长沙南站通过能力影响因素分析及对策

杨竟洵

YANG Jing-xun

（中国铁路广州局集团有限公司 长沙南站，湖南 长沙 410000）

(Changshanan Railway Station，China Railway Guangzhou Group Co.，Ltd.，Changsha 410000，Hunan，China)

武广 (武汉—广州) 高速铁路于 2009 年开通运营，随着衔接通达的线路不断增加，通过能力紧张的问题日益突出。长沙南站作为武广高速铁路与沪昆(上海—昆明)高速铁路的交汇站，其通过能力在很大程度上决定了武广高速铁路的通过能力。长沙南站自 2009 年 12 月 29 日首次办理高速列车达到 56 列/d，至 2017 年 7 月 1 日增加到 586 列/d(其中京广场 413 列/d，沪昆场 173 列/d)，行车压力不断增加，亟待分析研究影响车站通过能力的因素并寻求解决方案。

1 长沙南站通过能力分析

1.1 长沙南站京广场分析

长沙南站设有京广场与沪昆场，2 个场并列布置，属于共站分场模式[1]。跨线高速列车均通过联络线在京广场接发，因而只针对性地分析京广场。长沙南站京广场示意图如图1 所示。

京广场衔接东、西、南、北及长沙动车所 (以下简称“动车所”) 共 5 个方向。其中，“东”指沪昆高速铁路上海方向；“西”指沪昆高速铁路昆明方向；“南”指武广高速铁路广州方向；“北”指武广高速铁路武汉方向。京广场受条件限制，5 个方向之间部分跨线高速列车的接发可用股道较少，比如东接北发仅有 10 道、11 道、12 道共 3 条股道可以用。同时跨线高速列车接发交叉比较复杂，其中最难处置的是 3 种模式 (东接南发与北接西发、南接东发与西接北发、南接西发与西接南发)，此类交叉无法通过调整股道建立平行进路的方法来消除。

1.2 通过能力

现行计算通过能力的方法主要有 3 种，即扣除系数法、平均最小列车间隔法及计算机模拟法[2-3]。车站通过能力包括咽喉通过能力和到发线通过能力，研究采用扣除系数法对车站通过能力进行计算查定[4]，此方法需要利用既有列车运行图(2017 年7 月1 日列车运行图) 数据。

（1）咽喉通过能力。将京广场北咽喉 (武汉端) 分为 5 个道岔组，南咽喉 (广州端) 分为 12 个道岔组。写实统计每条接车进路和发车进路对各个道岔组的占用次数和占用时间，统计结果中一昼夜最繁忙 (占用时间最多) 的道岔组即为咽喉道岔组。因京广场衔接 5 个方向，需要每个衔接方向确定咽喉道岔组进行计算。

咽喉道岔组通过能力利用率计算公式为

式中：K 为咽喉道岔组通过能力利用率；T 为咽喉道岔组总占用时间；r空为咽喉道岔组的空费系数，因间接妨碍较多，取 r空= 0.20； T固为固定作业占用咽喉道岔组的总时间，取施工维修天窗时间 210 min；1 440 指一昼夜 1 440 min。

图1 长沙南站京广场站场示意图Fig.1 A sketch map of Changshanan station

咽喉通过能力计算公式为式中：N1为咽喉通过能力；n 为咽喉中列入计算的列车数，取写实统计数据。

各咽喉区通过能力计算结果如下。

北咽喉上海方向：K接= 0.37；K发= 0.32；N接=58.2 (列/d)；N发= 65.1 (列/d)。

北咽喉武汉方向：K接= 0.55；K发= 0.55；N接=219.3 (列/d)；N发= 219.5 (列/d)。

北咽喉接发总能力：N北总= 562.1 (列/d)。

南咽喉广州方向：K接= 0.68；K发= 0.68；N接=211.3 (列/d)；N发= 212.8 (列/d)。

南咽喉昆明方向：K接= 0.53；K发= 0.31；N接=50.8 (列/d)；N发= 72.1 (列/d)。

南咽喉动车所方向：K接= 0.53；K发= 0.53；N接=50.5 (列/d)；N发= 50.5 (列/d)。

南咽喉接发总能力：N南总= 648 (列/d)。

（2）到发线通过能力。采用直接计算法，到发线通过能力计算公式为

式中：N2为到发线通过能力；M 为到发线条数，取有到发作业的股道数目 13；t停为停止接发列车时间，取施工维修天窗时间 210 min；t占均为平均一趟列车占用到发线的时间；r空为到发线空费系数，根据 t占均取值。

t占均计算公式为

式中：α中转，α折，α始，α终分别指中转、立折、始发、终到旅客列车占接发列车总数的比值；t占中转，t占折，t占始，t占终分别指中转、立折、始发、终到列车每列占用到发线的时间。经过写实统计列车总数为 413 列，中转、立折、始发、终到列车数分别为266 列、96 列、26 列、25 列，占用到发线平均时间分别为 11min、35min、38min、28 min。带入计算，得 t占均= 19.2 min。

r空值取 0.25～0.35，α中转不大于 10% 时取0.25，每增加 10%，r空增加 0.01。因 α中转为64.56%，故取 0.31。

将以上数据带入公式 ⑶，得出到发线通过能力N = 572.8 (列/d)。

从通过能力计算结果可知，北咽喉总通过能力562.1 列/d 小于南咽喉总通过能力 672.8 列/d，此计算结果与站场实际基本匹配，北咽喉能建立的平行进路较少，咽喉通过能力小，而南咽喉衔接 3 个方向，能够建立的平行进路较多，通过能力较大。同时由前文可知北咽喉总能力 562.1 列/d 小于到发线通过能力 572.8 列/d，说明北咽喉的能力瓶颈明显。

2 长沙南站通过能力影响因素

根据列车运行图分析及日常运营经验，影响通过能力的主要因素如下。

2.1 设备条件不足

（1）站场道岔布置设计存在缺陷。现实中大部分时段行车压力已经接近极限，其中一个重要原因就是道岔配置不足，限制咽喉区平行进路的建立，使得长沙南站股道运用限制较多。根据计算结果，南北咽喉能力的差异说明问题最突出的是北咽喉，如东南下行联络线不能接入京广场 1 道至 7 道，导致长沙南站东接北发的列车仅有 10 道、11 道、12 道共 3 条股道可以使用，既不能满足东接与北接平行，也不能满足北发与北接平行，很大程度上影响其他列车的接发。

（2）上水吸污设备欠缺。京广场 7 道、Ⅷ (正线)、Ⅸ (正线)、10 道上水和吸污设备均无，1 道、2 道、5 道、6 道、15 道只具备上水设备，仅有3 道、4 道、11 道、12 道、13 道、14 道共 6 条股道同时具备上水和吸污设备，吸污股道仅占股道总数的 40%。需要上水吸污的列车一般停站时间长，尤其大部分折角、立折列车需要上水吸污且停站20 min 以上。折角、立折列车接发的过程中必有一端与其他列车对向，吸污股道不足限制了平行进路的建立，导致出现大量敌对交叉。

（3）车站旅客服务设备不稳定。车站的闸机、显示屏、广播等设备故障率较高，数据传输网络通道能力不足导致车站客运指挥系统接收调度所数据有滞后甚至差错，这些给客运组织带来严重安全隐患。设备的不稳定导致了编制列车运行图过程中不得不考虑同一站台 (股道) 接发列车频次不能太高，从而降低了股道的有效利用。

（4）故障动态检测装置安装不足。动车走行线 (以下简称“动走线”) 连接长沙南站与动车所，动走 A 线仅限与长沙南站 10～21 道共 12 条股道衔接，占长沙南站到发线总数 24 条的 50%。进所作业时，经动走 B 线的动车组需要绕至 A 线共同使用轮对故障动态检测装置 (因为 B 线未设置)，因而长沙南站 1～21 道的动车组全部要使用动车所一个咽喉道岔进所，拥堵程度严重；出所作业时，为了满足出所始发列车集中在 7 ∶ 00—9 ∶ 00 间发车的情况，各条动走线也非常拥堵。

2.2 列车运行图不均衡

由于客流特征及交路安排等原因，一天的运营时间分为繁忙时段和非繁忙时段，接发列车数量的波动和跨线列车的集中到发造成车站股道运用不均衡。2017 年 7 月 1 日列车运行图具有以下特点。

（1）高峰时段行车压力较大。京广场列车运行最高峰在 14 ∶ 00—17 ∶ 00，其中某些时段接发列车密度已经突破列车运行图的同向发车间隔 5 min 的参数极限。此时段不仅北京、深圳、南宁始发的长距离跨线列车多，而且折角、立折列车较多，这些长距离跨线列车和站内技术作业时间较长的列车都严重影响通过能力[5]。

（2）跨线列车交叉集中发生。据统计，东、西、南、北 4 个方向之间接发列车共 106 列，其中存在 3 种复杂交叉的接发列车就达到 82 列，占比77%，这些交叉往往在某一时间段集中出现，对股道运用造成极大干扰。

2.3 作业环节限制较多

一是客运作业限制。客运作业现场应兼顾效率和安全，对股道运用限制较多[6]，如二次安检、上水吸污对股道安排都有特定限制。长沙南站每趟列车的上车旅客都较多，为了确保闸机放行旅客和站台作业安全，原则上要求同一站台两侧的列车出发间隔在 10 min 以上，对股道运用造成较大干扰。二是结合部单位作业限制。动车组列车运行涉及车务、机务、客运等多个单位[7]，各单位从自身角度考虑设置安全冗余过大，导致某些环节耗时过多，从而影响运输效率。

3 提高长沙南站通过能力的对策

3.1 加大设备改扩建力度

（1）改造站场设备。一是增加道岔连接，使各方向线路及动走线能衔接站场内所有股道，保证平行进路的建立，为跨线、折角、立折、进出库等列车的接发提供更多股道选择余地。二是升级设备挖掘站场能力，如考虑利用沪昆场 16 道用于西接南发，则一部分西接南发列车不需要经西北上行联络线而直接接入沪昆场，不仅减少了昆明方向到达列车在京广场的交叉，还缓解了昆明方向接发能力不均衡 (接 50.8 列/d，发 72.1 列/d) 的现状。

（2）增设上水吸污设备。如果长沙南站每条到发线都配置上水吸污设备，则上水吸污列车的股道安排将更灵活，平行进路也更容易建立，很大程度上提高长沙南站的通过能力。增设施工安排在夜间天窗即可，对正常的运输组织不造成干扰。

（3）升级车站旅客服务设备。通过更新换代提高闸机、显示屏等设备的可靠性，改造网络设备提升数据传输效率，同时完善各项提示功能。例如，开发相关功能，动态识别同站台 2 趟列车车次 (或出发时刻) 相近的情况，针对性地显示屏或广播提示，从而实现快速办理客运乘降，为压缩同站台列车列车间隔时间、优化股道运用创造条件。

（4）提高长沙动车所能力设备。一是增设轮对故障动态检测装置，避免动车组列车在动车所咽喉区产生交叉进路，提高进入动车所效率；二是加强所内线路和道岔质量整治，避免各种限速，使动车组列车运行速度能够达到设计目标值，节省进出动车所时间；三是在存车线增设分隔信号机，使进动车所的 2 趟动车组 (短编) 能以列车信号先后同向接入同一存车线，减少动车组调车转线作业。

3.2 科学编制列车运行图

（1）优化列车交路和时刻。通过优化列车开行方案来缓解高峰时段行车压力。14 ∶ 00—17 ∶ 00 是最高峰时段，上行列车共 43 趟，其中广州南和深圳北始发共 22 趟，占总数 43 趟的 51%。应将这 22 趟列车中的一部分，以及折角列车与立折列车的一部分移出这个时间段，减轻接发列车的压力。下行的 38 趟列车也可以考虑优化列车交路和时刻，均衡列车运行密度。

（2）改进编图过程中上水吸污列车的确认流程。编图过程中，为减轻新图定稿后客运部门调整上水吸污方案 (涉及车次或股道调整) 带来的不便，原则上将上水吸污可能性大的列车 (如始发终到、折角及停站时间长等) 放在吸污股道，但这样极易限制平行进路的建立。新图方案的列车交路基本确定后，应根据交路、里程、车型等信息提前确认需要上水吸污的车次，安排股道和时刻。

（3）完善编图功能系统。目前，中国铁路总公司《列车运行图编图系统 4.0》具备一定的交叉检查功能。长沙南站京广场的北接与北发、南接与南发，在编图系统中可以明显地看出运行线条交叉，但其余的十余种接发模式，只能依靠人工识别和计算来找出敌对方向接发冲突、同向接车或发车冲突等情况。由于人工识别存在弊端，一是长沙南站图定列车 586 列，人工核对影响编图效率；二是部分复杂交叉模式 (如东接南发与北接西发、南接东发与西接北发、西接南发与南接西发) 非常隐蔽，容易出现遗漏。如果《列车运行图编图系统4.0》具备自动识别交叉冲突及自动编排股道的功能，将极大提高编制运行图的效率和质量。

（4）优化列车运行图参数。高速铁路运营过程中，相关参数也在不断修改或优化，其中缓冲时间是一项重要参数[8]。随着动车组性能及线路设备稳定性的提升，应当减少一些关键的缓冲时间，相应减少列车间隔时间。通过现场写实可以得知，列车接发过程中红光带占用咽喉区一般不超过 2 min，道岔转换进路准备时间不超过 1 min，因而可以考虑将同向发车间隔由 5 min 压缩至 4 min，则咽喉区连续发车能力理论上能增加 25%。

3.3 挖掘作业环节潜力

各单位和部门密切配合，尽量压缩不必要的作业时间，提高整体运输效率。一是客运部门加强繁忙时段的旅客乘降组织，做好旅客引导及提示，实现快速乘降并保证旅客安全。二是通过写实分析挖掘单位提高效率的潜力。例如，动车组列车进出动车所耗时较长，历经多次提速整治，机务部门仍然执行京广场 12 min、沪昆场 14 min 的标准。经过写实可知，在进路通畅的情况下，最短耗时8 min 就可以完成长沙南站至动车所存车线的运行，因而有必要修订动走线图定运行时长。同时，长沙南站始发列车的站内整备时间、折角列车的换向作业时间，都有优化的潜力。

4 结束语

武广高速铁路开通以来，相继实施取消延续进路、停运日间 D 字头动车组等措施，通过能力得到了一定提高，但仍然有提升的空间。从现状优化的角度看，通过改造增设相关设施设备、优化技术参数和作业时间，可以减少各种限制并提高长沙南站的通过能力。从规划设计的角度看，根据运营经验和实际需求，枢纽车站的站场不能把上、下行进行分割，应当使任何一个方向的线路都能衔接所有股道，铁路规划部门应通过对众多高速铁路运营数据与设计数据的比较[9]，优化预测和设计方法，做到科学决策与合理设计。

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