铁路枢纽客运线路共线段通过能力研究

孔惠惠，苏梅

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）

铁路枢纽客运线路共线段通过能力研究

孔惠惠，苏梅

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）

客运铁路多线引入枢纽后通过共线方式引入同一客运站，分析共线段通过能力的影响因素，提出缩短共线段长度、减少越行次数、采用CTCS-2级及以上列控系统、优化接轨点信号设备联锁方式、适当增加中速车连发比例等措施，可提高共线段通过能力。

铁路枢纽；共线段；通过能力

复杂铁路枢纽衔接多个方向客运线路，不同方向线路为在同一客运站办理客运作业，一般按分线或共线方式引入车站。共线引入即不同线路在枢纽内某站或通过区间设线路所合并后共线引入客运站（见图1）。共线段的通过能力受列车速差、共线段长度、列控地面设备的设置、追踪间隔、列车运行接续、行车量等因素影响，往往是客运枢纽通过能力的薄弱环节。

1 共线段长度及列车速差对通过能力的影响

1.1 无越行站

由于各方向线路运行列车种类不同，引入枢纽后共线段存在不同速度等级列车混合运行的可能。运行速度不同的列车占用同一区间的时间不同，列车速差越大，区间通过能力损失越多（见图2）。借鉴扣除系数通过能力的计算办法，时速160～250 km列车（简称中速车）的扣除系数ε中为因铺画一列中速车所扣除的时速250 km以上列车（简称高速车）列数，I为追踪间隔时间，其计算公式如下：

由式（1）可知，当速差一定时，中速车扣除系数与共线段长度成正比，与高速车追踪间隔时间成反比。

图1 共线引入枢纽

图2 无越行站高中速列车运行示意图

1.2 有越行站

当共线段线路较长，根据运输组织需求设置越行站来满足高速车越行中速车，越行作业及越行站的设置对共线段通过能力有一定影响。

1.2.1 单列中速车被高速车越行

假设共线段有m个越行站，组织单列中速车在每个站同时有n列高速车越行（见图3）。

中速车的扣除系数如下：

式中：ni为第i站越行中速车的高速车列数，一般t起停+I到通+I通发＞I。

图3 单列中速车被高速车越行示意图

由式（2）可知：（1）每被越行1次，中速车会增加因越行的停站而引起的额外时分，中速车扣除系数随被越行次数的增加而增加，当m=0时（即区间无越行站），中速车扣除系数ε中最小；（2）同一站同时越行中速车的高速车数量ni不影响中速车扣除系数，但影响中速车旅行速度。

因此，在共线段通过增加越行站不能降低因列车速差对通过能力的影响[2]，但能增加运输组织灵活性和提高客运站接发列车的均衡性。

1.2.2 多列追踪运行中速车被同一高速车越行

在共线段追踪运行的中速车在不同站被同一高速车越行的通过能力影响见图4。按中速车由远而近停站顺序的原则，利用前方列车停站空隙铺画后续列车，追踪运行的中速车在相邻站被同一列高速车越行后仍可追踪运行。

图4 中速车组在不同站被同一高速车越行示意图

中速车的扣除系数如下：

式中：Ii为被高速车越行后中速车的追踪间隔时间，Ii≥I。

由式（3）可知，当共线段较长时组织多列中速车连发，在不同站相继被同一高速车越行，可减小中速车扣除系数，且当Ii=I时，中速车组对通过能力影响最小。因此，当共线段较长、中速车较多，可通过组织中速车成组多站越行来减少因越行对线路能力损失的影响，并可根据速差及追踪间隔时间设置合适的越行站间距 l：

2 信号系统对通过能力的影响

2.1 衔接处信号设备的设置

当两线列车向共线段运行时（见图5），为防护两线列车侧面冲突、追尾等事故，通常在接轨点设置地面防护设施，如防护信号、安全线和大号码道岔应答器等。

图5 两线在区间衔接示意图

当接轨点距相邻车站距离较近时（≤3 km），一般将其信号设备联锁纳入该站集中控制。此时加大该相邻站的咽喉长度，将影响车站的到发间隔，相邻站距接轨点距离越长，到发间隔越大，降低了衔接处的通过能力；当相邻站为大型客运站时，其到发间隔增大，可能成为衔接线路能力的限制点。因此，当相邻站距接轨点距离较长时，建议在接轨点设置线路所，或对接轨点集中控制的车站增加进路信号机，减少两线接轨对通过能力的影响。

2.2 列控系统选择

2.2.1 共线段地面列控设备对列车运行的影响

我国铁路主要根据线路性质和速度等级配置相应等级的列控系统：250 km/h及以上铁路采用CTCS-3级列控系统；200 km/h及以下铁路采用CTCS-2级列控系统；160 km/h及以下铁路采用CTCS-0、1级列控系统。对于衔接不同速度等级线路的共线段，只有地面设备与该线上列车装载的车载设备相匹配，才能使列车按各自等级的速度运行[3]。

共线段为CTCS-2级及以上地面设备时，可运行配置CTCS-2级及以上车载设备的列车。目前，CTCS-2级运营线路大多仍设置地面信号机，共线段地面设备为CTCS-2级可运行有CTCS-0级车载设备的列车。共线段仅按CTCS-0级设置地面设施时，配置CTCS-2级车载设备的列车可按不超过160 km/h速度运行，配CTCS-3级车载设备的列车需停车转为“机车信号模式”后才能运行。

因此，共线段地面信号设备的设置，需根据运行各列车车载设备的情况而定。仅运行动车组列车时配置CTCS-2级及以上地面设备，动车组列车与普速列车混跑时应设置CTCS-2级再加信号机的地面设备。若利用地面设备为CTCS-0级的既有线作为共线段时，为使所有动车组列车均能灵活运行，需对既有线的地面信号设备进行升级改造。

2.2.2 共线段的列车追踪间隔时间

CTCS-3和CTCS-2级列控系统均采用速度-距离曲线控制模式，同一速度等级列车追踪间隔时间为：

按我国铁路列控系统的设备情况，列车速度160～350 km/h追踪间隔时间的计算值为2～3 min、设计值为3 min，实际运行中，追踪间隔时间为4～5 min。

CTCS-0级列控系统按4种显示信号制式运行：

按目前既有闭塞分区长度大小，列车速度为80～160 km/h时，追踪间隔时间计算值为4～6 m in。实际运行中，普速列车追踪间隔时间为6 m in、动车组列车追踪间隔时间为5 min。

地面采用CTCS-2级及以上设备时，追踪间隔较小，可提高线路通过能力；共线段运行普速列车时需设置地面信号机，且普速列车追踪间隔时间为6 min（见表1）。因此，为提高线路通过能力，共线段宜采用CTCS-2级及以上设备，尽量避免与普速列车共线。

表1 地面、车载设备与追踪间隔关系表

3 运输组织对共线段通过能力的影响

3.1 两线列车运行接续

两线汇合时，在衔接处两线列车存在接续，两线两列车接续时一般不会严格按照追踪间隔时间接续，在运行图上将会产生空费时间。每接入1组侧线列车（侧向通过接轨点的列车），共线段运行图可能产生2个空费时间（见图6），当有k组侧线列车引入时，共线段全日总空费时间如下：

式中：t空费1、t空费2∈［0，2I］，空费时间与侧线列车引入的组数成正比。

由式（7）可知，组织同一线路列车追踪运行，可减少空费时间。实际运营时，由于列车晚点无法按图运行时，两列车接续产生的空费时间增大。因此，两线接轨点应尽量避免区间接轨，而采用车站接轨。

图6 共线段运行图空费时间示意图

3.2 共线段高中速列车行车量及运行图铺画方式

高中速列车混合运行时，中速车可不成组或成组运行（见图7）。

图7 共线段高中速列车运行图

共线段最大可开行列车对数（即混合能力）等于中速车总数与扣除中速车占用时间后最大可开行高速车数之和，其计算公式如下：

式中：Tw为综合维修天窗时间或非有效利用时间，min；S区段为计算客运线路区段长度，km；v为客运线路区段内高速车旅行速度，km/h；n中i为第i组中速车数，列。

由式（8）可知，当站间距和列车速度一定的情况下，中速车追踪运行的组数越多，共线段的总行车量越小，最不利情况为k=min（n中总，n高总）。

因此，共线段组织相同等级速度列车追踪运行，减少不同等级列车组数，可有效提高共线段通过能力。但是，相同速度列车过分集中铺画时，各衔接线路会形成运营“天窗”，降低衔接线某时段的服务频率，同时影响其设备使用的均衡性和恢复正常运营组织的时效性。

4 结论

通过以上分析，共线段通过能力受限因素较多，为提高共线段通过能力，应从以下几方面进行优化：

（1）共线段的长度和不同速度等级列车速差对共线段通过能力影响较大，不同速度等级线路需共线引入枢纽时，应结合线路走向及地理条件，尽量缩短共线段长度。

（2）客运铁路组织列车越行时会降低通过能力，但越行站可增加运输灵活性和均衡性，当共线段较长时，应结合列车速差及间隔时分合理确定越行站位置及数量。

（3）两线在区间接轨时，接轨点信号设备联锁方式应结合接轨点距相邻车站的距离以及行车量进行综合比选确定。当行车量较大时，衔接处有条件时宜设置为车站或线路所，若联锁纳入了相邻站控制，宜增设进路信号机。

（4）枢纽共线段地面宜采用CTCS-2级及以上设备，行车量较大时不宜运行普速列车。

（5）当高速车、中速车行车量一定时，适当增加高速车或中速车的连发比例，可以增加共线段通过能力。

随着客运专线路网的不断完善，客运铁路共线引入枢纽的情况越来越多。在实际站场设计中，应从运输需求、安全、投资、通过能力要求等方面综合选择衔接点的位置及合理设置共线段的地面信号设备。

[1] TB 10621—2014 高速铁路设计规范[S].

[2] 王俊峰. 客运专线不同列车控制系统共线对通过能力的影响[J]. 北京交通大学学报，2010，34(6)：1-4.

[3] 蒋元华，曹桂均，邢科家．铁路枢纽运输作业综合自动化系统总体方案研究[J]. 中国铁路，2015(4)：65-69.

Study on Passing Capacity of Mixed Traffic Section o f Passenger Railways

KONG Huihui，SU Mei
（China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd，Wuhan Hubei 430063，China）

The passenger railways usually share the same track section while accessing to the railway station. The factors influencing the passing capacity of shared section are analyzed and measures for improving the passing capacity are proposed, like shortening the length of shared section, reducing times of overtaking, application of CTCS-2 or above train control system, optimization of interlocking system at the junction point and increasing the proportion of conventional speed trains appropriately.

railway terminal；shared track section；passing capacity

U211

A

1001-683X（2017）09-0063-05

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.09.063

中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2015X004-E）

孔惠惠（1978—），女，高级工程师。E-mail：konghuihui@yeah.net

责任编辑 苑晓蒙

2017-06-13