车流不均衡条件下编组站作业组织研究

熊 坚，漆 昕，刘正喜

（1.华东交通大学 轨道交通学院，江西 南昌 330013；2.广州铁路(集团)公司 株洲北站，湖南 株洲412001）

1 车流不均衡性对株洲北站的影响

（1）设备能力及负荷。列车到发的不均衡性会使运输设备的有效能力降低。车站到达场在货物列车密集到达阶段，极易出现满线、接不进车现象，对到达场能力产生影响。株洲北站Ⅰ、Ⅳ场列车密集到达时间为 15:00—21:00，集中在下午和交接班时间，致使到达场股道运用紧张，特别是交接班时间会造成到解列车在站外停留等待的现象，即扣牌。受列车到达不均衡的影响，驼峰运用忙闲不均，列车密集到达时阶段性能力不足，使车列待解时间延长，相应降低到达场到发线通过能力。车站出发场受旅客列车和摘挂列车的影响，会使大量货物列车停留在出发场待发，延长停留时间，出现压轴现象，从而影响出发场通过能力。

（2）中时指标。中转车停留时间是反映编组站作业效率的重要指标之一，有调中转车按照作业过程可分为到达、待解、解体、集结编组、出发、待发、发车等作业停留时间。株洲北站 2006 年上半年每辆有调车各作业环节的平均停留时间为：待检 0.27 h，待解 0.77 h，待发 1.25 h，集结编组 5.95 h，各种作业 1.35 h，有调中转 9.6 h。其中，待检、待解、待发为非生产时间，占总停留时间的 23.8%，是影响编组站中时指标的主要因素。由于车流到发的不均衡性，致使株洲北站中时由 2005 年的平均 8.9 h 增加到 2006 年的平均 9.6 h，其中主要是待解和待发时间的增加。

（3）空费系数。空费系数是指由于列车到达不均衡、作业不协调等原因引起的设备无法利用的空费时间占一昼夜的比重。列车不均衡程度加剧，将使设备空费系数加大。例如，计算到达场空费系数的经验公式为：r空＝0.203－0.012 M到＋0.000 24 n峰＋0.163 v[1]。由公式可以看出，空费系数随变异系数 v 的增加而增加。由于列车到达的不均衡性加剧，株洲北站下行到达系统的空费系数由原来的0.210 增加到 0.223。

2 株洲北站应对不均衡运输的措施

2.1 运输组织措施

（1）技术组织措施。充分利用调车设备，尽量做到驼峰解体、平面牵出线编组、出发列车一次编成。当车流接续不好，需2台调机共编1列或两次编组时，做好计划衔接，减少等待，均衡安排两台调机的作业。合理安排调机入段整备，保证在交接时间场内有1台调机继续作业。坚持调机作业满负荷，杜绝停轮过早交接班。交班前要做到不留堵门车，为后续作业打好基础。

（2）利用辅助车站。在列车密集到达时，若下行到达场满线可将由西到南列车接入湘潭东站，将湘潭东站做为辅助车站使用。

（3）加强调机工作组织。合理安排调机进段加油整备时间，对进段时间可改为每 2～3 日进一次段。在列车密集到达阶段，不停轮吃饭及不安排调机进段作业。调整调机交接班时间和压缩吃饭时间，减少辅助生产时间，将原定每天早、晚调机停轮交接班时间，按部颁标准进行调整，变站内交接每次 60 min 改为 25 min。

2.2 加强设备能力

株洲北站的驼峰能力一直处于饱和状态，能力利用率均超过《铁路驼峰和调车场设计规范》规定的“驼峰利用率不得超过 0.8，困难时不应大于0.85”的要求[2]。特别是在实行新列车运行图后，由于密集的客车群和货车群的形成，打破了编组站原有的均衡运输组织格局，出现同一时间段内到达、出发的列车数量急剧增多，列车密集到发的时间延长。这使车站驼峰作业人员和设备在较长一段时间内处于高负荷运转状态，导致运输高峰期车站驼峰解编能力不足[3]。

（1）增加下行驼峰解体能力。下行驼峰日解体能力为 92.9 列，实际利用率超过能力标准。由于分类线不够，造成解体等待股道，给到达场接车带来压力，也增加了站场整理、翻钩的时间。建议下行调车场增设5股道，并在驼峰适当位置增设预推防护信号装置，使车列预推到最佳位置，压缩解体间隔时间。在驼峰解体调机分工方面，1 调、2 调只担任Ⅰ场到达列车解体，部分编组、甩挂作业，Ⅵ场、Ⅶ 场的转场作业，将下行整倒装线和机务段取送作业交由 11 调负责，这样相当于有 2.5 台纯解体调机，能大大提高解体能力。

通过以上设备改造和能力加强措施可以提高驼峰能力，缩短列车解体占用驼峰时间 t峰，从而可以减少车列等待解体时间[4]。

式中：Δt待解为车列待解缩短时间；t待解、t′待解为加强驼峰能力前后的待解时间。

式中：ρ 为驼峰负荷；μ 为驼峰服务强度。

株洲北站下行系统日均到达列车 N＝96 列，通过加强能力可以将 t峰由 13.8 min 降低到 13 min，列检输出变异系数 v检出＝0.8，驼峰解体时间的变异系数 v峰＝0.45，则车列在下行系统等待解体作业时间将缩短，由公式⑵可知：

驼峰负荷也由 0.92 降低到 0.87。

由此可见，对于高负荷的下行解体系统，通过设备改造和能力加强措施缩短每列车解体占用驼峰时间后，可以减少车列在到达场等待解体时间，降低驼峰负荷，而且效果十分显著。

（2）下行编尾及下行出发场扩能改造。目前，车站下行编尾的3条牵出线和出发场的 20 条到发线能力日趋紧张。下行编尾能力的解决方案为增建一条牵出线，利用备用机车形成4条牵出线和4台调车机车的作业模式。下行出发场 (Ⅲ场) 到发线 20股道，只有1道、15 道—19 道为全接触网。南线、西线列车机车转线挂车只有Ⅲ场1道→南环线调车→挂车股道一条径路。Ⅲ场1道是东线机车及调机入段的必经之路，同时也是交通车运行的基本径路，造成Ⅲ场1道股道运用不能满足需要。建议至少增加Ⅲ场2道、9 道为全接触网，可保证 Ⅶ 场过来的电力机车有两条进路。下行出发场 (Ⅲ场) 反发北线列车及京广直通列车只能编 15 道—19 道，随着石长线列车及京广线直通列车的不断增加，只有5股道全接触网已不能满足运输组织的要求。建议增加 13 道、14 道为全接触网，这样能解决反发北线及京广线直通列车的压力。

（3）加强上行出发场和上行到达场能力。上行出发场 (Ⅵ场) 到发线只有 10 股道，能力十分紧张，只有7道—10 道是全接触网，其他均为部分接触网；上行直通列车只能接7道—10 道，南线进入下行到达场 (Ⅰ场) 终到列车也要在7道—10 道始发，造成股道运用的阶段性紧张。建议上行出发场增加3股道，将 5、6 道全部挂接触网。

上行到达场 (Ⅳ场) 目前对直通线方向只有 Ⅸ道设有列车信号，东线、南线直通列车密集到达时，会造成Ⅳ场对株洲站的阶段性扣牌，从而影响株洲站的通过能力。建议增设2股道，并有对直通线的列车信号，以提高上行到达场的通过能力和接车能力。

（4）缓解交换场 (Ⅶ场) 能力紧张方案。Ⅶ 场股道仅3条，而且供电接触网不足，能力十分紧张。建议对 Ⅶ 场增建牵引供电接触网，为单机的放行创造条件。株洲北站放行机车方向多，并且均由机务段和 Ⅶ 场一个咽喉出入，成为影响机车正点出段的关键，建议铺设预留的4道。

2.3 开行重载列车

通过加强站内行车工作组织可以缓解车流到发不均衡对车站的影响，但不能从根本上降低车流到发的不均衡程度。开行重载列车可以减少编组站到解列车数量，从而降低车流到发的不均衡程度，增加编组站持续工作能力，降低编组站设备负荷，减少车列等待时间[5]。

（1）减少列车开行数量。开行重载列车因列车牵引定数提高、编成辆数增加，使每昼夜到解列数相对减少，列车减少系数 β减值与列车牵引质量提高比γ提和车列编入比 φ编成正比：

式中：Q 为开行重载列车前的列车牵引定数(t)；n编入为平均每昼夜编入重载列车的车列数；n到解为平均每昼夜到达解体的车列数。

重载列车开行线路的相关编组站，平均每昼夜相对减少的到解列车数量和到解的重载列车数量为：

式中：φ编n到解为将要编入重载列车的车列数，乘上(1−γ提) 即为因牵引定数提高，φ编n到解相应减少后，编为重载列车的列数。

（2）驼峰负荷水平及车列待解时间变化。开行重载列车后，虽然每列重载解体车列占用驼峰时间相应延长，但因驼峰作业效率提高，一昼夜实际作业时间可相对减少。对于株洲北站采用双推单溜作业方式的驼峰，因平均每昼夜到解列数减少，解体作业占用驼峰的一些单项作业次数，如驼峰间隔次数，也相应减少。每昼夜此项作业次数只会因列车牵引定数提高、编成辆数增加而减少，而不会因编成辆数增加而产生间隔时间的延长。因此，此项作业时间的节省是比较明显的纯节省时间。

通过以上分析可知，开行重载列车后，编组站的驼峰解体作业时间每昼夜可得到不同程度的节省。因此，开行重载列车后，沿线编组站平均每昼夜的车流量也会相应降低。平均每昼夜重载列车占用驼峰解体总作业时间为：

式中：n重解为车站平均每昼夜到解的重载列车数；t重解为车站平均解体每列重载列车占用驼峰时间。

开行重载列车后，平均每列解体列车占用驼峰时间为：

式中：n后解为开行重载列车后车站平均每昼夜到解的列车数，n后解＝n重解+n普解；n重解为车站平均每昼夜到解的重载列车数；φ开为车站到解重载列车开行比，φ开＝n重解/n后解＝β减(1-γ提) /(1-β减)。

由于每一方向的车流组成及车流强度各不相同，一般编组站不可能全部开行重载列车。开行部分重载列车后的驼峰负荷 ρ后峰可按以下方法计算：

式中：ρ后峰为开行重载列车时的编组站驼峰负荷系数；α 为每昼夜总时间的损失系数；∑t固为每昼夜的固定作业时间。

开行重载列车能够相对降低沿线编组站的驼峰负荷水平，这对缓和编组站能力紧张状况有一定的现实意义。驼峰负荷系数 ρ峰降低，可使到解车列在到达场的待解时间相应缩短。

开行重载列车时因到解列数相应减少，通过对φ编的合理选择使 ρ后峰降至合理负荷数值范围，v后到比 v峰也相应减小。驼峰解体作业时间变异系数 v后峰由于重载列车的编成辆数增加而相应增大。由于+值变化较小，误差可忽略不计。

（3）下行系统负荷和待解时间变化。通过开行重载列车可以降低驼峰负荷并减少待解时间。己知株洲北站下行系统开行重载列车前 t占峰＝13.8 min，ρ峰＝0.92，v到解＝0.62，v峰＝0.45，Q＝3 800 t。开行重载列车确定ΔQ＝1 200 t，则：

当 ρ峰＝0.92 时，为实现驼峰的合理负荷，φ编确定为 0.5，则：

将 φ峰＝0.5，ρ后峰＝0.87，代入Δt待解计算公式其结果为：Δt待解＝－10.13 min

即开行重载列车使株洲北站到解车列待解时间平均缩短了 10.13 min。

经过计算可知，通过开行重载列车可以将株洲北站下行解体系统的负荷由 0.92 降至 0.87，到解车列等待解体时间也相应减少 10.13 min。

开行重载列车可以减少编组站到解列车数量，有效降低驼峰负荷，减少车列的作业等待时间。对于像株洲北站这样在干线上处于高负荷状态的编组站，改编能力一直比较紧张，要实现驼峰的合理负荷 ( ρ合理＝0.80～0.85) 是比较困难的。通过组织开行重载列车，合理选择车列的编入比或开行比，以及列车牵引定数，可为实现编组站驼峰合理负荷和改编能力的合理使用创造条件。

2.4 反接列车

株洲北站在运输组织中为了减少上、下行系统的交换车，将某些东来南去和西来北去的有调作业车，反接到下行 (或上行) 到达场。但反向改编列车从到达场出口咽喉端接入，会与车列推峰作业产生进路交叉，对驼峰能力和负荷都有一定影响。随着作业量和负荷的增加，反向改编列车对推峰作业产生的交叉延误时间也迅速延长，驼峰高负荷状态随之加剧，此时采用反接列车方案的不利影响将明显加大。为解决株洲北站反接列车对驼峰能力的影响可以采取以下措施。

（1）加强作业计划安排，增加线路运用的机动灵活性。

（2）在到达场外侧增加 1～2 条备用线。在到达场外侧增加备用线专供妨碍解体作业的反向改编列车接车使用。

3 结束语

经过以上各项措施的实施，2010 年株洲北站中时平均为 7.4 h，并逐渐稳定于此水平。车流不均衡对编组站的影响本质上是旅客列车占用路网“线能力”后产生的，在干线既有运输组织模式下，这种影响是客观存在的，也是客运市场发展的必然要求。要从根本上解决大量旅客列车开行期间编组站运营工作中的问题，消除不均衡运输的各种不利影响，实现编组站车流畅通前提下的运力资源利用最大化，应在干线逐步实现客货分线运输。随着路网的不断完善，旅客列车开行对编组站的影响将会弱化甚至消除。

[1]刘其斌，马桂贞. 铁路车站及枢纽[M]. 2 版. 北京：中国铁道出版社，2008.

[2]铁道部第三勘测设计院. TB10062-1999铁路驼峰及调车场设计规范[S]. 北京：中国铁道出版社，1999.

[3]范万龙，时圣锋，郝贵翠，等. 运输部编组站站场能力分析及改造方案[J]. 莱钢科技，2005 (2)：39-41.

[4]胡思继. 铁路行车组织[M]. 2版. 北京：中国铁道出版社，2009.[5]李海鹰，杨肇夏. 基于不均衡运输的编组站能力计算方法探讨[J]. 北京交通大学学报，2005，29(6)：9-12.