高速、城际铁路车站分布及通过能力研究

方 华

(中铁第一勘察设计院集团有限公司线路运输处,西安 710043)

在线路上开行不同种类的旅客列车，因速度不同，高速度等级列车需越行低速度等级列车，低速度等级列车需在车站待避。由于两种旅客列车速度差较大，若站间距离过大，不仅影响线路的通过能力和调度指挥的灵活性，而且会降低低速旅客列车的旅行速度；反之，若站间距离过小，既浪费大量工程费用，又增加运营支出。为了不影响高速度等级旅客列车的旅速要求，需要研究确定低速度等级旅客列车与高速度等级列车共线运输的站间距离问题。重点研究350 km/h与250 km/h动车组共线运行和250 km/h动车组与160 km/h普速列车共线运行两种运输组织模式下站间距离的取值问题。

1 车站分布原则[1-3]

(1)最大限度满足沿线各城市的旅客出行需求和促进沿线地区经济发展，在大量旅客集散的城市设置客运作业站。

(2)满足高速铁路运输组织和通过能力的需要。

(3)便于高速铁路与其他运输方式的衔接，增强高速铁路的竞争力。

(4)根据列车运行和调整需要，设置中速列车待避高速列车的越行站。

2 影响车站分布的因素[4-6]

2.1 天窗的设置方式及时间取值

以前的研究都是按4 h，后续研究拟采用6 h，在4：00～6：00安排部分跨线车通过。

2.2 列车追踪间隔

列车追踪间隔对车站分布影响较大，从目前运营的高速铁路追踪间隔分析，大多设计为3 min，实际采用5 min，受较大始发车站到发能力的影响，3 min较难实现，因此建议低速客车上高速铁路按4～5 min组织行车，开行250 km/h和350 km/h动车组的高速铁路按3、4、5 min组织行车。

2.3 车站分布和越行次数

通过理论分析，在列车追踪间隔时分及“天窗”时间一定的条件下，车站分布和越行次数为影响扣除系数的两个主要因素，从影响程度分析，越行次数影响程度远大于站间距离，随站间距离的增加，30～80 km站间距离低速列车扣除系数由7.4增加至8.2，变化不大。经研究，500 km的运行区段，越行次数采用2次时，低速列车的扣除系数为11.8～12.4；越行3次和4次，低速列车的扣除系数减小为6.9～8.8。低速列车每增加1次越行，可提高通过能力10对/d左右。而越行次数又影响到低速列车的运输质量，若低速列车运行速度保持在100 km/h左右，增加车站个数，但越行次数不增加，低速列车不降速，可提高通过能力5～6对/d，若保持低速列车的运行速度不降低，500 km的运行区段低速列车越行次数一般不宜超过4次。

2.4 车站分布与通过能力的关系

大量的运行图铺画研究分析表明：在原有车站分布基础上加站后，在运行图框架不变，保证运输质量，越行次数不变的基础上，可为列车越行提供更多的选择，增加运输组织的灵活性，进一步优化运行图，并具有提高通过能力的可能性，但提高幅度有限；若提高运输能力，需增加越行次数，降低运输质量；若增加车站，又不降低旅行速度的情况下，充分利用运行图优化而提高运输能力，则列车需连发。因此，在保证低速列车运输质量，车站分布距离一定的情况下，增加车站，并不直接影响通过能力的大小；若不考虑运输质量，则车站分布越密，线路通过能力越大。

3 合理站间距离确定

3.1 扣除系数法

3.1.1 满足能力需求的合理站间距离

根据《高速铁路设计规范》(TB10621—2014)计算通过能力[7]，并采用铺画列车运行图与理论计算相结合的方式，计算高速列车间扣除系数。计算结果见表1。

表1 高速列车间扣除系数

高速列车如果停站率为20%，按规格化最有利的停站方式，停站时间1～5 min，列车平均扣除系数为1.34～1.60；如果停站率超过20%，或停站时间超过1～5 min，或打破了由远至近依次停站的规律，都将增大列车扣除系数，一般可在1.4～1.6取值。

低速列车扣除系数取值：按均衡运输考虑，两列动车之间只有1列低速列车，在开行不同数量的低速列车15、20、25、30对/d情况下，站间距离30、40、50、60、70、80 km时，根据越行次数计算的低速列车扣除系数并参照隔站及站站越行条件下，其扣除系数见表2、表3。

表2 低速列车扣除系数建议采用标准

表3 低速列车不同越行条件下扣除系数取值

通过能力按公式(1)进行计算。

N混=N高+N低=N全-ε低N低+N低(1)

低速列车上高速铁路动车组追踪间隔时间分别按4、5 min，得出站间距离与通过能力的关系见表4。

由表4可见，站间距离在30～90 km，若运行20对/d普速列车，追踪间隔4 min，通过能力为131～92对/d；追踪间隔5 min，通过能力为110～77对/d。由于低速列车按均衡铺画，不考虑追踪运行，因此，低速列车开行越多，线路通过能力越小。

3.1.2 坡度对站间距离的影响

在长大足坡地段，车站分布对通过能力会有较大影响。经模拟计算，25‰的坡度地段运行50 km，采用CRH2动车组运行250 km/h速度的运行时分为21.0 min，采用低速列车运行160 km/h运行时分29.6 min，时间差值为8.6 min，按技术速度系数0.9分析，25‰的坡度地段运行50 km，CRH2的运行时分为13.3 min，低速列车运行时分20.8 min，时间差值为7.5 min，对低速列车25‰的足坡地段较50 km平坡地段能力扣除系数增加，3、4、5 min追踪间隔，其扣除系数分别增加0.37、0.28、0.22。

表4 站间距与通过能力对照(250 km/h与160 km/h)

由表5可见，站间距离为50 km，足坡比平坡地段的通过能力减少3～8对/d，因此在长大足坡地段应适当减少车站分布距离，以提高线路通过能力。

表5 坡度对能力的影响分析

3.1.3 合理车站分布的建议

车站分布对自由坡度地段可参照表4分析，足坡地段在表4的基础上适当缩短站间距离。并结合具体开行方案、列车运行区段等，通过运行图铺画验证。

根据表4、表5计算结果，按照隔站越行，当低速列车为15对/d时，动车组追踪间隔时间为5 min，列车对数100对/d，站间距离不宜大于50 km；当低速列车为20对/d时，动车组追踪间隔时间按4 min，列车对数100对/d，车站距离不宜超过60 km。

3.2 直接计算法[8]

3.2.1 计算条件

250 km/h高速铁路，160 km/h普速列车上线，高速普速列车比例按8∶2，普速列车均衡运输。350 km/h高速铁路，350 km/h与250 km/h高低速动车共线运行，高低速动车比例按8∶2。采用区间距离在25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80 km情况下，采用直接计算法计算通过能力。

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3.2.2 通过能力与车站分布

高低速比例按8∶2，追踪间隔时间按4、5 min，并按隔站越行、隔两站越行、隔一站或两站越行的条件下，测算高速间的连发比例和高低速间及低高速间的非连发比例[9]，以确定一个周期中列车组合方案的平均间隔时间，平均分配至1 440 min内，并乘以技术负荷系数，从而得到高低速列车的通过能力。

(1)设计标尺

每条铁路的平纵断面各有特色，其最大区间时分差各不相同[10]，参照宝兰高铁的平纵断面进行理论分析，计算其通过能力。

参考宝兰高铁，自由坡度地段上下行按一致考虑，一面坡地段，下坡比上坡250 km/h与160 km/h、350 km/h与250 km/h区间运行时分差大，按照下坡方向运行时间差大控制，计算结果见表6。

(2)站间距离与通过能力

通过计算，隔两站越行比隔站越行通过能力减少12%～20%。若采用一部分隔站越行，一部分隔2站越行，即按1站或2站越行1次，通过能力见表7～表10。

①250 km/h高铁普速列车上线

表6 一面坡与自由坡不同速度时间差 min

表7 一面坡地段越行条件下站间距离与通过能力

表8 自由坡地段越行条件下站间距与通过能力

表9 一面坡地段1站或2站越行条件下站间距离与通过能力

表10 自由坡地段1站或2站越行条件下站间距离与通过能力

在隔1站或2站越行的情况下，车站距离明显减少，若列车追踪间隔采用5 min，列车对数在100对/d，站间距离不宜大于35 km；若列车追踪间隔采用4 min，列车对数在100对/d，站间距离不宜大于50 km。

②250 km/h和350 km/h动车组共线运行高速铁路

高速、普速列车比例按8∶2，追踪间隔时间按4、5 min，并按隔站越行的条件下，测算高速间的连发比例和高低速间及低高速间的非连发比例，以确定一个周期中列车组合方案的平均间隔时间，平均分配至1 440 min内，并乘以技术负荷系数，从而得到高低速列车的通过能力。

隔两站越行比隔站越行通过能力减少5%～19%，通过对现行京沪运行图分析[15]，高速动车组越行低速动车组，一般按隔1站或2、3站越行，本次按隔1站或2站越行，总结如下。

在隔1站或2站越行的情况下，列车追踪间隔采用5 min，列车对数100对/d，车站距离不宜大于65 km；列车追踪间隔采用4 min，列车对数在130～150对/d，车站距离宜在40～60 km；列车追踪间隔采用3 min，列车对数在150～200对/d，车站距离宜在35～65 km。

4 车站间距合理分布建议

速度目标值为250 km/h的高速铁路或城际铁路，若160 km/h普速列车上线运行，通过能力水平在100～140对/d，其站间距离宜在30～50 km。

在350 km/h和250 km/h动车组共线运行模式下，通过能力水平在120～160对/d，其站间距离宜在30～50 km。

5 实例验证

5.1 宝兰高铁

宝兰高铁正线运营长度400.9 km，共设各类车站7处(不含宝鸡南)，最大站间距离79.410 km(通渭—定西南)，最小站间距离40.235 km(天水南—秦安)，平均站间距57.269 km。

追踪间隔4 min，运行图基本按照均匀铺画，指标见表11。

表11 现有车站分布近期运输能力分析

通过理论计算，不加站方案，平均站间距离57.2 km，列车追踪间隔4 min，可铺画100对/d客车；加3站方案，平均站间距离40.1 km，普速客车被越行2～3次，可铺画客车104对/d，若增加1次越行，可增加通过能力6对/d，但普速列车旅行速度从101 km/h降至87.5 km/h。

5.2 西成高铁

西成高铁原初步设计西安北至江油段运营长度504.8 km，设车站(所)共12处，平均站间距46.32 km，最大站间距94.617 km，最小站间距20.8 km。各方案运输指标分析见表12。

表12 各方案运输指标分析(I追=4 min)

通过理论计算，最大站间距离与相邻区间的平均站间距离为74.3 km，当普速列车为22对/d时，理论计算的列车对数为82对/d，与铺画运行图只相差4对/d，误差在5%以内，运行图铺画结果基本与理论计算吻合。

5.3 结论验证

通过对宝兰高铁、西成高铁分别铺画大量运行图，对上述数据进行验证，结果与理论计算基本一致。高速、城际铁路的站间距离与通过能力、运输组织方式以及普速客车的运输质量都有密切相关，在一定的通过能力下，对于运输质量要求不同，站间距离有所差异。