車流不均衡條件下編組站作業(yè)組織研究

熊 堅，漆 昕，劉正喜

（1.華東交通大學(xué) 軌道交通學(xué)院，江西 南昌 330013；2.廣州鐵路(集團)公司 株洲北站，湖南 株洲412001）

1 車流不均衡性對株洲北站的影響

（1）設(shè)備能力及負荷。列車到發(fā)的不均衡性會使運輸設(shè)備的有效能力降低。車站到達場在貨物列車密集到達階段，極易出現(xiàn)滿線、接不進車現(xiàn)象，對到達場能力產(chǎn)生影響。株洲北站Ⅰ、Ⅳ場列車密集到達時間為 15:00—21:00，集中在下午和交接班時間，致使到達場股道運用緊張，特別是交接班時間會造成到解列車在站外停留等待的現(xiàn)象，即扣牌。受列車到達不均衡的影響，駝峰運用忙閑不均，列車密集到達時階段性能力不足，使車列待解時間延長，相應(yīng)降低到達場到發(fā)線通過能力。車站出發(fā)場受旅客列車和摘掛列車的影響，會使大量貨物列車停留在出發(fā)場待發(fā)，延長停留時間，出現(xiàn)壓軸現(xiàn)象，從而影響出發(fā)場通過能力。

（2）中時指標(biāo)。中轉(zhuǎn)車停留時間是反映編組站作業(yè)效率的重要指標(biāo)之一，有調(diào)中轉(zhuǎn)車按照作業(yè)過程可分為到達、待解、解體、集結(jié)編組、出發(fā)、待發(fā)、發(fā)車等作業(yè)停留時間。株洲北站 2006 年上半年每輛有調(diào)車各作業(yè)環(huán)節(jié)的平均停留時間為：待檢 0.27 h，待解 0.77 h，待發(fā) 1.25 h，集結(jié)編組 5.95 h，各種作業(yè) 1.35 h，有調(diào)中轉(zhuǎn) 9.6 h。其中，待檢、待解、待發(fā)為非生產(chǎn)時間，占總停留時間的 23.8%，是影響編組站中時指標(biāo)的主要因素。由于車流到發(fā)的不均衡性，致使株洲北站中時由 2005 年的平均 8.9 h 增加到 2006 年的平均 9.6 h，其中主要是待解和待發(fā)時間的增加。

（3）空費系數(shù)?？召M系數(shù)是指由于列車到達不均衡、作業(yè)不協(xié)調(diào)等原因引起的設(shè)備無法利用的空費時間占一晝夜的比重。列車不均衡程度加劇，將使設(shè)備空費系數(shù)加大。例如，計算到達場空費系數(shù)的經(jīng)驗公式為：r空＝0.203－0.012 M到＋0.000 24 n峰＋0.163 v[1]。由公式可以看出，空費系數(shù)隨變異系數(shù) v 的增加而增加。由于列車到達的不均衡性加劇，株洲北站下行到達系統(tǒng)的空費系數(shù)由原來的0.210 增加到 0.223。

2 株洲北站應(yīng)對不均衡運輸?shù)拇胧?/h2>

2.1 運輸組織措施

（1）技術(shù)組織措施。充分利用調(diào)車設(shè)備，盡量做到駝峰解體、平面牽出線編組、出發(fā)列車一次編成。當(dāng)車流接續(xù)不好，需2臺調(diào)機共編1列或兩次編組時，做好計劃銜接，減少等待，均衡安排兩臺調(diào)機的作業(yè)。合理安排調(diào)機入段整備，保證在交接時間場內(nèi)有1臺調(diào)機繼續(xù)作業(yè)。堅持調(diào)機作業(yè)滿負荷，杜絕停輪過早交接班。交班前要做到不留堵門車，為后續(xù)作業(yè)打好基礎(chǔ)。

（2）利用輔助車站。在列車密集到達時，若下行到達場滿線可將由西到南列車接入湘潭東站，將湘潭東站做為輔助車站使用。

（3）加強調(diào)機工作組織。合理安排調(diào)機進段加油整備時間，對進段時間可改為每 2～3 日進一次段。在列車密集到達階段，不停輪吃飯及不安排調(diào)機進段作業(yè)。調(diào)整調(diào)機交接班時間和壓縮吃飯時間，減少輔助生產(chǎn)時間，將原定每天早、晚調(diào)機停輪交接班時間，按部頒標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)整，變站內(nèi)交接每次 60 min 改為 25 min。

2.2 加強設(shè)備能力

株洲北站的駝峰能力一直處于飽和狀態(tài)，能力利用率均超過《鐵路駝峰和調(diào)車場設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的“駝峰利用率不得超過 0.8，困難時不應(yīng)大于0.85”的要求[2]。特別是在實行新列車運行圖后，由于密集的客車群和貨車群的形成，打破了編組站原有的均衡運輸組織格局，出現(xiàn)同一時間段內(nèi)到達、出發(fā)的列車數(shù)量急劇增多，列車密集到發(fā)的時間延長。這使車站駝峰作業(yè)人員和設(shè)備在較長一段時間內(nèi)處于高負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，導(dǎo)致運輸高峰期車站駝峰解編能力不足[3]。

（1）增加下行駝峰解體能力。下行駝峰日解體能力為 92.9 列，實際利用率超過能力標(biāo)準(zhǔn)。由于分類線不夠，造成解體等待股道，給到達場接車帶來壓力，也增加了站場整理、翻鉤的時間。建議下行調(diào)車場增設(shè)5股道，并在駝峰適當(dāng)位置增設(shè)預(yù)推防護信號裝置，使車列預(yù)推到最佳位置，壓縮解體間隔時間。在駝峰解體調(diào)機分工方面，1 調(diào)、2 調(diào)只擔(dān)任Ⅰ場到達列車解體，部分編組、甩掛作業(yè)，Ⅵ場、Ⅶ 場的轉(zhuǎn)場作業(yè)，將下行整倒裝線和機務(wù)段取送作業(yè)交由 11 調(diào)負責(zé)，這樣相當(dāng)于有 2.5 臺純解體調(diào)機，能大大提高解體能力。

通過以上設(shè)備改造和能力加強措施可以提高駝峰能力，縮短列車解體占用駝峰時間 t峰，從而可以減少車列等待解體時間[4]。

式中：Δt待解為車列待解縮短時間；t待解、t′待解為加強駝峰能力前后的待解時間。

式中：ρ 為駝峰負荷；μ 為駝峰服務(wù)強度。

株洲北站下行系統(tǒng)日均到達列車 N＝96 列，通過加強能力可以將 t峰由 13.8 min 降低到 13 min，列檢輸出變異系數(shù) v檢出＝0.8，駝峰解體時間的變異系數(shù) v峰＝0.45，則車列在下行系統(tǒng)等待解體作業(yè)時間將縮短，由公式⑵可知：

駝峰負荷也由 0.92 降低到 0.87。

由此可見，對于高負荷的下行解體系統(tǒng)，通過設(shè)備改造和能力加強措施縮短每列車解體占用駝峰時間后，可以減少車列在到達場等待解體時間，降低駝峰負荷，而且效果十分顯著。

（2）下行編尾及下行出發(fā)場擴能改造。目前，車站下行編尾的3條牽出線和出發(fā)場的 20 條到發(fā)線能力日趨緊張。下行編尾能力的解決方案為增建一條牽出線，利用備用機車形成4條牽出線和4臺調(diào)車機車的作業(yè)模式。下行出發(fā)場 (Ⅲ場) 到發(fā)線 20股道，只有1道、15 道—19 道為全接觸網(wǎng)。南線、西線列車機車轉(zhuǎn)線掛車只有Ⅲ場1道→南環(huán)線調(diào)車→掛車股道一條徑路。Ⅲ場1道是東線機車及調(diào)機入段的必經(jīng)之路，同時也是交通車運行的基本徑路，造成Ⅲ場1道股道運用不能滿足需要。建議至少增加Ⅲ場2道、9 道為全接觸網(wǎng)，可保證 Ⅶ 場過來的電力機車有兩條進路。下行出發(fā)場 (Ⅲ場) 反發(fā)北線列車及京廣直通列車只能編 15 道—19 道，隨著石長線列車及京廣線直通列車的不斷增加，只有5股道全接觸網(wǎng)已不能滿足運輸組織的要求。建議增加 13 道、14 道為全接觸網(wǎng)，這樣能解決反發(fā)北線及京廣線直通列車的壓力。

（3）加強上行出發(fā)場和上行到達場能力。上行出發(fā)場 (Ⅵ場) 到發(fā)線只有 10 股道，能力十分緊張，只有7道—10 道是全接觸網(wǎng)，其他均為部分接觸網(wǎng)；上行直通列車只能接7道—10 道，南線進入下行到達場 (Ⅰ場) 終到列車也要在7道—10 道始發(fā)，造成股道運用的階段性緊張。建議上行出發(fā)場增加3股道，將 5、6 道全部掛接觸網(wǎng)。

上行到達場 (Ⅳ場) 目前對直通線方向只有 Ⅸ道設(shè)有列車信號，東線、南線直通列車密集到達時，會造成Ⅳ場對株洲站的階段性扣牌，從而影響株洲站的通過能力。建議增設(shè)2股道，并有對直通線的列車信號，以提高上行到達場的通過能力和接車能力。

（4）緩解交換場 (Ⅶ場) 能力緊張方案。Ⅶ 場股道僅3條，而且供電接觸網(wǎng)不足，能力十分緊張。建議對 Ⅶ 場增建牽引供電接觸網(wǎng)，為單機的放行創(chuàng)造條件。株洲北站放行機車方向多，并且均由機務(wù)段和 Ⅶ 場一個咽喉出入，成為影響機車正點出段的關(guān)鍵，建議鋪設(shè)預(yù)留的4道。

2.3 開行重載列車

通過加強站內(nèi)行車工作組織可以緩解車流到發(fā)不均衡對車站的影響，但不能從根本上降低車流到發(fā)的不均衡程度。開行重載列車可以減少編組站到解列車數(shù)量，從而降低車流到發(fā)的不均衡程度，增加編組站持續(xù)工作能力，降低編組站設(shè)備負荷，減少車列等待時間[5]。

（1）減少列車開行數(shù)量。開行重載列車因列車牽引定數(shù)提高、編成輛數(shù)增加，使每晝夜到解列數(shù)相對減少，列車減少系數(shù) β減值與列車牽引質(zhì)量提高比γ提和車列編入比 φ編成正比：

式中：Q 為開行重載列車前的列車牽引定數(shù)(t)；n編入為平均每晝夜編入重載列車的車列數(shù)；n到解為平均每晝夜到達解體的車列數(shù)。

重載列車開行線路的相關(guān)編組站，平均每晝夜相對減少的到解列車數(shù)量和到解的重載列車數(shù)量為：

式中：φ編n到解為將要編入重載列車的車列數(shù)，乘上(1?γ提) 即為因牽引定數(shù)提高，φ編n到解相應(yīng)減少后，編為重載列車的列數(shù)。

（2）駝峰負荷水平及車列待解時間變化。開行重載列車后，雖然每列重載解體車列占用駝峰時間相應(yīng)延長，但因駝峰作業(yè)效率提高，一晝夜實際作業(yè)時間可相對減少。對于株洲北站采用雙推單溜作業(yè)方式的駝峰，因平均每晝夜到解列數(shù)減少，解體作業(yè)占用駝峰的一些單項作業(yè)次數(shù)，如駝峰間隔次數(shù)，也相應(yīng)減少。每晝夜此項作業(yè)次數(shù)只會因列車牽引定數(shù)提高、編成輛數(shù)增加而減少，而不會因編成輛數(shù)增加而產(chǎn)生間隔時間的延長。因此，此項作業(yè)時間的節(jié)省是比較明顯的純節(jié)省時間。

通過以上分析可知，開行重載列車后，編組站的駝峰解體作業(yè)時間每晝夜可得到不同程度的節(jié)省。因此，開行重載列車后，沿線編組站平均每晝夜的車流量也會相應(yīng)降低。平均每晝夜重載列車占用駝峰解體總作業(yè)時間為：

式中：n重解為車站平均每晝夜到解的重載列車數(shù)；t重解為車站平均解體每列重載列車占用駝峰時間。

開行重載列車后，平均每列解體列車占用駝峰時間為：

式中：n后解為開行重載列車后車站平均每晝夜到解的列車數(shù)，n后解＝n重解+n普解；n重解為車站平均每晝夜到解的重載列車數(shù)；φ開為車站到解重載列車開行比，φ開＝n重解/n后解＝β減(1-γ提) /(1-β減)。

由于每一方向的車流組成及車流強度各不相同，一般編組站不可能全部開行重載列車。開行部分重載列車后的駝峰負荷 ρ后峰可按以下方法計算：

式中：ρ后峰為開行重載列車時的編組站駝峰負荷系數(shù)；α 為每晝夜總時間的損失系數(shù)；∑t固為每晝夜的固定作業(yè)時間。

開行重載列車能夠相對降低沿線編組站的駝峰負荷水平，這對緩和編組站能力緊張狀況有一定的現(xiàn)實意義。駝峰負荷系數(shù) ρ峰降低，可使到解車列在到達場的待解時間相應(yīng)縮短。

開行重載列車時因到解列數(shù)相應(yīng)減少，通過對φ編的合理選擇使 ρ后峰降至合理負荷數(shù)值范圍，v后到比 v峰也相應(yīng)減小。駝峰解體作業(yè)時間變異系數(shù) v后峰由于重載列車的編成輛數(shù)增加而相應(yīng)增大。由于+值變化較小，誤差可忽略不計。

（3）下行系統(tǒng)負荷和待解時間變化。通過開行重載列車可以降低駝峰負荷并減少待解時間。己知株洲北站下行系統(tǒng)開行重載列車前 t占峰＝13.8 min，ρ峰＝0.92，v到解＝0.62，v峰＝0.45，Q＝3 800 t。開行重載列車確定ΔQ＝1 200 t，則：

當(dāng) ρ峰＝0.92 時，為實現(xiàn)駝峰的合理負荷，φ編確定為 0.5，則：

將 φ峰＝0.5，ρ后峰＝0.87，代入Δt待解計算公式其結(jié)果為：Δt待解＝－10.13 min

即開行重載列車使株洲北站到解車列待解時間平均縮短了 10.13 min。

經(jīng)過計算可知，通過開行重載列車可以將株洲北站下行解體系統(tǒng)的負荷由 0.92 降至 0.87，到解車列等待解體時間也相應(yīng)減少 10.13 min。

開行重載列車可以減少編組站到解列車數(shù)量，有效降低駝峰負荷，減少車列的作業(yè)等待時間。對于像株洲北站這樣在干線上處于高負荷狀態(tài)的編組站，改編能力一直比較緊張，要實現(xiàn)駝峰的合理負荷 ( ρ合理＝0.80～0.85) 是比較困難的。通過組織開行重載列車，合理選擇車列的編入比或開行比，以及列車牽引定數(shù)，可為實現(xiàn)編組站駝峰合理負荷和改編能力的合理使用創(chuàng)造條件。

2.4 反接列車

株洲北站在運輸組織中為了減少上、下行系統(tǒng)的交換車，將某些東來南去和西來北去的有調(diào)作業(yè)車，反接到下行 (或上行) 到達場。但反向改編列車從到達場出口咽喉端接入，會與車列推峰作業(yè)產(chǎn)生進路交叉，對駝峰能力和負荷都有一定影響。隨著作業(yè)量和負荷的增加，反向改編列車對推峰作業(yè)產(chǎn)生的交叉延誤時間也迅速延長，駝峰高負荷狀態(tài)隨之加劇，此時采用反接列車方案的不利影響將明顯加大。為解決株洲北站反接列車對駝峰能力的影響可以采取以下措施。

（1）加強作業(yè)計劃安排，增加線路運用的機動靈活性。

（2）在到達場外側(cè)增加 1～2 條備用線。在到達場外側(cè)增加備用線專供妨礙解體作業(yè)的反向改編列車接車使用。

3 結(jié)束語

經(jīng)過以上各項措施的實施，2010 年株洲北站中時平均為 7.4 h，并逐漸穩(wěn)定于此水平。車流不均衡對編組站的影響本質(zhì)上是旅客列車占用路網(wǎng)“線能力”后產(chǎn)生的，在干線既有運輸組織模式下，這種影響是客觀存在的，也是客運市場發(fā)展的必然要求。要從根本上解決大量旅客列車開行期間編組站運營工作中的問題，消除不均衡運輸?shù)母鞣N不利影響，實現(xiàn)編組站車流暢通前提下的運力資源利用最大化，應(yīng)在干線逐步實現(xiàn)客貨分線運輸。隨著路網(wǎng)的不斷完善，旅客列車開行對編組站的影響將會弱化甚至消除。

[1]劉其斌，馬桂貞. 鐵路車站及樞紐[M]. 2 版. 北京：中國鐵道出版社，2008.

[2]鐵道部第三勘測設(shè)計院. TB10062-1999鐵路駝峰及調(diào)車場設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國鐵道出版社，1999.

[3]范萬龍，時圣鋒，郝貴翠，等. 運輸部編組站站場能力分析及改造方案[J]. 萊鋼科技，2005 (2)：39-41.

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