楊竟洵

YANG Jing-xun

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司?長沙南站，湖南?長沙?410000）

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

武廣 (武漢—廣州) 高速鐵路于 2009 年開通運(yùn)營，隨著銜接通達(dá)的線路不斷增加，通過能力緊張的問題日益突出。長沙南站作為武廣高速鐵路與滬昆(上?！ッ?高速鐵路的交匯站，其通過能力在很大程度上決定了武廣高速鐵路的通過能力。長沙南站自 2009 年 12 月 29 日首次辦理高速列車達(dá)到 56 列/d，至 2017 年 7 月 1 日增加到 586 列/d(其中京廣場 413 列/d，滬昆場 173 列/d)，行車壓力不斷增加，亟待分析研究影響車站通過能力的因素并尋求解決方案。

1 長沙南站通過能力分析

1.1 長沙南站京廣場分析

長沙南站設(shè)有京廣場與滬昆場，2 個(gè)場并列布置，屬于共站分場模式[1]?？缇€高速列車均通過聯(lián)絡(luò)線在京廣場接發(fā)，因而只針對(duì)性地分析京廣場。長沙南站京廣場示意圖如圖1 所示。

京廣場銜接?xùn)|、西、南、北及長沙動(dòng)車所 (以下簡稱“動(dòng)車所”) 共 5 個(gè)方向。其中，“東”指滬昆高速鐵路上海方向；“西”指滬昆高速鐵路昆明方向；“南”指武廣高速鐵路廣州方向；“北”指武廣高速鐵路武漢方向。京廣場受條件限制，5 個(gè)方向之間部分跨線高速列車的接發(fā)可用股道較少，比如東接北發(fā)僅有 10 道、11 道、12 道共 3 條股道可以用。同時(shí)跨線高速列車接發(fā)交叉比較復(fù)雜，其中最難處置的是 3 種模式 (東接南發(fā)與北接西發(fā)、南接?xùn)|發(fā)與西接北發(fā)、南接西發(fā)與西接南發(fā))，此類交叉無法通過調(diào)整股道建立平行進(jìn)路的方法來消除。

1.2 通過能力

現(xiàn)行計(jì)算通過能力的方法主要有 3 種，即扣除系數(shù)法、平均最小列車間隔法及計(jì)算機(jī)模擬法[2-3]。車站通過能力包括咽喉通過能力和到發(fā)線通過能力，研究采用扣除系數(shù)法對(duì)車站通過能力進(jìn)行計(jì)算查定[4]，此方法需要利用既有列車運(yùn)行圖(2017 年7 月1 日列車運(yùn)行圖) 數(shù)據(jù)。

（1）咽喉通過能力。將京廣場北咽喉 (武漢端) 分為 5 個(gè)道岔組，南咽喉 (廣州端) 分為 12 個(gè)道岔組。寫實(shí)統(tǒng)計(jì)每條接車進(jìn)路和發(fā)車進(jìn)路對(duì)各個(gè)道岔組的占用次數(shù)和占用時(shí)間，統(tǒng)計(jì)結(jié)果中一晝夜最繁忙 (占用時(shí)間最多) 的道岔組即為咽喉道岔組。因京廣場銜接 5 個(gè)方向，需要每個(gè)銜接方向確定咽喉道岔組進(jìn)行計(jì)算。

咽喉道岔組通過能力利用率計(jì)算公式為

式中：K 為咽喉道岔組通過能力利用率；T 為咽喉道岔組總占用時(shí)間；r空為咽喉道岔組的空費(fèi)系數(shù)，因間接妨礙較多，取 r空= 0.20； T固為固定作業(yè)占用咽喉道岔組的總時(shí)間，取施工維修天窗時(shí)間 210 min；1 440 指一晝夜 1 440 min。

圖1 長沙南站京廣場站場示意圖Fig.1 A sketch map of Changshanan station

咽喉通過能力計(jì)算公式為式中：N1為咽喉通過能力；n 為咽喉中列入計(jì)算的列車數(shù)，取寫實(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

各咽喉區(qū)通過能力計(jì)算結(jié)果如下。

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

北咽喉武漢方向：K接= 0.55；K發(fā)= 0.55；N接=219.3 (列/d)；N發(fā)= 219.5 (列/d)。

北咽喉接發(fā)總能力：N北總= 562.1 (列/d)。

南咽喉廣州方向：K接= 0.68；K發(fā)= 0.68；N接=211.3 (列/d)；N發(fā)= 212.8 (列/d)。

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

南咽喉動(dòng)車所方向：K接= 0.53；K發(fā)= 0.53；N接=50.5 (列/d)；N發(fā)= 50.5 (列/d)。

南咽喉接發(fā)總能力：N南總= 648 (列/d)。

（2）到發(fā)線通過能力。采用直接計(jì)算法，到發(fā)線通過能力計(jì)算公式為

式中：N2為到發(fā)線通過能力；M 為到發(fā)線條數(shù)，取有到發(fā)作業(yè)的股道數(shù)目 13；t停為停止接發(fā)列車時(shí)間，取施工維修天窗時(shí)間 210 min；t占均為平均一趟列車占用到發(fā)線的時(shí)間；r空為到發(fā)線空費(fèi)系數(shù)，根據(jù) t占均取值。

t占均計(jì)算公式為

式中：α中轉(zhuǎn)，α折，α始，α終分別指中轉(zhuǎn)、立折、始發(fā)、終到旅客列車占接發(fā)列車總數(shù)的比值；t占中轉(zhuǎn)，t占折，t占始，t占終分別指中轉(zhuǎn)、立折、始發(fā)、終到列車每列占用到發(fā)線的時(shí)間。經(jīng)過寫實(shí)統(tǒng)計(jì)列車總數(shù)為 413 列，中轉(zhuǎn)、立折、始發(fā)、終到列車數(shù)分別為266 列、96 列、26 列、25 列，占用到發(fā)線平均時(shí)間分別為 11min、35min、38min、28 min。帶入計(jì)算，得 t占均= 19.2 min。

r空值取 0.25～0.35，α中轉(zhuǎn)不大于 10% 時(shí)取0.25，每增加 10%，r空增加 0.01。因 α中轉(zhuǎn)為64.56%，故取 0.31。

將以上數(shù)據(jù)帶入公式 ⑶，得出到發(fā)線通過能力N = 572.8 (列/d)。

從通過能力計(jì)算結(jié)果可知，北咽喉總通過能力562.1 列/d 小于南咽喉總通過能力 672.8 列/d，此計(jì)算結(jié)果與站場實(shí)際基本匹配，北咽喉能建立的平行進(jìn)路較少，咽喉通過能力小，而南咽喉銜接 3 個(gè)方向，能夠建立的平行進(jìn)路較多，通過能力較大。同時(shí)由前文可知北咽喉總能力 562.1 列/d 小于到發(fā)線通過能力 572.8 列/d，說明北咽喉的能力瓶頸明顯。

2 長沙南站通過能力影響因素

根據(jù)列車運(yùn)行圖分析及日常運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，影響通過能力的主要因素如下。

2.1 設(shè)備條件不足

（1）站場道岔布置設(shè)計(jì)存在缺陷?，F(xiàn)實(shí)中大部分時(shí)段行車壓力已經(jīng)接近極限，其中一個(gè)重要原因就是道岔配置不足，限制咽喉區(qū)平行進(jìn)路的建立，使得長沙南站股道運(yùn)用限制較多。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，南北咽喉能力的差異說明問題最突出的是北咽喉，如東南下行聯(lián)絡(luò)線不能接入京廣場 1 道至 7 道，導(dǎo)致長沙南站東接北發(fā)的列車僅有 10 道、11 道、12 道共 3 條股道可以使用，既不能滿足東接與北接平行，也不能滿足北發(fā)與北接平行，很大程度上影響其他列車的接發(fā)。

（2）上水吸污設(shè)備欠缺。京廣場 7 道、Ⅷ (正線)、Ⅸ (正線)、10 道上水和吸污設(shè)備均無，1 道、2 道、5 道、6 道、15 道只具備上水設(shè)備，僅有3 道、4 道、11 道、12 道、13 道、14 道共 6 條股道同時(shí)具備上水和吸污設(shè)備，吸污股道僅占股道總數(shù)的 40%。需要上水吸污的列車一般停站時(shí)間長，尤其大部分折角、立折列車需要上水吸污且停站20 min 以上。折角、立折列車接發(fā)的過程中必有一端與其他列車對(duì)向，吸污股道不足限制了平行進(jìn)路的建立，導(dǎo)致出現(xiàn)大量敵對(duì)交叉。

（3）車站旅客服務(wù)設(shè)備不穩(wěn)定。車站的閘機(jī)、顯示屏、廣播等設(shè)備故障率較高，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)通道能力不足導(dǎo)致車站客運(yùn)指揮系統(tǒng)接收調(diào)度所數(shù)據(jù)有滯后甚至差錯(cuò)，這些給客運(yùn)組織帶來嚴(yán)重安全隱患。設(shè)備的不穩(wěn)定導(dǎo)致了編制列車運(yùn)行圖過程中不得不考慮同一站臺(tái) (股道) 接發(fā)列車頻次不能太高，從而降低了股道的有效利用。

（4）故障動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置安裝不足。動(dòng)車走行線 (以下簡稱“動(dòng)走線”) 連接長沙南站與動(dòng)車所，動(dòng)走 A 線僅限與長沙南站 10～21 道共 12 條股道銜接，占長沙南站到發(fā)線總數(shù) 24 條的 50%。進(jìn)所作業(yè)時(shí)，經(jīng)動(dòng)走 B 線的動(dòng)車組需要繞至 A 線共同使用輪對(duì)故障動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置 (因?yàn)?B 線未設(shè)置)，因而長沙南站 1～21 道的動(dòng)車組全部要使用動(dòng)車所一個(gè)咽喉道岔進(jìn)所，擁堵程度嚴(yán)重；出所作業(yè)時(shí)，為了滿足出所始發(fā)列車集中在 7 ∶ 00—9 ∶ 00 間發(fā)車的情況，各條動(dòng)走線也非常擁堵。

2.2 列車運(yùn)行圖不均衡

由于客流特征及交路安排等原因，一天的運(yùn)營時(shí)間分為繁忙時(shí)段和非繁忙時(shí)段，接發(fā)列車數(shù)量的波動(dòng)和跨線列車的集中到發(fā)造成車站股道運(yùn)用不均衡。2017 年 7 月 1 日列車運(yùn)行圖具有以下特點(diǎn)。

（1）高峰時(shí)段行車壓力較大。京廣場列車運(yùn)行最高峰在 14 ∶ 00—17 ∶ 00，其中某些時(shí)段接發(fā)列車密度已經(jīng)突破列車運(yùn)行圖的同向發(fā)車間隔 5 min 的參數(shù)極限。此時(shí)段不僅北京、深圳、南寧始發(fā)的長距離跨線列車多，而且折角、立折列車較多，這些長距離跨線列車和站內(nèi)技術(shù)作業(yè)時(shí)間較長的列車都嚴(yán)重影響通過能力[5]。

（2）跨線列車交叉集中發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，東、西、南、北 4 個(gè)方向之間接發(fā)列車共 106 列，其中存在 3 種復(fù)雜交叉的接發(fā)列車就達(dá)到 82 列，占比77%，這些交叉往往在某一時(shí)間段集中出現(xiàn)，對(duì)股道運(yùn)用造成極大干擾。

2.3 作業(yè)環(huán)節(jié)限制較多

一是客運(yùn)作業(yè)限制?？瓦\(yùn)作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)兼顧效率和安全，對(duì)股道運(yùn)用限制較多[6]，如二次安檢、上水吸污對(duì)股道安排都有特定限制。長沙南站每趟列車的上車旅客都較多，為了確保閘機(jī)放行旅客和站臺(tái)作業(yè)安全，原則上要求同一站臺(tái)兩側(cè)的列車出發(fā)間隔在 10 min 以上，對(duì)股道運(yùn)用造成較大干擾。二是結(jié)合部單位作業(yè)限制。動(dòng)車組列車運(yùn)行涉及車務(wù)、機(jī)務(wù)、客運(yùn)等多個(gè)單位[7]，各單位從自身角度考慮設(shè)置安全冗余過大，導(dǎo)致某些環(huán)節(jié)耗時(shí)過多，從而影響運(yùn)輸效率。

3 提高長沙南站通過能力的對(duì)策

3.1 加大設(shè)備改擴(kuò)建力度

（1）改造站場設(shè)備。一是增加道岔連接，使各方向線路及動(dòng)走線能銜接站場內(nèi)所有股道，保證平行進(jìn)路的建立，為跨線、折角、立折、進(jìn)出庫等列車的接發(fā)提供更多股道選擇余地。二是升級(jí)設(shè)備挖掘站場能力，如考慮利用滬昆場 16 道用于西接南發(fā)，則一部分西接南發(fā)列車不需要經(jīng)西北上行聯(lián)絡(luò)線而直接接入滬昆場，不僅減少了昆明方向到達(dá)列車在京廣場的交叉，還緩解了昆明方向接發(fā)能力不均衡 (接 50.8 列/d，發(fā) 72.1 列/d) 的現(xiàn)狀。

（2）增設(shè)上水吸污設(shè)備。如果長沙南站每條到發(fā)線都配置上水吸污設(shè)備，則上水吸污列車的股道安排將更靈活，平行進(jìn)路也更容易建立，很大程度上提高長沙南站的通過能力。增設(shè)施工安排在夜間天窗即可，對(duì)正常的運(yùn)輸組織不造成干擾。

（3）升級(jí)車站旅客服務(wù)設(shè)備。通過更新?lián)Q代提高閘機(jī)、顯示屏等設(shè)備的可靠性，改造網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提升數(shù)據(jù)傳輸效率，同時(shí)完善各項(xiàng)提示功能。例如，開發(fā)相關(guān)功能，動(dòng)態(tài)識(shí)別同站臺(tái) 2 趟列車車次 (或出發(fā)時(shí)刻) 相近的情況，針對(duì)性地顯示屏或廣播提示，從而實(shí)現(xiàn)快速辦理客運(yùn)乘降，為壓縮同站臺(tái)列車列車間隔時(shí)間、優(yōu)化股道運(yùn)用創(chuàng)造條件。

（4）提高長沙動(dòng)車所能力設(shè)備。一是增設(shè)輪對(duì)故障動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置，避免動(dòng)車組列車在動(dòng)車所咽喉區(qū)產(chǎn)生交叉進(jìn)路，提高進(jìn)入動(dòng)車所效率；二是加強(qiáng)所內(nèi)線路和道岔質(zhì)量整治，避免各種限速，使動(dòng)車組列車運(yùn)行速度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)值，節(jié)省進(jìn)出動(dòng)車所時(shí)間；三是在存車線增設(shè)分隔信號(hào)機(jī)，使進(jìn)動(dòng)車所的 2 趟動(dòng)車組 (短編) 能以列車信號(hào)先后同向接入同一存車線，減少動(dòng)車組調(diào)車轉(zhuǎn)線作業(yè)。

3.2 科學(xué)編制列車運(yùn)行圖

（1）優(yōu)化列車交路和時(shí)刻。通過優(yōu)化列車開行方案來緩解高峰時(shí)段行車壓力。14 ∶ 00—17 ∶ 00 是最高峰時(shí)段，上行列車共 43 趟，其中廣州南和深圳北始發(fā)共 22 趟，占總數(shù) 43 趟的 51%。應(yīng)將這 22 趟列車中的一部分，以及折角列車與立折列車的一部分移出這個(gè)時(shí)間段，減輕接發(fā)列車的壓力。下行的 38 趟列車也可以考慮優(yōu)化列車交路和時(shí)刻，均衡列車運(yùn)行密度。

（2）改進(jìn)編圖過程中上水吸污列車的確認(rèn)流程。編圖過程中，為減輕新圖定稿后客運(yùn)部門調(diào)整上水吸污方案 (涉及車次或股道調(diào)整) 帶來的不便，原則上將上水吸污可能性大的列車 (如始發(fā)終到、折角及停站時(shí)間長等) 放在吸污股道，但這樣極易限制平行進(jìn)路的建立。新圖方案的列車交路基本確定后，應(yīng)根據(jù)交路、里程、車型等信息提前確認(rèn)需要上水吸污的車次，安排股道和時(shí)刻。

（3）完善編圖功能系統(tǒng)。目前，中國鐵路總公司《列車運(yùn)行圖編圖系統(tǒng) 4.0》具備一定的交叉檢查功能。長沙南站京廣場的北接與北發(fā)、南接與南發(fā)，在編圖系統(tǒng)中可以明顯地看出運(yùn)行線條交叉，但其余的十余種接發(fā)模式，只能依靠人工識(shí)別和計(jì)算來找出敵對(duì)方向接發(fā)沖突、同向接車或發(fā)車沖突等情況。由于人工識(shí)別存在弊端，一是長沙南站圖定列車 586 列，人工核對(duì)影響編圖效率；二是部分復(fù)雜交叉模式 (如東接南發(fā)與北接西發(fā)、南接?xùn)|發(fā)與西接北發(fā)、西接南發(fā)與南接西發(fā)) 非常隱蔽，容易出現(xiàn)遺漏。如果《列車運(yùn)行圖編圖系統(tǒng)4.0》具備自動(dòng)識(shí)別交叉沖突及自動(dòng)編排股道的功能，將極大提高編制運(yùn)行圖的效率和質(zhì)量。

（4）優(yōu)化列車運(yùn)行圖參數(shù)。高速鐵路運(yùn)營過程中，相關(guān)參數(shù)也在不斷修改或優(yōu)化，其中緩沖時(shí)間是一項(xiàng)重要參數(shù)[8]。隨著動(dòng)車組性能及線路設(shè)備穩(wěn)定性的提升，應(yīng)當(dāng)減少一些關(guān)鍵的緩沖時(shí)間，相應(yīng)減少列車間隔時(shí)間。通過現(xiàn)場寫實(shí)可以得知，列車接發(fā)過程中紅光帶占用咽喉區(qū)一般不超過 2 min，道岔轉(zhuǎn)換進(jìn)路準(zhǔn)備時(shí)間不超過 1 min，因而可以考慮將同向發(fā)車間隔由 5 min 壓縮至 4 min，則咽喉區(qū)連續(xù)發(fā)車能力理論上能增加 25%。

3.3 挖掘作業(yè)環(huán)節(jié)潛力

各單位和部門密切配合，盡量壓縮不必要的作業(yè)時(shí)間，提高整體運(yùn)輸效率。一是客運(yùn)部門加強(qiáng)繁忙時(shí)段的旅客乘降組織，做好旅客引導(dǎo)及提示，實(shí)現(xiàn)快速乘降并保證旅客安全。二是通過寫實(shí)分析挖掘單位提高效率的潛力。例如，動(dòng)車組列車進(jìn)出動(dòng)車所耗時(shí)較長，歷經(jīng)多次提速整治，機(jī)務(wù)部門仍然執(zhí)行京廣場 12 min、滬昆場 14 min 的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過寫實(shí)可知，在進(jìn)路通暢的情況下，最短耗時(shí)8 min 就可以完成長沙南站至動(dòng)車所存車線的運(yùn)行，因而有必要修訂動(dòng)走線圖定運(yùn)行時(shí)長。同時(shí)，長沙南站始發(fā)列車的站內(nèi)整備時(shí)間、折角列車的換向作業(yè)時(shí)間，都有優(yōu)化的潛力。

4 結(jié)束語

武廣高速鐵路開通以來，相繼實(shí)施取消延續(xù)進(jìn)路、停運(yùn)日間 D 字頭動(dòng)車組等措施，通過能力得到了一定提高，但仍然有提升的空間。從現(xiàn)狀優(yōu)化的角度看，通過改造增設(shè)相關(guān)設(shè)施設(shè)備、優(yōu)化技術(shù)參數(shù)和作業(yè)時(shí)間，可以減少各種限制并提高長沙南站的通過能力。從規(guī)劃設(shè)計(jì)的角度看，根據(jù)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際需求，樞紐車站的站場不能把上、下行進(jìn)行分割，應(yīng)當(dāng)使任何一個(gè)方向的線路都能銜接所有股道，鐵路規(guī)劃部門應(yīng)通過對(duì)眾多高速鐵路運(yùn)營數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的比較[9]，優(yōu)化預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)方法，做到科學(xué)決策與合理設(shè)計(jì)。

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