提高郑州站运输能力的对策研究

李万臣，陈 亮，刘纳夺，保鲁昆

（1.中国铁路郑州局集团有限公司 运输部，河南 郑州 450052；2.中国铁路郑州局集团有限公司 科学技术研究所，河南 郑州 450052；3.中国铁道科学研究院集团有限公司 运输及经济研究所， 北京 100081）

郑州站是中国铁路郑州局集团有限公司（以下简称“郑州局集团公司”）管内特等客运站，位于京广线（北京西—广州）、陇海线（兰州—连云港）两大干线交汇处，并与京广高速铁路（北京西—广州南）、徐兰高速铁路（徐州东—兰州西）、郑太客运专线（郑州—太原南）、郑开城际铁路（郑州—宋城路）、郑机城际铁路（郑州—新郑机场）联通，集办理高速铁路、城际铁路、普速客运、行邮列车为一体，是郑州铁路“米”字形枢纽的重要组成部分。2021年第一季度调整列车运行图实施后，郑州站日图定列车346列，由于郑州站旅客列车折角多、机车换挂多，导致咽喉能力受限，部分列车在站作业时间长，股道利用率低，对运输能力造成制约。针对车站能力问题，《车站行车工作细则编制规则》（铁总运[2017] 174号）[1]对车站咽喉能力的计算方法进行了说明；刘敏等[2-4]对车站通过能力进行了理论分析和仿真研究，但对于如何提升繁忙车站的能力研究相对较少。为缓解郑州站运输能力紧张日益突显的局面，为全路及郑州局集团公司管内列车运行图调整创造宽松条件，有必要对郑州站运输能力现状及存在的主要问题进行研究，并提出针对性的改进对策。

1 郑州站基本概况

郑州站北咽喉连接京广线郑州站以北（以下简称“北京广”）、陇海线郑州站以西（以下简称“西陇海”）、郑州北站3个方向，郑太客运专线、徐兰高速铁路郑西段分别从北京广、西陇海方向接入；南咽喉连接京广线郑州站以南（以下简称“南京广”）、陇海线郑州站以东（以下简称“东陇海”）、郑州客整所及郑州动车所3个方向，徐兰高速铁路郑徐段、京广高速铁路、郑机城际铁路从东陇海方向接入。郑州站连接示意图如图1所示。郑州站共有13座站台、13条旅客列车到发线、223组道岔（其中南岔区113组，北岔区110组）。郑州站由南北咽喉分别延伸连接郑州机务段和郑州车辆段，配备调车机车4台，负责站区与客整所的车体转场、列车摘挂作业。

图1 郑州站连接示意图Fig.1 Connection diagram of Zhengzhou Railway Station

2021年第一季度调整列车运行图实施后，郑州站日图定列车346列，其中始发44列，终到44列，到开258列；8 : 00—20 : 00白班时段办理列车 175列/d，20 : 00—8 : 00夜班时段办理列车171列/d； 开行动车组列车111列/d，其中办客动车组96列/d、 确认列车8列/d、空送车底7列/d；普速列车图定需换挂本务机110列/d，共需办理182次作业（不含调车机车28次摘挂作业），换挂列数占图定总列数30.42%。一天中车站繁忙时段分别为4 : 40—6 : 40，11 : 40—14 : 40和17 : 00—20 : 00。其中4 : 40－6 : 40办理接发列车43列73次（含客整所转场2次），平均1.64 min办理1次接发列车；机车换挂21列35次（含调车机挂车）。11 : 40—14 : 40为动车组列车接发密集时段，共需办理动车组列车接发35列63次，平均每2.85 min办理1次动车组列车接发作业。17 : 00—20 : 00办理接发列车53列99次（含客整所转场5次），其中动车组列车32次，普速列车67次，平均1.81 min办理1次接发列车；机车换挂26列38次（含调车机挂车）。

2 郑州站运输能力分析

2.1 北咽喉能力分析

在2021年第一季度运行图时段中，通过对郑州站北咽喉一天内列车相关作业统计，得到郑州站北咽喉限制咽喉道岔组为第15至第21道岔、第41至第47道岔、第65至第71道岔、第93至第99道岔、第101至第109道岔。对郑州站北咽喉限制咽喉道岔组接发列车以及单机运行作业进行统计，其中白班为8 : 00—20 : 00，夜班为20 : 00—8 : 00，得到郑州站北咽喉限制咽喉道岔组占用情况如表1所示。

根据表1可得，郑州站北咽喉限制道岔组白班占用时长为451 min，夜班占用时长为 512 min，全天占用时长为963 min，按照限制道岔组白班固定维修时间为120 min，夜班固定维修时间为0 min，全天固定维修时间为120 min，限制道岔组空费系数γ为0.2，对郑州站北咽喉限制道岔组白班、夜班、全天的通过能力利用率进行计算。

表1 郑州站北咽喉限制咽喉道岔组占用情况Tab.1 Occupancy for restricted turnout group of north throat for Zhengzhou Railway Station

郑州站北咽喉限制道岔组白班通过能力利用率为

式中：为限制咽喉道岔组白班通过能力利用率；为该限制咽喉道岔组白班占用时长，min；为限制咽喉道岔组白班固定维修时间，min；γ为该限制咽喉道岔组空费系数。

郑州站北咽喉限制道岔组夜班通过能力利用率为

式中：为限制咽喉道岔组夜班通过能力利用率；为该限制咽喉道岔组夜班占用时长，min；为限制咽喉道岔组夜班固定维修时间，min。郑州站北咽喉限制道岔组全天通过能力利用率为

式中：为限制咽喉道岔组全天通过能力利用率；为该限制咽喉道岔组全天占用时长，min；t固为限制咽喉道岔组全天固定维修时间，min。

综上可得，郑州站北咽喉限制道岔组全天利用率为91.19%，白班利用率为93.96%，夜班利用率为88.89%，其中单机影响平均占比为12.77%。由于郑州站北咽喉限制道岔组通过能力利用率已接近饱和，也造成其车流作业组织困难。例如，第15至第21道岔是北京广方向列车接发进入第11至第13股道时的唯一进路，当办理北京广方向列车接发作业时，不能办理西陇海方向列车的接发作业。

2.2 南咽喉能力分析

在2021年第一季度运行图时段中，通过对郑州站南咽喉一天内列车相关作业统计，得到郑州站南咽喉限制咽喉道岔组为第32至第38道岔、第80至第86道岔、第128至第134道岔、T2道岔、T8道岔。对郑州站南咽喉限制咽喉道岔组接发列车以及单机运行作业进行统计，得到郑州站南咽喉限制咽喉道岔组占用情况统计表如表2所示。

表2 郑州站南咽喉限制咽喉道岔组占用情况统计表Tab.2 Occupancy for restricted turnout group of south throat for Zhengzhou Railway Station

根据表2可得，郑州站南咽喉限制道岔组白班占用时长为477 min，夜班占用时长为 529 min，全天占用时长为1 006 min，按照限制道岔组白班固定维修时间为120 min，夜班固定维修时间为0 min，全天固定维修时间为120 min，限制道岔组空费系数γ为0.2，对郑州站南咽喉限制道岔组白班、夜班、全天的通过能力利用率进行计算，其计算公式同北咽喉限制道岔组，得到郑州站南咽喉限制道岔组全天利用率为95.27%，白班利用率高达99.38%，夜班利用率为91.84%，其中单机影响平均占比为15.51%。由于郑州站南咽喉限制道岔组通过能力利用率已接近饱和，也造成其车流作业组织困难。例如，第32至第38道岔是东陇海方向列车接发进入第9至第10股道时的唯一进路，当办理东陇海方向列车接发作业时，不能办理南京广方向列车接发作业。

2.3 到发线能力分析

郑州站共有旅客列车到发线13条，根据现场统计，郑州站办理各类旅客列车接发作业的到发线占用时间为：普速始发列车提前70 min转入站内，动车组列车提前30 min转入站内；普速终到列车在站内需50 min转出，动车组列车在站内需50 min转出；接车提前开放进站信号机时间为7 min，发车出清股道时间为3 min，合计为10 min。

根据2021年第一季度运行图，郑州站白班办理接发列车共175列，总停时为1 345 min；普速始发列车共13列，其提前转入站内时间共计910 min；动车组列车共4列，其提前转入站内时间共计 120 min；普速终到列车共11列，其在站内转出时间共计550 min；动车组终到列车1列，其在站内转出时间为50 min；立折列车在站内时间共计939 min；所有列车提前开放信号及出清股道占用到发线时间共计1 750 min。故郑州站白班时段到发线占用时长合计5 664 min。郑州站到发线空费系数γ到取0.2。计算得到郑州站白班时段到发线能力利用率为

式中：为白班时段到发线能力利用率；为白班时段到发线占用时长，min；M为接发旅客列车到发线数量，条；γ到为到发线空费系数。

根据2021年第一季度运行图，郑州站夜班办理接发列车共171列，总停时为2 127min；普速始发列车共5列，其提前转入站内时间共计 350 min；动车组始发列车共5列，其提前转入站内时间共计150 min；普速终到列车共6列，其在站内转出时间共计300 min；动车组终到列车8列，其在站内转出时间共计400 min；立折列车在站内时间共计155 min；所有列车提前开放信号及出清股道占用到发线时间共计1 710 min。故郑州站夜班时段到发线占用时长合计5 192 min。郑州站到发线空费系数γ取0.2。计算得到郑州站夜班时段到发线能力利用率为

式中：为夜班时段到发线能力利用率；为夜班时段到发线占用时长，min。

由上述计算可知，郑州站白班时段到发线能力利用率为75.64%，夜班时段为69.34%，白班时段到发线能力利用率略高于夜班，但均未超过80%，主要原因是咽喉能力制约到发线利用率。

3 存在问题分析

（1）机车换挂作业占用咽喉时间长。一是折角列车导致的换挂作业时间长，根据2021年第一季度运行图，郑州站每日办理的折角列车共20列，其中西到北开、北到西开的列车共14列，东到南开、南到东开的列车共6列，折角列车每日占用咽喉时间共计约300 min，南、北咽喉各占用约 150 min。二是根据2021年第一季度运行图，郑州站东到西开、东到北开方向由郑州局集团公司担当的普速直通列车有8列未贯通机车交路，须在郑州站换挂机车，每次换挂约用时23 min，每天换挂计 8次，共需要约184 min。

（2）始发、终到列车调车作业影响较大。郑州站2021年第一季度运行图中，西北方向始发列车有4列，每列需要4次调车作业（调车机2次、本务机出段2次）；终到列车5列，每列需要5次调车作业（调车机2次、本务机入段3次），合计需办理至少41列次调车进路。其中，始发列车平均需提前40 min转入到发线，终到列车作业完毕后平均需30 min转场，导致始发、终到列车的调车作业占用咽喉、到发线时间较长，对咽喉通过能力和到发线利用率的影响较为明显。

（3）动车组车底出入库占用车站咽喉能力多。郑州动车所存放的动车组车底出入库，均需经由郑州站南咽喉，2021年第一季度运行图中转场动车组列车16列，每日共需办理32次动车组列车转场作业，根据运行图及现场作业，每列动车组列车转场作业占用咽喉道岔时长为3 min，累计每日占用南咽喉时间为96 min，对郑州站南咽喉影响较大。

（4）部分列车作业占用车站股道时间长。始发直供电旅客列车车底在郑州站连挂本务机车后，须预热不低于40 min。现有12列出库列车中10列为直供电列车、2列为非直供电列车。按照现有规定，直供电旅客列车车底须提前至少60 min进入车站股道，而非直供电客车车底为提前至少40 min，共占用股道时间至少680 min。

（5）部分列车开行频次不高但长期占用图定运行线。2021年第一季度运行图中， 1304，1303次（郑州—北京西）客座率分别为29.6%，41.1%；K330，K329次（天津—洛阳）客座率分别为32.5%，45.1%；K790/1，K792/89次（南昌—西安）客座率分别为22.6%，17.4%，该3对旅客列车仅在高峰线运行，其开行频次、客座率均不高，但长期占用图定运行线，也是郑州站能力紧张的原因之一。

4 优化建议

结合对郑州站的运输能力分析和现场实践，研究充分利用枢纽线路条件，协调机务、车辆等部门克服困难为大运输服务，通过减少机车换挂以释放咽喉能力，增加直供电车底在客整所供电预热等措施，提高郑州站运输能力。具体建议如下。

（1）组织列车改经西北环线绕行。充分利用郑州铁路枢纽线路条件，增加途径西北环线迂回运输的列车对数，减少郑州站折角换挂时间长、股道占用时间长的作业，有效释放咽喉能力。郑州铁路枢纽有1条既有的西北环线，将北京广与西陇海方向连接起来，可把需走行北京广与西陇海方向的列车从经停郑州站改为经行该西北环线，同时调整列车接车交路，其中K385，K386，K817，K818，K507，K508次列车可改为使用中国铁路西安局集团有限公司的机车牵引；K117，K118，K267，K268，T9，T10次列车可改为使用郑州局集团公司的机车担当；K257，K258次列车可改为使用中国铁路北京局集团有限公司的机车担当，并在关林与中国铁路武汉局集团有限公司的机车换机换乘，机车走小交路回段整备；上述列车绕行西北环线，将减少98条占用咽喉能力的进路（含28条接发列车进路、70条本务机车调车进路），可节约郑州站股道占用时长390 min。

（2）贯通机车交路[5-6]。坚持“大运输”理念，统筹协调相关专业部门，研究贯通机车交路，取消部分列车原本在郑州站换挂机车的作业，减少因换挂机车对咽喉能力的影响。增加管内普速列车机车的贯通数量，减少机车换挂，提高咽喉通过能力和到发线利用率。对于2021年第一季度运行图中郑州局集团公司担当的需换挂机车的8列直通旅客列 车（K31，K32，K1149/8，K1147/50，K2277/6，K175，K735，K1143），可贯通其机车交路，预计将减少本务机调车进路36条，减少不必要的咽喉能力占用，从而提高咽喉通过能力，降低调车进路对接发车进路的影响。

（3）延长始发终到列车本务机作业区段。针对始发、终到列车调车作业频繁的问题，通过延长郑州站始发终到列车本务机作业区段，使郑州站始发终到列车在转场出入库时使用本列本务机车，以减少调车机车与本务机车在咽喉的调车作业，增加郑州站咽喉通过能力和股道利用率。通过减少西陇海、北京广方向始发终到列车本务机与调车机的换挂，经测算可以减少21条调车进路，节约到发线占用时长410 min，增加郑州站咽喉通过能力和到发线利用率，降低调车作业对接发列车的影响，同时可将郑州站配属的调车机车由4台降为3台。

（4）调整动车组配属[7]。在2021年第一季度运行图调整后，郑州动车所配属动车组计划增加至16组，考虑郑州站运输能力制约，将郑州动车所的动车组调整到郑州东动车所，从而减少动车组列车转场作业对郑州站南咽喉的影响。目前动车组配属调整方案已有效实施，将16组动车组全部转属至郑州东动车所，极大地缓解了郑州站和郑州客整所的作业困难，2021年第一季度运行图仅余2组外局动车组在郑州客整所过夜存放，2021年第二季度运行图调整后也已全部转入郑州东动车所，调整后郑州站南咽喉的利用率得到进一步提升。

（5）相关作业外移。根据直供电旅客列车车底预热作业要求，结合郑州铁路枢纽相关站场作业实际情况，拟在郑州客整所客检场增加列车供电桩，对郑州站始发的直供电车底检修后可直接进行预冷预热，减少直供电旅客列车车底占用到发线时间。经测算，旅客列车车底预热作业外移后，每列直供电旅客列车车底可减少郑州站股道占用时间20 min，按2021年第一季度运行图中10列直供电始发旅客列车计算，可减少股道占用时间共计 200 min。

（6）停运或减少个别客座率低的旅客列车。针对客座率不高、长期占用郑州站资源的列车，采取停运或高峰时段开行的原则，减少对郑州站能力的占用[8]，从而提高郑州站能力的冗余度，为车站运行秩序快速恢复提供支撑。根据现场实际情况，采取停运1304，1303，K330，K329，K790/1，K792/89次共3对旅客列车的措施后，郑州站日均办理旅客列车接发每列间隔可增加14 s。

5 结束语

随着列车运行图调整频次持续增多，需加开旅客列车的数量不断增长，郑州站的能力问题已成为制约全路列车运行图调整的一个重要因素。通过优化旅客列车径路、机车交路、车辆作业等措施，可以有效释放郑州站的咽喉和到发线能力，为下一步的列车运行图调整提供能力冗余。铁路车站运输能力涉及站场设备条件、机车车辆运用以及调度指挥水平等因素，提高郑州站运输能力，还需要结合实际情况不断分析优化对策，为高质量地开行让旅客满意的旅客列车提供技术支撑。