魏方華

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司線路運(yùn)輸處，工程師，陜西 西安 710043）

城際客運(yùn)專線是一種區(qū)域性的軌道交通系統(tǒng)，主要服務(wù)于城市經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)中心城市、副中心城市、城市所轄城鎮(zhèn)之間客流。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究表明，城際客運(yùn)專線連接的中心城市之間客流分布存在著時(shí)間和空間上的差異。時(shí)間上的差異，主要體現(xiàn)在早中晚客車密集出發(fā)和到達(dá)；空間上分布的不均衡，主要體現(xiàn)在始發(fā)、終點(diǎn)站之間的中間站客流量不同?？瓦\(yùn)專線斷面客流與通道客流現(xiàn)狀一樣，呈紡錘狀分布，向南北兩端呈漸遠(yuǎn)漸減［1］。

客運(yùn)專線客流的特點(diǎn)決定了客運(yùn)專線列車開行方式，不同于既有鐵路旅客列車的開行方式，為了適應(yīng)旅客隨時(shí)出行的需求，列車到發(fā)密度非常高，到發(fā)線和咽喉能力非常緊張。如何合理安排咽喉和到發(fā)線接發(fā)列車作業(yè)，優(yōu)化接發(fā)列車占用的作業(yè)進(jìn)路顯得尤為重要。同時(shí)要有能反映高峰時(shí)段咽喉和到發(fā)線最大接發(fā)動(dòng)車組數(shù)的能力指標(biāo)，以判斷現(xiàn)有設(shè)備能否滿足車站高密度接發(fā)車所需求的能力，當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)該增加多少相應(yīng)設(shè)備。由于車站一晝夜通過(guò)能力，反映的是車站全天能接發(fā)的旅客列車數(shù)，并不能實(shí)時(shí)地反映一天內(nèi)某個(gè)時(shí)段車站設(shè)備的接發(fā)車能力。因此，客運(yùn)專線客運(yùn)站所需求的通過(guò)能力，是要對(duì)車站工作起實(shí)際指導(dǎo)作用的能力，根據(jù)車站接發(fā)動(dòng)車組密度的變化，而靈活反映某個(gè)時(shí)段車站到發(fā)線和咽喉最大接發(fā)車數(shù)的能力，即客運(yùn)專線客運(yùn)站高峰小時(shí)通過(guò)能力。

客運(yùn)專線上客流的特點(diǎn)以及客運(yùn)專線列車自身固有的特性，決定了客運(yùn)專線上旅客列車“高密度”開行的特點(diǎn)，折返作業(yè)的進(jìn)行，對(duì)通過(guò)能力的影響問(wèn)題由此凸顯。本文通過(guò)歸納分析城際客運(yùn)專線折返站的站型，通過(guò)2種作業(yè)的不同時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)得出車站折返能力與通過(guò)能力之間的相互關(guān)系。

1 城際客專折返站站型

城際客運(yùn)專線類似于城市軌道交通，但又與城市軌道交通有很大的不同。例如在速度上，城際客運(yùn)專線的列車運(yùn)行速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城市軌道交通列車運(yùn)行速度；在站間距離上，城際客運(yùn)專線的站間距離也大于城市軌道交通。同時(shí)在城際客運(yùn)專線上運(yùn)行的列車種類，與城市軌道交通也有很大的不同，城市軌道交通一般只有一種速度的列車，但城際客運(yùn)專線上則有站站停和大站停2種速度的列車。這些不同點(diǎn)都表明，在進(jìn)行具體的站型設(shè)計(jì)與選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮城際客運(yùn)專線的特點(diǎn)來(lái)確定折返站站型［2］。

1.1 站型按折返方式分類 按照線路的布置，即到發(fā)線的相互位置關(guān)系，可將折返站站型分為盡端式（如始發(fā)站）及通過(guò)式站型（主要指有折返作業(yè)的中間站）和混合式。其中通過(guò)式折返又可分為一側(cè)折返（混合交路）和兩側(cè)折返（銜接交路）；對(duì)于一側(cè)折返的混合交路，按照其折返站型的不同可分為利用既有線（正線）進(jìn)行折返、正線外包即利用折返線進(jìn)行折返以及立交折返3種。其中利用既有線（正線）進(jìn)行折返，又可分為站前折返和站后折返；立交折返又可分為采用立交折返牽出線折返和利用動(dòng)車段折返。具體的分類如圖1所示。

1.2 基本站型的確定 通過(guò)調(diào)查廣深城際客運(yùn)專線、日本東海道新干線等客運(yùn)專線的基本布置圖形，根據(jù)折返站折返能力的不同，總結(jié)歸納出了二大類共4種，基本的可進(jìn)行折返作業(yè)的城際客專中間站的基本站型。

1.2.1 利用既有線折返的站型 利用既有正線及到發(fā)線折返的折返站站型（如圖2所示），為城際客專有折返作業(yè)的中間站，利用既有線折返最基本、最簡(jiǎn)單的站型。包括2條正線、2條渡線、2條到發(fā)線、2個(gè)站臺(tái)以及站房、地下通道等設(shè)施。如客運(yùn)量較大且某個(gè)方向需辦理2列停站待避列車，或某方向折返能力要求較大時(shí)，可增加1條到發(fā)線（如圖2中虛線位置）。

若折返能力要求更大，則需在站臺(tái)兩邊各自增加1條到發(fā)線（如圖3所示）。如果客運(yùn)量較大且某個(gè)方向需辦理多列停站待避列車，或某方向折返能力要求較大時(shí)，可再增加1條到發(fā)線（如圖3中虛線位置）。

圖3 折返站站型2

利用既有正線及到發(fā)線折返的折返站站型，由于沒(méi)有增加到發(fā)線及另建動(dòng)車段，減少了資金量的投入，減少對(duì)土地的占用節(jié)約了土地資源，并從一定程度上節(jié)約了鋼材等資源。但該站型是利用既有線進(jìn)行折返，相對(duì)于折返線折返及動(dòng)車段折返，其折返的能力較小，而且利用既有線進(jìn)行折返，額外占用了到發(fā)線，有可能影響車站通過(guò)列車及通停列車的作業(yè)，對(duì)通過(guò)能力的影響較大。

1.2.2 利用正線外包的折返站型 當(dāng)城際客專中間站折返能力要求較大，且站坪面積可以滿足時(shí)，需要采用折返線站型（如圖4所示）。

圖4 折返站站型3

此折返中間站型，包括2條外包正線、2條到發(fā)線、3個(gè)站臺(tái)、2條折返線等設(shè)施。當(dāng)運(yùn)量增大，利用既有線不足以滿足折返的需要時(shí)，可以采用折返線進(jìn)行折返。它的優(yōu)點(diǎn)是折返列車，可以利用折返線迅速流暢地折返，相對(duì)于利用既有線進(jìn)行折返的中間站型，折返能力大；而且當(dāng)列車進(jìn)入渡線進(jìn)行折返時(shí)，通過(guò)和通停列車即可開放進(jìn)路進(jìn)行流暢作業(yè)，對(duì)車站通過(guò)能力影響相對(duì)較小。但該站型由于采用正線外包的形式，一是高速通過(guò)列車經(jīng)過(guò)車站時(shí)，速度必定受限。二是旅客舒適度差。當(dāng)列車高速通過(guò)正線外包的車站時(shí)，線路曲度增大，離心力較大，影響旅客的舒適度。三是占地面積大。當(dāng)采用正線外包時(shí)，站坪長(zhǎng)度長(zhǎng)，橫向站場(chǎng)寬，因此需要占用大量土地。

1.2.3 立交折返方式 當(dāng)折返能力采用平交站型不能滿足時(shí)，可采用立交折返。立交折返站型如圖5所示。

圖5 立交折返站型

當(dāng)有外線接入中間站，或折返列車對(duì)車站通過(guò)能力影響較大時(shí)，可以采用立交折返。該站型由于采用了立交折返，一是在空間上分離了通過(guò)列車與折返列車作業(yè)，避免了與正線的交叉干擾，對(duì)線路的通過(guò)能力影響較?。欢钦鄯盗熊嚳梢猿掷m(xù)不斷的進(jìn)行折返，不受通過(guò)、通停列車的影響，因此折返能力較大。其缺點(diǎn)是投資大，建立跨線立交的耗資較大；而且要跨線立交折返，走行距離長(zhǎng)，因此折返時(shí)間較長(zhǎng)。

2 各類技術(shù)作業(yè)參數(shù)的確定

按照《CTCS技術(shù)規(guī)范總則》的有關(guān)技術(shù)規(guī)范，300～350 km/h客運(yùn)專線鐵路列控系統(tǒng)，采用基于ZPW 2000軌道電路加點(diǎn)式應(yīng)答器，構(gòu)成的CTCS2級(jí)和基于GSM-R無(wú)線傳輸方式的CTCS3級(jí)，組成冗余配置的列控系統(tǒng)。本研究中采用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，以一次制動(dòng)模式曲線作為列控方式。

根據(jù)高速辦信函［2004］15號(hào)《關(guān)于印發(fā)“京滬高速鐵路股道有效長(zhǎng)及安全線設(shè)置工作會(huì)議紀(jì)要”的通知》，列車最高運(yùn)行速度取350 km/h，列車制動(dòng)采用復(fù)合制動(dòng)。其中包括動(dòng)力制動(dòng)、空氣制動(dòng)、磁軌制動(dòng)、彈簧儲(chǔ)能制動(dòng)和電子防滑器等各種方式中的幾種或全部，但空氣制動(dòng)還是主要的制動(dòng)方式。動(dòng)力制動(dòng)主要應(yīng)用于速度的調(diào)節(jié)，其他幾種方式為輔助方式?；诒Ｊ卦瓌t，在實(shí)際計(jì)算動(dòng)車組的制動(dòng)距離時(shí)，僅考慮純空氣制動(dòng)。根據(jù)國(guó)外高速鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)際情況和我國(guó)客運(yùn)專線建設(shè)思路，動(dòng)車組在運(yùn)行中，應(yīng)同時(shí)具備自動(dòng)控制功能和超防下人工控制的功能，且運(yùn)營(yíng)中基本以自動(dòng)控制為主，同樣是基于保守原則。本研究以人工控制為前提。

綜上所述，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外資料［3］、［4］的翔實(shí)調(diào)查，確定了相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

1）進(jìn)站制動(dòng)時(shí)，車載設(shè)備產(chǎn)生2條制動(dòng)模式曲線：常用制動(dòng)模式曲線和緊急制動(dòng)模式曲線；

2）常用制動(dòng)曲線的制動(dòng)系數(shù)采用0.8，緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系數(shù)取1.0，進(jìn)站制動(dòng)率采用0.5倍最大常用制動(dòng)；

3）350 km/h高速列車純空氣緊急制動(dòng)距離，在5 500 m以內(nèi)；

4）列車開口撞墻速度為35 km/h；

5）高速列車的單位運(yùn)行基本阻力取為

w=0.62+0.008 2 v+0.000 14 v2；

6）列車緊急制動(dòng)和常用制動(dòng)空走時(shí)間，分別為2 s和 1.5 s；

7）列車總重均為768 t、編組輛數(shù)16輛、列車長(zhǎng)度429 m；

8）列車模式曲線制動(dòng)減速度，采用0.8 m/s2；

9）司機(jī)在平道上駕駛列車的平均減速度，采用0.6 m/s2；

10）車載設(shè)備信息接收反應(yīng)時(shí)間不大于3.5 s，列車速度超過(guò)允許速度至車載設(shè)備，給出制動(dòng)指令時(shí)間不大于1 s；

11）車載設(shè)備卸載時(shí)間0.6 s，車載設(shè)備啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)后延時(shí)0.5 s；

12）司機(jī)確認(rèn)信號(hào)時(shí)間6 s；

13）列車出清軌道電路延遲時(shí)間4.3 s；

14）車站接車作業(yè)時(shí)間13 s；

15）制動(dòng)空走時(shí)間，常用制動(dòng)取1.5 s，緊急制動(dòng)取2s；

16）軌道分區(qū)長(zhǎng)度1 200 m；

17）列車測(cè)速、測(cè)距誤差不大于2%；

18）到發(fā)線有效長(zhǎng)650 m；

19）站臺(tái)長(zhǎng)度450 m；

在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了列車的接發(fā)車進(jìn)路，以確定折返站接發(fā)車與占用到發(fā)線作業(yè)時(shí)間參數(shù)，其中接發(fā)車占用咽喉時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)為4 m in；占用到發(fā)線時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)停站列車為14 m in；立折列車為26 m in。

3 折返能力對(duì)通過(guò)能力影響

在確定了城際客運(yùn)專線折返站的基本圖形，及相關(guān)作業(yè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，為了準(zhǔn)確反映折返能力與通過(guò)能力之間的關(guān)系，應(yīng)采用編制計(jì)算機(jī)仿真軟件的方法［5］，通過(guò)大量的模擬分析，總結(jié)出折返能力與通過(guò)能力的相互關(guān)系。

目前相關(guān)高校正在進(jìn)行仿真計(jì)算研究，本文借鑒高校已有研究成果［6-7］對(duì)仿真系統(tǒng)流程及其仿真分析結(jié)果作簡(jiǎn)單介紹。仿真系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖6所示。

圖6 仿真系統(tǒng)流程圖

通過(guò)仿真系統(tǒng)模擬高峰小時(shí)下，折返列車數(shù)為1對(duì)、2對(duì)、3對(duì)的3種情況時(shí)，折返能力對(duì)通過(guò)能力的影響。并對(duì)每種情況進(jìn)行100次模擬以及運(yùn)用數(shù)學(xué)分析方法，得出相應(yīng)通過(guò)能力的變化趨勢(shì)（如圖7所示）。

從圖7可以看出，通過(guò)列車作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和折返作業(yè)對(duì)正線的切割影響，即每增加1對(duì)折返列車作業(yè)，將降低1.5對(duì)通過(guò)列車。隨著折返列車對(duì)數(shù)的增加，通過(guò)能力呈一定比率的下降趨勢(shì)，這與實(shí)際情況是相符的。

圖7 高峰小時(shí)折返列車對(duì)數(shù)與通過(guò)能力關(guān)系圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)調(diào)查國(guó)內(nèi)外客運(yùn)專線的基本布置圖形，根據(jù)折返站折返能力的不同，總結(jié)歸納出了二大類共4種，基本的可進(jìn)行折返作業(yè)的城際鐵路中間站的基本圖形。并查閱相關(guān)資料，確定各項(xiàng)技術(shù)作業(yè)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方法計(jì)算客運(yùn)站通過(guò)能力與折返能力的相互關(guān)系；通過(guò)仿真分析結(jié)果，得出了通過(guò)能力與折返能力的趨勢(shì)走向關(guān)系。為了平衡城際客運(yùn)專線折返能力對(duì)通過(guò)能力的影響，需根據(jù)實(shí)際情況確定合適的折返站站型。如折返對(duì)數(shù)較小時(shí)，可選用利用既有正線及到發(fā)線折返站型；當(dāng)折返對(duì)數(shù)較大，有條件時(shí)應(yīng)采用立交折返形式。無(wú)立交折返條件且正線通過(guò)速度受限時(shí)，可采用正線外包的折返站站型。

［1］趙翠霞，張于心，孫毅，陳志業(yè).我國(guó)城際鐵路的兩種發(fā)展模式.綜合運(yùn)輸［J］，2004，02期：46～48.

［2］鐵道部.《新建時(shí)速300～350公里客運(yùn)專線暫規(guī)》［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

［3］鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

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［6］杜文，文東.客運(yùn)專線客運(yùn)站通過(guò)能力仿真研究.［J］西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，10期：549～553.

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