高速磁懸浮鐵路車站站型研究

晏仁先

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 湖北武漢 430063）

1 引言

高速磁浮鐵路是我國交通向更高速度發展的一個趨勢，且具備相當基礎[1－3]。我國通過上海磁浮示范線積累了豐富的高速磁懸浮運營經驗。目前國家已經著手規劃布局高速磁浮線路，為我國自主研制的高速磁懸浮鐵路工程化發展做準備。然而在高速磁浮車站站場設計方面，國內外對高速磁浮車站的站型選擇研究相對較少，更多僅停留在上海浦東磁浮示范線和低速磁浮無配線車站設計上，且目前我國對磁懸浮相關研究主要集中在磁浮列車車輛設計、磁浮系統控制以及磁浮列車發展等方面[4－9]，而有關高速磁浮車站布置的研究較少。喻柱[10]等基于磁懸浮列車在長大干線上運行特點，并參考高速鐵路車站類型特點，探討了磁懸浮長大干線車站的設計。張炳民[11]針對高速磁懸浮鐵路的特點，對其車站布置站型進行了初步的理論研究，但沒有進一步分析不同站型下車站的作業能力。

為此，本文對高速磁懸浮鐵路始發站和中間站站型進行分析，確定車站合適的站型，并分析模擬車站各類作業過程，進行車站作業能力仿真計算，得出車站到發線數量、主要技術參數等，為高速磁懸浮鐵路車站設計提供參考。

2 高速磁浮車站站型選擇分析

磁浮鐵路車站站型應根據車站性質、行車組織、作業功能等綜合分析確定，磁浮鐵路車站按技術作業性質可分為中間站和始發站。始發站又根據車站是否位于磁浮線路端部分為通過式始發站、盡端式始發站。不同類型的磁浮車站所辦理的列車作業具有很大差異性。始發站一般主要辦理列車始發作業、終到作業、進出車輛段作業、折返作業以及到發與通過作業等；中間站主要辦理列車停站作業、通過作業、客運業務，同時在部分中間站會辦理少量的列車折返作業。

2．1 通過式始發站

始發站車站規模大，且作業比較復雜，一般設有車輛段所、綜合維修基地等，其通常采用縱列布置形式。咽喉區布置應保證必要的作業平行進路，當有立折列車時，可在接車方向末端設置或預留折返線；當車站咽喉交叉干擾較大時，車輛走行線在接軌車站增加接軌宜立交疏解。

圖1a所示站型雙方向均可辦理折返作業且工程量小，但站前折返無論采用正接反發還是反接正發折返作業方式，折返作業與列車到達或出發作業均存在交叉干擾。而圖1b所示站型將2組單開道岔調整為三開道岔，增加了平行進路，并采用正接反發折返利用正線作為到發線辦理折返作業，可滿足最內側股道折返作業與最外側股道接車作業同時進行，在一定程度上提高了車站作業的靈活性，但并未顯著提高車站通過能力，且投資相對大。故通過式始發站一般采用圖1a所示站型。

圖1 通過式始發站站型

2．2 盡端式始發站

盡端式始發站一般位于線路起訖點，根據段所、維修基地等與車站的相對關系，車場可分為盡端式和貫通式兩種布置型式。通常車站站臺采用島式站臺，單方向辦理折返作業，運輸組織相對簡單，工程量相對小。

圖2a所示車場為貫通式，具備雙進路折返條件，運輸組織靈活，可滿足高速磁浮運輸能力12對／h的要求，且車輛段與車場呈縱列式布置，出入段作業進路順暢，工程投資相對節省。圖2b所示始發站折返能力與圖2a基本相同，但車輛段位于進站方向線路一側，出入段需折返運行，作業徑路順暢度較差，且出入段線與正線采用立交疏解，出入段走行線展線長，工程投資相對大。故無論從工程投資角度分析，還是從運輸組織角度分析，盡端式始發站一般選擇車場貫通的盡頭式布局，受城市現狀和規劃影響時也可采用圖2b站型。同時由于客運場貫通式始發站需辦理始發、終到和立折這三類列車作業，車站作業復雜，考慮在車站兩端咽喉正線間各設1組八字渡線。盡端式始發站停車基地設置方式同通過式始發站。

圖2 盡端式始發站站型

2．3 中間站

中間站站型應根據車輛車門設置、車站作業性質、客流量大小合理選用，一般采用有配線布置型式，設配線兩條并采用貫通式布置；對于作業量較大的車站可酌情增加到發線數量。通常，中間站主要采用側式站臺和島式站臺兩種站型。

（1）島式站臺車站布置圖型分析

圖3a與圖3b為兩種典型的雙島式站臺四線車站站型，其中圖3a含兩組三開道岔，該站型主要便于辦理站站停作業，雖具備單進路折返條件，但不宜辦理列車始發、終到與折返作業。由于目前磁浮三開道岔單價為1 800萬元／組，而單開道岔單價為600萬元／組，從工程造價角度站型圖3b優于圖3a。

圖3 貫通雙島式站型

當車站工程量較大，且停站通過列車作業量較大或有少量列車折返作業時，可采用雙島式站臺六線的車站規模，辦理大站快車及單進路折返作業，以利于降低工程投資、方便運輸組織。

（2）側式站臺車站布置圖型分析

考慮到鄰靠正線設置站臺時，列車在正線停靠站臺會影響后續追蹤列車的通過，同時由于高速列車風的影響，需加大站臺上旅客安全距離，并需采取安全防護設施。因此，有列車通過的正線原則上不宜鄰靠站臺，故有必要對側式站臺車站站型布置進行分析研究。

圖4所示兩種典型的兩側式站臺夾四線車站站型圖，主要辦理大站快車作業，站臺不鄰靠正線，不考慮辦理折返作業，單方向僅有一條到發線，車站接發作業能力受限，可設置救援功能渡線，其余可不設置渡線。

圖4 兩側式站臺夾四線站型

兩側式站臺夾四線中間站主要辦理停站通過和不停站通過兩類列車作業。車站咽喉區布置時應結合相鄰車站渡線設置情況及養護維修救援等需求，可在兩端咽喉各設一組單渡線組成八字渡線；當車站有立即折返作業時，應在車站有立即折返作業的一端增設1組渡線形成八字渡線，以滿足立即折返列車正接反發、反接正發靈活作業要求。

3 磁浮站列車作業過程模擬分析

為了模擬計算磁懸浮鐵路車站作業能力，首先需要模擬分析車站各類列車作業過程，確定每類列車作業在不同站型車站的進路占用時間和能力查定值。故對最高運營速度為600 km／h的高速磁懸浮列車在不同站型車站辦理不同作業過程時的股道占用時間與車站辦理能力進行模擬分析。

所考慮的列車作業類型及其作業過程如下：

（1）不停站通過列車作業：其作業過程為準備接車－進路鎖閉－列車進站－列車通過－列車出站－進路解鎖。

（2）停站通過列車作業：其作業過程為準備接車－進路鎖閉－列車進站停車－上下客（準備發車）－列車出站－進路解鎖。

（3）站前折返列車作業：其作業過程為準備接車－進路鎖閉－列車反向進站停車－上下客（準備發車）－列車出站－進路解鎖。

（4）站后折返列車作業：其作業過程為準備接車－進路鎖閉－列車進站停車－下客（準備進折返線進路）－列車進站后折返線停車－到發線解鎖－準備出折返線進路－列車出折返線至某到發線－上客（準備發車）－列車出站－進路解鎖。

（5）始發列車作業：其作業過程為準備出段－進路鎖閉－列車進站停車－上客（準備發車）－列車出站－進路解鎖。

（6）終到列車作業：其作業過程為準備接車－進路鎖閉－列車進站停車－下客（準備入段）－列車入段－進路解鎖。

為查定以上六類作業過程能力，設列車最大編組輛數為10輛，其端車與中車總長度設為251 m，列車速度取值范圍為0～500 km／h，最小追蹤間隔為5 min，列車上、下客同時作業的時間標準為120 s，列車上、下客分別作業的時間標準為72 s，進路辦理時間為18 s，信號切換時間為0.2 s。

通過模擬得到各類列車在不同站型車站不同進路的占用時間和能力查定值，其結果如表1所示。需要說明的是由于同一車站內有多條股道可供進路占用，為更加直觀體現數據對比，表1數據選取其平均值。

表1 磁浮車站列車作業過程模擬能力分析

4 高速磁浮車站作業能力仿真及結果分析

4．1 仿真計算

選定對車站作業類型多、作業過程復雜的六線規模車站進行仿真[12]計算。通過對車站到發線通過能力利用率、道岔通過能力利用率進行分析，在仿真模擬的基礎上提出適應線路運輸能力需求的最小車站規模。其中，選定始發站站型的通過式六線車站和盡端式六線車站均為4臺6線（含2條正線），中間站站型為一般的2臺6線（含2條正線）。通過模擬不同車站作業過程，分析其到發線通過能力平均利用率、道岔通過能力平均利用率、最大高峰小時辦理列車對數以及可適應線上列車對數的股道最小規模。

本文設空岔系數為0.2，高峰期車站作業量共48列，模擬時段7：00－9：00內3種站型車站綜合作業能力。此外，各站型其他相關參數如下：

（1）通過式六線始發站列車作業時空線系數設為0.2，考慮停站通過、始發、終到和立折四類列車作業（立折、停站通過與始發終到列車均為8列），停站通過列車作業只能正向使用股道，后三類列車作業均可雙向使用股道。

（2）盡端式六線始發站列車作業時空線系數設為0.25，考慮始發、終到和立折三類作業列車均為12列，始發、終到列車作業正向使用股道，立折列車作業可反向使用股道。

（3）六線規模中間站列車作業時空線系數設為0.25，考慮停站通過和不停站通過兩類列車作業（停站率為40%），兩類列車作業均正向使用股道。

到發線和道岔通過能力利用率計算公式如下：

式中：γ空岔為空岔系數；γ空線為空線系數。

在表1所給出的各類列車作業徑路占用時間基礎上，通過定義車站作業事件，采用基于事件模擬仿真方法，計算以上3種磁浮站站型能力模擬結果如表2所示，其中各到發線利用率如圖5所示。

表2 典型站型仿真模擬結果

圖5 不同站型到發線能力利用率

4．2 結果分析

（1）通過式六線始發車站

到發線通過能力平均利用率為30.3%，道岔通過能力利用率最大為85%。通過分析當辦理線上的最大高峰小時48列情況下，與該作業量相適應的通過式站型最小規模建議為四線（含兩股正線）。

（2）盡端式六線始發車站

到發線通過能力平均利用率為34.4%，道岔通過能力利用率最大為88%。通過分析當辦理線上的最大高峰小時24列情況下，與該作業量相適應的通過式站型最小規模建議為四線（含兩股正線）。

（3）六線規模中間站

到發線通過能力平均利用率為11.3%，道岔通過能力利用率最大為31%。通過分析當辦理線上的最大高峰小時24列情況下，與該作業量相適應的中間站最小規模建議為四線（含兩股正線）。

5 結論

（1）磁浮鐵路車站站型應根據車站性質、行車組織、作業功能等綜合分析確定，可分為通過式始發站、盡端式始發站以及中間站3種站型。

（2）始發站與段所、綜合維修基地宜采用縱列布置形式。通過式始發站采用島式站臺布置圖型，盡端式始發站采用島式站臺、貫通式客運場布置圖型。車站股道規模建議設四線（含兩條正線，正線鄰靠站臺兼作到發線使用）。

（3）無不停站通過的中間站可采用島式站臺布置圖型，有不停站通過的中間站應采用側式站臺布置圖型。車站咽喉區布置時應結合相鄰車站渡線設置情況、養護維修救援、立折作業等需求綜合考慮。車站股道規模建議設四線（含兩條正線）。