太原局C80E型敞車運用的組合分解站設置研究

白 軍，唐金金，蘇瑞曄，林 園，周含笑

（1.太原鐵路局 運輸處，山西 太原 030013；2.北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044）

太原局C80E型敞車運用的組合分解站設置研究

白 軍1，唐金金2，蘇瑞曄2，林 園2，周含笑2

（1.太原鐵路局 運輸處，山西 太原 030013；2.北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044）

為提升運輸效率，太原鐵路局將把C80E通用型敞車運用考驗范圍擴大至全局。太原鐵路局北區為重載線路，而南區為非重載線路，因此對于跨區運行的列車需要進行組合分解。在分析組合分解站設置影響因素的基礎上，構建了重載列車組合分解站P-中值選址模型；然后根據求解結果，選擇了韓家嶺站和寧武站作為C80E萬噸重載列車的組合分解站，并對其需要的改擴建方案和任務分工進行了簡要介紹。

C80E型敞車；P-中值選址模型；重載列車；組合分解站

1 前言

C80E（H、F）通用型敞車（以下簡稱C80E型敞車）軸重27t、載重80t，是我國鐵路通用貨車由70t級向80t級升級換代的主力車型，2014年6月-2014年7月，近5 000輛C80E型敞車陸續交付大秦線投入運用。C80E型敞車全部在原有C80型敞車運行區段內運用，按“單元萬噸列車”和“組合1.5萬噸列車”兩種編組方式與編組輛數組織運輸。實際運用過程中，C80E型敞車通過大量新材料、新技術、新工藝的應用，降低了車輛自重，提高了有效載重和結構可靠性，提升了車輛運輸能力，降低了檢修維護成本，與原有車型相比具有良好的綜合經濟效益。

為降低列車開行數量、提高重載線路通過能力，部分單元重載列車需在與重載線路相連的換重站進行換重作業，或者在裝車域內設立組合分解站，將牽引重量較小的列車組合為大編組列車并“組列上線”。在組合分解站內一般不辦理車列的解編作業，重點是以列為單位辦理小列的組合作業，或對回送空車大列進行分解作業［1］。

針對重載鐵路運輸中組合列車及組合分解站設置的研究，國外學者主要集中在線路設備能力和運營經濟上，文獻［2］以最小邊際成本為基礎，分析和評估了運距和運能平衡經濟運輸能力的問題。國內學者則從多個方面分別進行了深入研究。梁倩等［3］指出了大秦線開行2萬t重載列車對湖東站到發線通過能力的影響及主要因素，綜合提出了重車方向列車在湖東站不換掛機車，各裝車點到達湖東站的2萬t、1萬t列車均在裝車地或集結地進行全部技檢作業的行車組織方案。劉博［4］重點指出重載列車組合分解站站型布置、車站作業特點以及列車在站作業過程的特殊性，建立了重載列車組合分解站通過能力計算的模擬模型和算法，并以湖東站為例對模擬結果進行驗證。楊秋林［5］研究了組合分解站布局、樞紐內組合分解站選址、組合分解站的車場改造等問題，分別從宏觀、中觀、微觀上對重載列車組合分解站布局、組合分解站選址、組合分解站車場改造的理論方法提出了符合既有線上開行組合式重載列車的理論和方法。韓雪松等在文獻［1］中將裝車端按貨源供給水平及運輸組織方式劃分為戰略裝車點、裝車區及裝車域3個層次，以組合列車總組合時間最小化為目標構建了符合我國重載線路裝車域車流組織特征的車流組合方案優化模型，并用啟發式算法進行求解；在文獻［6］中分析了我國重載運輸組合分解站作業過程，歸納出組合分解站組合作業特征，構建符合我國重載運輸組合分解站重載列車組合作業特征的非線性0-1規劃模型，并用“表格法”對模型進行求解。張進川等［7］探討了影響重載列車組合分解站能力的主要因素，提出基于實現概率的重載列車組合分解站通過能力的計算方法，建立適用于確定重載列車組合分解站通過能力的仿真模型，并用重載列車組合分解站實例多模型進行了驗證。

2 組合分解站設置影響因素分析

2.1 組合分解站選址合理性

為盡量避免組合分解站設置給車站和樞紐帶來的影響，選址過程中需減少對運輸組織方案的干擾，同時避免對所選站點進行大面積改造。具體需要考慮點線能力協調、空重車流區別對待、運行干擾小三個方面。

（1）點線能力協調。由于車站咽喉區的線路復雜，作業性質相差較大，而且是列車到發、機車走行、調車、車輛取送等各種作業的必經之地，因此點線能力不協調集中在咽喉區上。在車站范圍內，行車作業占用咽喉時間分別由列車到達、出發、通過咽喉區占用的時間組成，三者占用時間的比例便是點線能力協調的本質體現。

（2）空重車流區別對待。為使裝車點快速地輸送空車以便裝車點貨物裝車，而空車組合需要一定的等待時間，所以在卸車點不應以組合列車的方式進行排空。以大秦線為例，雖然具備技術條件，但并未在空車方向上開行組合列車，只在重車方向上開行組合列車以提高線路的煤炭輸送能力。

（3）運行干擾小。從位置上看，組合分解站可以設置在技術站內或技術站的前后方站。當組合分解作為一項功能設置在技術站內時，干擾主要產生于車列和機車在車場之間的轉場運行。組合分解站單獨設置在技術站前后方時，干擾來源于車列轉送至組合分解站過程中，對正線、疏解線、聯絡線的影響和本務機出入段單機走行次數的增加影響相對較大。因此，為了減少對列車運行的干擾，應對組合分解站的設置位置進行慎重的方案備選。

2.2 組合分解站平面布置

組合分解站的平面布置主要包括站型布置、咽喉區布置、腰叉布置和線間距布置。

（1）站型布置。組合分解站因需要辦理重載列車組合、分解、技檢及換掛機車等技術作業，適合采用橫列式圖型，到發場宜按“兩重或兩空夾一機走”［8］為一束的形式布置；擔當作業的到發線與機走線之間應設置腰岔連接，咽喉區至腰岔間的線路有效長度應滿足接發單列的需要。

（2）咽喉區布置。組合分解站內作業相對頻繁，咽喉區利用率較高，線束間接發車與機車出入應設置平行進路；在發車端每束組合分解線接入咽喉區前，應設置貫通式機待線，長度以2臺機車長度加安全距離為宜，此線束的機車可在貫通機待線上集結、等待并進段整備，以減少對咽喉的切割次數。對于一級三場式站型的機務段（折返段）應設置為貫通式，即機務段兩咽喉宜分別連通空、重車場，以減少咽喉壓力。

（3）腰岔布置。腰岔的設置數量應由需要組合分解列車的牽引方式、牽引質量、列車長度等因素綜合確定。咽喉區至腰岔之間的到發線有效長度應滿足接發單列的需要［3］。對于1萬t列車組合成2萬t列車的到發線間的腰岔數量，應結合1萬t列車的牽引聯掛方式確定。

（4）線間距布置。對于大型組合分解站，辦理組合分解的到發線束較多，線間距應結合接觸網桿、排水溝及快速列檢通道的設置綜合確定，以避免相互干擾且方便施工和養護維修。此外還應根據路基橫坡設計，將排水溝設置在不同于接觸網桿和列檢通道的兩線之間，以避免接觸網桿、排水溝與列檢通道相互干擾。

2.3 到發線數量及有效長

重載列車組合分解站規模的確定是運輸組織的關鍵，到發線數量的確定應考慮以下影響因素［8］：①根據全線運輸能力計算列車開行對數；②重、普列車在車站的作業方式、作業流程及作業時分；③每天能夠組織開行列車的有效時間（扣除天窗的時間）；④當停電維修時整條線路的到發線數量應能保證區間運行的列車在站停車。

重載列車組合分解站到發線有效長由銜接各線的牽引質量、機車車輛類型、限制坡度及聯掛方式等因素綜合確定。對于新建組合分解站，當牽引質量為1萬噸時，其到發線有效長度宜采用1 700m；當牽引質量為2萬t時，到發線有效長度宜采用2 800m。對于改建組合分解站，在綜合考慮以上各因素的基礎上，還應考慮車輛使用年限期間內不同車型對有效長度的影響。

3 太原局重載列車組合分解站設置方法

3.1 重載列車組合分解需求

貨物列車按照編組地點和運行距離可以劃分為始發直達列車、階梯直達列車、基地直達列車、技術直達列車、直通列車、整列短途列車、區段列車、摘掛列車、區段小運轉列車以及樞紐小運轉列車等類型。根據太原局《重載運輸技術管理規則》［9］：“對于運量雖然充足，但裝車地、卸車地不具備重載列車整列裝卸車條件，沿途所經線路牽引質量不統一的車流可組織由兩列以上同方向運行的列車首尾相接、合并而成的重載組合列車，機車分別掛于各自的列車首部，由最前方列車的機車擔任主控機車，成組運行至前方某一技術站或終到站后分解”，太原局南北區分別為非重載鐵路和重載鐵路，因此在其間往返運行的列車需在合適車站進行組合分解。適合組合列車選擇進行組合的對象包括始發直達列車、階梯直達列車、基地直達列車、技術直達列車以及直通列車。

列車質量的提高，對列車追蹤時間、到發線有效長也有著顯著的影響。單列為5 000t的貨運列車，兩列組合重量即達到萬噸級，隨著其開行，既有線后續列車的追蹤時間將從6-8min提高到8min以上，為滿足其組合及停站要求，作業車站到發線有效長需達到1 700m。同時，為保證組合分解站在路網上充分發揮其作用，應保證被選取的組合分解站可以組合的列車達到一定的數量。

3.2 組合分解站選址問題描述

對于太原局范圍內組合分解站選址問題，列車自裝車站裝車出發之后，到達組合分解站的走行時間越小，其運行成本就越小，即組合分解站距離裝車站越近，列車的運行成本就越小。由于組合分解站的設置最主要是為了解決線路能力浪費問題，避免欠軸列車上線運行，因此應在太原局范圍內選擇合適的換重站（或相鄰線路牽引定數變化站）作為組合分解站的選址位置，使得其服務范圍內的裝車站均能以較短的時間、較低的成本將單列送至組合分解站進行組合。

文章根據列車組合分解作業的特點，采用P-中值模型對組合分解站進行選址。

3.3 太原局重載列車組合分解站P-中值選址模型

P-中值模型是在一個給定數量和位置的需求集合和一個候選供給位置的集合下，分別為P個供給點找到合適位置并指派每個需求點到一個特定的供給點，使之達到在設施和需求點之間的運輸費用最低［10］。

（1）模型假設。在利用P-中值模型對重載列車組合分解站選址位置進行求解時，需要進行如下假設：

①候選的組合分解站地址數目即P明確，即換重站（或相鄰線路牽引定數變化站）；

②有組合需求的裝車站地點明確，即開行南北跨區列車的裝車站；

③從近階段來看，組合分解站的組合能力大致相當；

④候選站點的能力能夠滿足列車組合分解需求。

（2）參變量說明

N：裝車站集合；

M：候選組合分解站集合；

i：任意裝車站，i∈N；

j：任意候選組合分解站，j∈M；

p：集合M的元素個數，即P=card（M）；

wi：第i個裝車站需要組合的單列數，列；

uj：j候選站鄰接線路間牽引定數最大差值；

u：設置組合分解站時牽引定數差值標準；

rj：j候選站鄰接線路軸重限制的最大值；

r：設置組合分解站時軸重限制標準；

dij：裝車站i到組合分解站j的走行距離。

（3）決策變量

yij：裝車站i的單列是由組合分解站j進行組合時為1，否則為0；

xj：組合分解站建立在j點時為1，否則為0。

（4）目標函數。該模型的目標函數為需要組合的單列到組合分解站的總走行距離最小，即

約束（2）保證一個裝車站出發的單列只需一個組合分解站完成組合過程；約束（3）限制了總的組合分解站設置數量為p個；約束（4）保證每個有組合需求的裝車站能被指派到相應的組合分解站；約束（5）保證組合分解站鄰接線路間牽引定數差值符合要求；約束（6）保證組合分解站鄰接線路軸重限制符合要求。

4 太原局C80E重載列車組合分解站設置方案

C80E型敞車軸重27t，在現有的路網運輸條件下，27t軸重貨車尚不適合與既有貨車混合編組，故C80E型敞車應采用全部27t軸重貨車編組的組織形式。根據太原局現有的運輸需要，一般組織對C80E型敞車按48輛進行編組，并按規定涂打編列序號、進行“客車化”管理，因而，對其開行的單列和組合列車，一般以列為單位調整。

按48輛C80E型敞車編組而成的單列貨物列車重為5 000t，兩列組合即為萬噸組合列車。太原局既有的萬噸列車組合分解站［9］為：大秦線的大石莊站、翠屏山站、北辛堡站、玉田北站和延慶北站，北同蒲線的大新II場，寧岢線的安塘站，遷曹線的曹妃甸南站、京唐港站（僅辦理萬噸組合列車）、聶莊站和曹妃甸北站；由于上述車站均與非重載線路相距較遠，若進行C80E單列的組合分解作業會造成重載線路能力的浪費，因此需要重新設置C80E重載列車組合分解站。太原局既有的2萬t列車組合分解站為：大秦線的湖東站、大同縣站、陽泉站、涿鹿站、茶塢站、薊縣西站、遵化北站、遷西站、遷安北站、后營站和柳村南II場，遷曹線的菱角山站、灤南站、曹妃甸北站、曹妃甸西站和東港站，北同蒲線的袁樹林站、北周莊站和里八莊站，云崗支線的云崗西站，其中曹妃甸北站既是萬噸組合分解站又是2萬t組合分解站。太原局既有組合分解站位置示意圖如圖1所示。

由圖1可知，太原局現有重載列車組合分解站均設置于北區，對于只在北區內開行的C80E型敞車編組的列車組合分解作業利用既有組合分解站即可完成，因此文章僅考慮由C80E型敞車編組的列車南北跨區運行時組合分解站的設置；若遠期開行2萬t重載列車，完全可以利用大秦線和遷曹線既有組合分解站進行作業，因此可以不再設置2萬t組合分解站。同時，根據太原局現行列車編組計劃，為了減少對列車運行圖的影響并減少車站車場的改造量，C80E型敞車在南區適合按區段的牽引定數進行編組，然后在合適的車站進行組合作業，最后進入北區運行至港口、發電廠等終到站。

4.1 已知條件分析

（1）裝車站集合。對所研究范圍內的路網進行簡化，將各支線上的裝車站簡化為一個裝車點，可以得到以下共11個裝車站：南同蒲南裝車點、侯月裝車點、侯西裝車點、南同蒲北裝車點、介西裝車點、太焦裝車點、太中銀裝車點、石太裝車點、太興裝車點、京原裝車點、北同蒲南裝車點，如圖2所示。

圖1 太原局既有組合分解站位置示意圖

圖2 太原局簡化路網示意圖

（2）候選站集合。在對太原局合適的換重站（或相鄰線路牽引定數變化站）進行分析選擇后，可以得到候選組合分解站，見表1。

候選組合分解站鄰接線路的牽引定數和軸重要求見表2。

（3）牽引定數最大差值標準。根據太原局實際運輸情況，若牽引定數相差不大，對列車進行增減軸即可；若要設置重載列車組合分解站，則應適合開行重載列車，因此牽引定數最大差值標準u不應小于5 000t。

（4）軸重標準。根據C80E型敞車的技術參數可知，能夠輸送C80E型敞車的線路軸重不應小于27t。

（5）走行距離。各裝車站至候選組合分解站的走行距離見表3，其中線路裝車點按線路中點計。

4.2 求解結果分析

將上述已知條件輸入模型之后，求得的結果為韓家嶺站和寧武站。即，選定韓原線起點韓家嶺站和南北區分界站寧武站為C80E重載列車組合分解站，其車站位置示意圖如圖3所示。

韓家嶺站位于山西省大同市南郊區境內，中心里程位于北同蒲線、韓原線自大同站起21km+344m處及大秦線起點，隸屬大秦鐵路股份有限公司大同站管轄。韓家嶺二等站按技術作業類型劃分為中間站；按業務性質劃分為貨運營業站，主要辦理列車接發、會讓作業。目前，韓家嶺站每日接發旅客列車20列、貨物列車245列，不辦理改編作業。韓家嶺站部分到發線有效長不低于1 050m但小于1 700m，具備接發5 000t重載列車的能力，但不具備接發10 000t重載列車的能力。

寧武站位于山西省忻州市寧武縣鳳凰鎮，中心里程位于北同蒲線自大同站起點165km+436m處，寧岢線起點，隸屬大秦鐵路股份有限公司朔州車務段管轄。寧武二等站按技術作業類型劃分為中間站；按業務性質劃分為客貨運站。目前，寧武站每日接發旅客列車14列、貨物列車83列，不辦理改編作業。寧武站部分到發線有效長不低于1 050m但小于1 700m，具備接發5 000t重載列車的能力，但不具備接發10 000t重載列車的能力。

4.3 車站改造方案及列車組合方式

表1 候選組合分解站及鄰接線路表

表2 組合分解站鄰接線路的牽引定數和軸重要求一覽表

表3 裝車站至組合分解站走行距離（km）

組合分解站按照重載列車的編組內容可以分為萬t列車組合分解站、1.5萬t列車組合分解站以及2萬t列車組合分解站。為充分利用韓原線、北同蒲線（韓家嶺至寧武區段）的線路，提高其能力利用率，同時根據30t軸重車輛的特點，可以在韓家嶺站和寧武站設置萬噸組合分解站，對由C80E型敞車編組而成的技術直達列車進行改編作業。

韓家嶺站到發線有效長均不滿足萬t列車組合分解站1 700m的要求，又由于C80E型敞車的數量僅為5 000輛，最多可以組合為52列萬t列車，因此可以僅對其部分到發線進行延長。同理，寧武站也僅需延長部分到發線，使其有效長至1 700m。

C80E萬t組合列車可以采用的編組形式如下：

①HXD1/2機車+96輛C80E（H、F）+普通（可控）列尾；

②SS4機車+48輛C80E（H、F）+SS4機車+48輛C80E（H、F）+普通列尾。

C80E萬t組合列車的組合方式采用基本組合方式，組合時先將前列接入該線路進路信號機后方至出站信號機前方區段；后列接車前，車站須用列車無線調度通信設備通知機車乘務員，接入該線路進路信號機前方區段。組合時，車站應使用列車無線調度通信設備將有關作業事宜通知機車乘務員，開放調車信號好，由車站組織與前列車連掛，并連接軟管。列車組合時，禁止前部列車緩解列車制動進行組合。

4.4 車站任務分工

韓家嶺站和寧武站的C80E萬t列車的組合分解任務可以根據銜接線路進行分工：（1）南同蒲線、侯西線、侯月線、石太線、太焦線、太中銀線、京原線去往北區的列車在原平站進行增軸作業之后，經韓原線到達韓家嶺站進行組合作業，然后去往終點站；北區去往南同蒲線、侯西線、侯月線、石太線、太焦線、太中銀線、京原線的萬噸空車列車在韓家嶺站進行分解作業之后，再經韓原線到達原平站進行減軸作業，然后去往終點站。（2）瓦日線、神朔線、岢瓦線、寧岢線去往北區的列車在寧武站進行組合作業，去往北同蒲線及其以遠；北區去往瓦日線、神朔線、岢瓦線、寧岢線的萬噸空車列車在寧武站進行分解作業后，去往終點站。

圖3 目標車站位置示意圖

5 總結

將韓家嶺站和寧武站作為太原局C80E重載列車組合分解站的選址方案，盡管其在進行站場改造時，需要的時間成本和經濟成本較大，但方案有效地解決了南北區牽引定數差距所帶來的能力利用率低的問題，又能夠保證27t軸重通用型敞車的“客車化”運用，避免與23t、25t軸重貨車混合編組所帶來的運行問題，同時還能為牽引定數相差較大的線路區段設置重載列車組合分解站時提供一定的借鑒作用，從而保障C80E型敞車在全路范圍內運用過程中，最大化地提高線路區段能力利用率。本組合站選址方案在減少運用車數量、降低檢修維護成本、提升車輛安全使用性能等方面發揮了良好的綜合效益，有效地滿足了我國貨物運輸發展的需要，為其擴大運用提供了寶貴經驗。

［1］韓雪松，趙軍，彭其淵.重載運輸戰略裝車域車流組合方案優化［J］.西南交通大學學報，2012，（6）:1 057-1 063.

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［3］梁倩，韓調，張靜.大秦線開行2萬t重載列車對湖東編組站到發場的影響［J］.中國鐵道科學，2005，（3）:1-6.

［4］劉博.重載列車組合分解站通過能力研究［D］.北京:北京交通大學，2008.

［5］楊秋林.基于路網的重載列車組合分解站選址與車場改造研究［D］.北京:北京交通大學，2012.

［6］韓雪松，郭洪洋，彭其淵.鐵路重載運輸組合分解站重載列車組合方案的優化方法［J］.鐵道學報，2012，12:1-7.

［7］張進川，楊浩，劉博，魏玉光.重載列車組合分解站通過能力計算方法研究［J］.鐵道運輸與經濟，2011，2:6-9.

［8］胡顯永，張炳民.重載鐵路組合分解技術作業站設計探討［J］.鐵道貨運，2013，（9）:13-18.

［9］TYG/08-2014.太原鐵路局重載運輸技術管理規則［S］.

［10］金小燕.基于鐵路貨運的大型裝車點選址優化研究［J］.鐵道貨運，2011，29（9）:1-5.

Study on Setting of Combine-and-break Station for Model-C80E Open Wagon by Taiyuan Railway Bureau

BaiJun1，TangJinjin2，SuRuiye2，LinYuan2，ZhouHanxiao2
（1.TransportationDivision，TaiyuanRailwayBureau，Taiyuan 030013；2.SchoolofTraffic&Transportation，BeijingJiaotongUniversity，Beijing 100044，China）

In order to improve its transportation efficiency，the Taiyuan Railway Bureau decides to extend the trial application of the model-C80E universal open wagon to the whole bureau.The northern area of the Taiyuan Railway Bureau is heavy haul railway line while the southern area is not，so any trains that run across the two need to be broken up and re-combined.In this paper，on the basis of an analysis of the factors influencing the setting of the combine-and-break station，we built the P-median model for the location allocation of the combine-and-break station for a heavy haul train，then according to the model，selected the Hanjialing station and the Ningbu station for the locationofthecombine-and-breakstation，andattheend，introducedbrieflythenecessaryexpansionplansandthedivisionoftasks.

model-C80Eopenwagon；P-medianlocationmodel；heavyhaultrain；combine-and-break station

U296

A

1005-152X（2016）05-0099-07

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.05.023

2016-04-07

白軍（1971-），男，山西大同人，太原鐵路局運輸處技術科工程師，研究方向：列車運行圖編制、運輸方案調整等。