城际客专折返站型及折返能力对通过能力影响

魏方华

（中铁第一勘察设计院集团有限公司线路运输处，工程师，陕西 西安 710043）

城际客运专线是一种区域性的轨道交通系统，主要服务于城市经济圈内中心城市、副中心城市、城市所辖城镇之间客流。根据国内外研究表明，城际客运专线连接的中心城市之间客流分布存在着时间和空间上的差异。时间上的差异，主要体现在早中晚客车密集出发和到达；空间上分布的不均衡，主要体现在始发、终点站之间的中间站客流量不同。客运专线断面客流与通道客流现状一样，呈纺锤状分布，向南北两端呈渐远渐减［1］。

客运专线客流的特点决定了客运专线列车开行方式，不同于既有铁路旅客列车的开行方式，为了适应旅客随时出行的需求，列车到发密度非常高，到发线和咽喉能力非常紧张。如何合理安排咽喉和到发线接发列车作业，优化接发列车占用的作业进路显得尤为重要。同时要有能反映高峰时段咽喉和到发线最大接发动车组数的能力指标，以判断现有设备能否满足车站高密度接发车所需求的能力，当不能满足时，应该增加多少相应设备。由于车站一昼夜通过能力，反映的是车站全天能接发的旅客列车数，并不能实时地反映一天内某个时段车站设备的接发车能力。因此，客运专线客运站所需求的通过能力，是要对车站工作起实际指导作用的能力，根据车站接发动车组密度的变化，而灵活反映某个时段车站到发线和咽喉最大接发车数的能力，即客运专线客运站高峰小时通过能力。

客运专线上客流的特点以及客运专线列车自身固有的特性，决定了客运专线上旅客列车“高密度”开行的特点，折返作业的进行，对通过能力的影响问题由此凸显。本文通过归纳分析城际客运专线折返站的站型，通过2种作业的不同时间标准得出车站折返能力与通过能力之间的相互关系。

1 城际客专折返站站型

城际客运专线类似于城市轨道交通，但又与城市轨道交通有很大的不同。例如在速度上，城际客运专线的列车运行速度，远远高于城市轨道交通列车运行速度；在站间距离上，城际客运专线的站间距离也大于城市轨道交通。同时在城际客运专线上运行的列车种类，与城市轨道交通也有很大的不同，城市轨道交通一般只有一种速度的列车，但城际客运专线上则有站站停和大站停2种速度的列车。这些不同点都表明，在进行具体的站型设计与选择时，应充分考虑城际客运专线的特点来确定折返站站型［2］。

1.1 站型按折返方式分类 按照线路的布置，即到发线的相互位置关系，可将折返站站型分为尽端式（如始发站）及通过式站型（主要指有折返作业的中间站）和混合式。其中通过式折返又可分为一侧折返（混合交路）和两侧折返（衔接交路）；对于一侧折返的混合交路，按照其折返站型的不同可分为利用既有线（正线）进行折返、正线外包即利用折返线进行折返以及立交折返3种。其中利用既有线（正线）进行折返，又可分为站前折返和站后折返；立交折返又可分为采用立交折返牵出线折返和利用动车段折返。具体的分类如图1所示。

1.2 基本站型的确定 通过调查广深城际客运专线、日本东海道新干线等客运专线的基本布置图形，根据折返站折返能力的不同，总结归纳出了二大类共4种，基本的可进行折返作业的城际客专中间站的基本站型。

1.2.1 利用既有线折返的站型 利用既有正线及到发线折返的折返站站型（如图2所示），为城际客专有折返作业的中间站，利用既有线折返最基本、最简单的站型。包括2条正线、2条渡线、2条到发线、2个站台以及站房、地下通道等设施。如客运量较大且某个方向需办理2列停站待避列车，或某方向折返能力要求较大时，可增加1条到发线（如图2中虚线位置）。

若折返能力要求更大，则需在站台两边各自增加1条到发线（如图3所示）。如果客运量较大且某个方向需办理多列停站待避列车，或某方向折返能力要求较大时，可再增加1条到发线（如图3中虚线位置）。

图3 折返站站型2

利用既有正线及到发线折返的折返站站型，由于没有增加到发线及另建动车段，减少了资金量的投入，减少对土地的占用节约了土地资源，并从一定程度上节约了钢材等资源。但该站型是利用既有线进行折返，相对于折返线折返及动车段折返，其折返的能力较小，而且利用既有线进行折返，额外占用了到发线，有可能影响车站通过列车及通停列车的作业，对通过能力的影响较大。

1.2.2 利用正线外包的折返站型 当城际客专中间站折返能力要求较大，且站坪面积可以满足时，需要采用折返线站型（如图4所示）。

图4 折返站站型3

此折返中间站型，包括2条外包正线、2条到发线、3个站台、2条折返线等设施。当运量增大，利用既有线不足以满足折返的需要时，可以采用折返线进行折返。它的优点是折返列车，可以利用折返线迅速流畅地折返，相对于利用既有线进行折返的中间站型，折返能力大；而且当列车进入渡线进行折返时，通过和通停列车即可开放进路进行流畅作业，对车站通过能力影响相对较小。但该站型由于采用正线外包的形式，一是高速通过列车经过车站时，速度必定受限。二是旅客舒适度差。当列车高速通过正线外包的车站时，线路曲度增大，离心力较大，影响旅客的舒适度。三是占地面积大。当采用正线外包时，站坪长度长，横向站场宽，因此需要占用大量土地。

1.2.3 立交折返方式 当折返能力采用平交站型不能满足时，可采用立交折返。立交折返站型如图5所示。

图5 立交折返站型

当有外线接入中间站，或折返列车对车站通过能力影响较大时，可以采用立交折返。该站型由于采用了立交折返，一是在空间上分离了通过列车与折返列车作业，避免了与正线的交叉干扰，对线路的通过能力影响较小；二是折返列车可以持续不断的进行折返，不受通过、通停列车的影响，因此折返能力较大。其缺点是投资大，建立跨线立交的耗资较大；而且要跨线立交折返，走行距离长，因此折返时间较长。

2 各类技术作业参数的确定

按照《CTCS技术规范总则》的有关技术规范，300～350 km/h客运专线铁路列控系统，采用基于ZPW 2000轨道电路加点式应答器，构成的CTCS2级和基于GSM-R无线传输方式的CTCS3级，组成冗余配置的列控系统。本研究中采用CTCS-3级列控系统，以一次制动模式曲线作为列控方式。

根据高速办信函［2004］15号《关于印发“京沪高速铁路股道有效长及安全线设置工作会议纪要”的通知》，列车最高运行速度取350 km/h，列车制动采用复合制动。其中包括动力制动、空气制动、磁轨制动、弹簧储能制动和电子防滑器等各种方式中的几种或全部，但空气制动还是主要的制动方式。动力制动主要应用于速度的调节，其他几种方式为辅助方式。基于保守原则，在实际计算动车组的制动距离时，仅考虑纯空气制动。根据国外高速铁路运营实际情况和我国客运专线建设思路，动车组在运行中，应同时具备自动控制功能和超防下人工控制的功能，且运营中基本以自动控制为主，同样是基于保守原则。本研究以人工控制为前提。

综上所述，通过对国内外资料［3］、［4］的翔实调查，确定了相关技术参数如下：

1）进站制动时，车载设备产生2条制动模式曲线：常用制动模式曲线和紧急制动模式曲线；

2）常用制动曲线的制动系数采用0.8，紧急制动时制动系数取1.0，进站制动率采用0.5倍最大常用制动；

3）350 km/h高速列车纯空气紧急制动距离，在5 500 m以内；

4）列车开口撞墙速度为35 km/h；

5）高速列车的单位运行基本阻力取为

w=0.62+0.008 2 v+0.000 14 v2；

6）列车紧急制动和常用制动空走时间，分别为2 s和 1.5 s；

7）列车总重均为768 t、编组辆数16辆、列车长度429 m；

8）列车模式曲线制动减速度，采用0.8 m/s2；

9）司机在平道上驾驶列车的平均减速度，采用0.6 m/s2；

10）车载设备信息接收反应时间不大于3.5 s，列车速度超过允许速度至车载设备，给出制动指令时间不大于1 s；

11）车载设备卸载时间0.6 s，车载设备启动制动系统后延时0.5 s；

12）司机确认信号时间6 s；

13）列车出清轨道电路延迟时间4.3 s；

14）车站接车作业时间13 s；

15）制动空走时间，常用制动取1.5 s，紧急制动取2s；

16）轨道分区长度1 200 m；

17）列车测速、测距误差不大于2%；

18）到发线有效长650 m；

19）站台长度450 m；

在此基础上进一步分析了列车的接发车进路，以确定折返站接发车与占用到发线作业时间参数，其中接发车占用咽喉时间标准为4 m in；占用到发线时间标准停站列车为14 m in；立折列车为26 m in。

3 折返能力对通过能力影响

在确定了城际客运专线折返站的基本图形，及相关作业参数标准后，为了准确反映折返能力与通过能力之间的关系，应采用编制计算机仿真软件的方法［5］，通过大量的模拟分析，总结出折返能力与通过能力的相互关系。

目前相关高校正在进行仿真计算研究，本文借鉴高校已有研究成果［6-7］对仿真系统流程及其仿真分析结果作简单介绍。仿真系统运行流程如图6所示。

图6 仿真系统流程图

通过仿真系统模拟高峰小时下，折返列车数为1对、2对、3对的3种情况时，折返能力对通过能力的影响。并对每种情况进行100次模拟以及运用数学分析方法，得出相应通过能力的变化趋势（如图7所示）。

从图7可以看出，通过列车作业时间标准和折返作业对正线的切割影响，即每增加1对折返列车作业，将降低1.5对通过列车。随着折返列车对数的增加，通过能力呈一定比率的下降趋势，这与实际情况是相符的。

图7 高峰小时折返列车对数与通过能力关系图

4 结束语

本文通过调查国内外客运专线的基本布置图形，根据折返站折返能力的不同，总结归纳出了二大类共4种，基本的可进行折返作业的城际铁路中间站的基本图形。并查阅相关资料，确定各项技术作业的参数标准后，通过计算机模拟的方法计算客运站通过能力与折返能力的相互关系；通过仿真分析结果，得出了通过能力与折返能力的趋势走向关系。为了平衡城际客运专线折返能力对通过能力的影响，需根据实际情况确定合适的折返站站型。如折返对数较小时，可选用利用既有正线及到发线折返站型；当折返对数较大，有条件时应采用立交折返形式。无立交折返条件且正线通过速度受限时，可采用正线外包的折返站站型。

［1］赵翠霞，张于心，孙毅，陈志业.我国城际铁路的两种发展模式.综合运输［J］，2004，02期：46～48.

［2］铁道部.《新建时速300～350公里客运专线暂规》［S］.北京：中国铁道出版社，2007.

［3］铁道第四勘察设计院.京沪高速铁路设计暂行规定［M］.北京：中国铁道出版社，2003.

［4］魏方华.基于模式曲线列控方式的列车追踪行车模拟研究［D］.成都：西南交通大学，2005，11.

［5］姜帆.地铁列车折返能力仿真计算方法的研究［J］.《地铁与轻轨》，1995年，01期：32～35.

［6］杜文，文东.客运专线客运站通过能力仿真研究.［J］西南交通大学学报，2006，10期：549～553.

［7］王相平，杜旭升，花伟，杨文韬.客运专线客运站通过能力影响因素及计算方法［J］.铁道运营技术，2008，04期：1～3.