高速鐵路通過能力探究

張海東(呼和浩特鐵路局集寧機務(wù)段集寧運用車間)

高速鐵路通過能力探究

張海東
(呼和浩特鐵路局集寧機務(wù)段集寧運用車間)

摘要:隨著我國的高速鐵路網(wǎng)建設(shè)進入高速發(fā)展的階段，以高速鐵路線、新建快速線以及既有提速線路組成的快速運輸網(wǎng)的列車通過能力的問題越來越受到人們的重視。高速列車和動車組列車共線運行為高速鐵路的運輸組織模式，該模式對區(qū)段通過能力的要求很高。首先對高速列車通過能力的概念進行了闡述，其次對共線運行下通過能力影響因素進行了分析，并采用扣除系數(shù)法對通過能力進行了計算。最后，對高速列車停站無越行和有越行的扣除系數(shù)進行了分析，為動車組列車的扣除系數(shù)和運行圖的鋪畫提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞:高速鐵路;通過能力;扣除系數(shù);停站越行

中圖分類號:U291

文獻標(biāo)識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0193－02

1　通過能力基本概念

我國高速鐵路開行的列車均為在客運站間到發(fā)的列車，將高速列車主要始發(fā)站與終到站之間的鐵路區(qū)段定義為高速鐵路客流區(qū)段。考慮列車有長短途之分，矩型天窗的設(shè)置及列車合理始發(fā)終到時間范圍等諸因素，使高速鐵路通過能力有全線和區(qū)段之分。高速鐵路全線通過能力是指采用一定類型的動車組在一定的行車組織方法條件下，單位時間內(nèi)(通常指一晝夜)全線能通過的最多列車數(shù)或?qū)?shù)總和。高速鐵路區(qū)段通過能力是指采用一定類型的動車組和一定的行車組織方法條件下，在單位時間內(nèi)(通常指一晝夜)某個客流區(qū)段所能通過的最多列車數(shù)或?qū)?shù)。

2　通過能力影響因素

2．1不同等級列車之間的速差

目前我國高速鐵路采用高速列車和動車組列車共線運行的組織模式，在同一運行區(qū)段，不同等級列車的速差越大，所產(chǎn)生的區(qū)間運行時分差越大，由于在運行時差內(nèi)無法鋪畫列車運行線，因此浪費了高速鐵路通過能力，如圖1所示。因此，不同等級列車速差越小，列車在相同區(qū)間內(nèi)運行所產(chǎn)生的時分差越小，列車運行圖特性越趨近于平行圖特征，越有利于提高通過能力，反之，則對通過能力影響大。

圖1　速度差對通過能力的影響

2．2高速列車與動車組列車數(shù)量及組織方式

鑒于我國高速鐵路上不同速度等級列車共線運行的運輸組織模式，當(dāng)某區(qū)段內(nèi)高速列車和動車組列車的數(shù)量比例發(fā)生變化時，與之對應(yīng)地，區(qū)段通過能力也會發(fā)生變化，為了減小數(shù)量比對通過能力的影響，當(dāng)某種列車數(shù)量所占比例較大時，可以組織該種列車追蹤運行，相對地增加列車通過數(shù)量，且速度較高的列車所占列車總數(shù)的比例增加時，通過能力會隨之增大。

組織相同等級速度列車追蹤運行，增加追蹤列車比例，可有效提高區(qū)段區(qū)間通過能力，但同類列車追蹤運行過分集中，將影響到不同種類列車運行線的均衡鋪畫，造成低等級列車被越行等待的停站時間過長，此時列車運行圖也就失去實用價值。

2．3列車旅行時間限制

既有線為了增加通過能力，可采取增加越行站、犧牲貨物列車旅行速度，導(dǎo)致在列車密度大的區(qū)段貨物列車普遍待避旅客列車時間較長。高速鐵路上運行的都是高速旅客列車，旅客對于旅行時間有較高的要求，為了保證列車的旅行速度系數(shù)，低等級旅客列車不能被頻繁越行，進而增大了越行站間的距離，導(dǎo)致不同速度等級列車間產(chǎn)生了較大的空費時間，降低了線路通過能力。

2．4區(qū)段內(nèi)站間距離

目前高速鐵路上既運行高速列車，又運行動車組列車，區(qū)段內(nèi)高速列車必然要越行動車組列車，此時，同一區(qū)間內(nèi)高速列車與動車組列車運行時間之差，對非平圖區(qū)間通過能力取值起著決定性作用，但在區(qū)段內(nèi)設(shè)站過多來追求較高的通過能力，需要動車組列車頻繁被越行，動車組列車的旅行速度得不到保證。因此，高速鐵路合理的站間距離需要保證一定非平圖區(qū)間通過能力，而動車組列車又必須達到一定的旅行速度前提下的站間距離。

3　通過能力計算

選用扣除系數(shù)法來計算高速鐵路區(qū)段通過能力。高速鐵路的扣除系數(shù)與常規(guī)鐵路扣除系數(shù)的含義不同，高速鐵路的扣除系數(shù)是指因為鋪畫一對或一列動車組列車，需從平行列車運行圖上扣除高速旅客列車對數(shù)或列數(shù)。另外，在高速鐵路上，高速列車的停站會對線路區(qū)段通過能力產(chǎn)生一定的影響。因此，高速鐵路動車組列車的扣除系數(shù)受高速列車和動車組列車的速差和列車停站方案的共同影響。

高速列車和動車組列共線運行的運行組織模式會對高速鐵路的通過能力造成較大的影響。為了合理組織兩種速度列車共線運行，分析動車組列車在高速鐵路上運行對通過能力的影響，有必要對高速鐵路的扣除系數(shù)進行定量分析研究，最大限度地發(fā)揮高速鐵路的通過能力。

(1)平行列車運行圖的通過能力式中: N為平行列車運行圖通過能力，用列車列數(shù)或者列車對數(shù)表示; Tω為天窗維修時間，min; I為高速鐵路列車追蹤間隔時間，min; V為高速列車平均運行速度，km/h。

(2)全高速非平行圖區(qū)間通過能力

式中: N全為全高速列車的區(qū)間最大通過能力;ε高為停站高速列車扣除系數(shù); N時全為全高速列車的小時區(qū)間最大通過能力;ε'高為計算時間內(nèi)停站高速列車扣除系數(shù)。

(3)高速列車和動車組列車共線運輸組織模式的區(qū)間通過能力

式中: N混為高速列車和動車組列車共線運行條件下區(qū)間最大通過能力; N動為動車組列車數(shù);ε動為動車組列車扣除系數(shù)。

4　高速列車停站扣除系數(shù)分析

4．1高速列車停站無越行時的扣除系數(shù)

高速列車在區(qū)段內(nèi)停站一次，對通過能力的影響如下圖2所示。

圖2　高速列車無越行停站示意圖

若以t起、t停為固定值，則可計算出不同的停站時間扣除系數(shù)對應(yīng)的值。

ε高隨著t站的變化而變化，一般地，t起= 2 min，t停= 1 min，I =4 min，此時

4．2高速列車停站有越行

高速列車停站，直通高速列車越行相鄰高速列車，如圖3所示。

高速列車在區(qū)段內(nèi)停站一次，增加的旅行時間Δt，即:

式中: t停為停站高速列車停車附加時間; t站為列車停站時間; t起為列車起動附加時間。

高速列車在區(qū)段內(nèi)停站一次對通過能力的影響大小，主要是由t停、t站、t起這三個因素決定的。t起、t停是定值，因此主要由t站的取值決定;同時，高速列車是否被其他高速列車越行，也是考慮因素之一。

停站一次高速列車影響通過能力列數(shù)為Δt/I，扣除系數(shù)可以表示為

圖3　有越行高速列車停站示意圖

式中: t到通為高速列車的到通間隔I到通時間，I通發(fā)高速列車的I通發(fā)間隔。則存在越行時，停站高速列車被越行一次對通過能力影響的扣除系數(shù)用下式來表示:

以此類推，若停站高速列車被n列直通高速列車越行，則

一般地，高速列車的扣除系數(shù)介于1．4跟1．6之間。

5　結(jié)論

本文對高速列車和動車組列車共線運行下通過能力影響因素進行了分析，并運用扣除系數(shù)法分別對平行列車運行圖、全高速非平行圖的區(qū)間、高速列車和動車組列車共線運輸組織模式的區(qū)間通過能力進行計算，在此基礎(chǔ)上對高速列車停站扣除系數(shù)進行了分析，包括列車停站無越行和有越行的扣除系數(shù)分析。從而為增加鐵路的通過能力，進一步提高列車服務(wù)質(zhì)量，提供了一定的理論基礎(chǔ)。

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作者簡介:張海東(1988－)，男，山西呂梁人，助理工程師。

收稿日期:2015－01－07