鮑立群,寇瑋華,闞劍鋒,許 磊,何宏暉,范 軍

(1.中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司，廣州 510088；2. 西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 611756；3. 西南交通大學(xué) 綜合交通運(yùn)輸智能化國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，成都 611756；4. 西南交通大學(xué) 綜合交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，成都 611756；5. 中鐵四局集團(tuán)公司第五工程公司，江西 九江 332000；6. 中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司調(diào)度所(施工辦)，廣州 510088)

針對(duì)車(chē)站通過(guò)能力的研究，主流思路是分別計(jì)算咽喉通過(guò)能力和到發(fā)線(xiàn)通過(guò)能力，核定出高鐵站通過(guò)能力，為解決偏差問(wèn)題，再用通過(guò)能力評(píng)估和能力利用率等方法進(jìn)行修正，但割裂了咽喉與到發(fā)線(xiàn)、咽喉與咽喉之間互相關(guān)聯(lián)和互相制約的關(guān)系.有些研究將車(chē)站通過(guò)能力劃分層次并對(duì)車(chē)站通過(guò)能力的影響因素進(jìn)行分析，提出不同層次車(chē)站通過(guò)能力的計(jì)算方法；有些研究根據(jù)車(chē)站咽喉布局建立到發(fā)線(xiàn)運(yùn)用關(guān)系以及按照不同技術(shù)作業(yè)參數(shù)，得出交叉進(jìn)路條件下接發(fā)列車(chē)的最優(yōu)化作業(yè)時(shí)序，最后提出能力損耗率的概念和計(jì)算方法；有的研究為了使綜合分析法的計(jì)算結(jié)果精確化，將一些關(guān)鍵參數(shù)取值細(xì)致化、標(biāo)準(zhǔn)化；有的研究基于高速鐵路車(chē)站咽喉區(qū)和到發(fā)線(xiàn)的相互制約關(guān)系，以及車(chē)站接發(fā)各種類(lèi)型列車(chē)的作業(yè)過(guò)程與列車(chē)進(jìn)路的關(guān)系，結(jié)合道岔分組的方法，建立咽喉區(qū)和到發(fā)線(xiàn)一體化運(yùn)用的列車(chē)進(jìn)路分配方案優(yōu)化模型；有些研究盡管將站通過(guò)能力分為理論能力、實(shí)際和有效能力、可用能力等，但沒(méi)有把動(dòng)車(chē)組列車(chē)對(duì)到發(fā)線(xiàn)占用時(shí)間的差別等因素進(jìn)行綜合考慮[1-5].

盡管針對(duì)車(chē)站通過(guò)能力的研究成果很多，一直沒(méi)有形成統(tǒng)一的計(jì)算方法和更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用的推算模式.在借鑒其他專(zhuān)家學(xué)者研究成果基礎(chǔ)上，按照高鐵站基本布局將站場(chǎng)圖抽象為站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖，依據(jù)動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)流特點(diǎn)，從多品種流網(wǎng)絡(luò)角度，按照動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)流進(jìn)出到發(fā)線(xiàn)通過(guò)咽喉區(qū)的不同順序狀態(tài)，形成符合行車(chē)規(guī)則的多態(tài)理論通過(guò)能力推算模式，利用該推算模式可以針對(duì)車(chē)站站改前后的通過(guò)能力進(jìn)行縱向橫向?qū)Ρ?，并分析出?chē)站通過(guò)能力變化情況[6-15].

1 符合高鐵站站場(chǎng)布局和車(chē)流特點(diǎn)的多品種流網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建

1.1 多品種流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建及生成進(jìn)路數(shù)據(jù)集

將站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖咽喉區(qū)分別稱(chēng)為A咽喉區(qū)和B咽喉區(qū).設(shè)xi、yi分別表示站場(chǎng)圖A、B咽喉區(qū)進(jìn)出車(chē)站分界點(diǎn)，形成點(diǎn)集X={…,xi,…}及Y={…,yi,…}.設(shè)定車(chē)站有m條到發(fā)線(xiàn)，針對(duì)到發(fā)線(xiàn)與A、B咽喉區(qū)的分界點(diǎn)形成點(diǎn)集A={…,Ai,…}及B={…,Bi,…}.設(shè)定vi表示咽喉區(qū)道岔，將進(jìn)出站信號(hào)機(jī)也視為道岔組，即進(jìn)出站信號(hào)機(jī)與進(jìn)出站方向最外側(cè)道岔之間視為咽喉.針對(duì)分界點(diǎn)Ai和Bi分別做作A截面和B截面，到發(fā)線(xiàn)區(qū)域作一個(gè)流匯集的C截面.

將站場(chǎng)圖抽象成站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖后，在遵從行車(chē)組織基礎(chǔ)上，基于站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖中點(diǎn)線(xiàn)坐標(biāo)的銜接關(guān)系以及行車(chē)進(jìn)路生成規(guī)則，構(gòu)建生成進(jìn)路數(shù)據(jù)集Lpass算法，進(jìn)路數(shù)據(jù)集構(gòu)成如表1所列.

表1 進(jìn)路數(shù)據(jù)集

為了選擇占用咽喉資源盡可能少的進(jìn)路，將進(jìn)路數(shù)據(jù)集中每一個(gè)起點(diǎn)至終點(diǎn)之間的進(jìn)路，按照進(jìn)路咽喉數(shù)量Kj遞增排序，再將每條進(jìn)站進(jìn)路中的咽喉按照進(jìn)站順序排列，每條出站進(jìn)路中的咽喉按照出站順序排列.

1.2 站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖參數(shù)構(gòu)建

給定時(shí)間周期H，默認(rèn)為24 h，轉(zhuǎn)換為分鐘單位周期T=60×H.根據(jù)列車(chē)運(yùn)行圖、車(chē)站股道運(yùn)用圖、高速鐵路行車(chē)組織細(xì)則以及能力查定報(bào)告等，查定進(jìn)路準(zhǔn)備時(shí)間Δt1、行車(chē)間隔Δt2及到發(fā)線(xiàn)最大停車(chē)間隔時(shí)間Δt3.

1.2.1 咽喉區(qū)域網(wǎng)絡(luò)參數(shù)構(gòu)建

針對(duì)動(dòng)車(chē)組列車(chē)咽喉占用時(shí)間主要由進(jìn)路準(zhǔn)備時(shí)間、列車(chē)通過(guò)咽喉時(shí)間以及行車(chē)時(shí)間間隔決定，這三類(lèi)時(shí)間對(duì)于通過(guò)咽喉區(qū)的所有動(dòng)車(chē)組列車(chē)沒(méi)有過(guò)大差異，由此可以將每列動(dòng)車(chē)組列車(chē)占用咽喉時(shí)間簡(jiǎn)化為相等.根據(jù)車(chē)站站場(chǎng)工程圖紙以及信號(hào)設(shè)備平面布置圖，查定每個(gè)咽喉距離，再依據(jù)文獻(xiàn)[16]查定動(dòng)車(chē)組列車(chē)進(jìn)出站速度，計(jì)算動(dòng)車(chē)組列車(chē)通過(guò)咽喉時(shí)間；根據(jù)查定的Δt1及Δt2得出咽喉時(shí)間占用.取T/tij的整數(shù)作為時(shí)間周期H內(nèi)咽喉通過(guò)的最大列車(chē)數(shù)即邊的容量，即有公式(1)，同時(shí)將以上參數(shù)如表2所列，其中如果Δt1<Δt2則Δt=Δt2，否則Δt=Δt1+Δt2.

cij=INT(T/tij).

(1)

基于以上分析，設(shè)定咽喉區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中邊的容量、流量、時(shí)間占用為單品種流參數(shù)，咽喉區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的邊如圖1所示，其中fij為邊(vi,vj)的流量，有0≤fij≤cij.

圖1 咽喉區(qū)域單品種流參數(shù)

1.2.2 到發(fā)線(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)參數(shù)構(gòu)建

鑒于高鐵站動(dòng)車(chē)組列車(chē)通過(guò)咽喉過(guò)程以及到發(fā)線(xiàn)停留時(shí)間的不同，對(duì)動(dòng)車(chē)組列車(chē)類(lèi)別歸類(lèi)如表3所列.再根據(jù)列車(chē)運(yùn)行圖以及車(chē)站股道運(yùn)用圖查定到發(fā)線(xiàn)停留時(shí)間，得出到發(fā)線(xiàn)時(shí)間占用，將這些參數(shù)如表3所列，其中到發(fā)線(xiàn)時(shí)間占用中的Δt取值按照現(xiàn)場(chǎng)規(guī)則取定，即如果Δt1<Δt3，Δt=Δt3，否則Δt=Δt1+Δt3.

表3 動(dòng)車(chē)組列車(chē)運(yùn)行方式歸類(lèi)及相關(guān)參數(shù)

為了表述方便，本文將表3中通過(guò)咽喉方式類(lèi)別稱(chēng)為6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)，即網(wǎng)絡(luò)圖有6種品種流.

1) 單條到發(fā)線(xiàn)參數(shù)確定

針對(duì)到發(fā)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)Ai和節(jié)點(diǎn)Bi之間的線(xiàn)路，設(shè)定fⅠ1、fⅠ2、fⅡ1、fⅡ2、fⅢ1、fⅢ2分別表示6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)數(shù)量，cij表示該到發(fā)線(xiàn)最大能力，在時(shí)間周期T內(nèi)可有fⅠ1×tI+fⅠ2×tI+fⅡ1×tⅡ+fⅡ2×tⅡ+fⅢ1×tⅢ1+fⅢ2×tⅢ2≤T以及fⅠ1+fⅠ2+fⅡ1+fⅡ2+fⅢ1+fⅢ2≤cij.由于查定的時(shí)間占用為最低限，實(shí)際行車(chē)組織中這些時(shí)間會(huì)高于查定的時(shí)間占用，另外，防止6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)在能力組合時(shí)發(fā)生數(shù)值“溢出”，采用6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)的最大到發(fā)線(xiàn)時(shí)間占用做為計(jì)算基準(zhǔn)即有公式(2).

tAB=max{tⅠ,tⅡ,tⅢ1,tⅢ2},

(2)

時(shí)間周期T內(nèi)單條到發(fā)線(xiàn)接收列車(chē)能力cAB取T/tAB的整數(shù)，即有公式(3).

cAB=INT(T/tAB).

(3)

基于以上分析，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Ai和Bi之間對(duì)應(yīng)的到發(fā)線(xiàn)設(shè)定邊的參數(shù)為復(fù)合參數(shù)，其中三組參數(shù)依次表示到發(fā)線(xiàn)能力、6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)量及對(duì)應(yīng)的時(shí)間占用，取值均為正整數(shù)或0，如圖2所示.

圖2 到發(fā)線(xiàn)區(qū)域多品種流復(fù)合參數(shù)

2) 所有到發(fā)線(xiàn)參數(shù)確定

本研究不涉及單條到發(fā)線(xiàn)行車(chē)方案，即不考慮公式fⅠ1×tⅠ+fⅠ2×tⅠ+fⅡ1×tⅡ+fⅡ2×tⅡ+fⅢ1×tⅢ1+fⅢ2×tⅢ2≤T中6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)數(shù)量.在遵從咽喉與到發(fā)線(xiàn)、咽喉與咽喉之間互相關(guān)聯(lián)和制約關(guān)系以及行車(chē)進(jìn)路生成規(guī)則基礎(chǔ)上，基于公式(1)確定的咽喉能力以及公式(2)確定的單條到發(fā)線(xiàn)能力限制，確定最多能有多少動(dòng)車(chē)組列車(chē)進(jìn)出所有到發(fā)線(xiàn)，所以可以從A截面、B截面、C截面的角度研究車(chē)站理論通過(guò)能力問(wèn)題.

A截面接收的最大流量有公式(4)：

(4)

式中：f(Ai)表示第i條到發(fā)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)Ai接收的最大流量；QA表示A截面接收的最大流量.

B截面接收的最大流量QB則有公式(5)：

(5)

式中：f(Bi)表示第i條到發(fā)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)Bi接收的最大流量；QB表示B截面接收的最大流量.

針對(duì)整個(gè)到發(fā)線(xiàn)C截面接收的最大流量QC則有公式(6)：

QC=QA+QB.

(6)

由此可知QC即為高鐵樞紐車(chē)站的理論通過(guò)能力，結(jié)合表3歸類(lèi)的6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)可有公式(7)：

QⅠ1+QⅠ2+QⅡ1+QⅡ2+QⅢ1+QⅢ2=QC.

(7)

鑒于網(wǎng)絡(luò)圖流預(yù)推是在不考慮流分布狀態(tài)下，基于網(wǎng)絡(luò)流理論推算網(wǎng)絡(luò)圖能夠通過(guò)的最大流是多少即確定網(wǎng)絡(luò)圖能力，由此本文采用流預(yù)推方法推算公式(4)及公式(5)的f(Ai)和f(Bi)值.

2 網(wǎng)絡(luò)圖最大流推算的流預(yù)推過(guò)程

列車(chē)進(jìn)出到發(fā)線(xiàn)通過(guò)咽喉區(qū)的順序不同，將會(huì)導(dǎo)致咽喉以及車(chē)站的通過(guò)能力結(jié)果不盡相同.盡管通過(guò)咽喉區(qū)順序不同，但必須保證“有進(jìn)才有出，有出必有進(jìn)”的行車(chē)原則、進(jìn)入到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路流量、到發(fā)線(xiàn)剩余能力及流出到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路流量三者之間平衡的原則、交叉進(jìn)路中共用咽喉進(jìn)出流量“相互制衡”的原則.8種進(jìn)出到發(fā)線(xiàn)咽喉先后順序的不同狀態(tài)如表4所列.

表4 進(jìn)出到發(fā)線(xiàn)的咽喉先后順序狀態(tài)

2.1 參數(shù)查定及初始化過(guò)程

1) 根據(jù)第1.2節(jié)咽喉區(qū)域網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的約定，查定距離參數(shù)和時(shí)間參數(shù)，計(jì)算通過(guò)咽喉時(shí)間Δtij，再利用公式(1)計(jì)算咽喉區(qū)域邊的容量cij值，設(shè)定流量初始值fij=0，形成表2內(nèi)容的數(shù)據(jù)集.

2) 根據(jù)第1.2節(jié)到發(fā)線(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的約定，查定6類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)的時(shí)間參數(shù)并計(jì)算出到發(fā)線(xiàn)時(shí)間占用，形成表3內(nèi)容的數(shù)據(jù)集.利用公式(2)選取計(jì)算基準(zhǔn)，利用公式(3)計(jì)算單條到發(fā)線(xiàn)接收列車(chē)數(shù)最大能力cAB值，再針對(duì)到發(fā)線(xiàn)設(shè)定c[i]=cAB，流量初始值f[i]=0，其中i=1,…,m.

3) 設(shè)定流進(jìn)入到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路的流量調(diào)整量為lc，流出到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路的流量調(diào)整量為lg.如果流進(jìn)入到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路與流出到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路為交叉進(jìn)路，設(shè)定lp為交叉進(jìn)路中所有共用咽喉的最小剩余能力.再設(shè)定流進(jìn)入到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路與流出到發(fā)線(xiàn)進(jìn)路的最終調(diào)整量為lq.

4) 設(shè)定通過(guò)A咽喉流入A截面的流量總量為QA，其中通過(guò)A咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量為QAA，通過(guò)B咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量為QAB.設(shè)定通過(guò)B咽喉流入B截面的流量總量為QB，其中通過(guò)A咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量為QBA，通過(guò)B咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量為QBB.通過(guò)A咽喉流入A截面但無(wú)法流出的量為QAD，通過(guò)B咽喉流入B截面但無(wú)法流出的量為QBD.

2.2 流量預(yù)推過(guò)程

盡管行車(chē)中涉及到進(jìn)路之間交叉以及敵對(duì)進(jìn)路等現(xiàn)象，但在能力計(jì)算上均體現(xiàn)為“能力消耗”，另外，流預(yù)推時(shí)流入到發(fā)線(xiàn)的流同時(shí)又從同一個(gè)咽喉區(qū)流出，會(huì)出現(xiàn)“能力對(duì)沖”問(wèn)題，所以算法中需要建立 “能力消耗”以及“能力對(duì)沖”相對(duì)應(yīng)的推算公式.鑒于表4每種狀態(tài)的流預(yù)推過(guò)程相同，本文以“A咽喉優(yōu)先進(jìn)到發(fā)線(xiàn)”的“A咽喉進(jìn)A咽喉出B咽喉出+ B咽喉進(jìn)A咽喉出B咽喉出”為例說(shuō)明流預(yù)推算法過(guò)程.

算法2.1“A咽喉進(jìn)A咽喉出B咽喉出” 流預(yù)推算法

1) 如果A咽喉存在還沒(méi)有被選定過(guò)的進(jìn)站方向點(diǎn)xi，選定該點(diǎn)作為進(jìn)站進(jìn)路起點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)到“B咽喉進(jìn)A咽喉出B咽喉出”的子過(guò)程.

2) 如果存在c[i]-f[i]>0的到發(fā)線(xiàn)，選定Ai作為進(jìn)站進(jìn)路終點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)到第(1)步.

3) 按照行車(chē)進(jìn)路規(guī)則，推斷xi和Ai之間的進(jìn)站進(jìn)路，如果不存在進(jìn)路，轉(zhuǎn)到第(2)步.

4) 根據(jù)第(3)步推斷的進(jìn)站進(jìn)路，針對(duì)該進(jìn)路中所有邊選擇lc=min{…,cij-fij,…}.如果lc=0，轉(zhuǎn)到第(2)步，否則使lq=min{lc,c[i]-f[i]}.

5) 如果A咽喉存在還沒(méi)有被選定過(guò)的出站方向點(diǎn)xi，選定該點(diǎn)作為出站進(jìn)路終點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)到第(11)步.

6) 按照行車(chē)進(jìn)路規(guī)則，推斷Ai和xi之間的出站進(jìn)路，如果不存在進(jìn)路，轉(zhuǎn)到第(5)步.

7) 根據(jù)第(6)步推斷的出站進(jìn)路，針對(duì)該進(jìn)路中所有邊選擇lg=min{…,cij-fij,…}，如果lg=0，轉(zhuǎn)到第(5)步.

8) 根據(jù)第(3)步推斷的進(jìn)站進(jìn)路和第(6)步推斷的出站進(jìn)路，判定兩個(gè)進(jìn)路是否為交叉進(jìn)路.如果不是交叉進(jìn)路，使lq=min{lq,lg}；如果是交叉進(jìn)路，針對(duì)兩條進(jìn)路中所有的共用咽喉選取最小的剩余能力lp=min{…,cij-fij,…}，使lq=min{lq,INT(lp/2)}.

9) 針對(duì)進(jìn)站進(jìn)路、出站進(jìn)路中所有咽喉以及第i個(gè)到發(fā)線(xiàn)進(jìn)行流量調(diào)整，即所有咽喉流量調(diào)整為fij=fij+lq和第i個(gè)到發(fā)線(xiàn)流量調(diào)整為f[i]=f[i]+lq.通過(guò)A咽喉流入A截面流量總量QA=QA+lq，其中通過(guò)A咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量QAA=QAA+lq.

10) 如果存在lc-lq>0，轉(zhuǎn)到第(5)步，否則轉(zhuǎn)到第(1)步.

11) 如果B咽喉存在還沒(méi)有被選定過(guò)的出站方向點(diǎn)yi，選定該點(diǎn)作為出站進(jìn)路終點(diǎn)，否則轉(zhuǎn)到第(1)步.

12) 按照行車(chē)進(jìn)路生成規(guī)則，推斷Ai和yi之間的出站進(jìn)路，如果不存在進(jìn)路轉(zhuǎn)到第(11)步.

13) 根據(jù)第(12)步推斷的出站進(jìn)路，針對(duì)該進(jìn)路中所有邊選擇lg=min{…,cij-fij,…}，如果lg=0，轉(zhuǎn)到第(11)步，否則使lq=min{lq,lg}.

14) 針對(duì)進(jìn)站進(jìn)路、出站進(jìn)路中所有咽喉以及第i個(gè)到發(fā)線(xiàn)進(jìn)行流量調(diào)整，即所有咽喉流量調(diào)整為fij=fij+lq和第i個(gè)到發(fā)線(xiàn)流量調(diào)整為f[i]=f[i]+lq.通過(guò)A咽喉流入A截面流量總量QA=QA+lq，其中通過(guò)B咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量QAB=QAB+lq.

15) 如果仍然存在lc-lq>0，轉(zhuǎn)到第(11)步，否則轉(zhuǎn)到第(1)步.

算法2.2“B咽喉進(jìn)A咽喉出B咽喉出” 流預(yù)推算法

該過(guò)程和上一過(guò)程思路相同，鑒于篇幅所限不再贅述.最后同樣得出通過(guò)B咽喉流入B截面流量總量QB，其中通過(guò)A咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量QBA，通過(guò)B咽喉流出到發(fā)線(xiàn)的量QBB.

利用兩個(gè)算法進(jìn)行流預(yù)推有可能出現(xiàn)剩余進(jìn)站能力，即通過(guò)上一過(guò)程推算后，存在通過(guò)進(jìn)站進(jìn)路可以流入到發(fā)線(xiàn)但無(wú)法流出的能力.推斷進(jìn)路以及確定進(jìn)路流量的思路和上一過(guò)程相同，差別是不再尋找出站進(jìn)路，最后可以得出通過(guò)A咽喉只能流入A截面的量QAD，通過(guò)B咽喉只能流入B截面的量QBD.

鑒于本文研究?jī)?nèi)容的人工計(jì)算量大以及計(jì)算過(guò)程復(fù)雜等原因，基于研究思路和研究方法開(kāi)發(fā)了《高鐵站通過(guò)能力計(jì)算及行車(chē)組織優(yōu)化系統(tǒng)》，利用該系統(tǒng)進(jìn)行推算、計(jì)算數(shù)據(jù)的同時(shí)，也可以驗(yàn)證本文研究思路和研究方法是否具有可行性.

3 深圳北站站改前后理論通過(guò)能力推算分析

深圳北站是具有一定規(guī)模的高鐵樞紐站，有m=20條到發(fā)線(xiàn)和具有動(dòng)A線(xiàn)和動(dòng)B線(xiàn)的1個(gè)動(dòng)車(chē)所，北咽喉有廣州方向，南咽喉有廈門(mén)和香港方向，針對(duì)深圳北站站場(chǎng)圖構(gòu)建A截面、B截面、C截面，站改前站場(chǎng)圖抽象成站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖的示意圖如圖3所示.

圖3 構(gòu)建A、B、C截面的深圳北站站改前站場(chǎng)圖

3.1 時(shí)間占用參數(shù)確定及咽喉能力推算

將天窗時(shí)間以及深圳北站運(yùn)行圖的最早最晚接發(fā)車(chē)時(shí)間結(jié)合起來(lái)綜合考慮，這里取H=18 h，即有T=60×18=1 080 min.為了提高接發(fā)能力，深圳北站于2019年11月開(kāi)始進(jìn)行贛深方向新線(xiàn)引入以及第二動(dòng)車(chē)所的建設(shè).以站改后站場(chǎng)圖抽象為網(wǎng)絡(luò)圖為例的咽喉能力計(jì)算結(jié)果如圖4所示.

圖4 深圳北站站改后站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖及咽喉能力

查定規(guī)定進(jìn)出站車(chē)速v=40 km/h及每個(gè)咽喉距離lij，得出動(dòng)車(chē)組列車(chē)的行駛時(shí)間Δtij=l/v×60 min.查定的進(jìn)路準(zhǔn)備時(shí)間Δt1=5 min、列車(chē)行車(chē)間隔Δt2=5 min、到發(fā)線(xiàn)停車(chē)間隔Δt3=8 min，可以得出數(shù)據(jù)集如表5所列.

表5 深圳北站動(dòng)車(chē)到發(fā)線(xiàn)時(shí)間占用參數(shù)

3.2 深圳北站理論通過(guò)能力推算

利用《高鐵站通過(guò)能力計(jì)算及行車(chē)組織優(yōu)化系統(tǒng)》中基于本文研究思路和方法形成的功能，針對(duì)深圳北站站改前及站改后分別推算出表4所示8種多態(tài)理論通過(guò)能力，多態(tài)理論通過(guò)能力結(jié)果分別如圖5～6所示，分布狀態(tài)分別如圖7～8所示.對(duì)比可以看出數(shù)據(jù)分布非“極端”的才符合行車(chē)組織可行情況.另外，站改前后通過(guò)能力數(shù)據(jù)分布合理與否，二者之間的同一種狀態(tài)都互相對(duì)應(yīng).

圖5 站改前多態(tài)理論通過(guò)能力推算結(jié)果

圖6 站改后多態(tài)理論通過(guò)能力推算結(jié)果

圖7 深圳北站站改前多態(tài)理論通過(guò)能力分布狀態(tài)(單位:列)

3.3 深圳北站站改期間通過(guò)能力影響分析

深圳北站站改主要對(duì)站場(chǎng)北咽喉進(jìn)行，南咽喉的站場(chǎng)布局與站改前大致相同，所以車(chē)站站改通過(guò)能力變化主要由北咽喉引起.北咽喉站改后原有廣州方向行車(chē)線(xiàn)不變，增加贛州方向三條行車(chē)線(xiàn)，同時(shí)增加深圳第二動(dòng)車(chē)所，這將導(dǎo)致北咽喉通過(guò)能力增加，也必然會(huì)導(dǎo)致車(chē)站通過(guò)能力增加，由于咽喉區(qū)與咽喉區(qū)之間通行能力的互相關(guān)聯(lián)和互相制約關(guān)系，也會(huì)導(dǎo)致南咽喉通過(guò)能力發(fā)生變化.

圖8 深圳北站站改后多態(tài)理論通過(guò)能力分布狀態(tài)(單位:列)

咽喉進(jìn)站能力和出站能力的大小決定了咽喉和車(chē)站通過(guò)能力的大小，但數(shù)據(jù) “極端分布”和“極端不均衡”狀態(tài)不屬于車(chē)站行車(chē)常態(tài)，本文根據(jù)圖5～8選取4種數(shù)據(jù)分布“非極端相對(duì)均衡”的狀態(tài)進(jìn)行站改前后通過(guò)能力對(duì)比分析，將4種狀態(tài)分別記作A、B、C、D狀態(tài)，如表6所列.

表6 深圳北站站改前后通過(guò)能力對(duì)比

針對(duì)以上4種可行狀態(tài)的通過(guò)能力分析總結(jié)如下：

1) 站改前每種狀態(tài)的車(chē)站通過(guò)能力受限于咽喉通過(guò)能力，但站改后每種狀態(tài)的車(chē)站通過(guò)能力受限于到發(fā)線(xiàn)接發(fā)能力，這也為未來(lái)車(chē)站通過(guò)能力的擴(kuò)展提供了方向.

2) 站改前每種狀態(tài)的車(chē)站通過(guò)能力變動(dòng)幅度比較小，站改后有2種狀態(tài)的咽喉通過(guò)能力變動(dòng)幅度較大，其余兩種狀態(tài)的咽喉通過(guò)能力變化幅度較小.

3) 站改前車(chē)站通過(guò)能力最低為416對(duì)，最高為463對(duì)，范圍相差463-416=47對(duì)，但有3種狀態(tài)的通過(guò)能力都集中在460對(duì)附近，可以推斷深圳北站站改前通過(guò)能力約為460對(duì).

4) 站改后車(chē)站通過(guò)能力分兩種情況，北咽喉區(qū)優(yōu)先順序時(shí)，有兩種狀態(tài)為568對(duì)，結(jié)果相同，可以推斷通過(guò)能力大約為568對(duì)；南咽喉區(qū)優(yōu)先順序時(shí)，通過(guò)能力最高為543對(duì)，最低為509對(duì).

5) 針對(duì)同一種狀態(tài)下，站改后北咽喉通過(guò)能力的變化量以及變化程度，較站改前的差異變化較大，南咽喉變化較小.

6) 站改后北咽喉區(qū)優(yōu)先順序時(shí)，咽喉通過(guò)能力和車(chē)站通過(guò)能力增加幅度都在24%以上，甚至A狀態(tài)下達(dá)到了79%；南咽喉區(qū)優(yōu)先順序時(shí)，車(chē)站通過(guò)能力增幅保持在20%以下.

7) 站改后的A狀態(tài)下，南咽喉的通過(guò)能力沒(méi)有增加反而減小，是因?yàn)槭艿桨l(fā)線(xiàn)能力的影響，北咽喉站改后通過(guò)能力大幅度增加，由北咽喉優(yōu)先進(jìn)入占用了較多到發(fā)線(xiàn)資源，從而使得南咽喉的通過(guò)能力減小.

4 結(jié)論

利用多品種流網(wǎng)絡(luò)理論首創(chuàng)性地研究了車(chē)站站改前后通過(guò)能力對(duì)比分析，為相關(guān)研究提供了一種全新的研究視角，可以為站改方案評(píng)估以及行車(chē)組織優(yōu)化等提供可靠實(shí)用的依據(jù)和決策上的支撐，也可以針對(duì)不同的站改方案，比選出可行、滿(mǎn)意的方案.