广州南站咽喉通过能力查定研究

费安萍

FEI Anping

（广州铁路职业技术学院 运输物流学院，广东 广州 510430)

(Transportation & Logistics College， Guangzhou Railway Vocational and Technical College， Guangzhou 510430，Guangdong， China)

0 引言

运输能力是铁路运输组织研究的核心问题，包含“点、线、网”3个层次。运输能力计算和评价是铁路运输规划与管理工作重要基础，是制订新建或改扩建方案、调整车流径路、优化车流组织方案的依据[1]。我国铁路运能受限于大型枢纽车站“点”的运输能力，车站运输能力包括咽喉通过能力和到发线通过能力。

我国铁路业界对运输能力的研究主要集中在线路区段通过能力计算扣除系数法和普速铁路车站通过能力的提高上。梁栋等[2]综合分析国内外运输能力计算方法优缺点，提出最适合我国路情的线路通过能力扣除系数法改进方法；崔艳萍等[1]指出铁路运能研究存在主要问题是区段通过能力计算方法等；高世蕊[3]采用传统利用率法计算客运专线车站通过能力；康柳江[4]、刘汉英等[5]对车站咽喉区进路优化方法和模型进行了研究。但是，高速铁路(以下简称“高铁”)已经运营车站咽喉通过能力的查定建模和计算，目前还是一个空白。铁路企业组织高铁站通过能力查定时，与普速铁路车站同时采用20世纪50年代前苏联高校教材中的区段站运能计算公式，迄今还未修订[6-7]。

与普速铁路不同，高铁行车密度大、速度高、仅办理旅客列车、综合维修开天窗时间固定、有效发车时间和有效到达时间受限、站内无调车作业、受动车基地动车组出入库影响大，因此按普速铁路区段站查定方法计算出来的车站运输能力对高铁站运输生产无指导意义。

以广州南站为研究标本，分析接发列车过程，在现行列车运行图规定运输生产任务基础上，分析高铁站接发列车占用咽喉时间，修正传统利用率计算法查定高铁站咽喉能力公式，对高铁站咽喉通过能力查定进行研究和建模，通过实际查定广州南站咽喉通过能力，分析高铁站咽喉通过能力影响因素并提出相关解决措施。

1 高铁车站咽喉通过能力查定分析与建模

1.1 传统普速铁路车站咽喉通过能力计算方法

咽喉道岔利用率计算公式[8]为

式中：T为咽喉道岔组占用总时间，min，包括接发列车、妨碍时间、天窗时间等；r空为咽喉道岔空费系数，采用为固定作业占用咽喉道岔总时间，主要包括天窗时间，min。

咽喉通过能力计算公式[8]为

式中：为i方向列车接车的通过能力，列/d；为i方向列入计算中接入的通过咽喉道岔旅客列车数，列。

式中：为i方向列车发车的通过能力，列/d；为i方向列入计算中出发的通过咽喉道岔旅客列车数，列。

1.2 高铁站咽喉通过能力查定建模

1.2.1 高铁站咽喉通过能力查定分析

（1）高铁综合维修天窗时间固定、有效发车时间和有效到达时间受限，且站内无调车作业，咽喉道岔利用率按一昼夜时间统计不科学。

（2）根据高铁车站各咽喉实际办理列车数量，确定咽喉接发列车作业高峰期统计时间，按统计时间段计算咽喉道岔利用率。因此，高铁车站咽喉道岔利用率K高计算公式修正为

式中：T高为纳入统计时间段咽喉道岔占用总时间，s，包括接发列车、妨碍时间；n为纳入统计时间段小时，h；r空为咽喉道岔空费系数，采用0.15 ～ 0.2。

1.2.2 高铁站咽喉通过能力

（1）广州南站分广珠场和京广场2个独立车场，咽喉通过能力分车场分咽喉统计，计算公式为

式中：为高铁i方向统计高峰时间段列车发车

的通过能力，列/d；为高铁i方向列入计算中出发的通过咽喉道岔旅客列车数，列。

（2）京广场南咽喉、广珠场北咽喉分别衔接广州动车基地和广珠动车所，由于动车组出入库时间集中，并且一昼夜办理动车组车底基本固定，故广州动车基地和广珠动车所方向接发的列车不能按利用率计算通过能力。

2 广州南站运能查定分析与建模

2.1 广州南站概况

广州南站位于京广高铁(北京西—广州南)、广深港客运专线(广州南—深圳北—香港西九龙)、贵广客运专线(贵阳北—广州南)、南广铁路(南宁—广州南)及广珠城际线(广州南—珠海)交汇处[6]。主要办理城际、长途动车组列车始发终到及中转客运业务；始发终到动车组上水吸污、行包快运作业；动车组出入动车所存放、检修作业。广州南站是目前全国旅客发送量最大的高铁客运站，单日最高旅客发送量达37.4万人，日均到发列车893列。

（1）现有站场设备。分京广场和广珠场2个独立车场；正线4条，到发线24条，15个站台，28个办客站台面；24条股道具备上水条件；6条股道具备吸污作业条件。

（2）邻接方向。采用DS6-K5B型计算机联锁系统。京广场北咽喉衔接京广高铁广州北、南贵广客运专线(贵阳北—广州南和南宁—广州南的佛山西—广州南合并线路区间段)盐步所2个方向；京广场南咽喉衔接广深港庆盛、广珠城际联络线、广州动车基地3个方向；广珠场北咽喉衔接南贵广客运专线盐步所、广珠动车所2个方向；广珠场南咽喉衔接广珠城际碧江1个方向[7]。

（3）技术作业情况。现行运行图规定上水吸污旅客列车38列、上水旅客列车93列。

基于广州南站现有设施配置和现行运行图规定运输作业方案，分析接发列车作业过程，运用CTC设备，采用写实法精准采集接入和发出列车时各项作业占用咽喉时间，即接入列车占用接入端咽喉、发出列车占用发出端咽喉等时间，分车场、分咽喉、分方向计算咽喉通过能力利用率，从而查定广珠场和京广场咽喉通过能力。

2.2 接发列车占用咽喉时间分析

为研究到达、出发列车作业占用咽喉和到发线时间，根据接发列车过程分析，接入列车需采集3个数据字段：开放进站信号时刻JT1、列车压上进站信号时刻JT2、列车出清接车进路关键道岔时刻JT3。发出列车需采集3个数据字段：开放出站信号时刻FT1、列车整列越过出站信号时刻FT2、列车整列出站时刻FT3。

（1）接入列车实际占用接入端咽喉时间Δt1。Δt1始于准备接车进路，止于列车越过接车进路关键道岔，Δt1=JT3-JT1+T接准(T接准为准备接车进路电路选路、道岔转换等时间，根据广州南站联锁设备，取40 s)。

关键道岔定义为如果接车时列车出清该关键道岔，将不会继续影响其他线群在该咽喉的接发列车，即不再影响本咽喉其他线群的接发车进路。京广场南咽喉如图1所示，当京广场南端来的列车用11道、12道、13道、14道接车，只要列车整列越过56号道岔，就不再影响其他线群在该咽喉的接发列车，则56号道岔定义为该咽喉11—14接车线群的接车关键道岔，实质是用11—14道接入该咽喉来的列车，一旦列车出清该关键道岔就可办理本咽喉其他线群接发车作业。分析接车进路，可确定广州南站广珠场咽喉接车线群及其关键道岔如表1所示，京广场咽喉接车线群及其关键道岔如表2所示。

（2）发出列车实际占用发出端咽喉时间Δt2。Δt2始于准备发车进路，止于列车整列出站，Δt2=FT3－FT1+T发准(T发准为准备发车进路需要时间，同理取 40 s）。

（3）接入列车最小占用接入端咽喉时间Δt3。Δt3始于列车实际压上进站信号机，止于列车越过接车进路上关键道岔时刻，Δt3=JT3－JT2+T接准。

（4）发出列车最小占用发出端咽喉时间Δt4。Δt4始于列车压上出站信号机时刻，止于列车整列出站，Δt4=FT3－FT2+T发准+ 50 s (50 s为列车压上并整列越过出站信号运行时间)。

图1 京广场南咽喉Fig.1 South throat of Jing-Guang yard

表1 广珠场咽喉接车线群及其关键道岔Tab.1 Throat receiving group tracks and key turnouts of Guang-Zhu yard

表2 京广场咽喉接车线群及其关键道岔Tab.2 Throat receiving group tracks and key turnouts of Jing-Guang yard

2.3 咽喉通过能力分析与建模

（1）接入列车占用咽喉利用率K接高计算公式为

式中：T接为纳入统计时间段接入列车实际占用接入端咽喉道岔总时间，s；n为纳入统计时间段小时，h；JT3i为接入某列车出清该接车进路关键道岔时刻；JT1i为接入某列车开放进站信号时刻；T接准为准备接车进路电路选路、道岔转换等时间，根据南站联锁设备，取40 s。

（2）发出列车占用咽喉时间利用率K发高计算公式为

式中：T发为纳入统计时间段发出列车实际占用发车端咽喉道岔总时间，s；n为纳入统计时间段小时，h；FT3i为发出第i列车时该列车整列出站时刻；FT1i为发出第i列车时开放出站信号时刻；T发准为准备发车进路需要时间，同T接准取40 s。

（3）i方向咽喉通过能力计算公式。i方向咽喉通过能力计算公式见公式 ⑸ 和 ⑹。

3 广州南站咽喉通过能力写实

3.1 确定写实日期

由于高铁站列车具有运行规律性强等运输组织特点，根据实际将写实日期选取为客流繁忙时期某日。高铁客流繁忙主要是春运、暑运、国庆小长假。春运时广州南客流方向单一；国庆小长假客流过于集中，运营数据没有代表性；暑运时间跨度大、广州南各方向客流均较大且一周内每日客流波动较小，故确定写实日期为暑运期间的一个周三，具体为2018年8月8日。

3.2 确定写实时间段

广州南站分京广场和广珠场，分别对北咽喉和南咽喉进行写实。根据运行图规定运输生产任务，将办理列车分车场、分咽喉、分方向统计绘出对应接发列车柱状图，广珠场南咽喉接发列车柱状图如图2所示，京广场南咽喉接发列车柱状图如图3所示，广州南站咽喉通过能力查能统计时间段如表3所示。

3.3 通过能力查定写实表

京广场南咽喉通过能力查定写实表(摘录)如表4所示，同理可确定京广场北咽喉、广珠场北咽喉和南咽喉写实表。

图2 广珠场南咽喉接发列车柱状图Fig.2 Receiving/departing train bar graph in south throat of Guang-Zhu yard

图3 京广场南咽喉接发列车柱状图Fig.3 Receiving/departing train bar graph in south throat of Jing-Guang yard

3.4 咽喉通过能力计算与分析

3.4.1 咽喉通过能力汇总表

当空费系数取0.15时，广州南站咽喉通过能力汇总如表5所示。

表3 广州南站咽喉通过能力查能统计时间段Tab.3 Statistical time period to throat through capacity of Guangzhou South Railway Station

3.4.2 咽喉通过能力数据分析

（1）咽喉通过能力紧张方向。广州南咽喉通过能力最紧张3个方向能力利用率如表6所示。

（2）咽喉通过能力紧张方向接发车作业平均占用咽喉时间。以广州北方向为例：接车平均占用咽喉时间为36 978/117/60=5.27 min；发车平均占用咽喉时间为36 519/118/60=5.15 min。

（3）接发列车实际占用咽喉时间与最小占用咽喉时间相差较大。接发列车最小占用咽喉时间是指一开放进(出)站信号机列车就压上信号机的理想状态。从统计数据可知，接入、发出列车实际占用咽喉时间与最小占用咽喉时间相差较大。以广州北方向为例，接车实际占用咽喉总时间为36 978 s，但是接车最小占用接入端咽喉总时间为16 946 s，两者相差一倍多，发车存在同样情况。原因与车站值班员习惯提前布置和办理进路、车站运输组织模式有关，较大影响咽喉通过能力。

表4 京广场南咽喉通过能力查定写实表(摘录)Tab.4 South throat through capacity checking realistic table of Jing-Guang yard (extract)

表5 广州南站咽喉通过能力汇总表Tab.5 Throat through capacity summary tables of Guangzhou South Railway Station

表6 广州南咽喉能力最紧张3个方向能力利用率Tab.6 Utilization rate of throat through capacity at the 3 busiest directions of Guangzhou South Railway Station

3.5 提高咽喉通过能力分析

（1）站场设计多考虑平行进路。站场设计宜采用交叉渡线增加平行进路。广州南咽喉区铺设大量“倒八字”渡线，极大影响咽喉能力。例如，接入长沙南到广珠线方向列车，现有站场只能接入京广场1—4道，常导致列车机外停车等信号，影响列车运行秩序。广珠场南咽喉广珠城际方向仅存在一组平行进路，限制咽喉能力。京广场北咽喉南广线于京广线两侧引入广州南站，南广线列车在车站折返时接或发车均须横切咽喉，极大限制咽喉能力。

（2）合理布置每日运输生产计划。由于广州南动车所存车及进出库能力不足，造成动车组终到后不能按时入库，影响动车组入库检修，存在次日车底不能按时出库正点始发隐患，车站繁忙时间咽喉能力受限于动车基地存车及出入库能力。据统计广州南动车所出库繁忙时段为 5 ∶ 00—9 ∶ 00，共出库51列，平均每小时13列，进库繁忙时段为20 ∶ 00—0 ∶ 30，共进库 57列，平均每小时 13列，繁忙时段进出库能力达饱和状态。可利用京广场下午及广珠场傍晚空闲时段拉开始发终到列车间隔，优化进出库时间间隔，缓解集中进出库问题。

（3）提高车站、调度控制中心运输组织及应急处置水平。广州南站股道运用不均衡，如京广场上午同时接入基地出库始发列车和深圳北方向来的上行中转列车，晚上同时接入终到入库和中转去深圳北的列车，股道运用极为紧张。广州南站开行列车数量大且多为始发终到列车，遇大面积晚点股道调整频繁。车站作业的有序调整极大依赖车站值班员、行车调度员应急处置水平。

4 结束语

我国高铁站咽喉通过能力查定等基础研究还滞后于高速铁路的快速发展。通过对广州南站咽喉通过能力查定进行研究，对原普速铁路车站能力利用率方法查定高铁站咽喉能力计算公式进行了修正。由于车站通过能力包括咽喉通过能力和到发线通过能力，因而在查定高铁站咽喉通过能力基础上还需查定高铁站到发线通过能力，以确定高铁站的最终通过能力。通过高铁站运输能力的科学查定查找运能薄弱环节，优化铁路运输资源配置，可以为高速铁路运输经营发展和高速铁路建设提供理论参考。