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,西安 710043)

在線路上開(kāi)行不同種類(lèi)的旅客列車(chē)，因速度不同，高速度等級(jí)列車(chē)需越行低速度等級(jí)列車(chē)，低速度等級(jí)列車(chē)需在車(chē)站待避。由于兩種旅客列車(chē)速度差較大，若站間距離過(guò)大，不僅影響線路的通過(guò)能力和調(diào)度指揮的靈活性，而且會(huì)降低低速旅客列車(chē)的旅行速度；反之，若站間距離過(guò)小，既浪費(fèi)大量工程費(fèi)用，又增加運(yùn)營(yíng)支出。為了不影響高速度等級(jí)旅客列車(chē)的旅速要求，需要研究確定低速度等級(jí)旅客列車(chē)與高速度等級(jí)列車(chē)共線運(yùn)輸?shù)恼鹃g距離問(wèn)題。重點(diǎn)研究350 km/h與250 km/h動(dòng)車(chē)組共線運(yùn)行和250 km/h動(dòng)車(chē)組與160 km/h普速列車(chē)共線運(yùn)行兩種運(yùn)輸組織模式下站間距離的取值問(wèn)題。

1 車(chē)站分布原則[1-3]

(1)最大限度滿足沿線各城市的旅客出行需求和促進(jìn)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在大量旅客集散的城市設(shè)置客運(yùn)作業(yè)站。

(2)滿足高速鐵路運(yùn)輸組織和通過(guò)能力的需要。

(3)便于高速鐵路與其他運(yùn)輸方式的銜接，增強(qiáng)高速鐵路的競(jìng)爭(zhēng)力。

(4)根據(jù)列車(chē)運(yùn)行和調(diào)整需要，設(shè)置中速列車(chē)待避高速列車(chē)的越行站。

2 影響車(chē)站分布的因素[4-6]

2.1 天窗的設(shè)置方式及時(shí)間取值

以前的研究都是按4 h，后續(xù)研究擬采用6 h，在4：00～6：00安排部分跨線車(chē)通過(guò)。

2.2 列車(chē)追蹤間隔

列車(chē)追蹤間隔對(duì)車(chē)站分布影響較大，從目前運(yùn)營(yíng)的高速鐵路追蹤間隔分析，大多設(shè)計(jì)為3 min，實(shí)際采用5 min，受較大始發(fā)車(chē)站到發(fā)能力的影響，3 min較難實(shí)現(xiàn)，因此建議低速客車(chē)上高速鐵路按4～5 min組織行車(chē)，開(kāi)行250 km/h和350 km/h動(dòng)車(chē)組的高速鐵路按3、4、5 min組織行車(chē)。

2.3 車(chē)站分布和越行次數(shù)

通過(guò)理論分析，在列車(chē)追蹤間隔時(shí)分及“天窗”時(shí)間一定的條件下，車(chē)站分布和越行次數(shù)為影響扣除系數(shù)的兩個(gè)主要因素，從影響程度分析，越行次數(shù)影響程度遠(yuǎn)大于站間距離，隨站間距離的增加，30～80 km站間距離低速列車(chē)扣除系數(shù)由7.4增加至8.2，變化不大。經(jīng)研究，500 km的運(yùn)行區(qū)段，越行次數(shù)采用2次時(shí)，低速列車(chē)的扣除系數(shù)為11.8～12.4；越行3次和4次，低速列車(chē)的扣除系數(shù)減小為6.9～8.8。低速列車(chē)每增加1次越行，可提高通過(guò)能力10對(duì)/d左右。而越行次數(shù)又影響到低速列車(chē)的運(yùn)輸質(zhì)量，若低速列車(chē)運(yùn)行速度保持在100 km/h左右，增加車(chē)站個(gè)數(shù)，但越行次數(shù)不增加，低速列車(chē)不降速，可提高通過(guò)能力5～6對(duì)/d，若保持低速列車(chē)的運(yùn)行速度不降低，500 km的運(yùn)行區(qū)段低速列車(chē)越行次數(shù)一般不宜超過(guò)4次。

2.4 車(chē)站分布與通過(guò)能力的關(guān)系

大量的運(yùn)行圖鋪畫(huà)研究分析表明：在原有車(chē)站分布基礎(chǔ)上加站后，在運(yùn)行圖框架不變，保證運(yùn)輸質(zhì)量，越行次數(shù)不變的基礎(chǔ)上，可為列車(chē)越行提供更多的選擇，增加運(yùn)輸組織的靈活性，進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)行圖，并具有提高通過(guò)能力的可能性，但提高幅度有限；若提高運(yùn)輸能力，需增加越行次數(shù)，降低運(yùn)輸質(zhì)量；若增加車(chē)站，又不降低旅行速度的情況下，充分利用運(yùn)行圖優(yōu)化而提高運(yùn)輸能力，則列車(chē)需連發(fā)。因此，在保證低速列車(chē)運(yùn)輸質(zhì)量，車(chē)站分布距離一定的情況下，增加車(chē)站，并不直接影響通過(guò)能力的大??；若不考慮運(yùn)輸質(zhì)量，則車(chē)站分布越密，線路通過(guò)能力越大。

3 合理站間距離確定

3.1 扣除系數(shù)法

3.1.1 滿足能力需求的合理站間距離

根據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10621—2014)計(jì)算通過(guò)能力[7]，并采用鋪畫(huà)列車(chē)運(yùn)行圖與理論計(jì)算相結(jié)合的方式，計(jì)算高速列車(chē)間扣除系數(shù)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 高速列車(chē)間扣除系數(shù)

高速列車(chē)如果停站率為20%，按規(guī)格化最有利的停站方式，停站時(shí)間1～5 min，列車(chē)平均扣除系數(shù)為1.34～1.60；如果停站率超過(guò)20%，或停站時(shí)間超過(guò)1～5 min，或打破了由遠(yuǎn)至近依次停站的規(guī)律，都將增大列車(chē)扣除系數(shù)，一般可在1.4～1.6取值。

低速列車(chē)扣除系數(shù)取值：按均衡運(yùn)輸考慮，兩列動(dòng)車(chē)之間只有1列低速列車(chē)，在開(kāi)行不同數(shù)量的低速列車(chē)15、20、25、30對(duì)/d情況下，站間距離30、40、50、60、70、80 km時(shí)，根據(jù)越行次數(shù)計(jì)算的低速列車(chē)扣除系數(shù)并參照隔站及站站越行條件下，其扣除系數(shù)見(jiàn)表2、表3。

表2 低速列車(chē)扣除系數(shù)建議采用標(biāo)準(zhǔn)

表3 低速列車(chē)不同越行條件下扣除系數(shù)取值

通過(guò)能力按公式(1)進(jìn)行計(jì)算。

N混=N高+N低=N全-ε低N低+N低(1)

低速列車(chē)上高速鐵路動(dòng)車(chē)組追蹤間隔時(shí)間分別按4、5 min，得出站間距離與通過(guò)能力的關(guān)系見(jiàn)表4。

由表4可見(jiàn)，站間距離在30～90 km，若運(yùn)行20對(duì)/d普速列車(chē)，追蹤間隔4 min，通過(guò)能力為131～92對(duì)/d；追蹤間隔5 min，通過(guò)能力為110～77對(duì)/d。由于低速列車(chē)按均衡鋪畫(huà)，不考慮追蹤運(yùn)行，因此，低速列車(chē)開(kāi)行越多，線路通過(guò)能力越小。

3.1.2 坡度對(duì)站間距離的影響

在長(zhǎng)大足坡地段，車(chē)站分布對(duì)通過(guò)能力會(huì)有較大影響。經(jīng)模擬計(jì)算，25‰的坡度地段運(yùn)行50 km，采用CRH2動(dòng)車(chē)組運(yùn)行250 km/h速度的運(yùn)行時(shí)分為21.0 min，采用低速列車(chē)運(yùn)行160 km/h運(yùn)行時(shí)分29.6 min，時(shí)間差值為8.6 min，按技術(shù)速度系數(shù)0.9分析，25‰的坡度地段運(yùn)行50 km，CRH2的運(yùn)行時(shí)分為13.3 min，低速列車(chē)運(yùn)行時(shí)分20.8 min，時(shí)間差值為7.5 min，對(duì)低速列車(chē)25‰的足坡地段較50 km平坡地段能力扣除系數(shù)增加，3、4、5 min追蹤間隔，其扣除系數(shù)分別增加0.37、0.28、0.22。

表4 站間距與通過(guò)能力對(duì)照(250 km/h與160 km/h)

由表5可見(jiàn)，站間距離為50 km，足坡比平坡地段的通過(guò)能力減少3～8對(duì)/d，因此在長(zhǎng)大足坡地段應(yīng)適當(dāng)減少車(chē)站分布距離，以提高線路通過(guò)能力。

表5 坡度對(duì)能力的影響分析

3.1.3 合理車(chē)站分布的建議

車(chē)站分布對(duì)自由坡度地段可參照表4分析，足坡地段在表4的基礎(chǔ)上適當(dāng)縮短站間距離。并結(jié)合具體開(kāi)行方案、列車(chē)運(yùn)行區(qū)段等，通過(guò)運(yùn)行圖鋪畫(huà)驗(yàn)證。

根據(jù)表4、表5計(jì)算結(jié)果，按照隔站越行，當(dāng)?shù)退倭熊?chē)為15對(duì)/d時(shí)，動(dòng)車(chē)組追蹤間隔時(shí)間為5 min，列車(chē)對(duì)數(shù)100對(duì)/d，站間距離不宜大于50 km；當(dāng)?shù)退倭熊?chē)為20對(duì)/d時(shí)，動(dòng)車(chē)組追蹤間隔時(shí)間按4 min，列車(chē)對(duì)數(shù)100對(duì)/d，車(chē)站距離不宜超過(guò)60 km。

3.2 直接計(jì)算法[8]

3.2.1 計(jì)算條件

250 km/h高速鐵路，160 km/h普速列車(chē)上線，高速普速列車(chē)比例按8∶2，普速列車(chē)均衡運(yùn)輸。350 km/h高速鐵路，350 km/h與250 km/h高低速動(dòng)車(chē)共線運(yùn)行，高低速動(dòng)車(chē)比例按8∶2。采用區(qū)間距離在25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80 km情況下，采用直接計(jì)算法計(jì)算通過(guò)能力。

我國(guó)國(guó)有企業(yè)的高管人員具有一個(gè)特點(diǎn)，那就是這些干部來(lái)源本身就不是一個(gè)市場(chǎng)化的過(guò)程，他們均是政府任命的，某種程度上說(shuō)，他們具有“亦官亦商”的雙重身份。這樣的體制不僅不利于職業(yè)經(jīng)理人的合理配置，也容易使企業(yè)管理蒙上過(guò)重的政治色彩而失去應(yīng)有的活力。

3.2.2 通過(guò)能力與車(chē)站分布

高低速比例按8∶2，追蹤間隔時(shí)間按4、5 min，并按隔站越行、隔兩站越行、隔一站或兩站越行的條件下，測(cè)算高速間的連發(fā)比例和高低速間及低高速間的非連發(fā)比例[9]，以確定一個(gè)周期中列車(chē)組合方案的平均間隔時(shí)間，平均分配至1 440 min內(nèi)，并乘以技術(shù)負(fù)荷系數(shù)，從而得到高低速列車(chē)的通過(guò)能力。

(1)設(shè)計(jì)標(biāo)尺

每條鐵路的平縱斷面各有特色，其最大區(qū)間時(shí)分差各不相同[10]，參照寶蘭高鐵的平縱斷面進(jìn)行理論分析，計(jì)算其通過(guò)能力。

參考寶蘭高鐵，自由坡度地段上下行按一致考慮，一面坡地段，下坡比上坡250 km/h與160 km/h、350 km/h與250 km/h區(qū)間運(yùn)行時(shí)分差大，按照下坡方向運(yùn)行時(shí)間差大控制，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

(2)站間距離與通過(guò)能力

通過(guò)計(jì)算，隔兩站越行比隔站越行通過(guò)能力減少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，通過(guò)能力見(jiàn)表7～表10。

①250 km/h高鐵普速列車(chē)上線

表6 一面坡與自由坡不同速度時(shí)間差 min

表7 一面坡地段越行條件下站間距離與通過(guò)能力

表8 自由坡地段越行條件下站間距與通過(guò)能力

表9 一面坡地段1站或2站越行條件下站間距離與通過(guò)能力

表10 自由坡地段1站或2站越行條件下站間距離與通過(guò)能力

在隔1站或2站越行的情況下，車(chē)站距離明顯減少，若列車(chē)追蹤間隔采用5 min，列車(chē)對(duì)數(shù)在100對(duì)/d，站間距離不宜大于35 km；若列車(chē)追蹤間隔采用4 min，列車(chē)對(duì)數(shù)在100對(duì)/d，站間距離不宜大于50 km。

②250 km/h和350 km/h動(dòng)車(chē)組共線運(yùn)行高速鐵路

高速、普速列車(chē)比例按8∶2，追蹤間隔時(shí)間按4、5 min，并按隔站越行的條件下，測(cè)算高速間的連發(fā)比例和高低速間及低高速間的非連發(fā)比例，以確定一個(gè)周期中列車(chē)組合方案的平均間隔時(shí)間，平均分配至1 440 min內(nèi)，并乘以技術(shù)負(fù)荷系數(shù)，從而得到高低速列車(chē)的通過(guò)能力。

隔兩站越行比隔站越行通過(guò)能力減少5%～19%，通過(guò)對(duì)現(xiàn)行京滬運(yùn)行圖分析[15]，高速動(dòng)車(chē)組越行低速動(dòng)車(chē)組，一般按隔1站或2、3站越行，本次按隔1站或2站越行，總結(jié)如下。

在隔1站或2站越行的情況下，列車(chē)追蹤間隔采用5 min，列車(chē)對(duì)數(shù)100對(duì)/d，車(chē)站距離不宜大于65 km；列車(chē)追蹤間隔采用4 min，列車(chē)對(duì)數(shù)在130～150對(duì)/d，車(chē)站距離宜在40～60 km；列車(chē)追蹤間隔采用3 min，列車(chē)對(duì)數(shù)在150～200對(duì)/d，車(chē)站距離宜在35～65 km。

4 車(chē)站間距合理分布建議

速度目標(biāo)值為250 km/h的高速鐵路或城際鐵路，若160 km/h普速列車(chē)上線運(yùn)行，通過(guò)能力水平在100～140對(duì)/d，其站間距離宜在30～50 km。

在350 km/h和250 km/h動(dòng)車(chē)組共線運(yùn)行模式下，通過(guò)能力水平在120～160對(duì)/d，其站間距離宜在30～50 km。

5 實(shí)例驗(yàn)證

5.1 寶蘭高鐵

寶蘭高鐵正線運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度400.9 km，共設(shè)各類(lèi)車(chē)站7處(不含寶雞南)，最大站間距離79.410 km(通渭—定西南)，最小站間距離40.235 km(天水南—秦安)，平均站間距57.269 km。

追蹤間隔4 min，運(yùn)行圖基本按照均勻鋪畫(huà)，指標(biāo)見(jiàn)表11。

表11 現(xiàn)有車(chē)站分布近期運(yùn)輸能力分析

通過(guò)理論計(jì)算，不加站方案，平均站間距離57.2 km，列車(chē)追蹤間隔4 min，可鋪畫(huà)100對(duì)/d客車(chē)；加3站方案，平均站間距離40.1 km，普速客車(chē)被越行2～3次，可鋪畫(huà)客車(chē)104對(duì)/d，若增加1次越行，可增加通過(guò)能力6對(duì)/d，但普速列車(chē)旅行速度從101 km/h降至87.5 km/h。

5.2 西成高鐵

西成高鐵原初步設(shè)計(jì)西安北至江油段運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度504.8 km，設(shè)車(chē)站(所)共12處，平均站間距46.32 km，最大站間距94.617 km，最小站間距20.8 km。各方案運(yùn)輸指標(biāo)分析見(jiàn)表12。

表12 各方案運(yùn)輸指標(biāo)分析(I追=4 min)

通過(guò)理論計(jì)算，最大站間距離與相鄰區(qū)間的平均站間距離為74.3 km，當(dāng)普速列車(chē)為22對(duì)/d時(shí)，理論計(jì)算的列車(chē)對(duì)數(shù)為82對(duì)/d，與鋪畫(huà)運(yùn)行圖只相差4對(duì)/d，誤差在5%以內(nèi)，運(yùn)行圖鋪畫(huà)結(jié)果基本與理論計(jì)算吻合。

5.3 結(jié)論驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)寶蘭高鐵、西成高鐵分別鋪畫(huà)大量運(yùn)行圖，對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果與理論計(jì)算基本一致。高速、城際鐵路的站間距離與通過(guò)能力、運(yùn)輸組織方式以及普速客車(chē)的運(yùn)輸質(zhì)量都有密切相關(guān)，在一定的通過(guò)能力下，對(duì)于運(yùn)輸質(zhì)量要求不同，站間距離有所差異。