城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量研究

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（中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 交通與城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610031）

城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量研究

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（中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 交通與城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610031）

根據(jù)城際鐵路運(yùn)營(yíng)組織特點(diǎn)和城際列車的技術(shù)作業(yè)要求，在分析城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量影響因素的基礎(chǔ)上，計(jì)算得出城際鐵路中間站不設(shè)置到發(fā)線的條件，以及不同車站分布和列車間隔條件下，開行大站直達(dá)列車和站站停列車的合理匹配關(guān)系。在一定車站分布條件下，根據(jù)線路系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力或需要能力，計(jì)算得到中間站的合理到發(fā)線數(shù)量。

城際鐵路；中間站；到發(fā)線

1 問題的提出

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)不斷加快，人口和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)大規(guī)模、快速度向城鎮(zhèn)集聚，城市地域大幅度拓展，城市空間向都市圈、城市帶、城市群轉(zhuǎn)換，迫切需要建設(shè)大運(yùn)量、小編組、快速度、公交化運(yùn)營(yíng)的城際鐵路，承擔(dān)城市集群內(nèi)各城市、中心城市、主要城鎮(zhèn)、城市組團(tuán)、次中心城鎮(zhèn)之間的旅客運(yùn)輸，支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》(2008年調(diào)整) 正式將城際鐵路規(guī)劃和建設(shè)提上議事日程，長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、京津翼等地區(qū)城際鐵路網(wǎng)相繼得到國(guó)家審批，隨著京津城際鐵路的開通，滬寧、廣珠、綿成樂、海南東環(huán)等城際鐵路相繼開工建設(shè)，大批城際鐵路處于規(guī)劃研究之中。在城際鐵路的工程設(shè)計(jì)和投資決策過程中，由于多數(shù)車站伸入城市或城鎮(zhèn)中心，車站規(guī)模成為線路工程投資的主要控制因素，因此合理確定車站到發(fā)線數(shù)量，對(duì)控制車站規(guī)模和工程投資具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于車站規(guī)模控制一直沒有合理的解決辦法，到發(fā)線數(shù)量主要是通過列車運(yùn)行圖鋪畫，以驗(yàn)證方式完成設(shè)計(jì)年度運(yùn)輸需求來確定，缺乏理論依據(jù)，因此現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法具有較大的局限性，十分必要對(duì)城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量進(jìn)行研究。

2 城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量的影響因素

（1）運(yùn)輸組織功能。城際鐵路是自成體系還是兼顧一定路網(wǎng)功能，是否承擔(dān)跨線列車，是影響車站到發(fā)線數(shù)量的重要因素。

（2）車站分布。城際鐵路的站間距離決定列車運(yùn)行時(shí)分，也決定大站直達(dá)列車越行站的站停列車條件，需要配置到發(fā)線滿足列車越行的要求。

（3）列車運(yùn)行速度。大站直達(dá)列車和站站停列車具有一定速差，需要在越行站配置到發(fā)線滿足列車越行的要求。

（4）列車對(duì)數(shù)。城際鐵路大站直達(dá)列車和站站停列車的不同數(shù)量匹配，影響越行條件和車站股道占用，需要配置相應(yīng)數(shù)量的到發(fā)線。

（5）列車時(shí)段性特征。城際鐵路客流一般具有明顯的時(shí)段性特征，高峰時(shí)段的作業(yè)需求決定車站的到發(fā)線數(shù)量。

3 城際鐵路運(yùn)輸組織特點(diǎn)

城際鐵路作為城際客運(yùn)專線，組織跨線直達(dá)(具有路網(wǎng)功能線路)、大站直達(dá)和站站停列車共線的運(yùn)輸組織模式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)列車最小間隔時(shí)間為3 min。大站直達(dá)列車速度等級(jí)為 250 km/h、200 km/h；站站停列車速度等級(jí)為 200 km/h、160 km/h、140 km/h 等；跨線直達(dá)列車速度采用 160 km/h及以上的機(jī)車牽引或動(dòng)車組列車。城際鐵路的列車開行具有較強(qiáng)的周期性，采用節(jié)拍式運(yùn)輸。

4 城際鐵路中間站不設(shè)置到發(fā)線的條件

城際鐵路的大站直達(dá)列車需要越行站站停列車時(shí)，車站應(yīng)配置到發(fā)線滿足列車越行要求，否則可以不設(shè)置到發(fā)線。目標(biāo)站不設(shè)到發(fā)線的列車運(yùn)行如圖1所示。則有：式中：tz、td分別表示站站停列車和大站直達(dá)列車在甲乙兩站間的旅行時(shí)間 (min)，通過旅行速度系數(shù)計(jì)算確定；Idt為列車到通間隔時(shí)間 (min)，tj為相鄰兩站站停列車在乙站的間隔時(shí)間。

目標(biāo)站不存在列車越行的條件為：

式中：I追為列車追蹤間隔時(shí)間 (min)。則有：

式中：L甲乙為目標(biāo)站前后兩個(gè)區(qū)間距離之和 (km)；Vd為大站直達(dá)列車速度 (km/h)；Vz為站站停列車速度(km/h)；βd為大站直達(dá)列車旅行速度系數(shù)，通常取0.85；βz為站站停列車旅行速度系數(shù)，通常取 0.7。

圖1中 Tt為站站停列車在目標(biāo)站的停站時(shí)間(min)。表1為不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)條件下計(jì)算的不設(shè)到發(fā)線中間站前后兩個(gè)區(qū)間的距離之和 L甲乙。

表1 不設(shè)到發(fā)線中間站前后兩個(gè)區(qū)間的距離之和 L甲乙

當(dāng)前后兩個(gè)區(qū)間的距離之和小于等于表1中的L甲乙值時(shí)，不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路中間站可以不設(shè)到發(fā)線。

5 城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量

（1）城際鐵路高峰小時(shí)列車數(shù)量匹配。在一定車站分布條件下，城際鐵路能力受區(qū)段內(nèi)最大區(qū)間距離的控制，高峰小時(shí)最大限度使用線路能力和占用車站到發(fā)線，決定了城際鐵路大站直達(dá)列車和站站停列車的數(shù)量匹配關(guān)系。大站直達(dá)列車的開行應(yīng)同時(shí)考慮合理兼顧站站停列車的服務(wù)質(zhì)量。在實(shí)踐中，高峰小時(shí)的大站直達(dá)列車對(duì)數(shù)原則上應(yīng)小于4對(duì) (含跨線直達(dá)列車，大于4對(duì)時(shí)需要成組運(yùn)行)，并實(shí)現(xiàn)節(jié)拍式運(yùn)輸。大站直達(dá)列車對(duì)站站停列車的影響如圖2所示。

式中：tmd、tmz為大站直達(dá)列車和站站停列車最大區(qū)間運(yùn)行時(shí)分 (min)；tdf、ttf為到發(fā)間隔時(shí)間和通發(fā)間隔時(shí)間 (min)；tdy為1列大站直達(dá)列車的影響時(shí)間；nd、nz為高峰小時(shí)大站直達(dá)列車和站站停列車對(duì)數(shù)；ε基、ε額外為大站直達(dá)列車的基本扣除系數(shù)和額外扣除系數(shù)。

以城際鐵路大站直達(dá)列車速度 250 km/h、站站停列車速度 160 km/h，最長(zhǎng)站間距離 11.8 km 為例，計(jì)算不同車站分布和列車間隔條件下，大站直達(dá)列車和站站停列車的合理匹配關(guān)系，如表2所示。

表2 城際鐵路高峰小時(shí)大站直達(dá)列車和站站停列車對(duì)數(shù)

（2）簡(jiǎn)單越行停留時(shí)間。大站直達(dá)列車越行站站停列車時(shí)形成的最大越行停留時(shí)間 tymax和最小越行停留時(shí)間 tymin如圖3所示。

由圖 3 中可知，tymin＝tdt＋ttf＋tq＋tt；tymax＝tztd＋tdt＋ttf＋tq＋tt。在計(jì)算 tymax時(shí)沒有考慮列車在被越行后的出發(fā)情況，認(rèn)為其是緊密發(fā)車。一般取站站停列車被越行停站的時(shí)間 ty為 tymax、tymin的平均值，即：

ty＝1/2(tymax＋tymin)＝1/2(tz－td)＋tdt＋ttf＋tq＋tt式中：tq、tt分別為列車起、停車附加時(shí)間 (min)。

（3）城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量。中間站到發(fā)線主要用于站站停列車的停站作業(yè)和待避大站直達(dá)列車，占用到發(fā)線的時(shí)間由停站作業(yè)時(shí)間和越行停留時(shí)間構(gòu)成。車站到發(fā)線的最大占用是在高峰期間，因此高峰小時(shí)的到發(fā)線需要量即為車站到發(fā)線數(shù)量：

式中：D 為中間站到發(fā)線數(shù)量 (單向)；t作業(yè)為站站停列車旅客作業(yè)時(shí)間 (1min)；t進(jìn)為站站停列車進(jìn)站停車時(shí)間 (40 s)；t出為列車啟動(dòng)出站時(shí)間 (50 s)；tg為高峰小時(shí)時(shí)間 (60 min)。

在一定車站分布條件下，根據(jù)線路設(shè)計(jì)能力或需要能力 (全日行車計(jì)劃)，能夠計(jì)算出城際鐵路中間站合理的到發(fā)線數(shù)量。以城際鐵路大站直達(dá)列車速度 250 km/h、站站停列車速度 160 km/h，最大站間距離 11.8 km 為例，計(jì)算在不同列車開行方案下，中間站到發(fā)線數(shù)量如表3所示。

表 3 城際鐵路中間站到發(fā)線數(shù)量(單向)

由表3可知，在上述條件下城際鐵路中間站單向僅需設(shè)置1條到發(fā)線。

6 研究結(jié)論

對(duì)城際鐵路車站不設(shè)置到發(fā)線和合理確定車站到發(fā)線數(shù)量的研究，對(duì)指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)、控制車站規(guī)模和工程投資具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。研究的主要結(jié)論如下。

（1）在城際鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一定時(shí)，可計(jì)算得到城際鐵路中間站不設(shè)置到發(fā)線的條件，即根據(jù)該中間站與前后兩區(qū)間的站間距離之和確定是否需要設(shè)置到發(fā)線。

（2）根據(jù)城際鐵路運(yùn)輸組織特點(diǎn)，可計(jì)算出不同車站分布和列車間隔條件下，開行大站直達(dá)列車和站站停列車的合理匹配關(guān)系。

（3）城際鐵路的高峰小時(shí)到發(fā)線需要量決定中間站的到發(fā)線數(shù)量，在一定車站分布條件下，根據(jù)線路系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力或需要能力 (全日行車計(jì)劃)，能夠計(jì)算得到中間站的合理到發(fā)線數(shù)量。

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1003-1421(2011)02-0024-03

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2010-04-27

2010-05-13

責(zé)任編輯：林 欣