鐵路站場設計及參數優化研究

宋靜

摘 要：鐵路站場設計是鐵路工程設計的重要組成部分，不僅與車站設計方法有關，其中心是核心連接，更重要的是在形成過程中車站的整體運輸能力是最重要的。鐵路站場由多地段和復雜的高速和城際列車支配。站場設計保證高峰時間運輸和營運調度要求，滿足技術營運要求，提高服務質量。同時，鐵路站場在正常的情況下，為了最大限度地發揮鐵路的運輸能力，保證相互合作、相互補充、相互合作。鐵路站設計技術是當前鐵路工程研究的一個重要課題，實現經濟合理、安全可靠、高效便捷的高速鐵路客運站一般要求很重要。本文以鐵路站場為主題，研究其設計，并優化相關參數。

關鍵詞：鐵路;參數優化;站場設計

中圖分類號：U238 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）05-0177-05

Research on Railway Station Yard Design and Parameter Optimization

Song Jing

（Xinjiang Railway Survey and Design Institute Co.， Ltd.， Urumuqi 830000，China ）

Abstract：The design of railway station yard is an important part of railway engineering design. It is not only related to the design method of railway station， its center is the core connection， but more importantly， the overall transport capacity of railway station is the most important during the formation process. The railway yard is dominated by multiple sections and complex high-speed and intercity trains. The design of the station ensures the peak time transportation and operation scheduling requirements， meets the technical operation requirements， and improves the service quality. At the same time， in order to maximize the railway transport capacity under normal conditions， railway stations and yards ensure mutual cooperation， mutual supplement and mutual cooperation. Railway station design technology is an important topic in railway engineering research at present. It is very important to realize the general requirements of high-speed railway passenger station， which is economical， reasonable， safe， reliable， efficient and convenient. This paper takes the railway station yard as the theme， studies its design and optimizes relevant parameters.

Key words：railway; parameter optimization; station design

2004年1月，國家根據《中長期鐵路網規劃》制定了“長期鐵路網絡規劃”。2020年，總里程為10萬km的鐵路網將在中國建成，其中12，000km的客運將完成鐵路主干道與多個城市相連接的客運系統。鐵路技術裝備和快速的客貨運輸使中國鐵路機車及鐵路車輛技術達到國際先進水平，技術創新使現有鐵路、鐵路下游等級、橋梁、隧道等都有通信信號，給乘客提供便利。此外，鐵路的跨越式開發戰略對地區建設提出了新的要求。鐵路客運專線的開發代表了鐵路現代化的發展，具備強大的功能、高端設施和一流服務的多個現代客運站點正在逐步建設之中。鐵路客運專線是包括許多專業與復雜的綜合性系統工程，其中，站場設計是鐵路工程設計的重要組成部分，因為鐵路客運專線以站場為核心，而且站臺的綜合運力滿足了鐵路的運輸服務設施需求。鐵路站場的設計保證了鐵路車輛與城市間車頭、許多地區之間的復雜的營運。而且還滿足了調整時間交通和營運的技術要求。站場也起到了現場的協同作用。在正常情況下，為保證鐵路最大容量的運輸，站場設計必須實現客運站的經濟性、合理性、安全性、可靠性、效率性和便利性。而在鐵路站場設計中，參數優化又是極其重要的步驟。所以，為了探討我國鐵路的發展，本文將深入研究鐵路站場的設計以及其參數優化。

1 鐵路站場設計的參數分析

1.1 站場布局分析

1.1.1 站場布置圖型

在鐵路客運站里，由于所有的旅客列車都在運行，所以車站的安排和布線都比較簡單。站臺布局模式與線路、橫線旅客列車線路的運行模式、站點特點、運行要求與火車的構成、地形等條件密切相關。站臺布局必須滿足運行要求。結合特定的情況，在主站臺設置中，交叉的主列車在主站臺停車會影響列車的跟蹤和超越能力。同時，由于鐵路過長的影響，需要拉長站臺上乘客的安全距離，設置安全柵欄。因此，原則上，高速列車的主站臺不能設置在兩側。由于出發地沒有列車或列車較少，因此可以設置在站臺兩側的貨運通道上。

（1）越行站。由于站臺辦理鐵路列車，所以不包括高低速列車旅客乘降作業，所以使用適當的使用模式，設定了兩條到達路線，詳情如圖1所示。

（2）中間站。中間站的主要內容是：

①各種火車處理;②處理線路停止列車的發車和乘客的上下車;③有立即折返的中間站，處理火車的終到與始發作業;④最初的列車客輪上的運行及乘客卸載處理（包括清掃，供貨等）;⑤地方中線綜合調度;正常情況下，時間檢驗和維修培訓是主要的線路工作;⑥車站與現有鐵路線路連接的中轉站，處理到中間站的鐵路列車。

除上述作業外，在與其他鐵路連接的鐵路站，乘客可進行換乘處理。中間站的模式顯示為圖2。為了避開列車，像虛線一樣可以將出發線增加1個。圖2顯示適當的旋轉模式，以便于中間隔旋轉。而從圖3可以看出，回旋和脫離軌道的主要原則是為了到達而掉頭返回列車。

（3）始發、終到站。進站時，可以根據需要保管行李，并在列車下端的路線及保養設備和方便的接近路線中檢查安全要求事項。在進入或返回的行李箱較多的情況下，應外包站內主干線和下拉菜單。其優點是轎車為主線，車輛不能啟動，減少交叉干涉。新的起點類型如圖4所示，由于始發站的基本相同，列車沒有連續搭乘，中間平臺之間可設定干線與起跑線。

1.1.2 站場設備布局

旅客專用線在運輸組織方面和已有的路線有很大不同。旅客列車的車站結構、裝備構成與機車牽引不同。這些因素對乘客專用線的搬運能力影響更大。客車專用線路的裝備包括固定裝備和移動裝備，每個裝備通過運輸能力對車站產生的影響不同。固定設備主要是開關站和站點的聯動設備。鐵路的種類不同，橫方向的最大許可速度也不同，列車的最小接收車間的速度也被限制。選擇聯動裝置可以提高工作效率。移動設備主要是指EMU類型（最大運行速度、列車長度、減速性能）和選在乘客專用線路列車上的列車控制系統，對車站的容納能力也會產生一定影響。旺季使用EMU，彌補不足的車基或記憶車路線。同時火車站的凝聚力和到達方向有很多。當使用量大的時候，一些EMU會進入倉庫。使用EMU時相對空閑，由于所缺乏的設備及容量，在其他時間內EMU的出發次數發生變化，對運輸能力有很大的影響。

鐵路旅客車站將被用作旅客列車的收站，運行特性分為初期型、貫通型、停車型、轉身型，列車的種類不同，出行時間也不同。各種列車的換乘率不同，出站線的容納車輛也跟著變更。因此，在一定時間內通過的貨物容量和頭發大小與各種列車的比率有很大關系。鐵路專用線路的起跑線上有多種解決方案。通過車站的基本類型使用固定方向，車站是雙向使用的。幾乎沒有或根本沒有直達終點的火車站，客輪專用線的客輪固定在使用中。鐵路客運能力由三個子系統組成，分別為起點、道路和動作車。例如乘客出行線上的過境容量一般由s-rot控制，但EMU-segament的線量不夠，EMU處于線上狀態后應停留在開放和關閉階段，影響出行線上的車輛容納能力。因此要想充分發揮綜合站的傳球能力，三個子系統必須一致。

1.2 站場連接曲線參數

1.2.1 岔后曲線半徑

出發線路的主機開關、起點的選擇與連接號主要在進站和出站前考慮剎車信號的體現，在起點停下前考慮啟動信號的體現，并盡快騰出主機，以提高交通能力。鐵路經過側面的速度應該允許乘客在給乘客提供舒適感的同時保持一致。根據列車的技術要求事項，一般使用開關使列車的脖子面積和高速鐵路的脖子容易出入。主旅客專用線與起點之間的距離為18km，橫速度為80km/h，開關后的曲線半徑為1200m以上，與18跑道導軌的半徑一致。開關連接曲線的半徑不到1200m，考慮到乘客便利的要求事項，最適合放寬曲線。開關連接后的曲線應至少滿足80km/h的列車行駛速度半徑。脫離這條線的曲線一般不會被設定為松弛曲線，為了防止今后曲線升高，護欄的離心力和側面壓力會保持部分平衡。必須在鐵路上設置很高的標準，計算公式如下：

式（1） 中，h為外軌超高（mm），R為曲線半徑（m）。發車線路無緩和曲線，列車通過曲線，時間變化率受乘客舒適度的限制。分岔后的曲線半徑能滿足乘客舒適度條件如下：

式（2）中，b為旅客舒適度容許的欠超高時變率（mm/s），L為車體長度，f為旅客舒適度容許的超高時變率（mm/s），Vmax為列車最高運行速度（km/h）。

根據“鐵路設計規范”，速度一般為25mm/s，困難情況為31mm/s。斜坡的時速一般為23mm/s，以變速曲線求出速度變化的曲線，18條跑道的最小曲線半徑為1200m，以滿足快感性要求。

1.2.2 緩和曲線

要保障在地役圈曲線上行駛的列車的安全便利要求，必須設定地役圈曲線?？捎玫牡匾廴η€包括3條拋物線。只有滿足地緣曲線長度的要求，才能保證各種線性地緣曲線運行的安全和便利的要求事項。為了方便乘客，3條拋物線轉換曲線，轉換曲線的長度計算如下：

式（3）中，f為旅客舒適度容許的超高時變率（mm/s），hq為旅客列車以最高行車速度通過的曲線時的欠高超（mm）。

如圖5所示，18號道岔以曲線半徑為中心，這條曲線的長度不超過1200m，也就是說，這條布的曲線長度應該是10m、20m以上。減少的原曲線傾斜應在原曲線范圍內，且最大傾斜比例不超過2%。

1.2.3 岔后曲線半徑

速度開關的布局要求與標準要求在設置速度軌道結構性無結果要求時，需要滿足不同類型的季度使用枕木作為轉換部分，以便在此期間釋放轉換要求。開放式鐵路的基本理論是由一列短路車輛在通過鐵路內震動后形成的一組曲線，在到達前一組曲線消失，形成一系列反開關導軌的集合。線路之間的插入計算公式如下：

式（4）中，f是插入直線段長度，V為側向最大過岔速度，n為車輛震動衰減系數，t為車輛震動周期。

國家高速鐵路曲線段之間的線性插入一般在0.4～0.6v之間，為此，我國鐵路車站干線上的開關段之間的線性插入最小長度按型確定：

式（5）中，v為側向允許通過速度，以km/h計。

設置了鐵路站點的主開關，列車同時通過兩側線路時，直截區間的長度=0.6x=48m，考慮到鐵路設計標準，可以插入50m以上的鐵路。設定限制時，根據外國統計下限，插入干線的直線長度，考慮到標準線路，可以插入0.4y（m）以上的線路長度為33m以上。

1.3 到發線數量

（1）越行站、中間站。旅客出發路線的編號應根據運輸組織方法，決定，并決定運輸的性質。傳輸屬性是列車，無論是否有列車，都將立即結束等。除了處理這條路線以外，中間站還在考慮路線，時速350km。除火車外，還為乘客提供服務。出發線路2～4條，時間少，返程運行長時間中斷。

（2）始發站。始發線和到達線的數量要根據列車的種類、運行性質、停車時間和列車的雙雙來決定。所有的火車必須在中央車站停車，才能在起跑點上計算。由于內設、外設和外設的優先順序，只有少數外設能在主要起跑線上適當考慮。

2 鐵路站場設計的參數優化

軌導曲線與季度連接線結合后形成的插入長度與季度曲線之間最大的輪滑軌脫軌系數的關系如圖6所示。隨著插入長度的增加，最大脫軌系數逐漸減少。如圖7所示，軌道向導曲線與季度適當連接的曲線形成綜合曲線后，插入長度從16m增加到32m，橫方向加速度降低0.16m/s。垂直加速度下降0.03m/s。插入長度從32mm增加到48m，橫方向加速度為0.11m/s，垂直加速度減少到0.01m/s。當插入長度超過32m時，振動減退幾乎不會受到影響。以鐵路向導曲線和分叉點為例，在圖8中，將連接曲線形成曲線，最大輸出力是插入季度曲線的長度。當插入長度超過32m時，插入長度的改變會影響輪式/軌道磨損后季度曲線的最大力量。

圖9中，鐵路與車站曲線形成連接曲線后，插入長度與季度曲線的最大車輪脫軌系數之間的關系越拉長，脫軌系數越小，插入越多。如果長度超過32m，插入長度的變化將對輪滑軌脫軌系數以后的季度曲線產生最大的影響?？梢栽趫D10和圖11中看到開關導線和反曲線。插入長度從16m增加到32m后形成的季度連接曲線，橫方向加速度下降0.17m/3。垂直加速度下降0.04m/3。插入長度從32m增加到48m，橫方向加速度降低到0.1m/秒，垂直加速度降低到0.01m/3。插入長度超過32m，振動減小效果就不大。保證舒適和安全的0.4y長度。圖12顯示，導軌曲線與倒曲線插入后形成的季度連接曲線與插入后季度曲線之間的輪滑鐵軌磨損與最大輸出關系插入區間加長并磨損，并逐漸減少最大的電力消耗。

3 結論

高速獨立場區可以減少干預，方便管理和交通組織，面積布局相對簡單化，長度相對縮短，站場容量相對大，使高速列車、國際都市列車開始運行，能夠更好地滿足列車的運輸要求事項，對工作及乘客和頭發都有好處。文章研究曲線半徑的對稱關系，在各個側面的季度速度中決定滿足快感要求事項的季度曲線半徑，確認季度曲線的半徑為1200m后是否小于導軌曲線半徑。鐵路的站場設計是一項復雜而艱巨的工作，需要更廣泛地研究復雜的技術運行模擬與模擬。探究站臺設計安全評價等問題及其他問題的優化，對經濟安全、可靠、高效、方便的高速客運站的深度研究與設計是必需的。

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