車流不均衡條件下編組站作業組織研究

熊 堅，漆 昕，劉正喜

（1.華東交通大學 軌道交通學院，江西 南昌 330013；2.廣州鐵路(集團)公司 株洲北站，湖南 株洲412001）

1 車流不均衡性對株洲北站的影響

（1）設備能力及負荷。列車到發的不均衡性會使運輸設備的有效能力降低。車站到達場在貨物列車密集到達階段，極易出現滿線、接不進車現象，對到達場能力產生影響。株洲北站Ⅰ、Ⅳ場列車密集到達時間為 15:00—21:00，集中在下午和交接班時間，致使到達場股道運用緊張，特別是交接班時間會造成到解列車在站外停留等待的現象，即扣牌。受列車到達不均衡的影響，駝峰運用忙閑不均，列車密集到達時階段性能力不足，使車列待解時間延長，相應降低到達場到發線通過能力。車站出發場受旅客列車和摘掛列車的影響，會使大量貨物列車停留在出發場待發，延長停留時間，出現壓軸現象，從而影響出發場通過能力。

（2）中時指標。中轉車停留時間是反映編組站作業效率的重要指標之一，有調中轉車按照作業過程可分為到達、待解、解體、集結編組、出發、待發、發車等作業停留時間。株洲北站 2006 年上半年每輛有調車各作業環節的平均停留時間為：待檢 0.27 h，待解 0.77 h，待發 1.25 h，集結編組 5.95 h，各種作業 1.35 h，有調中轉 9.6 h。其中，待檢、待解、待發為非生產時間，占總停留時間的 23.8%，是影響編組站中時指標的主要因素。由于車流到發的不均衡性，致使株洲北站中時由 2005 年的平均 8.9 h 增加到 2006 年的平均 9.6 h，其中主要是待解和待發時間的增加。

（3）空費系數。空費系數是指由于列車到達不均衡、作業不協調等原因引起的設備無法利用的空費時間占一晝夜的比重。列車不均衡程度加劇，將使設備空費系數加大。例如，計算到達場空費系數的經驗公式為：r空＝0.203－0.012 M到＋0.000 24 n峰＋0.163 v[1]。由公式可以看出，空費系數隨變異系數 v 的增加而增加。由于列車到達的不均衡性加劇，株洲北站下行到達系統的空費系數由原來的0.210 增加到 0.223。

2 株洲北站應對不均衡運輸的措施

2.1 運輸組織措施

（1）技術組織措施。充分利用調車設備，盡量做到駝峰解體、平面牽出線編組、出發列車一次編成。當車流接續不好，需2臺調機共編1列或兩次編組時，做好計劃銜接，減少等待，均衡安排兩臺調機的作業。合理安排調機入段整備，保證在交接時間場內有1臺調機繼續作業。堅持調機作業滿負荷，杜絕停輪過早交接班。交班前要做到不留堵門車，為后續作業打好基礎。

（2）利用輔助車站。在列車密集到達時，若下行到達場滿線可將由西到南列車接入湘潭東站，將湘潭東站做為輔助車站使用。

（3）加強調機工作組織。合理安排調機進段加油整備時間，對進段時間可改為每 2～3 日進一次段。在列車密集到達階段，不停輪吃飯及不安排調機進段作業。調整調機交接班時間和壓縮吃飯時間，減少輔助生產時間，將原定每天早、晚調機停輪交接班時間，按部頒標準進行調整，變站內交接每次 60 min 改為 25 min。

2.2 加強設備能力

株洲北站的駝峰能力一直處于飽和狀態，能力利用率均超過《鐵路駝峰和調車場設計規范》規定的“駝峰利用率不得超過 0.8，困難時不應大于0.85”的要求[2]。特別是在實行新列車運行圖后，由于密集的客車群和貨車群的形成，打破了編組站原有的均衡運輸組織格局，出現同一時間段內到達、出發的列車數量急劇增多，列車密集到發的時間延長。這使車站駝峰作業人員和設備在較長一段時間內處于高負荷運轉狀態，導致運輸高峰期車站駝峰解編能力不足[3]。

（1）增加下行駝峰解體能力。下行駝峰日解體能力為 92.9 列，實際利用率超過能力標準。由于分類線不夠，造成解體等待股道，給到達場接車帶來壓力，也增加了站場整理、翻鉤的時間。建議下行調車場增設5股道，并在駝峰適當位置增設預推防護信號裝置，使車列預推到最佳位置，壓縮解體間隔時間。在駝峰解體調機分工方面，1 調、2 調只擔任Ⅰ場到達列車解體，部分編組、甩掛作業，Ⅵ場、Ⅶ 場的轉場作業，將下行整倒裝線和機務段取送作業交由 11 調負責，這樣相當于有 2.5 臺純解體調機，能大大提高解體能力。

通過以上設備改造和能力加強措施可以提高駝峰能力，縮短列車解體占用駝峰時間 t峰，從而可以減少車列等待解體時間[4]。

式中：Δt待解為車列待解縮短時間；t待解、t′待解為加強駝峰能力前后的待解時間。

式中：ρ 為駝峰負荷；μ 為駝峰服務強度。

株洲北站下行系統日均到達列車 N＝96 列，通過加強能力可以將 t峰由 13.8 min 降低到 13 min，列檢輸出變異系數 v檢出＝0.8，駝峰解體時間的變異系數 v峰＝0.45，則車列在下行系統等待解體作業時間將縮短，由公式⑵可知：

駝峰負荷也由 0.92 降低到 0.87。

由此可見，對于高負荷的下行解體系統，通過設備改造和能力加強措施縮短每列車解體占用駝峰時間后，可以減少車列在到達場等待解體時間，降低駝峰負荷，而且效果十分顯著。

（2）下行編尾及下行出發場擴能改造。目前，車站下行編尾的3條牽出線和出發場的 20 條到發線能力日趨緊張。下行編尾能力的解決方案為增建一條牽出線，利用備用機車形成4條牽出線和4臺調車機車的作業模式。下行出發場 (Ⅲ場) 到發線 20股道，只有1道、15 道—19 道為全接觸網。南線、西線列車機車轉線掛車只有Ⅲ場1道→南環線調車→掛車股道一條徑路。Ⅲ場1道是東線機車及調機入段的必經之路，同時也是交通車運行的基本徑路，造成Ⅲ場1道股道運用不能滿足需要。建議至少增加Ⅲ場2道、9 道為全接觸網，可保證 Ⅶ 場過來的電力機車有兩條進路。下行出發場 (Ⅲ場) 反發北線列車及京廣直通列車只能編 15 道—19 道，隨著石長線列車及京廣線直通列車的不斷增加，只有5股道全接觸網已不能滿足運輸組織的要求。建議增加 13 道、14 道為全接觸網，這樣能解決反發北線及京廣線直通列車的壓力。

（3）加強上行出發場和上行到達場能力。上行出發場 (Ⅵ場) 到發線只有 10 股道，能力十分緊張，只有7道—10 道是全接觸網，其他均為部分接觸網；上行直通列車只能接7道—10 道，南線進入下行到達場 (Ⅰ場) 終到列車也要在7道—10 道始發，造成股道運用的階段性緊張。建議上行出發場增加3股道，將 5、6 道全部掛接觸網。

上行到達場 (Ⅳ場) 目前對直通線方向只有 Ⅸ道設有列車信號，東線、南線直通列車密集到達時，會造成Ⅳ場對株洲站的階段性扣牌，從而影響株洲站的通過能力。建議增設2股道，并有對直通線的列車信號，以提高上行到達場的通過能力和接車能力。

（4）緩解交換場 (Ⅶ場) 能力緊張方案。Ⅶ 場股道僅3條，而且供電接觸網不足，能力十分緊張。建議對 Ⅶ 場增建牽引供電接觸網，為單機的放行創造條件。株洲北站放行機車方向多，并且均由機務段和 Ⅶ 場一個咽喉出入，成為影響機車正點出段的關鍵，建議鋪設預留的4道。

2.3 開行重載列車

通過加強站內行車工作組織可以緩解車流到發不均衡對車站的影響，但不能從根本上降低車流到發的不均衡程度。開行重載列車可以減少編組站到解列車數量，從而降低車流到發的不均衡程度，增加編組站持續工作能力，降低編組站設備負荷，減少車列等待時間[5]。

（1）減少列車開行數量。開行重載列車因列車牽引定數提高、編成輛數增加，使每晝夜到解列數相對減少，列車減少系數 β減值與列車牽引質量提高比γ提和車列編入比 φ編成正比：

式中：Q 為開行重載列車前的列車牽引定數(t)；n編入為平均每晝夜編入重載列車的車列數；n到解為平均每晝夜到達解體的車列數。

重載列車開行線路的相關編組站，平均每晝夜相對減少的到解列車數量和到解的重載列車數量為：

式中：φ編n到解為將要編入重載列車的車列數，乘上(1?γ提) 即為因牽引定數提高，φ編n到解相應減少后，編為重載列車的列數。

（2）駝峰負荷水平及車列待解時間變化。開行重載列車后，雖然每列重載解體車列占用駝峰時間相應延長，但因駝峰作業效率提高，一晝夜實際作業時間可相對減少。對于株洲北站采用雙推單溜作業方式的駝峰，因平均每晝夜到解列數減少，解體作業占用駝峰的一些單項作業次數，如駝峰間隔次數，也相應減少。每晝夜此項作業次數只會因列車牽引定數提高、編成輛數增加而減少，而不會因編成輛數增加而產生間隔時間的延長。因此，此項作業時間的節省是比較明顯的純節省時間。

通過以上分析可知，開行重載列車后，編組站的駝峰解體作業時間每晝夜可得到不同程度的節省。因此，開行重載列車后，沿線編組站平均每晝夜的車流量也會相應降低。平均每晝夜重載列車占用駝峰解體總作業時間為：

式中：n重解為車站平均每晝夜到解的重載列車數；t重解為車站平均解體每列重載列車占用駝峰時間。

開行重載列車后，平均每列解體列車占用駝峰時間為：

式中：n后解為開行重載列車后車站平均每晝夜到解的列車數，n后解＝n重解+n普解；n重解為車站平均每晝夜到解的重載列車數；φ開為車站到解重載列車開行比，φ開＝n重解/n后解＝β減(1-γ提) /(1-β減)。

由于每一方向的車流組成及車流強度各不相同，一般編組站不可能全部開行重載列車。開行部分重載列車后的駝峰負荷 ρ后峰可按以下方法計算：

式中：ρ后峰為開行重載列車時的編組站駝峰負荷系數；α 為每晝夜總時間的損失系數；∑t固為每晝夜的固定作業時間。

開行重載列車能夠相對降低沿線編組站的駝峰負荷水平，這對緩和編組站能力緊張狀況有一定的現實意義。駝峰負荷系數 ρ峰降低，可使到解車列在到達場的待解時間相應縮短。

開行重載列車時因到解列數相應減少，通過對φ編的合理選擇使 ρ后峰降至合理負荷數值范圍，v后到比 v峰也相應減小。駝峰解體作業時間變異系數 v后峰由于重載列車的編成輛數增加而相應增大。由于+值變化較小，誤差可忽略不計。

（3）下行系統負荷和待解時間變化。通過開行重載列車可以降低駝峰負荷并減少待解時間。己知株洲北站下行系統開行重載列車前 t占峰＝13.8 min，ρ峰＝0.92，v到解＝0.62，v峰＝0.45，Q＝3 800 t。開行重載列車確定ΔQ＝1 200 t，則：

當 ρ峰＝0.92 時，為實現駝峰的合理負荷，φ編確定為 0.5，則：

將 φ峰＝0.5，ρ后峰＝0.87，代入Δt待解計算公式其結果為：Δt待解＝－10.13 min

即開行重載列車使株洲北站到解車列待解時間平均縮短了 10.13 min。

經過計算可知，通過開行重載列車可以將株洲北站下行解體系統的負荷由 0.92 降至 0.87，到解車列等待解體時間也相應減少 10.13 min。

開行重載列車可以減少編組站到解列車數量，有效降低駝峰負荷，減少車列的作業等待時間。對于像株洲北站這樣在干線上處于高負荷狀態的編組站，改編能力一直比較緊張，要實現駝峰的合理負荷 ( ρ合理＝0.80～0.85) 是比較困難的。通過組織開行重載列車，合理選擇車列的編入比或開行比，以及列車牽引定數，可為實現編組站駝峰合理負荷和改編能力的合理使用創造條件。

2.4 反接列車

株洲北站在運輸組織中為了減少上、下行系統的交換車，將某些東來南去和西來北去的有調作業車，反接到下行 (或上行) 到達場。但反向改編列車從到達場出口咽喉端接入，會與車列推峰作業產生進路交叉，對駝峰能力和負荷都有一定影響。隨著作業量和負荷的增加，反向改編列車對推峰作業產生的交叉延誤時間也迅速延長，駝峰高負荷狀態隨之加劇，此時采用反接列車方案的不利影響將明顯加大。為解決株洲北站反接列車對駝峰能力的影響可以采取以下措施。

（1）加強作業計劃安排，增加線路運用的機動靈活性。

（2）在到達場外側增加 1～2 條備用線。在到達場外側增加備用線專供妨礙解體作業的反向改編列車接車使用。

3 結束語

經過以上各項措施的實施，2010 年株洲北站中時平均為 7.4 h，并逐漸穩定于此水平。車流不均衡對編組站的影響本質上是旅客列車占用路網“線能力”后產生的，在干線既有運輸組織模式下，這種影響是客觀存在的，也是客運市場發展的必然要求。要從根本上解決大量旅客列車開行期間編組站運營工作中的問題，消除不均衡運輸的各種不利影響，實現編組站車流暢通前提下的運力資源利用最大化，應在干線逐步實現客貨分線運輸。隨著路網的不斷完善，旅客列車開行對編組站的影響將會弱化甚至消除。

[1]劉其斌，馬桂貞. 鐵路車站及樞紐[M]. 2 版. 北京：中國鐵道出版社，2008.

[2]鐵道部第三勘測設計院. TB10062-1999鐵路駝峰及調車場設計規范[S]. 北京：中國鐵道出版社，1999.

[3]范萬龍，時圣鋒，郝貴翠，等. 運輸部編組站站場能力分析及改造方案[J]. 萊鋼科技，2005 (2)：39-41.

[4]胡思繼. 鐵路行車組織[M]. 2版. 北京：中國鐵道出版社，2009.[5]李海鷹，楊肇夏. 基于不均衡運輸的編組站能力計算方法探討[J]. 北京交通大學學報，2005，29(6)：9-12.