李萬臣，陳 亮，劉納奪，保魯昆

（1.中國鐵路鄭州局集團有限公司 運輸部，河南 鄭州 450052；2.中國鐵路鄭州局集團有限公司 科學技術研究所，河南 鄭州 450052；3.中國鐵道科學研究院集團有限公司 運輸及經(jīng)濟研究所， 北京 100081）

鄭州站是中國鐵路鄭州局集團有限公司（以下簡稱“鄭州局集團公司”）管內特等客運站，位于京廣線（北京西—廣州）、隴海線（蘭州—連云港）兩大干線交匯處，并與京廣高速鐵路（北京西—廣州南）、徐蘭高速鐵路（徐州東—蘭州西）、鄭太客運專線（鄭州—太原南）、鄭開城際鐵路（鄭州—宋城路）、鄭機城際鐵路（鄭州—新鄭機場）聯(lián)通，集辦理高速鐵路、城際鐵路、普速客運、行郵列車為一體，是鄭州鐵路“米”字形樞紐的重要組成部分。2021年第一季度調整列車運行圖實施后，鄭州站日圖定列車346列，由于鄭州站旅客列車折角多、機車換掛多，導致咽喉能力受限，部分列車在站作業(yè)時間長，股道利用率低，對運輸能力造成制約。針對車站能力問題，《車站行車工作細則編制規(guī)則》（鐵總運[2017] 174號）[1]對車站咽喉能力的計算方法進行了說明；劉敏等[2-4]對車站通過能力進行了理論分析和仿真研究，但對于如何提升繁忙車站的能力研究相對較少。為緩解鄭州站運輸能力緊張日益突顯的局面，為全路及鄭州局集團公司管內列車運行圖調整創(chuàng)造寬松條件，有必要對鄭州站運輸能力現(xiàn)狀及存在的主要問題進行研究，并提出針對性的改進對策。

1 鄭州站基本概況

鄭州站北咽喉連接京廣線鄭州站以北（以下簡稱“北京廣”）、隴海線鄭州站以西（以下簡稱“西隴海”）、鄭州北站3個方向，鄭太客運專線、徐蘭高速鐵路鄭西段分別從北京廣、西隴海方向接入；南咽喉連接京廣線鄭州站以南（以下簡稱“南京廣”）、隴海線鄭州站以東（以下簡稱“東隴?！保?、鄭州客整所及鄭州動車所3個方向，徐蘭高速鐵路鄭徐段、京廣高速鐵路、鄭機城際鐵路從東隴海方向接入。鄭州站連接示意圖如圖1所示。鄭州站共有13座站臺、13條旅客列車到發(fā)線、223組道岔（其中南岔區(qū)113組，北岔區(qū)110組）。鄭州站由南北咽喉分別延伸連接鄭州機務段和鄭州車輛段，配備調車機車4臺，負責站區(qū)與客整所的車體轉場、列車摘掛作業(yè)。

圖1 鄭州站連接示意圖Fig.1 Connection diagram of Zhengzhou Railway Station

2021年第一季度調整列車運行圖實施后，鄭州站日圖定列車346列，其中始發(fā)44列，終到44列，到開258列；8 : 00—20 : 00白班時段辦理列車 175列/d，20 : 00—8 : 00夜班時段辦理列車171列/d； 開行動車組列車111列/d，其中辦客動車組96列/d、 確認列車8列/d、空送車底7列/d；普速列車圖定需換掛本務機110列/d，共需辦理182次作業(yè)（不含調車機車28次摘掛作業(yè)），換掛列數(shù)占圖定總列數(shù)30.42%。一天中車站繁忙時段分別為4 : 40—6 : 40，11 : 40—14 : 40和17 : 00—20 : 00。其中4 : 40－6 : 40辦理接發(fā)列車43列73次（含客整所轉場2次），平均1.64 min辦理1次接發(fā)列車；機車換掛21列35次（含調車機掛車）。11 : 40—14 : 40為動車組列車接發(fā)密集時段，共需辦理動車組列車接發(fā)35列63次，平均每2.85 min辦理1次動車組列車接發(fā)作業(yè)。17 : 00—20 : 00辦理接發(fā)列車53列99次（含客整所轉場5次），其中動車組列車32次，普速列車67次，平均1.81 min辦理1次接發(fā)列車；機車換掛26列38次（含調車機掛車）。

2 鄭州站運輸能力分析

2.1 北咽喉能力分析

在2021年第一季度運行圖時段中，通過對鄭州站北咽喉一天內列車相關作業(yè)統(tǒng)計，得到鄭州站北咽喉限制咽喉道岔組為第15至第21道岔、第41至第47道岔、第65至第71道岔、第93至第99道岔、第101至第109道岔。對鄭州站北咽喉限制咽喉道岔組接發(fā)列車以及單機運行作業(yè)進行統(tǒng)計，其中白班為8 : 00—20 : 00，夜班為20 : 00—8 : 00，得到鄭州站北咽喉限制咽喉道岔組占用情況如表1所示。

根據(jù)表1可得，鄭州站北咽喉限制道岔組白班占用時長為451 min，夜班占用時長為 512 min，全天占用時長為963 min，按照限制道岔組白班固定維修時間為120 min，夜班固定維修時間為0 min，全天固定維修時間為120 min，限制道岔組空費系數(shù)γ為0.2，對鄭州站北咽喉限制道岔組白班、夜班、全天的通過能力利用率進行計算。

表1 鄭州站北咽喉限制咽喉道岔組占用情況Tab.1 Occupancy for restricted turnout group of north throat for Zhengzhou Railway Station

鄭州站北咽喉限制道岔組白班通過能力利用率為

式中：為限制咽喉道岔組白班通過能力利用率；為該限制咽喉道岔組白班占用時長，min；為限制咽喉道岔組白班固定維修時間，min；γ為該限制咽喉道岔組空費系數(shù)。

鄭州站北咽喉限制道岔組夜班通過能力利用率為

式中：為限制咽喉道岔組夜班通過能力利用率；為該限制咽喉道岔組夜班占用時長，min；為限制咽喉道岔組夜班固定維修時間，min。鄭州站北咽喉限制道岔組全天通過能力利用率為

式中：為限制咽喉道岔組全天通過能力利用率；為該限制咽喉道岔組全天占用時長，min；t固為限制咽喉道岔組全天固定維修時間，min。

綜上可得，鄭州站北咽喉限制道岔組全天利用率為91.19%，白班利用率為93.96%，夜班利用率為88.89%，其中單機影響平均占比為12.77%。由于鄭州站北咽喉限制道岔組通過能力利用率已接近飽和，也造成其車流作業(yè)組織困難。例如，第15至第21道岔是北京廣方向列車接發(fā)進入第11至第13股道時的唯一進路，當辦理北京廣方向列車接發(fā)作業(yè)時，不能辦理西隴海方向列車的接發(fā)作業(yè)。

2.2 南咽喉能力分析

在2021年第一季度運行圖時段中，通過對鄭州站南咽喉一天內列車相關作業(yè)統(tǒng)計，得到鄭州站南咽喉限制咽喉道岔組為第32至第38道岔、第80至第86道岔、第128至第134道岔、T2道岔、T8道岔。對鄭州站南咽喉限制咽喉道岔組接發(fā)列車以及單機運行作業(yè)進行統(tǒng)計，得到鄭州站南咽喉限制咽喉道岔組占用情況統(tǒng)計表如表2所示。

表2 鄭州站南咽喉限制咽喉道岔組占用情況統(tǒng)計表Tab.2 Occupancy for restricted turnout group of south throat for Zhengzhou Railway Station

根據(jù)表2可得，鄭州站南咽喉限制道岔組白班占用時長為477 min，夜班占用時長為 529 min，全天占用時長為1 006 min，按照限制道岔組白班固定維修時間為120 min，夜班固定維修時間為0 min，全天固定維修時間為120 min，限制道岔組空費系數(shù)γ為0.2，對鄭州站南咽喉限制道岔組白班、夜班、全天的通過能力利用率進行計算，其計算公式同北咽喉限制道岔組，得到鄭州站南咽喉限制道岔組全天利用率為95.27%，白班利用率高達99.38%，夜班利用率為91.84%，其中單機影響平均占比為15.51%。由于鄭州站南咽喉限制道岔組通過能力利用率已接近飽和，也造成其車流作業(yè)組織困難。例如，第32至第38道岔是東隴海方向列車接發(fā)進入第9至第10股道時的唯一進路，當辦理東隴海方向列車接發(fā)作業(yè)時，不能辦理南京廣方向列車接發(fā)作業(yè)。

2.3 到發(fā)線能力分析

鄭州站共有旅客列車到發(fā)線13條，根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，鄭州站辦理各類旅客列車接發(fā)作業(yè)的到發(fā)線占用時間為：普速始發(fā)列車提前70 min轉入站內，動車組列車提前30 min轉入站內；普速終到列車在站內需50 min轉出，動車組列車在站內需50 min轉出；接車提前開放進站信號機時間為7 min，發(fā)車出清股道時間為3 min，合計為10 min。

根據(jù)2021年第一季度運行圖，鄭州站白班辦理接發(fā)列車共175列，總停時為1 345 min；普速始發(fā)列車共13列，其提前轉入站內時間共計910 min；動車組列車共4列，其提前轉入站內時間共計 120 min；普速終到列車共11列，其在站內轉出時間共計550 min；動車組終到列車1列，其在站內轉出時間為50 min；立折列車在站內時間共計939 min；所有列車提前開放信號及出清股道占用到發(fā)線時間共計1 750 min。故鄭州站白班時段到發(fā)線占用時長合計5 664 min。鄭州站到發(fā)線空費系數(shù)γ到取0.2。計算得到鄭州站白班時段到發(fā)線能力利用率為

式中：為白班時段到發(fā)線能力利用率；為白班時段到發(fā)線占用時長，min；M為接發(fā)旅客列車到發(fā)線數(shù)量，條；γ到為到發(fā)線空費系數(shù)。

根據(jù)2021年第一季度運行圖，鄭州站夜班辦理接發(fā)列車共171列，總停時為2 127min；普速始發(fā)列車共5列，其提前轉入站內時間共計 350 min；動車組始發(fā)列車共5列，其提前轉入站內時間共計150 min；普速終到列車共6列，其在站內轉出時間共計300 min；動車組終到列車8列，其在站內轉出時間共計400 min；立折列車在站內時間共計155 min；所有列車提前開放信號及出清股道占用到發(fā)線時間共計1 710 min。故鄭州站夜班時段到發(fā)線占用時長合計5 192 min。鄭州站到發(fā)線空費系數(shù)γ取0.2。計算得到鄭州站夜班時段到發(fā)線能力利用率為

式中：為夜班時段到發(fā)線能力利用率；為夜班時段到發(fā)線占用時長，min。

由上述計算可知，鄭州站白班時段到發(fā)線能力利用率為75.64%，夜班時段為69.34%，白班時段到發(fā)線能力利用率略高于夜班，但均未超過80%，主要原因是咽喉能力制約到發(fā)線利用率。

3 存在問題分析

（1）機車換掛作業(yè)占用咽喉時間長。一是折角列車導致的換掛作業(yè)時間長，根據(jù)2021年第一季度運行圖，鄭州站每日辦理的折角列車共20列，其中西到北開、北到西開的列車共14列，東到南開、南到東開的列車共6列，折角列車每日占用咽喉時間共計約300 min，南、北咽喉各占用約 150 min。二是根據(jù)2021年第一季度運行圖，鄭州站東到西開、東到北開方向由鄭州局集團公司擔當?shù)钠账僦蓖熊囉?列未貫通機車交路，須在鄭州站換掛機車，每次換掛約用時23 min，每天換掛計 8次，共需要約184 min。

（2）始發(fā)、終到列車調車作業(yè)影響較大。鄭州站2021年第一季度運行圖中，西北方向始發(fā)列車有4列，每列需要4次調車作業(yè)（調車機2次、本務機出段2次）；終到列車5列，每列需要5次調車作業(yè)（調車機2次、本務機入段3次），合計需辦理至少41列次調車進路。其中，始發(fā)列車平均需提前40 min轉入到發(fā)線，終到列車作業(yè)完畢后平均需30 min轉場，導致始發(fā)、終到列車的調車作業(yè)占用咽喉、到發(fā)線時間較長，對咽喉通過能力和到發(fā)線利用率的影響較為明顯。

（3）動車組車底出入庫占用車站咽喉能力多。鄭州動車所存放的動車組車底出入庫，均需經(jīng)由鄭州站南咽喉，2021年第一季度運行圖中轉場動車組列車16列，每日共需辦理32次動車組列車轉場作業(yè)，根據(jù)運行圖及現(xiàn)場作業(yè)，每列動車組列車轉場作業(yè)占用咽喉道岔時長為3 min，累計每日占用南咽喉時間為96 min，對鄭州站南咽喉影響較大。

（4）部分列車作業(yè)占用車站股道時間長。始發(fā)直供電旅客列車車底在鄭州站連掛本務機車后，須預熱不低于40 min?，F(xiàn)有12列出庫列車中10列為直供電列車、2列為非直供電列車。按照現(xiàn)有規(guī)定，直供電旅客列車車底須提前至少60 min進入車站股道，而非直供電客車車底為提前至少40 min，共占用股道時間至少680 min。

（5）部分列車開行頻次不高但長期占用圖定運行線。2021年第一季度運行圖中， 1304，1303次（鄭州—北京西）客座率分別為29.6%，41.1%；K330，K329次（天津—洛陽）客座率分別為32.5%，45.1%；K790/1，K792/89次（南昌—西安）客座率分別為22.6%，17.4%，該3對旅客列車僅在高峰線運行，其開行頻次、客座率均不高，但長期占用圖定運行線，也是鄭州站能力緊張的原因之一。

4 優(yōu)化建議

結合對鄭州站的運輸能力分析和現(xiàn)場實踐，研究充分利用樞紐線路條件，協(xié)調機務、車輛等部門克服困難為大運輸服務，通過減少機車換掛以釋放咽喉能力，增加直供電車底在客整所供電預熱等措施，提高鄭州站運輸能力。具體建議如下。

（1）組織列車改經(jīng)西北環(huán)線繞行。充分利用鄭州鐵路樞紐線路條件，增加途徑西北環(huán)線迂回運輸?shù)牧熊噷?shù)，減少鄭州站折角換掛時間長、股道占用時間長的作業(yè)，有效釋放咽喉能力。鄭州鐵路樞紐有1條既有的西北環(huán)線，將北京廣與西隴海方向連接起來，可把需走行北京廣與西隴海方向的列車從經(jīng)停鄭州站改為經(jīng)行該西北環(huán)線，同時調整列車接車交路，其中K385，K386，K817，K818，K507，K508次列車可改為使用中國鐵路西安局集團有限公司的機車牽引；K117，K118，K267，K268，T9，T10次列車可改為使用鄭州局集團公司的機車擔當；K257，K258次列車可改為使用中國鐵路北京局集團有限公司的機車擔當，并在關林與中國鐵路武漢局集團有限公司的機車換機換乘，機車走小交路回段整備；上述列車繞行西北環(huán)線，將減少98條占用咽喉能力的進路（含28條接發(fā)列車進路、70條本務機車調車進路），可節(jié)約鄭州站股道占用時長390 min。

（2）貫通機車交路[5-6]。堅持“大運輸”理念，統(tǒng)籌協(xié)調相關專業(yè)部門，研究貫通機車交路，取消部分列車原本在鄭州站換掛機車的作業(yè)，減少因換掛機車對咽喉能力的影響。增加管內普速列車機車的貫通數(shù)量，減少機車換掛，提高咽喉通過能力和到發(fā)線利用率。對于2021年第一季度運行圖中鄭州局集團公司擔當?shù)男钃Q掛機車的8列直通旅客列 車（K31，K32，K1149/8，K1147/50，K2277/6，K175，K735，K1143），可貫通其機車交路，預計將減少本務機調車進路36條，減少不必要的咽喉能力占用，從而提高咽喉通過能力，降低調車進路對接發(fā)車進路的影響。

（3）延長始發(fā)終到列車本務機作業(yè)區(qū)段。針對始發(fā)、終到列車調車作業(yè)頻繁的問題，通過延長鄭州站始發(fā)終到列車本務機作業(yè)區(qū)段，使鄭州站始發(fā)終到列車在轉場出入庫時使用本列本務機車，以減少調車機車與本務機車在咽喉的調車作業(yè)，增加鄭州站咽喉通過能力和股道利用率。通過減少西隴海、北京廣方向始發(fā)終到列車本務機與調車機的換掛，經(jīng)測算可以減少21條調車進路，節(jié)約到發(fā)線占用時長410 min，增加鄭州站咽喉通過能力和到發(fā)線利用率，降低調車作業(yè)對接發(fā)列車的影響，同時可將鄭州站配屬的調車機車由4臺降為3臺。

（4）調整動車組配屬[7]。在2021年第一季度運行圖調整后，鄭州動車所配屬動車組計劃增加至16組，考慮鄭州站運輸能力制約，將鄭州動車所的動車組調整到鄭州東動車所，從而減少動車組列車轉場作業(yè)對鄭州站南咽喉的影響。目前動車組配屬調整方案已有效實施，將16組動車組全部轉屬至鄭州東動車所，極大地緩解了鄭州站和鄭州客整所的作業(yè)困難，2021年第一季度運行圖僅余2組外局動車組在鄭州客整所過夜存放，2021年第二季度運行圖調整后也已全部轉入鄭州東動車所，調整后鄭州站南咽喉的利用率得到進一步提升。

（5）相關作業(yè)外移。根據(jù)直供電旅客列車車底預熱作業(yè)要求，結合鄭州鐵路樞紐相關站場作業(yè)實際情況，擬在鄭州客整所客檢場增加列車供電樁，對鄭州站始發(fā)的直供電車底檢修后可直接進行預冷預熱，減少直供電旅客列車車底占用到發(fā)線時間。經(jīng)測算，旅客列車車底預熱作業(yè)外移后，每列直供電旅客列車車底可減少鄭州站股道占用時間20 min，按2021年第一季度運行圖中10列直供電始發(fā)旅客列車計算，可減少股道占用時間共計 200 min。

（6）停運或減少個別客座率低的旅客列車。針對客座率不高、長期占用鄭州站資源的列車，采取停運或高峰時段開行的原則，減少對鄭州站能力的占用[8]，從而提高鄭州站能力的冗余度，為車站運行秩序快速恢復提供支撐。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采取停運1304，1303，K330，K329，K790/1，K792/89次共3對旅客列車的措施后，鄭州站日均辦理旅客列車接發(fā)每列間隔可增加14 s。

5 結束語

隨著列車運行圖調整頻次持續(xù)增多，需加開旅客列車的數(shù)量不斷增長，鄭州站的能力問題已成為制約全路列車運行圖調整的一個重要因素。通過優(yōu)化旅客列車徑路、機車交路、車輛作業(yè)等措施，可以有效釋放鄭州站的咽喉和到發(fā)線能力，為下一步的列車運行圖調整提供能力冗余。鐵路車站運輸能力涉及站場設備條件、機車車輛運用以及調度指揮水平等因素，提高鄭州站運輸能力，還需要結合實際情況不斷分析優(yōu)化對策，為高質量地開行讓旅客滿意的旅客列車提供技術支撐。