鄭 鐸

ZHENG Duo

（中國鐵路總公司運輸局，北京100844）

(Transportation Bureau， China Railway， Beijing 100844， China)

我國鐵路旅客列車給水站布局優(yōu)化研究

鄭 鐸

ZHENG Duo

（中國鐵路總公司運輸局，北京100844）

(Transportation Bureau， China Railway， Beijing 100844， China)

在闡述旅客用水需求總量、上水作業(yè)時間等給水站布局影響因素的基礎(chǔ)上，針對普速旅客列車和動車組列車給水站布局原則，提出相應(yīng)的給水站優(yōu)化布局方法，并且對蘭新高速鐵路進行實例分析，研究蘭新高速鐵路給水站優(yōu)化方案，建立驗證優(yōu)化效果的測算比較模型，對方案的經(jīng)濟效益和社會效益進行評價，為我國給水站布局優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)。

給水站布局；優(yōu)化方案；經(jīng)濟評價

旅客列車給水站擔(dān)負(fù)著全路旅客列車的給水任務(wù)，在鐵路旅客運輸站車給水系統(tǒng)中占有重要地位。旅客列車給水站一般設(shè)在有始發(fā)終到旅客列車作業(yè)、配有客運機務(wù)設(shè)備的區(qū)段站，或者設(shè)有旅客列車檢修、整備設(shè)備的客運站，以便在辦理更換機車及旅客列車運轉(zhuǎn)方面技術(shù)作業(yè)的同時辦理旅客列車上水作業(yè)。隨著高速鐵路網(wǎng)絡(luò)的逐步建成，全路旅客列車的平均旅行速度從50km / h 至 300km / h 不等，各車型供水系統(tǒng)各異，統(tǒng)一按照運行時間或里程制定給水站布局已經(jīng)不能適應(yīng)旅客列車運行需要，特別是部分客運專線高速、普速旅客列車混跑，不適應(yīng)性更加突出[1-2]。因此，分線別研究給水站布局方案，并且對其經(jīng)濟性進行評價，對提高給水站生產(chǎn)效率、優(yōu)化運力資源配置具有現(xiàn)實意義。

1 給水站布局影響因素

旅客列車給水站布局的基本要求是及時給運行的旅客列車水箱上 ( 補 ) 滿水，保證旅客及乘務(wù)人員途中旅行需要[3]，因而車站總上水量應(yīng)大于等于途中旅客用水需求總量，影響鐵路旅客列車上水站點布設(shè)的主要因素是途中旅客用水需求總量及車站總上水量。旅客用水需求總量決定補水的間隔時間，進而決定給水站之間的間隔里程，其主要受旅客列車的水箱容量、旅客人數(shù)、發(fā)車時刻、涵蓋用餐時間點數(shù)量、運行速度、連續(xù)行車時間等因素影響。在既有井栓口水壓力、上水膠管直徑等設(shè)施設(shè)備條件下，車站總上水量主要取決于上水作業(yè)時間和車站停留時間。車站停留時間主要受行車組織、機車交路及技術(shù)作業(yè)布局等因素影響[4]，車站停留時間在運行圖確定后為常量，因而上水作業(yè)時間是給水站布局實施方案的重要影響因素。

1.1 旅客用水需求總量

（1）普速旅客列車。①普速旅客列車耗水最快的車廂為餐車，其次是硬座、硬臥，餐車的補水量應(yīng)優(yōu)先保證。②沒有編掛餐車的管內(nèi)短途車或直通車由于運行時間短，或者為夕發(fā)朝至的全列臥車，用水量相對較小，對給水站布局影響較小。③在11 ∶ 30—12 ∶ 30 和 17 ∶ 00—18 ∶ 00 時間范圍內(nèi)始發(fā)的列車餐車，應(yīng)縮短補水間隔時間。④客座利用率為100%～120% 的硬座車應(yīng)縮短補水間隔時間。

（2）動車組列車。由于動車組列車餐車沒有清洗、洗淘等作業(yè)，車內(nèi)主要用水為廁所、洗手池和茶爐，并且由于均采用集便式廁所等，用水量較普速旅客列車明顯降低，因而其主要影響因素為運行時間和客流密度。

1.2 上水作業(yè)時間

旅客列車上水作業(yè)時間包括水箱滿水時間和給水員技術(shù)作業(yè)時間。

（1）水箱滿水時間。鐵路主要的 25T、25K、25G、22 型普速列車水箱容量基本一致，均為餐車1 200 L，其他車種 1 000 L[5]。如果以每節(jié)旅客列車車廂水箱容量 1 000 L為標(biāo)準(zhǔn)，注水孔流量 2.5 L/s[6]計算，加滿 1 節(jié)旅客列車車廂空水箱所需時間為6min 40 s。

（2）技術(shù)作業(yè)時間。在既有的設(shè)備條件下，技術(shù)作業(yè)時間主要與給水作業(yè)人員組織模式相關(guān)。選取全路具有代表性的區(qū)域和列車進行測試[3]，如果按照 1 人 2 車配備，給水站技術(shù)作業(yè)時間為 56 s；如果按照 1 人 3 車配備，給水站技術(shù)作業(yè)時間為1min 23 s[7]。

綜上所述，在既有設(shè)施設(shè)備條件下，給水站上水作業(yè)時間最多為 8min 3 s。

2 給水站布局原則及優(yōu)化

綜合考慮途中旅客用水需求總量，以及沿途各站上水作業(yè)時間、上水設(shè)備條件、圖定旅客列車對數(shù)、停站時間和同一時間內(nèi)的旅客列車最高聚集列數(shù)等因素，研究提出我國普速旅客列車、高速旅客列車的給水站布局原則。

2.1 普速旅客列車給水站布局原則

由于辦理始發(fā)、終到作業(yè)的車站列車技術(shù)作業(yè)時間和旅客乘降作業(yè)時間較長，能夠充分保證列車上水作業(yè)時間，應(yīng)確保該類車站旅客列車每節(jié)車廂滿水供應(yīng)，確定普速旅客列車給水站布局原則如下。

（1）具有 3 個及以上方向的車站原則上應(yīng)作為給水站。具有 3 個及以上方向的旅客列車給水站由于車站站場只可能有上行和下行 2 個方向，一般都會存在折角列車[8]。折角旅客列車技術(shù)作業(yè)時間會更長，可以充分利用該段時間平行進行列車上水作業(yè)，目前旅客列車機車換掛作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)都在6min及以上。

（2）相鄰 2 個旅客列車給水站的間距應(yīng)滿足350～400km 的要求。普速列車每運行 5～6 h 應(yīng)滿水1次，每運行 3～4 h 應(yīng)補水 1 次。我國大城市分布距離一般約為 300～400km，普速列車旅行速度大部分在 80～120km/h 之間，兩相鄰旅客列車給水站間距 350～400km 可以與之相適應(yīng)。

（3）部分特殊線路車站應(yīng)作為給水站。特殊線路除考慮旅客列車給水站設(shè)施設(shè)備運營維護成本外，還需要考慮其他因素，如集通線、青藏線、沒有跨局旅客列車經(jīng)由線路等。這些線路上的旅客列車給水站在路網(wǎng)中的重要性不能簡單通過以上原則來確定是否保留或取消上水作業(yè)。

（4）列車運行中反映缺水比較嚴(yán)重或補水供給不足的車站應(yīng)作為給水站。給水站的設(shè)置是為了保證列車上旅客正常的用水需求，在實際運行中對反映嚴(yán)重缺水或供給不足的站點應(yīng)重點關(guān)注。

（5）給水設(shè)施老化嚴(yán)重且不滿足上述原則的旅客列車給水站應(yīng)予以取消辦理上水作業(yè)。

2.2 動車組列車給水站布局原則

每天第 1 趟始發(fā)動車組列車應(yīng)確保輛輛滿水，給水作業(yè)主要在庫內(nèi)整備時完成，對于運行時間較長的動車組列車需要在部分車站安排給水，確定動車組列車給水站布局原則如下。

（1）高速鐵路樞紐大站應(yīng)作為給水站。高速鐵路樞紐大站有大量折返動車組列車，站停時間較長，是動車組列車輛輛滿水的重要保證。

（2）在列車運行圖中有夜間停留、早晨始發(fā)動車組列車，并且當(dāng)?shù)貨]有動車檢修整備能力的車站應(yīng)作為給水站。

（3）動車組列車最長運行時間在 10 h 以上的兩給水站，應(yīng)在兩站間選擇較大高速鐵路車站設(shè)置給水站。

2.3 給水站優(yōu)化布局方法

（1）新建線路布局。①新建線路按照布局原則和基本技術(shù)參數(shù)初步排定給水站。②根據(jù)近期開行方案及中遠(yuǎn)期計劃，對規(guī)劃的給水站進行核驗，形成近期給水站、中期給水站和遠(yuǎn)期給水站布局方案。③對近期給水站公布站名，編制給水方案；對中期給水站保留給水設(shè)備，不公布站名，不配備給水人員；對遠(yuǎn)期給水站可以預(yù)留給水條件。

（2）既有線路調(diào)整。①征求各鐵路局意見，并對既有給水站給水量下滑幅度較大、絕對數(shù)較小和給水質(zhì)量不高的 3 類給水站進行逐一分析，研究提出取消、分方向給水、補強改造、增配人員等建議方案。②在編制新運行圖前，按照布局原則由列車擔(dān)當(dāng)局預(yù)排給水方案。③在新運行圖公布前，將預(yù)排給水方案中可以取消的給水站通知各鐵路局，由擔(dān)當(dāng)局梳理與取消站相關(guān)的車次，并且重新編制或修改給水方案。④對給水方案的經(jīng)濟性進行評價，研究可行性，由中國鐵路總公司審核批準(zhǔn)后實施。⑤對一次取消站較多的線路，可以按照涉及的車次數(shù)量及給水資源規(guī)模等分階段、分步驟平穩(wěn)推進。⑥全面測試、評估方案實施效果，并提出進一步優(yōu)化的相關(guān)建議。

3 實例分析

3.1 基本情況

蘭新高速鐵路 2014年年底開通運行，由于蘭新線能力限制，部分普速列車將逐步上高速鐵路與動車組列車混跑，給水站布局需要進行優(yōu)化調(diào)整，線路基本情況如下。①蘭新線。蘭新線全程1 944km，給水站有烏魯木齊南、鄯善、哈密、柳園、疏勒河、嘉峪關(guān)、張掖、武威、蘭州站 9 個。②蘭新高速鐵路。蘭新高速鐵路烏魯木齊南—蘭州全程約 1 805km，客運營業(yè)站烏魯木齊南( 既有 )、吐魯番北、鄯善北、吐哈、哈密 ( 高速、普速共站 )、柳園南、玉門、嘉峪關(guān)南 ( 與嘉峪關(guān)站有聯(lián)絡(luò)線 )、酒泉南、清水北、高臺南、臨澤南、張掖西、民樂、門源、大通西、西寧、海東西、樂都南、民和南、蘭州西、蘭州 ( 既有 ) 站 22 個。

3.2 優(yōu)化方法

3.2.1 確定初步方案

（1）合理運距。蘭新高速鐵路如果僅有動車組列車運行，只需要在烏魯木齊南、西寧、蘭州、嘉峪關(guān)南 4 個站設(shè)置給水設(shè)施，但開行普速列車后按照平均站間距 350～400km 設(shè)置 1 個給水站的原則計算，理論應(yīng)設(shè)置 5～6 個給水站。

（2）始發(fā)車站。由于高速鐵路天窗限制，普速旅客列車上線初步安排在烏魯木齊南—哈密和嘉峪關(guān)南—蘭州 2 個區(qū)段，哈密—嘉峪關(guān)南短期內(nèi)不安排普速旅客列車上高速鐵路。2 個節(jié)點站哈密站和嘉峪關(guān)南站同時為地級市所在地，客流滿足開行始發(fā)車要求，初步確定設(shè)置給水站。

（3）銜接 3 個方向車站?？紤]吐魯番北站連接南疆線 3 個方向、新疆地區(qū)大風(fēng)對列車運行秩序可能造成的影響，蘭新線吐魯番站每年多次發(fā)生列車滯留，雖然吐魯番北站距烏魯木齊南站僅 158km，但仍應(yīng)設(shè)置給水設(shè)施。

因此，初步確定烏魯木齊南、西寧、蘭州、嘉峪關(guān)南、哈密、吐魯番北站 6 個給水站。

3.2.2 優(yōu)化方案

按照給水站布局原則，進一步核對站間距和運行時分是否滿足原則要求。蘭新高速鐵路站間距與運行時分表如表1 所示。

烏魯木齊南—吐魯番北站間距 158km，運行時間約 1 h 20min，滿足原則要求；吐魯番北—哈密站間距 372km，運行時間約 3 h 26min，滿足原則要求；哈密—嘉峪關(guān)南站間距 473km，運行時間約 4 h 53min，超出布局原則的 350～400km 和3～4 h補水 1 次要求，在兩站間選擇距離適中的柳園南站；嘉峪關(guān)南—西寧站間距509km，運行時間約 4 h 50min，超出布局原則的350～400km和 3～4 h 補水 1 次要求，在兩站間選擇距離適中的張掖西站；西寧—蘭州西 ( 蘭州 ) 間由于蘭州西、蘭州站屬于同一樞紐不同分工客運站，可以按照同一車站計算，站間距188 ( 216 )km，運行時間約 1 h 35min ( 1 h 59min )，滿足原則要求。

綜上所述，按照給水站布局原則，需要設(shè)置烏魯木齊南、吐魯番北、哈密、柳園南、嘉峪關(guān)南、張掖西、西寧、蘭州西 ( 蘭州 ) 8 個給水站。在根據(jù)給水站布局原則測算的基礎(chǔ)上，考慮哈密—嘉峪關(guān)南短期內(nèi)因高速鐵路施工天窗要求，普速旅客列車短時間內(nèi)不上高速鐵路，柳園南站可以暫不納入給水站；張掖西站在西寧和嘉峪關(guān)南 2 個滿水站 ( 始發(fā)及站停時間 8min 以上的給水站 ) 之間，上線普速旅客列車大部分夜間運行，可以考慮暫不公布給水站，保留上水設(shè)施；吐魯番北站銜接的南疆線暫時沒有安排列車開行，可以考慮公布為給水站，待開行上高速鐵路運行的南疆列車后安排上水方案。因此，確定蘭新高速鐵路烏魯木齊南、吐魯番北、哈密、嘉峪關(guān)南、西寧、蘭州西 ( 蘭州 ) 站 6 個給水站，平均站間距 361km，并且盡量安排普速列車在上高速鐵路前和下高速鐵路后在蘭新線普速給水站進行上水作業(yè)。

3.3 經(jīng)濟評價

蘭新高速鐵路給水站布局優(yōu)化方案的實施效果評價涉及多方因素，既要考慮經(jīng)濟性，也要考慮政治、民生等社會效益。

3.3.1 社會效益

（1）優(yōu)化列車運行圖。蘭新高速鐵路動車組列車全程運行 12 h 以內(nèi)，按照給水原則，僅需要在始發(fā)和終到站上水，個別動車組列車在中間給水站補水 1 次。部分滿水站需要站停 6min 以上，適當(dāng)優(yōu)化合并給水站后可以減小普速列車與動車組列車速度差對通過能力的影響，特別是蘭新高速鐵路部分普速旅客列車在烏魯木齊南—哈密、嘉峪關(guān)南—蘭州段 2 次上高速鐵路運行，優(yōu)化給水站布局并合理安排給水方案可以有效防止對高速鐵路垂直天窗的影響。

表1 蘭新高速鐵路站間距與運行時分表

（2）節(jié)省旅客出行時間。結(jié)合普速旅客列車上線運行制定蘭新高速鐵路的給水站布局，高速鐵路運行后，普速列車運行時間由原來的 20 h 以上縮短為 15 h 左右，并且大部分旅客列車為夕發(fā)午到，夜間運行旅客用水量較少，可以進一步縮短停站時間，提高旅行速度。

（3）節(jié)約水資源。蘭新高速鐵路沿線大部分為戈壁荒漠地帶，水資源極度匱乏，優(yōu)化給水站布局，集中在地級市 ( 自治州 ) 所在地車站，有利于保護沿線環(huán)境，節(jié)約當(dāng)?shù)貙氋F的水資源。

3.3.2 經(jīng)濟效益

給水站的運營費用由無關(guān)成本和有關(guān)成本 2 個部分組成。①無關(guān)成本，即與行車量無關(guān)的成本，主要包括固定設(shè)施設(shè)備維修維護費、職工工資及附加。②有關(guān)成本，即與行車量有關(guān)的成本，主要包括給水用水費、管理費分?jǐn)偂?/p>

式中：Ws為給水點 S 運營的無關(guān)成本；Ys為給水點 S 運營的有關(guān)成本；其中，無關(guān)成本的大小主要與站點規(guī)模有關(guān)，但同一規(guī)模下設(shè)備數(shù)量不同，有關(guān)成本也有所差異，因而無關(guān)成本的變化用車站設(shè)施設(shè)備使用 Ts和給水員人數(shù) Fs來表示；有關(guān)成本用給水量 Vs來表示，Vs=18 000 Q。

綜合考慮上述因素，并且將費用轉(zhuǎn)化為貨幣形式，即可初步量化比較實施的效果，Z 為優(yōu)化上水站布局后費用差額，計算公式為

式中：S優(yōu)為優(yōu)化上水站布局后費用；S原為原上水站布局費用；當(dāng) Z＜0 表示需要取消較小、布局不合理的給水站，資源相對集中到大站，節(jié)省成本；約束條件表示給水站間距不超過400km。

以蘭新高速鐵路為例，按照給水站布局基本規(guī)則，應(yīng)安排 8 個給水站，通過進一步優(yōu)化合并，取消柳園南、張掖西站 2 個給水站，其設(shè)備人員標(biāo)準(zhǔn)情況如表2 所示。

表2 蘭新高速鐵路取消本線給水站標(biāo)準(zhǔn)情況統(tǒng)計

如果取消上述給水站，結(jié)合實際測試結(jié)論，優(yōu)化所涉及的各車次給水方案，則柳園站需要增加給水輛數(shù) 108 輛和給水員 6 人；嘉峪關(guān)站需要增加給水輛數(shù) 270 輛和給水員 6 人；合計 2 個站增加給水輛數(shù) 378 輛，減少人員 30 人，除去預(yù)計給水輛數(shù)，實際減少給水輛數(shù) 108 輛 ( 216 + 270 - 108 - 270 =108 )，每輛補水 0.5 t，合計 54 t )。優(yōu)化后差額為

式中：t 為額外增加每天設(shè)備維修費率，取 0.5；f 為給水員人均每天工資，取 100 元/人；v 為水價，取 2.5 元/t。

Z＜0 說明可以取消柳園南、張掖西站 2 個給水站，將部分資源調(diào)劑到周邊大站后，整體成本消耗減少，優(yōu)化布局方案經(jīng)濟可行。

4 結(jié)束語

近年來，隨著鐵路大規(guī)模建設(shè)和列車運行速度的逐步提高，給水站之間的運行時間不斷壓縮，原有的給水站布局設(shè)計要求已經(jīng)不能適應(yīng)變化中的給水需求，資源配置存在浪費。在對給水站布局影響因素分析的基礎(chǔ)上，研究提出適合我國普速旅客列車、高速旅客列車給水站的布局原則和優(yōu)化方法，對優(yōu)化調(diào)整我國給水站布局方案具有實際指導(dǎo)意義。蘭新高速鐵路對柳園南站、張掖西站取消給水站后，相比其他站資源更加集中，兼具社會效益和經(jīng)濟效益。

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[3] 中國鐵路總公司運輸局. 鐵總運[2014]178號 中國鐵路總公司關(guān)于印發(fā)《鐵路旅客運輸服務(wù)質(zhì)量規(guī)范》的通知[S]. 北京：中國鐵路總公司，2014.

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[8] 中國鐵路總公司運輸局. 鐵總運[2014]224號 中國鐵路總公司關(guān)于印發(fā)《旅客列車給水工作管理辦法》的通知[S]. 北京：中國鐵路總公司，2014.

責(zé)任編輯：吳文娟

青藏公司與青海機場共建空鐵聯(lián)運品牌

2015年 5月 17日，青藏鐵路公司和西部機場集團青海機場有限公司在西寧站廣場聯(lián)合舉行宣傳活動，向過往旅客介紹空鐵聯(lián)運產(chǎn)品。

蘭新高速鐵路開通以來，西寧站客流明顯增加。同時，高速鐵路的開通為青海航空業(yè)的發(fā)展帶來新機遇。經(jīng)過市場調(diào)研，高速鐵路開通后西寧周邊 500 km范圍內(nèi)的旅客對通過高速鐵路到達西寧、再換乘飛機的需求比較旺盛，2 種交通方式的互補性日益顯著。

西寧站與曹家堡機場間的客運大巴已進入試運營期，海東高速鐵路站至曹家堡機場間的大巴專線正在籌備運營。下一步，2 家企業(yè)將繼續(xù)推進運輸服務(wù)產(chǎn)品的深度融合，加快推進互設(shè)售票及服務(wù)柜臺、互相開展宣傳、打造一站式購票服務(wù)等工作，共建空鐵聯(lián)運品牌，為推動青海經(jīng)濟社會發(fā)展貢獻力量。 （摘自《人民鐵道》報）

沈丹客運專線開始聯(lián)調(diào)聯(lián)試

2015年 6月 1日，沈(陽)丹(東)鐵路客運專線聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作全面展開。

沈丹客運專線全長 205.7 km，2010年 5月 1日正式開工建設(shè)，為雙線電氣化無砟軌道，起自哈大高鐵沈陽南站，途經(jīng)本溪新城、本溪、南芬北、通遠(yuǎn)堡西、鳳城東、五龍背東，止于丹東站。全線共有雙線橋梁 82 座，總橋長 74.86 km，占線路總長的 36.4 %。全線新建隧道58座，均為單洞雙線隧道，累計長度 90.07 km，占線路總長的43.7 %。正線設(shè)計運行時速 250 km。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試是以沈丹客運專線和沈陽南站達到設(shè)計速度為目標(biāo)，采用相關(guān)檢測設(shè)備在規(guī)定測試速度下對其各子系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)間接口、匹配關(guān)系進行綜合測試；評價和驗證牽引供電、接觸網(wǎng)、通信、信號、客服、自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測等系統(tǒng)的性能；驗證路基、軌道、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)工程的適用性，評價綜合接地、電磁環(huán)境、振動噪聲是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為全線順利開通運營提供科學(xué)依據(jù)。

（摘自《人民鐵道》報）

Study on Optimizing Distribution of Water Supply Stations of Railway Passenger Trains in China

Based on expounding the influence factors of distribution of water supply stations, including total volume of passengers’ water demand and water supply time, targeting with the distribution principle of water supply stations of common-speed passenger trains and EMUs, this paper puts forward relative methods of optimizing distribution of water supply stations, makes example analysis of Lanzhou-Xinjiang HS, studies the optimization program of water supply stations on Lanzhou-Xinjiang HS, establishes the measuring & comparison model for validating the optimization effect and makes evaluation on economic and social benefits of the program, all of these have guidance meaning on optimizing and adjusting the distribution program of water supply stations in China.

Distribution of Water Supply Stations; Optimization Program; Economic Evaluation

1003-1421(2015)06-0027-06

U291.6+7

A

2015-04-20