夜的固定作业时分，min，包括调车组吃饭、交接班、机车整备等不可压缩的时间，该时间较为固定，通过统计可确定。

站场驼峰的利用率 计算公式为

式中：∂驼空为驼峰空费系数，依据相关文献可以采用 0.05～0.1[7]。

3.4 编尾及牵出线编解能力查定方法

中间站及编组站尾部的车辆编解作业主要依靠牵出线进行，牵出线的利用率可表征站场平面调车的能力，第 i 条牵出线的总使用时间 Ti牵出线的计算公式为

式中：tm调车为 1 个昼夜第 m 趟平面调车作业占用牵出线的时间，min，占用时间以调车机车折返位置经由牵出线的进路准备好时开始，至调车机车返回到发线或调车线时为止；t碍为1个昼夜由于列车接发车或零散调车作业造成的进路交叉干扰使牵出线进路无法排列的总时分，min，计算方法和道岔利用率中阻碍时间的计算方法类似。

站场牵出线利用率 K牵出线的计算公式为

式中：∂牵空为牵出线空费系数，依据相关文献可以采用 0.05～0.1[7]。

3.5 车站综合运输能力查定方法

在分别计算得到车站接发车能力和解编能力后，就可计算确定车站的综合运输能力。首先，分别统计得到道岔利用率 K道岔、到发线利用率 K股道、牵出线利用率 K牵出线，对于驼峰场同时计算驼峰利用率 K驼峰，对于多条线路汇聚的枢纽车站，可按照车站接发车方向划分区域分别进行统计。

咽喉区最大承载接车列车数的计算公式为

式中：N道岔接车为咽喉区接车列车最大能力，列；n道岔接车为 1 个昼夜列入计算的接车列车数量，列。

咽喉区最大承载发车列车数的计算公式为

式中：N道岔发车为咽喉区发车列车最大能力，列；n道岔发车为 1 个昼夜列入计算的发车列车数量，列。

到发线最大承载接车列车数的计算公式为式中：N到发接车为到发线接车列车最大能力，列；n到发接车为 1 个昼夜列入计算的接车列车数量，列。

到发线最大承载发车列车数的计算公式为

式中：N到发发车为到发线发车列车最大能力，列；n到发发车为 1 个昼夜列入计算的发车列车数量，列。

牵出线最大承载解体列车数的计算公式为式中：N牵解体为牵出线最大解体列车数，列；n牵解体为 1 个昼夜列入计算的牵出线解体列车数量，列。

牵出线最大承载编组列车数的计算公式为

式中：N牵编组为牵出线最大编组列车数，列；n牵编组为 1 个昼夜列入计算的牵出线编组列车数量，列。

驼峰最大承载解体列车数的计算公式为

式中：N驼解体为驼峰最大解体列车数，列；n驼解体为1 个昼夜列入计算的驼峰解体列车数量，列。

驼峰最大承载编组列车数的计算公式为

式中：N驼编组为驼峰最大编组列车数，列；n驼编组为1 个昼夜列入计算的驼峰编组列车数量，列。

车站作业车辆按照作业类型可分为无改编中转列车和改编列车，其中对于中间站、区段站的车站最终接车能力 N改编到达和最终发车能力 N改编出发受咽喉通过能力、到发线通过能力、牵出线解编能力三者中较小的限制[9]，计算公式为

驼峰场最终接车能力 N驼峰到达和最终发车能力N驼峰出发受咽喉通过能力、到发线通过能力、驼峰解编能力中较小的限制，计算公式为

无改编中转车站最终接车能力 N无改编到达和最终发车能力 N无改编出发受咽喉通过能力、到发线通过能力二者中较小的限制，计算公式为

4 结束语

近年来 STP 系统在全路各编组站、中间站、区段站安装开通使用，对保障调车作业安全发挥了重要作用。安装 STP 系统的车站大多为站场平面复杂、技术作业较多的大中型车站，同时也是进行运输能力查定、实施运输组织优化、提高运输组织效率的关键节点。通过充分发掘 STP 系统存储的各类作业数据，对数据进行整合运算，在不增加硬件投资的基础上，实现了车站运输能力的实时、自动查定。相比传统查定方法，一方面可以将职工从繁琐、枯燥的现场写实、数据记录、数据汇总的工作中解放出来；另一方面，随着数据准确度的提高和统计周期的加长，查定结果的可用性也大幅提高。基于 STP 系统的车站运输能力查定方法可以为运输管理者合理分配各车站的运输任务、充分发挥车站既有设备能力、合理进行车站改扩建提供科学的决策支持。

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