广州南站到发线通过能力查定研究

费安萍，陈俊杰，王东梁

FEI Anping1, CHEN Junjie2, WANG Dongliang3（1.广州铁路职业技术学院 运输物流学院，广东 广州 510430；2.中国铁路广州局集团有限公司 广州南车站，广东 广州 510140；3.中国铁路广州局集团有限公司 总工程师室，广东 广州 510838)

(1.Transportation Logistics College， Guangzhou Railway Vocational and Technical College， Guangzhou 510430，Guangdong， China；2.Guangzhou South Railway Station， China Railway Guangzhou Group Co.， Ltd.， Guangzhou 510140， Guangdong， China；3.Chief Engineer’s Office， China Railway Guangzhou Group Co.， Ltd.， Guangzhou 510838， Guangdong， China)

0 引言

我国铁路在新线设计、运力安排和调整、运营统计分析时均需要计算通过能力，包括线能力和点能力，线能力主要通过线路区段能力表现[1]，点能力主要是指单个车站或整体铁路枢纽的通过能力。《高速铁路设计规范》规定铁路线路通过能力除应计算区间通过能力外，对引入线路较多、作业种类多且繁忙的车站，还应计算车站全日及高峰时段到发线通过能力、咽喉通过能力[2]。国内理论界在高速铁路扣除系数法计算区间通过能力方面取得了丰硕成果。梁栋等[3]分析前苏联、德国和日本为代表的3种能力计算理论方法，并提出改进的客运专线区间通过能力扣除系数计算方法；康柳江[4]对铁路车站咽喉通过能力进行了研究，对于高速铁路车站到发线通过能力研究尚停留在我国高速铁路线路没有开通运营之前的理论探索；高世蕊[5]采用传统的普速铁路能力利用率计算方法计算客运专线车站咽喉和到发线通过能力。

我国高速铁路2018年底已经投入运营2.9万km，成为世界上高速铁路运营里程最长、运输密度最高、成网运营场景最复杂的国家。但是，以广州南站为代表的高速铁路大型客运站，开通运营仅10年，目前已经不能满足高速铁路成网后客流快速增长需要。我国高速铁路车站扩能尚处于起步阶段，针对这方面的研究，没有成熟的理论和实践成果可以借鉴[6]。铁路企业组织能力查定时，高速铁路车站运能查定与普速铁路车站同时采用以普速铁路区段站为研究基础的客货混跑区段的车站到发线运能查定方法[7-8]，而高速铁路运输组织模式与普速铁路有根本性的不同。为此，通过对高速铁路车站到发线能力查定开展理论计算方法的研究，对传统的利用率计算方法进行改进，并实际查定和分析广州南站到发线通过能力，以期为我国高速铁路车站设计、扩能改造、运营统计分析提供科学合理的技术支持。

1 高速铁路车站到发线通过能力查定分析

以传统的普速铁路区段站办理列车种类及利用率计算到发线通过能力方法为基础，依据高速铁路车站运输组织特点和办理动车组列车种类，进行高速铁路车站到发线通过能力计算分析与建模，确定高速铁路车站到发线利用率计算公式和到发线通过能力计算公式。

1.1 传统的利用率计算到发线通过能力方法

传统的利用率计算到发线通过能力方法[9]，是以普速铁路区段站为研究基础。普速铁路区段站主要办理无调中转、有调中转、解体列车、编组列车，车站到发线能力查定时无调中转列车一接一发计1列，有调中转一接一发计1列，解体1列计1列，编组1列计1列。

1.1.1 区段站各种类列车占用到发线时间标准

普速铁路区段站主要办理无调中转、有调中转、解体列车、编组列车4类列车，各类列车占用到发线最小时间标准计算公式为

式中：t中为中转列车占用到发线时间，min；t接为各种类列车接车时占用到发线时间(包括无调中转、有调中转、解体列车、编组列车)，为办理无调中转列车技术作业占用到发线时间，min；t待发为各种列车技术作业完毕等待出发占用到发线时间(包括无调中转、有调中转、编组列车)，min；t发为各种列车出发占用到发线时间(包括无调中转、有调中转、编组列车)，为有调中转列车占用到发线时间，为办理有调中转列车技术作业占用到发线时间，min；t解为解体列车占用到发线时间，为办理解体列车技术作业占用到发线时间，min；t待解为解体列车等待办理技术作业占用到发线时间，min；t牵为解体列车转线牵出线占用到发线时间，min；t编为编组列车占用到发线时间，min；t转为编组列车转线编组场占用到发线时间，为办理编组列车技术作业占用到发线时间，min。

1.1.2 区段站到发线通过能力利用率的计算

区段站到发线通过能力利用率的计算分别按一昼夜无调中转列车、有调中转列车、到达解体列车、自编始发列车等列车理论上平均占用到发线时间乘以其列数计算各种类列车占用到发线时间。一般分车场计算该车场到发线利用率K为

式中：K为计算车场的到发线通过能力利用率；T为一昼夜该车场办理全部列车各种作业占用到发线的时间，min；r空为区段站到发线空费系数，采用为该车场一昼夜办理的无调中转、有调中转、解体列车、编组列车列数，列为该车场一昼夜平均办理无调中转、有调中转、解体列车、编组列车占用到发线的时间，min；t机为单机占用到发线时间，min；t固为固定作业占用到发线时间，min；t其他为其他作业占用到发线时间，min。

1.1.3 区段站到发线通过能力

某车场到发线通过能力N即为该车场办理列车总数除以该车场到发线利用率。

式中：N为计算车场到发线通过能力，列/d；ni为该车场一昼夜到发线办理的第i种列车数量，列/d；为该车场一昼夜办理的无调中转、有调中转、解体列车、编组列车列数，列/d；k为计算车场的到发线通过能力利用率。

1.2 高速铁路车站到发线通过能力计算分析

（1）高速铁路运输组织与普速铁路不同，高速铁路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，并且站内无调车作业，到发线利用率不能按一昼夜时间统计，应按到发线作业高峰期确定统计时间段。

（2）根据高速铁路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，按统计时间段计算到发线利用率。因此，高速铁路站到发线利用率计算公式修正为

式中：K高为高速铁路车站某车场到发线利用率；Ti高为高速铁路车站某车场统计时间段内接入第i列车占用到发线时间(从开放进站信号起至该动车组发出时出清该到发线出站信号机时止，考虑计算机联锁设备选择进路、道岔转换等排列进路时间，另加办理进路时间)，s；m为高速铁路车站某车场到发线数量，条；n为统计时间段小时数，h；r空高为高速铁路到发线通过能力空费系数，采用0.15 ~ 0.2。

（3）高速铁路车站到发线能力计算建模。高速铁路车站主要办理始发、终到、立折、中转列车，到发线通过能力查定时出库始发计1列，终到入库计1列，立折列车一接一发计1列，中转列车一接一发计1列。高速铁路车站到发线通过能力应分车场分列车种类分别计算。

式中：ni高为高速铁路某车场到发线纳入统计时间段办理的第i种列车数量，分出库始发、到达入库、立折列车、中转列车，列；k高为高速铁路某车场到发线利用率；Ni高为高速铁路某车场办理第i种列车到发线通过能力，列。

对于出库始发、终到入库等列车，因动车组保有量一定，可直接以车站办理的出库始发、终到入库列数乘以系数表示到发线通过能力。

2 广州南站到发线通过能力查定分析

广州南站到发线通过能力查定采用写实法，首先确定为研究到发线占用时间需采集的接发列车数据字段，分析列车占用到发线时间推算方法，然后根据现行列车运行图及其车底交路图编制各咽喉接发列车写实表和列车占用到发线时间推算表等写实表，最后运用高速铁路站到发线通过能力建模公式，分车场分列车种类实际查定统计时间段广州南站到发线通过能力。

2.1 分析确定通过能力查定采集数据字段

广州南站是全国旅客发送量最大的高速铁路客运站，单日最高旅客发送量达37.4万，日均到发列车893列。主要办理城际和长途动车组列车始发、终到及中转客运业务；始发终到动车组的上水吸污、行包快运作业；动车组出入动车所存放、检修作业。主要办理列车种类为始发列车、终到列车、立折列车和中转列车。广州南站分京广场(1—19道)和广珠场(20—28道) 2个独立车场。京广场北端咽喉衔接京广高速铁路(北京西—广州南)广州北、南贵广客运专线(南宁—广州南、贵阳北—广州南)盐步所2个方向；京广场南端咽喉衔接广深港客运专线(广州南—深圳北—香港西九龙)庆盛、广珠城际(广州南—珠海)联络线、广州动车基地3个方向；广珠场北端咽喉衔接南贵广客运专线盐步所、广珠动车所2个方向；广珠场南端咽喉衔接广珠城际碧江1个方向[7]。

根据现行列车运行图规定的运输生产任务，同时考虑因广州南站早、晚高峰期接发列车受广州南动车基地动车组出入库作业影响大，确定到发线通过能力查能统计时间为6 : 00—24 : 00[10]。

2.1.1 各咽喉接、发列车采集数据

为研究到达、出发列车各项作业占用到发线时间，查定到发线通过能力，根据接发列车过程分析，接入列车采集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、列车出清接车进路上关键道岔时刻JT3，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的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。

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

2.1.2 列车占用到发线时间推算

某列车占用到发线时间始于车站接车办理接车进路时起，止于该动车组出发时整列越过出站信号机，列车整列越过到发线出站信号机的实质是此时列车出清该到发线，线路空闲，可以使用该到发线办理另一列车的接车进路。因此，列车占用到发线时间ΔT=FT2-JT1+T接准(T接准为准备接车进路时电路选路、道岔转换等作业需要时间，根据广州南站实际经验，取40 s)。

值得注意的是，同一到发线上同一动车组若是同线中转列车，则接入时和发出时车次是一致的，而立折、出库始发、到达入库、车底套跑、广珠线与广深港线间折角中转列车，接入和发出时的车次是不同的。

2.2 编制广州南站能力查定写实表

（1）各咽喉接发列车写实表。根据现行列车运行图规定办理的列车数量和动车组出入库作业，分京广场和广珠场分别北咽喉和南咽喉进行写实。京广场北咽喉接发列车写实表(摘录)如表1所示，同理可以确定京广场北咽喉、广珠场北咽喉、广珠场南咽喉写实表。

（2）编制列车占用到发线时间推算表。到发线通过能力推算表需根据运行图车底交路图，在车流接续表的基础上应用各咽喉接发列车写实数据，推算每一列车占用到发线时间。广州南站北咽喉广州北方向的4 : 00—9 : 00列车交路图如图1所示。

京广场10道办理列车占用到发线时间推算表(摘录)如表2所示，同理可以分别推算京广场19条到发线、广珠场9条到发线办理的列车占用到发线时间推算表，以及分车场办理的出库始发、终到入库、立折列车、中转列车占用到发线时间。京广场4道办理立折列车占用到发线时间推算表(摘录)如表3所示。

2.3 广州南站到发线通过能力计算

表1 京广场北咽喉接发列车写实表(摘录)Tab.1 North throat passing capacity checking realistic table to Beijing-Guangzhou yard (extract)

图1 广州南站北咽喉广州北方向4：00—9：00列车交路图Fig.1 Train route map of Guangzhou north direction 4 : 00-9 : 00 in north throat of Guangzhou South Railway Station

表2 京广场10道办理列车占用到发线时间推算表(摘录)Tab.2 Reckoning table of occupancy time of arrival and departure tracks in Beijing-Guangzhou yard on track 10 (extract)

表3 京广场4道办理立折列车占用到发线时间推算表(摘录)Tab.3 Reckoning table of occupancy time of arrival and departure Tracks of immediate return train in Beijing-Guangzhou yard on track 4 (extract)

运用高速铁路站到发线利用率计算公式 ⑻ 和到发线通过能力计算公式 ⑼，分车场分列车种类分别计算统计时间段广州南站到发线通过能力，广州南站京广场、广珠场的到发线通过能力汇总如表4所示。

3 广州南站到发线通过能力分析

从3个维度分析比较广州南站到发线通过能力：京广场各类列车平均占用到发线时间与列车运行图标尺规定时间；广珠场到发线通过能力利用率与京广场到发线通过能力利用率；广州南站到发线通过能力与咽喉通过能力利用率比较。

表4 广州南站京广场、广珠场的到发线通过能力汇总表Tab.4 Summary tables of arrival and departure tracks passing capacity of Beijing-Guangzhou yard of Guangzhou South Railway Station and Guangzhou-Zhuhai yard

（1）京广场到发线运能虚糜浪费。分析计算京广场办理各种类列车平均占用到发线时间如表5所示。中国铁路总公司运输局《2016年基本图编制重点事项》规定列车运行图标尺为司机换端(折角、折返)换乘动车组作业时间：8辆编组动车组列车15 min；16辆编组动车组列车20 min(此处是指列车停稳后该项作业占用到发线时间)[11]。

表5 京广场办理各种类列车平均占用到发线时间Tab.5 Average occupancy time of arrival and departure tracks for each category train in Beijing-Guangzhou yard

广州南站查定列车占用到发线时间时，规定始于接车时办理该列车接车进路时起，止于该动车组出发时整列越过出站信号机，包括列车进站时占用接车咽喉时间(约4 ~ 5 min)和启动后整列越过出站信号机时间(约40 s)。因此，长编动车组按规定占用到发线时间约为25 min，短编动车组按规定占用到发线时间约为20 min。从表5可知，广州南站京广场立折列车平均占用到发线时间为38.4 min，大大超过了规定时间。因此，京广场到发线的运能虚糜浪费，可以采取相关措施压缩到发线停站时间，提高运输能力。

（2）广珠场到发线能力比京广场紧张。从表4可知，广珠场的到发线通过能力利用率大于京广场到发线能力利用率，广珠场到发线能力比京广场紧张。实际上广州南广珠场共9股，其中20道仅能接发单编动车组列车办理接发列车合计182对/d，每股平均接发20.2对/d，按平均每对占用到发线30 min计，营业时间以15 h计(早8 : 00前仅能办理始发、晚22 : 00后仅能办理终到，考虑上述问题以15 h计)，平均每股占用时间高达79%。繁忙时段(10 : 30—20 : 00)大部分列车股道运用间隔仅满足技术标准最低间隔7 min，没有冗余量。早10 : 30前、晚22 : 00后广珠城际场到发线能力稍有冗余，具备往贵广客运专线、广珠城际开行始发列车的能力，但受广珠动车所检修能力和现行列车开行方案限制，不具备增加动车基地出库始发列车条件。广州南广珠场运营时段能力较饱和，10 : 30—22 : 00已不具备继续新增列车能力。

（3）广州南站运能受限于咽喉通过能力：广州南站到发线通过能力利用率比咽喉通过能力利用率低。此次能力查定计算出广州南站咽喉通过能力较紧张的是京广场北咽喉广州北方向、京广场南咽喉庆盛方向、广珠场南咽喉碧江3个方向，广州南站咽喉能力最紧张3个方向的咽喉通过能力利用率如表6所示[10]。与到发线通过能力利用率比较(见表4)，广州南站咽喉通过能力明显比到发线紧张。

表6 广州南站咽喉能力最紧张3个方向咽喉通过能力利用率Tab.6 Utilization rate of throat passing capacity in three directions of the most tense throat capacity of Guangzhou South Railway Station

据调查国内高速铁路车站设计经验为“车站客流预测远期办理列车平均15列配1条到发线”，导致目前我国高速铁路车站普遍存在“到发线能力大而咽喉能力小”的现象。广州南站通过能力受限于咽喉通过能力，到发线通过能力存在潜能。

4 结束语

高速铁路投资巨大，高速铁路车站运输能力查定及运能薄弱环节分析等基础理论研究，有利于广州南站等大型高速铁路枢纽车站提高高速铁路经济效益、减缓运能日益紧张压力，满足高速铁路成网运营后爆发式增长的巨大客流需求。广州南站是全国高速铁路网中始发终到列车较多车站，因而需要进一步分析长沙南站等通过列车较多的高速铁路车站接发列车规律，对高速铁路车站通过能力查定以及高峰期低峰期运能如何“削峰平谷”进行深入分析和研究，以挖掘和提高高速铁路车站通过能力。