高铁车站通过能力综合分析计算法参数取值研究

谭 雪, 闫海峰, 辜雪菲, 梁家健

高铁车站通过能力综合分析计算法参数取值研究

谭 雪1, 闫海峰1, 辜雪菲1, 梁家健2

（1. 西南交通大学, 交通运输与物流学院, 成都 611756； 2. 中国铁道科学研究院集团有限公司, 铁道科学技术研究发展中心, 北京 100000）

, 结合CTC系统的接发车原理和自动采点原理, 总结出综合分析法的不适应性。其次, 深入研究综合分析法中列车占用到发线时间、列车占用咽喉区时间、一昼夜停止作业时间等关键参数的取值问题, 将参数取值细致化、标准化, 使综合分析法的计算结果更符合现场实际运用的需要。最后, 运用综合分析法计算了枢纽车站长沙南站的通过能力。为了使研究内容更具有实际参考意义, 计算过程中涉及的数据均来源于现场实际使用的数据形式—— LKJ数据表、列车运行图、CTC监控录像等, 并给出了具体的计算步骤, 可以为以后的优化研究提供参考。

高速铁路; 车站通过能力; 综合分析法; 参数取值

0 引 言

目前，高速铁路车站通过能力中的到发线通过能力采用直接计算法计算，而咽喉区通过能力则采用利用率法，这两种方法均属于综合分析法的范畴[1]。

综合分析法计算思路实际上就是根据现阶段的运用情况，来推断在运用达到饱和状态下的通过能力。该方法应用十分广泛，由于其简便实用，在实践中取得了良好的效果。但由于其计算思想是沿用普速铁路车站能力计算方法，而近年来随着我国高速铁路的快速发展，在研究过程中发现综合分析法存在着一定的不适应性。主要体现在参数取值与现场实际不符合、取值标准模糊及计算结果动态性弱等方面[2-6]。

基于以上分析，本文结合高速铁路车站的特点及综合分析法的本质，对综合分析法的参数取值问题进行研究并改进计算方法，以使其适应高速铁路车站的特点。

1 综合分析法概述

高速铁路设计规范条文说明[1]中给出综合分析法计算公式如下。

1.1 到发线通过能力

1.2 咽喉区通过能力

2 CTC系统办理进路原理

综合分析法是沿用普速铁路车站通过能力计算方法而来的，但普速铁路搭载CTC系统的线路较少，而高速铁路均采用CTC系统进行集中调度控制，因此，有必要基于CTC系统的接发车原理对综合分析法的适应性进行分析。

2.1 CTC系统工作原理分析

图1 CTC系统自动触发进路排列逻辑

（1）时机条件

时机条件是指CTC系统自动排列进路的时机。办理接车或通过进路，需满足时间触发条件或地点触发条件，具体条件见表1。而办理发车进路，只需满足时间触发条件：在图定出发时刻的前3 min开始自动尝试办理进路。

表1 CTC系统接车/通过进路时机条件

Tab.1 Reception of trains by CTC system

（2）行车条件

CTC系统按照图定的行车次序办理进路，只有计划中的前行列车成功办理进路，才会为后续列车排列进路。且对于到开列车和终到列车，必须待列车在股道上停稳后，才会为其办理发车进路和入段进路。

（3）信号条件

判断与进路相关的区段是否开放，道岔是否在进路开向位置，是否存在分路不良且未确认其空闲的区段。若CTC系统判断与进路相关的区段已出清，则需再间隔6s才能将此区段认定为空闲。办理发车进路还需保证车站一离去空闲。

2.2 CTC系统自动采点原理

CTC系统会根据列车在股道特定位置的时间节点，自动采集列车的出发、到达及通过时刻，并生成实绩运行图。

（1）出发时刻

（2）到达时刻

（3）通过时刻

3 综合分析法适应性分析

基于以上分析，可以看出综合分析法的计算思路未能很好地与CTC系统的运作原理相吻合，其不适应性主要体现在以下几个方面：

4 综合分析法的部分参数取值研究

基于以上分析，本文将通过改良综合分析法中与CTC系统接发车原理不匹配的参数取值，以使其适应高速铁路车站的特点。根据在站作业流程的不同，将列车分为终到入库（后文简称终到列车）、库出始发（后文简称始发列车）、到开、折返及通过列车，分别研究各类列车占用到发线时间。

4.1 列车占用到发线时间

（1）终到列车占用到发线时间

终到列车占用到发线时间流程见图2。

（2）始发列车占用到发线时间

始发列车占用到发线时间流程见图3。

（3）到开列车占用到发线时间

到开列车占用到发线时间流程见图4。

图3 始发列车占用到发线时间示意图

图4 到开列车占用到发线时间示意图

（4）折返列车占用到发线时间

折返列车占用到发线时间流程见图5。

（5）通过列车占用到发线时间

式中：表示从列车车头驶过进站信号机到列车尾驶过出站信号机的时间。

4.2 列车占用咽喉区时间

在高铁车站，接发车进路一般是一次闭锁、分段解锁，因此计算高铁车站咽喉区能力时，应根据车站绝缘节的位置，将咽喉区划为多段轨道电路，求出各轨道电路的利用率，视最高者为整个咽喉区的利用率。分析高铁车站的CTC系统车站站场监控录像发现，列车在各轨道电路上的走行时间是易读取的，因此本文将通过走行时间来描述列车占用咽喉区时间。

列车占用咽喉区轨道电路时间见图6。

图6 列车占用咽喉区轨道电路时间示意图

该轨道电路全天被占用时间为：

4.3 车站一昼夜内停止接发客车的时间

图7 车站一昼夜内停止接发客车的时间

5 实例分析

5.1 长沙南站概况

长沙南站连接沪昆高速铁路与武广高速铁路，设有沪昆场、京广场两车场，共13个旅客站台、28条到发线、4条正线。正线两侧不设站台，共衔接四个方向：东为醴陵东站方向，西为湘潭北站方向，北为汩罗东方向，南为株洲西方向。长沙南站站场示意见图8。本文基于2017年7月1日京广线列车运行图计算长沙南站能力。

5.2 长沙南站能力计算

5.2.1 到发线能力计算

（1）基本参数取值

由长沙南站CTC监控资料可得长沙南站到发线能力计算各项参数取值，见表2。

表2 到发线能力计算参数取值表

（2）京广场到发线能力

将表2中的参数代入公式（6）~（10），可得京广场每列车占用到发线的时间，平均后得到各类列车平均占用到发线时间，结果见表3。

表3 京广场各类列车到发线平均占用时间的计算过程

Tab.3 Calculation process of the average time which the receiving-departure track occupied by each kinds of trains in Jingguang receiving-departure yard

（3）沪昆场到发线能力

同理可得沪昆场各类列车的到发线平均占用时间，见表4。

表4 沪昆场各类列车到发线平均占用时间的计算过程

Tab.4 Calculation process of average time occupied by each type of train on receiving-departure track of Hukun yard

综上，长沙南站全站到发线通过能力为1 004列，其中到开列车639列，折返列车119列，始发列车123列，终到列车123列。

5.2.2 咽喉能力计算

咽喉区能力计算以京广场为例，沪昆场同理。

（1）京广场轨道电路分节

根据长沙南站CTC监控录像，对长沙南站京广场咽喉区进行轨道电路分节[12]，并对轨道电路进行编号。分节结果见图8。

图8 京广场咽喉分节情况

（2）京广场各轨道电路占用时间

根据列车在长沙南站的CTC系统车站站场的监控录像，可读出列车在每一轨道电路的平均走行时间，结果如表5所示[13-15]。根据公式（11）、（12）可得各轨道电路被长沙南站每列车占用的时间。

表5 京广场各轨道电路平均走行时间

Tab.5 Average occupation time of each track circuit in the Jingguang receiving-departure yard

续表5

轨道电路走行时间/s轨道电路走行时间/s （15）33（32）25 （16）30（33）25 （17）30（34）29 （18）27（35）29 （19）32（36）32 （20）40（37）35 （21）40（38）47 （22）27（39）44 （23）33（40）31 （24）31（41）27 （25）41（42）26 （26）29（43）21 （27）28（44）24 （28）36（45）24 （29）22（46）27 （30）29（47）35 （31）30（48）27

（3）京广场全天咽喉区能力

表6 京广场全天轨道电路利用率

Tab.6 Daily utilization rate of track circuit in the Jingguang receiving-departure yard

长沙南站京广场南咽喉全天利用率最高的轨道电路为29，即56#、36#道岔；北咽喉利用率最高的轨道电路为11，即3#道岔。

将29、11轨道电路的利用率分别作为长沙南站京广场全天南、北咽喉区的利用率。代入公式（5），可得京广场北咽喉全天通过能力429列，京广场南咽喉全天通过能力419列，

（4）京广场高峰时段能力

长沙南站南咽喉高峰时段利用率最高的轨道电路为29，即56#、36#道岔。北咽喉高峰时段利用率最高的轨道电路为11，即3#道岔。

代入公式（5）可得京广场北咽喉高峰时段通过能力89，京广场南咽喉高峰时段通过能力87列。

表7 京广场高峰时段轨道电路利用率

Tab.7 Peak utilization rate of track circuit in the Jingguang receiving-departure yard

（5）长沙南站咽喉能力

同理可得沪昆场咽喉区全天能力、高峰时段（14:00~17:00）能力，与京广场对应类别能力相加即可得全站能力，计算结果见表8。

表8 长沙南站咽喉区能力

Tab.8 Capacity of Changsha south station throat

5.3 长沙南站能力

综上，长沙南站京广场到发线能力606列，其中到开列车475列，折返列车41列，始发列车45列，终到列车45列；沪昆场到发线能力398列，其中到开列车639列，折返列车119列，始发列车123列，终到列车123列；长沙南站全站到发线能力1 004列，其中到开列车639列，折返列车119列，始发列车123列，终到列车123列。

长沙南站全天咽喉能力673列，京广场北咽喉能力429列，京广场南咽喉能力419列，沪昆场北咽喉能力260列，沪昆场南咽喉能力238列。

长沙南站高峰时段为14:00~17:00，高峰时段咽喉区能力128列，京广场北咽喉能力89列，京广场南咽喉能力87列，沪昆场北咽喉能力41列，沪昆场南咽喉能力39列。

即，长沙南站全天通过能力657列，高峰时段通过能力128列。

6 结 论

本文研究了综合分析法中的列车占用到发线时间、列车占用咽喉区时间、一昼夜停止作业时间等关键参数的取值问题，将参数取值细致化、标准化，并运用综合分析法计算了枢纽车站长沙南站的通过能力。计算的数据均来源于现场实际使用的数据形式——LKJ数据表、列车运行图、CTC监控录像等，而改良后的参数取值方式与现场实际使用的数据形式更加贴切，能够很容易地从现场使用的资料中读出所需关键参数的取值。计算能力时分南北咽喉、分到发场、分高峰及全天时段分别计算，结果与长沙南站实际的运输能力和繁忙情况较接近，也表明本文对参数取值的改良是有效的。希望研究结果可以为运用综合分析法计算高速铁路车站能力的相关问题提供一些参考。

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Research on Comprehensive Analysis and Calculation Method of High-speed Railway Station Carrying Capacity

TAN Xue1，YAN Hai-feng1，GU Xue-fei1，LIANG Jia-jian2

（1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China;2. Railway Science and Technology Research Development Center, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited, Beijing 10000, China）

This study focuses on the problems of a comprehensive analysis method in the calculation of carrying capacity of high-speed railway stations. First, combining the centralized traffic control (CTC) system and the automatic reading time principle, the study summarizes the incompatibility of the comprehensive analysis method. Second, the study investigates the value of key parameters in the comprehensive analysis method, such as the time occupied by trains on the arrival and departure track as well as in the station throat, and the stop operation time of a single day and night, thus providing detailed and standard parameter values, which makes the result of the comprehensive analysis more suited for actual needs of the station. Finally, the comprehensive analysis method is used to calculate the passing capacity of Changsha south station. The data involved in the calculation process are derived from actual data formats used in the field, such as the LKJ data table, train diagram, and CTC monitoring video, which ensure that the research finding shave practical significance. The specific calculation steps are described to provide a reference for future research.

high speed railway; station carrying capacity; comprehensive analysis and calculation method; parameter value

1672-4747（2020）02-0083-10

U292.51

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.02.010

2019-06-13

中国铁路总公司科技研究开发计划课题（P2018X001）

谭雪（1996—），女，汉族，四川达州人，西南交通大学硕士研究生，研究方向交通运输工程，E-mail：675791821@qq.com

谭雪, 闫海峰, 辜雪菲, 等. 高铁车站通过能力综合分析计算法参数取值研究[J]. 交通运输工程与信息学报, 2020, 18（2）：83-92.

（责任编辑：李愈）