城際鐵路車站分布方法研究

吳　琪

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津　300142)

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城際鐵路車站分布方法研究

吳琪

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津300142)

摘要：城際鐵路是我國當前城市群交通基礎設施發展的重要方式，而合理的車站分布方案直接影響著城際鐵路對客流的吸引強度、運輸功能與輸送能力的發揮及運輸企業運營效益的增長。文章以此為研究對象，結合我國城際鐵路規劃與設計現狀，分析車站布局的影響因素，確定滿足不同速度列車的車輛性能、通過能力、旅速系數及列車間隔等站間距范圍，提出以站間距范圍為依據的城際鐵路車站分布方案。

關鍵詞：城際鐵路；車站分布；站間距；大站直達列車；站站停列車

鐵路運輸的服務載體主要體現在兩大設施設備上，即車站和列車。隨著城際鐵路的發展，車站不僅僅是傳統意義上辦理列車作業、組織旅客乘降的場所，更是作為直接引發和誘增客流產生的基點以及城市群聯系的關鍵節點，而車站分布是否合理將直接影響著客流的吸引強度、運輸功能與輸送能力的發揮以及運輸企業運營效益的增長。

1我國城際鐵路發展現狀

我國城際鐵路的規劃與建設旨在服務于城市群內的中心城市之間以及與中小城鎮間的旅客運輸，同時承擔超大城市、特大城市至其郊區或近郊衛星城市等外圍組團的旅客運輸[1]。

縱觀我國城市群的發展，以廣州、深圳超大城市為中心的珠江三角洲、以上海、南京為中心的長江三角洲、以北京、天津為中心的京津冀地區為代表的三大都市經濟圈已經形成，而以鄭州、沈陽等大城市為中心的如中原城市群、遼中南城市群等區域也正在迅速崛起。

本文根據各城市群城際鐵路網的規劃研究報告，分析其規劃的主要線路長度及設站情況，具體數據見表1所列。

由表1可以看出，以上五大城市群城際鐵路線路長度大多在50～200 km，僅有個別線路長度超過200 km，站間距在5～20 km范圍內所占比例較大。符合我國城市群發展特點，大城市的郊區與周邊的中小城鎮已連成一片，形成都市連綿帶，沿線城鎮分布密集，人口相對集中，人員交流頻繁。

表1　相關城市群主要城際鐵路客運系統建設及規劃情況

2車站分布影響因素

(1) 客流出行需求。城際鐵路主要服務于城市群內大城市間及大城市周邊的短途客流，其沿線經過的城鎮人口數量的多少，能夠大體反映城鎮內存在的城際客流的大小。沿線人口數量越多，發生量就越多，即客流量就越多。對于出行需求較大的城市，往往作為城際鐵路設站的首選。

(2) 與其他運輸方式接駁。城際鐵路的主要功能是滿足城際間通勤、通學、商務、探親及旅游客流，由于大部分客流的到達地并不是目的地，因此，必然會存在旅客換乘問題，這也使城際鐵路與其他交通方式的協調，尤其是與城市公共交通及客運專線的合理接駁，成為影響車站設置的一個因素[2]。

(3) 工程實施。從工程實施角度看，城際鐵路車站布設主要考慮工程可行性及工程投資及運營的經濟性影響。車站在選址時往往受到地形、地勢等條件的限制[3]；車站作為城市中重要的基礎設施，建設與運營的成本投入巨大。因此，在車站分布中既要考慮設站所產生的工程投資費用，又要考慮運營成本和產生的收益。

(4) 城市化發展。隨著城市化發展，人們的活動范圍和產業布局逐漸擴大，出行需求不再局限城市內部，而是更趨向于城市之間、城鎮之間，形成具有一定規模的城際客流，且城市化程度越高，城市間的交流與聯系就越緊密[4]。因此，車站分布應與城市發展充分協調，結合城市群的發展方向、產業結構特征以及資源分布等因素合理確定。

3城際鐵路合理站間距確定

合理的站間距取值是確定車站分布方案的基礎，影響著項目綜合效益的發揮。站間距越大，對列車的運行有利，站間距越小，對客流的吸引和誘導有利。因此，站間距的確定應綜合多方面因素，從不同的角度出發。以下主要針對線路長度在50～200 km范圍內的城際鐵路車站分布方法進行研究。

3.1基于列車性能的站間距離l1

城際列車種類主要是大站直達列車和站站停列車。大站快車主要停靠客流量較大的車站，其運行中跨越多座車站，區間距離通常滿足車輛性能的要求，因此，車站分布的站間距主要受站站停列車的影響[5]。列車在區間運行中需經過加速和減速的過程，通常速度等級越高的動車組，其對應的平均加速度和減速度就越小，啟動加速和制動減速所需走行的距離就越長，所需的站間距就越大。

不同速度目標值下的動車組加減速性能存在一定差異，本次研究以CRH6型動車組為例，列車加減速距離見表2所列。

由表2可以看出，速度目標值越高，列車加速、制動距離也越長。如果站間距較短，選擇過高的速度目標值，列車頻繁起動、制動，速度優勢不能充分發揮，不僅影響運輸效率，而且增加工程投資。

根據運營經驗，通常認為列車在區間以速度目標值運行的距離占整個區間的50%以上，即站間距應大于列車加減速距離合計的2倍以上，車站分布與速度目標值是相適應的。因此，對于站站停列車的停站方案，120 km/h速度目標值的合理站間距離在4.1 km以上，140 km/h的合理站間距離在6.1 km以上，160 km/h的合理站間距離約為9 km以上，而200 km/h的合理站間距離約為17.5 km左右。

表2　不同速度目標值對應的列車加減速距離　　　　m

3.2基于通過能力的站間距離l2

由于大站直達列車和站站停列車的停站方案不同，在運行中必然會出現大站快車越行站站停列車的情況。越行次數由列車開行比例和追蹤間隔決定，在某處發生越行時，就需要在此設置車站及配線以滿足越行需要。因此，車站設置的數量和位置會對線路的通過能力產生一定影響，即在車站分布中應結合運營要求，保證必要的通過能力。

根據相關研究，在已知大站快車與站站停列車的開行比例時，合理站間距的計算公式[6]為

(1)

(1) 速度匹配方案。根據確定的大站快車和站站停列車速度目標值，列舉4種可行的速度匹配方案，即250 km/h與200 km/h、250 km/h與160 km/h、200 km/h與160 km/h、200 km/h與140 km/h。

(2) 列車追蹤間隔。在滿足技術條件下，參考國內外取值，城際鐵路的列車追蹤間隔最短按3 min考慮；同時，為了達到較好的服務水平，追蹤間隔以不超過6 min為宜。因此，本次研究將追蹤間隔取值范圍確定為3～6 min。

(3) 大站快車所占比重。通常情況下，新建線路要求大站快車達到一定比重，才能滿足運輸組織需要，取得良好的營運效果。在本次研究中，為方便比較不同情況下的車站分布情況，按整數對開行比例取值，即10%～90%。

基于以上分析，通過計算后，可得到不同情況下城際鐵路應滿足通過能力的合理站間距離，其取值見表3所列。

表3　不同情況下城際鐵路的車站距離　km

3.3基于旅速系數的站間距離l3

對城際鐵路而言，不論是大站快車，還是站站停列車，其旅速都應比既有通道內其他種類列車要高，以突出城際鐵路的優勢。若站間距較小，停站次數較多，則會降低列車的旅行速度。為保障合理的旅速系數，城際鐵路車站分布宜設置較大的站間距。

定義城際鐵路線路長度為L，站站停列車的最高運行速度為V站站停，則列車旅行時間[7-8]為

(2)

其中，r為既有線相同速度的旅速系數。

列車運行的可松弛時間Δ及停站次數n為

(3)

(4)

其中，Δt為列車起停附加時間與平均停站時間之和。

滿足旅速系數的合理站間距為

(5)

通常情況下，大站快車的旅速可以滿足旅速系數的要求，本次研究主要分析站站停列車的旅速系數對于站間距的限制，選取3種速度目標值方案，為便于比較，旅速系數取值范圍設定在0.60～0.95之間[9]。起停附加時間與平均停站時間分別取1 min，計算結果如圖1所示。

圖1　旅行速度與站間距離的關系

由圖1可以看出，最高列車運行速度若為定值，旅速系數越大，站間距則越大；但當旅速系數較小時，站間距的增幅較緩，隨著旅速系數的增大，站間距變化的幅度也隨之變大；對于不同速度的列車，旅速系數較小，滿足其合理站間距差別也較小；當旅速系數增大時，差別就會越來越明顯。

3.4基于列車間隔的站間距離l4

城際鐵路通常采用大站直達列車、站站停列車以及跨線城際列車共線運行，且大站快車可越行站站停列車的運輸組織模式。大站快車的發車間隔受站間距最大的區間限制，適當地設置越行站，可縮短大站快車的發車間隔，利于運輸組織的均衡。因此，通過大站快車發車間隔對站間距的影響分析，可確定列車間隔與城際鐵路車站分布的內在聯系。

大站快車的間發時間[10]為

(6)

由此得出滿足列車間隔的合理站間距為

(7)

針對4種速度匹配方案得出計算結果，如圖2所示。

圖2　列車發車間隔與站間距離的關系

由圖2可以看出，站間距隨著列車間隔的增加而增大。因此，城際鐵路中大站快車發車間隔嚴格制約著車站分布，在發車間隔確定的情況下，站間距以不超過表中數據為宜。

3.5合理站間距的確定l

城際鐵路的合理站間距應結合車輛性能要求，并滿足一定的通過能力，保證站站停列車的旅速系數大于既有線的同時，盡可能縮短大站快車的發車間隔。基于不同條件下的站間距分別為l1、l2、l3、l4，則合理的站間距離l應滿足為

max(l1,l2,l3)≤l≤l4

(8)

由(8)式確定的站間距為一個區間范圍，在進行車站分布設計時，可將其作為重要依據，并根據具體實際情況進行適當調整。

4結束語

本次研究在分析車站分布的影響因素基礎上，從車輛性能、通過能力、旅速系數及列車間隔4個方面，分別對站間距的要求進行探討，綜合確定城際鐵路合理站間距范圍。

在進行車站分布設計時，可在遵循車站分布設計原則基礎上，初步確定合理站間距范圍，綜合考慮各方面因素，以客流需求為主，結合城市發展、工程條件及投資估算等實際情況，采用定性與定量分析的方法進行站點布設，從而確定城際鐵路車站分布合理方案。

〔參考文獻〕

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[9]朱蓓玲.合理確定地鐵車站站間距離[J].鐵道標準設計，1999(3)：19-20.

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收稿日期：2016-2-19;修改日期：2016-02-23

作者簡介：吳琪(1988-)，男，遼寧葫蘆島人，碩士，鐵道第三勘察設計院集團有限公司助理工程師．

中圖分類號：U239.5

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)01-0016-04