深圳站引入高铁的通过能力分析

季 禹，姚加林，孟学雷

(1.大连海事大学综合交通运输协同创新中心 辽宁 大连 116026；2.中南大学交通运输工程学院 湖南 长沙 410075；3.兰州交通大学交通运输学院 甘肃 兰州 730070)

0 引言

随着珠三角地区的快速发展，深圳市人员流动量大幅增长。数据显示，2013年到2019年，深圳铁路的年客流增加了5654万人。然而随着绝大多数乘客选择高铁出行，仅运营普速铁路的深圳站却呈现出客流量持续下降的势态。深圳站所在的罗湖区，是深圳改革开放的起点和中心区，但由于距高铁车站(深圳北站)较远，市民长途出行不便，使其在深圳市的作用和地位不断下降。将高铁线路引入深圳站，不仅对罗湖区的未来规划有着重要意义，对沿线地区的联系和发展也有极大的影响。(1)铁路客运方面。深圳铁路客流将于2020年突破1亿，而将京广、南广客专等高铁线引入深圳站，不仅可以有效吸引客流，提高深圳站客流，稳定广深线运营收入，还可以分担、缓解深圳北站过高的客运压力。(2)区域发展方面。高铁的接入可以加快粤港澳大湾区人口和物资的流动，对提升区位优势和区位价值具有极高的意义；同时，深圳的快速发展也必然对运输的高速化提出要求。(3)乘客出行方面。深圳站位于中心城区，交通基础设施接续完善，若高铁接入深圳站，将极大地缩短人们前往高铁站的时间，增加乘车便利性。同时，香港居民到内地的出行成本也可由68元(西九龙-福田站)降低至25.6元(红磡站-罗湖站)，减少约62.4%。

2019年6月，广州铁路局提出([2019]广深字368号)：在广州至深圳区间原有高铁列车和线路的基础上，通过对广深线进行改造升级，让深圳站从广州地区接入高铁。因此，本文讨论了深圳站、广州站、广州东站以及广深Ⅰ、Ⅱ线目前的通过能力利用情况，为深圳站接入高铁的可行性提供技术依据[1]。

1 传统通过能力算法的改进

传统通过能力算法包括利用率计算法和直接计算法。这两种方法具有较高的理论可行性，但是由于相关参数的选取常来源于现场写实，有时会因为人工失误或特殊情况，出现写实数据偏差过大的情况[2]。为了解决这个问题，本文根据基于灰色理论的数据弱化概念，对不合理的原始数据序列进行缓冲处理，以提高通过能力计算的准确性[3]。具体步骤如下。

(1)

式中:n为原始数据序列的数据项数。

(2)

式中：m为原始数据中的不合理记录数。

(3)对振荡序列T进行一阶缓冲弱化

(3)

得到序列

(4)

式中：t(i)d为对振荡序列T中第i项数据进行一阶缓冲弱化后的结果，i=1，2，3，…,m；TD为对振荡序列T进行一阶缓冲弱化后得到的时间数据序列；D为缓冲弱化算子。

(4)如果认为一阶弱化序列TD不理想，可继续进行多次弱化，直至序列达到要求。

2 深圳站咽喉区接发列车作业时间的确定

接车占用咽喉道岔时间为准备接车进路时起，至列车进入到发线警告标内停稳的时间，其计算方法为[4]

(5)

(6)

(7)

T实际={8,7,9,8,10,7,8,11,9,12,6.8}

3)利用式(3)对该随机振荡序列进行一阶缓冲弱化，效果如图1。

T实际D={8.98,9.00,9.06,9.06,9.13,9.05,9.33,9.57,9.19，9.27,6.8}

图1 序列弱化效果对比图

所得到的一阶缓冲序列T实际D的标准差为0.133<1，满足弱化要求[6]。将弱化后的T实际D数据四舍五入同时代替对应的原有数据，得到弱化后的新序列

由式(5)至(7)，计算可得深圳站咽喉区接车作业时间

其他接发车作业时间的合理化取值计算同上，结果见表1。

表1 深圳站北咽喉各方向接发列车作业时间

3 深圳站通过能力分析

深圳车站为广深线终端站，共8条到发线，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、6、8、10、12道，其中靠站台到发线6条，为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、8、10、12道。

按使用方案Ⅰ道、6道主要办理单机到发和广九直通车通过作业；10、12道仅办理广深动车组列车接发作业；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、8道主要承担接发普速列车及部分广深线动车组列车的任务，因此计算时股道数取4。

3.1 到发线占用时间

列车到发线占用时间为自列车或车底接入该到发线开放信号、锁闭进路起，至出清该到发线所占用的时间，计算公式为

t占=t到+t列技+t发

(8)

深圳站北咽喉各方向接发列车作业时间见表1。深圳站各种旅客列车技术作业时间标准为：动车组取12 min，始发普速列车取35 min，终到普速列车取51 min，立折普速列车取51 min，则根据公式(8)计算可得t占动、t占始、t占终及t占折分别为17.6 min、45.4 min、61.4 min和61.4 min。

旅客列车平均占线时间为

t占均=α始t占始+α终t占终+α折t占折

(9)

式中：α为各种旅客列车所占的比例。

始发普速列车开行22列，终到普速旅客列车开行15列，立折普速旅客列车开行4列。因此α始取0.54，α终取0.36，α折取0.1，则根据公式(9)计算可得t占均为52.76 min。

3.2 到发线通过能力

深圳站由于10、12道接发动车组能力不足的原因，根据现场写实情况，日均约有25%的动车组列车接入Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、8道，按图定动车组列车94列计算，即有约24列动车组列车接入这4条股道。据此，车站24 h内停止接发普速旅客列车时间为

(10)

式中：t停为停止接发列车时间，取270 min；t占动为动车组的到发线占用时间，取17.6 min；M客为接发旅客列车的到发线数，取4条。

全站的旅客列车到发线通过能力为

(11)

其中空费系数γ空取0.25，则根据公式(11)计算可得N客为60.5列。

由于深圳站为广深线终端站，且车底从笋岗站按列车接入深圳站，所有列车均成对接发，因此普速旅客列车接车能力等于发车能力，即

N普客接=N普客发=60.5列

全部列车的接/发车能力

N客接=N客发=60.5+94+13=167.5列

式中“94”为94列动车组，“13”为13列城际列车。

3.3 咽喉区通过能力

根据深圳站2019年春运1月30日运行图，车站共接发列车148列(不含单机)，其中动车组94列，广九直通车13列。此107列列车作业时间和4.5 h停止接发列车时间为通过能力计算过程中的固定作业时，咽喉区空费系数γ空取0.2[7]。

根据《广深铁路深圳站接入高铁可行性研究》，深圳站北咽喉区最终接车能力为

=129.8+94+13

=236.8 列

发车能力为

=109.4+94+13

=216.4 列

3.4 车站通过能力

根据3.2与3.3节的计算，将深圳站的咽喉区、到发线接发车能力进行汇总于表2，表中普客能力包含了13对广九直通车。

表2 深圳站通过能力

根据深圳站的通过能力来看，最终能力与到发线有关，接/发车能力为167.5列(包括图定动车组94列、广九直通车13列，普速旅客列车60.5列)。目前，车站共接发列车148列(不含单机)，利用率为88.4%，因此还有一定的富余，可以接入一定数量的高铁列车。同时，后期还可通过改扩建车场及线路和优化组织作业两个方面来增强深圳站的能力，以满足更多的车流需要。

4 广州站、广州东站通过能力分析

4.1 广州站

车站总面积达120000 m2，站台规模为4台7线，车站日发送旅客3万人次，是京广、广深等线的始发终到与中转站。经查定，车站的通过能力见表3。

根据广州站的查能结果来看[8]，贯通式到发线组旅客列车最终通过能力为248列，目前通过能力饱和，股道运用紧张，尽端式到发线组(23、24道)最终通过能力为44列，用于接发南广、贵广动车组及广佛肇城际列车，目前已开行33列，利用率为75%，股道能力较为富余。

表3 广州站通过能力(单位：列)

4.2 广州东站

广州东站作为特等站，车站总面积达410000 m2，站台规模为7台14线，候车厅可容纳旅客2万名，是广深线动车组、广九直通车、京广、广深等线的始发终到站及中转站。经查定，车站的通过能力见表4。

从广州东站的查能结果来看，南端主要受到发线与咽喉区道岔制约，北端主要受到发线通过能力制约，广州东站接发动车组到发线通过能力及接发普速客车到发线通过能力饱和，股道运用紧张，而广九直通车到发线能力相对富裕，可以接发高铁列车。

表4 广州东站通过能力(列)

4.3 结果分析

通过计算可以看出，广州站和广州东站的通过能力都较为紧张，但是可以通过以下几点建议来释放、提高车站的高铁通过能力[9]，以满足深圳站从广深线接入高铁对于广州站和广州东站的能力需要。

1)逐步停开部分普速长途列车。

2)广州站与广州东站部分动车组重联。

3)合理调整旅客列车到发时刻，均衡广州站、广州东站列车到发时间及各到发线的使用，减少咽喉与到发线的空闲时间。

5 广深Ⅰ、Ⅱ线通过能力分析

广深Ⅰ、Ⅱ线为四显示自动闭塞区段，同方向发车间隔5 min，平行运行图通过能力为[10]

(12)

式中：t停为停止接发列车时间，取360 min；τ连为同方向发车间隔时间，取5 min。

则利用式(12)计算可得N平为216列。

根据广东到深圳区间的列车时刻表，获取各区间列车的数量和实际通过情景，从而确定Ni的取值，再通过下式计算τ客占，并汇总至表5。

(13)

式中：Ni为情景i的列车数；N为所有情景列车数之和。

表5 列车通过各站区间占用时间

从表5中可以看出樟木头-平湖和平湖-深圳区段客车占用时间最长，为6.14 min，属于限制区段。考虑到区间行车安全以及便于区段列车进行运转调整工作，取整设为7 min，因此广深Ⅰ、Ⅱ线的旅客列车扣除系数ε客通过下式计算可得为1.4。

(14)

其中，N平=216列，且根据广州-深圳的列车运行时刻表，区间实际运行列车数n客111，则广深Ⅰ、Ⅱ线平行运行图的通过能力利用率ρ通过下式计算可得为71.9%。

(15)

故广深Ⅰ、Ⅱ线通过能力还有较大富余，此外通过运输组织优化及设备改造，区间能力还有进一步提升空间[11]，所以广州-深圳具备接入高铁的条件。

6 结束语

随着高铁技术的不断进步及高铁客流比重的增加，深圳铁路枢纽客运量分布不均衡的问题日益突出，本文在分析深圳站引入高铁必要性基础上，对车站能力计算中的参数进行了优化，计算了深圳站、广州站、广州东站及广深Ⅰ、Ⅱ线的通过能力，并结合能力运用现状，分析了深圳站接入高铁能力的可行性。

(1)根据深圳站的通过能力来看，目前车站共接发列车148列(不含单机)，利用率为88.4%，因此还有一定的富余，可以接入一定数量的高铁列车。同时，后期还可通过改扩建车场及线路和优化组织作业两个方面来增强深圳站的能力，以满足更多的车流需要[12]。

(2)广州站和广州东站的通过能力都较为紧张，但是可以通过逐步停开部分普速长途列车、广州站与广州东站部分动车组重联、合理调整旅客列车到发时刻等措施，来释放、提高车站的高铁通过能力，可以满足深圳站从广深线接入高铁对于广州站和广州东站的能力需要。

(3)广深Ⅰ、Ⅱ线通过能力还有较大富余，此外通过运输组织优化及设备改造，区间能力还有进一步提升空间，因此广州-深圳具备接入高铁的条件。