張海東(呼和浩特鐵路局集寧機(jī)務(wù)段集寧運(yùn)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(jī)務(wù)段集寧運(yùn)用車間)

摘要:隨著我國(guó)的高速鐵路網(wǎng)建設(shè)進(jìn)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(yùn)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(dòng)車組列車共線運(yùn)行為高速鐵路的運(yùn)輸組織模式，該模式對(duì)區(qū)段通過能力的要求很高。首先對(duì)高速列車通過能力的概念進(jìn)行了闡述，其次對(duì)共線運(yùn)行下通過能力影響因素進(jìn)行了分析，并采用扣除系數(shù)法對(duì)通過能力進(jìn)行了計(jì)算。最后，對(duì)高速列車停站無越行和有越行的扣除系數(shù)進(jìn)行了分析，為動(dòng)車組列車的扣除系數(shù)和運(yùn)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(hào):U291

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):1008－3383(2015)04－0193－02

1　通過能力基本概念

我國(guó)高速鐵路開行的列車均為在客運(yùn)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?？紤]列車有長(zhǎng)短途之分，矩型天窗的設(shè)置及列車合理始發(fā)終到時(shí)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(dòng)車組在一定的行車組織方法條件下，單位時(shí)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(dòng)車組和一定的行車組織方法條件下，在單位時(shí)間內(nèi)(通常指一晝夜)某個(gè)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(jí)列車之間的速差

目前我國(guó)高速鐵路采用高速列車和動(dòng)車組列車共線運(yùn)行的組織模式，在同一運(yùn)行區(qū)段，不同等級(jí)列車的速差越大，所產(chǎn)生的區(qū)間運(yùn)行時(shí)分差越大，由于在運(yùn)行時(shí)差內(nèi)無法鋪畫列車運(yùn)行線，因此浪費(fèi)了高速鐵路通過能力，如圖1所示。因此，不同等級(jí)列車速差越小，列車在相同區(qū)間內(nèi)運(yùn)行所產(chǎn)生的時(shí)分差越小，列車運(yùn)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(duì)通過能力影響大。

圖1　速度差對(duì)通過能力的影響

2．2高速列車與動(dòng)車組列車數(shù)量及組織方式

鑒于我國(guó)高速鐵路上不同速度等級(jí)列車共線運(yùn)行的運(yùn)輸組織模式，當(dāng)某區(qū)段內(nèi)高速列車和動(dòng)車組列車的數(shù)量比例發(fā)生變化時(shí)，與之對(duì)應(yīng)地，區(qū)段通過能力也會(huì)發(fā)生變化，為了減小數(shù)量比對(duì)通過能力的影響，當(dāng)某種列車數(shù)量所占比例較大時(shí)，可以組織該種列車追蹤運(yùn)行，相對(duì)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(shí)，通過能力會(huì)隨之增大。

組織相同等級(jí)速度列車追蹤運(yùn)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(yùn)行過分集中，將影響到不同種類列車運(yùn)行線的均衡鋪畫，造成低等級(jí)列車被越行等待的停站時(shí)間過長(zhǎng)，此時(shí)列車運(yùn)行圖也就失去實(shí)用價(jià)值。

2．3列車旅行時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)。高速鐵路上運(yùn)行的都是高速旅客列車，旅客對(duì)于旅行時(shí)間有較高的要求，為了保證列車的旅行速度系數(shù)，低等級(jí)旅客列車不能被頻繁越行，進(jìn)而增大了越行站間的距離，導(dǎo)致不同速度等級(jí)列車間產(chǎn)生了較大的空費(fèi)時(shí)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(yùn)行高速列車，又運(yùn)行動(dòng)車組列車，區(qū)段內(nèi)高速列車必然要越行動(dòng)車組列車，此時(shí)，同一區(qū)間內(nèi)高速列車與動(dòng)車組列車運(yùn)行時(shí)間之差，對(duì)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?jiǎng)榆嚱M列車頻繁被越行，動(dòng)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(dòng)車組列車又必須達(dá)到一定的旅行速度前提下的站間距離。

3　通過能力計(jì)算

選用扣除系數(shù)法來計(jì)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?yàn)殇伄嬕粚?duì)或一列動(dòng)車組列車，需從平行列車運(yùn)行圖上扣除高速旅客列車對(duì)數(shù)或列數(shù)。另外，在高速鐵路上，高速列車的停站會(huì)對(duì)線路區(qū)段通過能力產(chǎn)生一定的影響。因此，高速鐵路動(dòng)車組列車的扣除系數(shù)受高速列車和動(dòng)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(dòng)車組列共線運(yùn)行的運(yùn)行組織模式會(huì)對(duì)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(yùn)行，分析動(dòng)車組列車在高速鐵路上運(yùn)行對(duì)通過能力的影響，有必要對(duì)高速鐵路的扣除系數(shù)進(jìn)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(yùn)行圖的通過能力式中: N為平行列車運(yùn)行圖通過能力，用列車列數(shù)或者列車對(duì)數(shù)表示; Tω為天窗維修時(shí)間，min; I為高速鐵路列車追蹤間隔時(shí)間，min; V為高速列車平均運(yùn)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(shí)全為全高速列車的小時(shí)區(qū)間最大通過能力;ε'高為計(jì)算時(shí)間內(nèi)停站高速列車扣除系數(shù)。

(3)高速列車和動(dòng)車組列車共線運(yùn)輸組織模式的區(qū)間通過能力

式中: N混為高速列車和動(dòng)車組列車共線運(yùn)行條件下區(qū)間最大通過能力; N動(dòng)為動(dòng)車組列車數(shù);ε動(dòng)為動(dòng)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(shí)的扣除系數(shù)

高速列車在區(qū)段內(nèi)停站一次，對(duì)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(jì)算出不同的停站時(shí)間扣除系數(shù)對(duì)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(shí)

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(shí)間Δt，即:

式中: t停為停站高速列車停車附加時(shí)間; t站為列車停站時(shí)間; t起為列車起動(dòng)附加時(shí)間。

高速列車在區(qū)段內(nèi)停站一次對(duì)通過能力的影響大小，主要是由t停、t站、t起這三個(gè)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(shí)，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(shí)間，I通發(fā)高速列車的I通發(fā)間隔。則存在越行時(shí)，停站高速列車被越行一次對(duì)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(duì)高速列車和動(dòng)車組列車共線運(yùn)行下通過能力影響因素進(jìn)行了分析，并運(yùn)用扣除系數(shù)法分別對(duì)平行列車運(yùn)行圖、全高速非平行圖的區(qū)間、高速列車和動(dòng)車組列車共線運(yùn)輸組織模式的區(qū)間通過能力進(jìn)行計(jì)算，在此基礎(chǔ)上對(duì)高速列車停站扣除系數(shù)進(jìn)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(jìn)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(jiǎn)介:張海東(1988－)，男，山西呂梁人，助理工程師。

收稿日期:2015－01－07