高速列車與動車組列車共線運行影響分析研究

姚智祿

(呼和浩特鐵路局集寧機務段)

1 高速鐵路車站設置原則

在高速列車和動車組列車共線運行時，高速列車會對動車組列車產(chǎn)生越行。因而為了保證高速鐵路的通行能力，協(xié)調(diào)高速列車和動車組列車的開行，需要設置一些運輸組織所需要的站點如待避站等，其設置需要考慮高速鐵路的調(diào)度指揮和運輸調(diào)整。因此，在進行車站設置時，不僅要考慮到客運作業(yè)站的設置，還要考慮不進行客運作業(yè)的待避作業(yè)站的設置。

2 高速鐵路越行站間距影響分析

動車組列車在高速鐵路上需要在沿途的車站進行停站作業(yè)，則動車組列車的旅行速度系數(shù)指標就會受到影響;為保證動車組列車的旅行速度系數(shù)，可將越行停站距離設置較大，此時會使得動車組列車的扣除系數(shù)較大，降低了區(qū)間通過能力;因此，越行站間距離的確定需要同時考慮高速鐵路區(qū)段通過能力和動車組列車的旅行速度系數(shù)。越行站站間距離合理取值的影響因素:高速列車越行動車組列車的列數(shù)、不同等級列車混跑的運行速度，以及不同等級列車在越行站的到通間隔時間的大小等都對越行站間距造成影響。

2.1 對區(qū)段通過能力的影響

高速鐵路不同速度等級列車混跑時需要合理設置待避越行站，它們的設置會對通過能力產(chǎn)生影響。當動車組列車在高速鐵路上運行時，若沒有在車站停車完成客運作業(yè)，也沒有待避站停車時，列車運行圖1 所示。

圖1 高速列車和動車組列車共線運行時的運行圖

此時，動車組列車的的運行圖周期如下式所示

當動車組列車在車站進行客運作業(yè)并待避被越行，不同等級列車運行圖結構如圖2 所示。

圖2 動車組列車待避被越行時的運行圖

此時，動車組列車的的運行圖周期表示如下:

可以看出，隨著動車組列車停站次數(shù)增加，動車組列車的運行圖周期也不斷增加，其中從不停站到增加1 次停站，得到增加n 次停站所帶來的旅行時間增加值為

區(qū)段內(nèi)通過能力損失值為

在上式中，除n 的取值以外，其他的值都是固定值。因此，在每次停站時間相同的情況下，損失值與停站次數(shù)成正比，即停站次數(shù)越多，通行能力損失越高。

2.2 對區(qū)段內(nèi)動車組列車扣除系數(shù)均衡性的影響

與既有線一樣，高速鐵路在高速列車和動車組列車共線運行的運輸組織模式下時高速鐵路每區(qū)段內(nèi)的通過能力受到其限制區(qū)間的影響。一般地，區(qū)間運行時分最大的區(qū)間就是限制區(qū)間，因此，為了減小這種影響，高速鐵路越行站間距的設置應該講究均衡:對動車組列車而言，各越行站的扣除系數(shù)取值均衡，對應越行站間距取值比較均衡。

一般地，高速列車和動車組列車共線運行，動車組列車都可能有機會被越行，論文此處是在保證了動車組列車的旅行速度系數(shù)的基礎上，假定動車組列車在其余的區(qū)段內(nèi)都不被越行(以保證其旅行速度系數(shù)大于0.78)，因此出現(xiàn)了動車組列車非越行情況下的扣除系數(shù)。如圖3 所示，在任意區(qū)段內(nèi)，動車組列車滿足越行停站的要求，因此存在越行停站時的扣除系數(shù)和非越行停站時的扣除系數(shù)。

圖3 越行站間距圖

2.3 車站發(fā)車間隔對越行站間距的影響

高速列車對動車組列車進行越行時，規(guī)定動車組列車在每個車站都進行停車被越行稱為一站式越行，同理，若越行段為兩個自然站間距，則稱為兩站式越行，以此類推。此處計算的是越行站間距的平均值。

如圖4 所示，為了確定越行站A－B 之間的距離，t到通表示在越行站B 高速列車停站與動車組列車通過的間隔時間，為了實現(xiàn)車站作業(yè)時間的合理利用，t到通應該不小于高速列車追蹤間隔時間I，但是應該小于高速列車追蹤間隔I高跟動車組列車追蹤間隔I動之和，令I高=I動=I，這個時間范圍的約束是以下計算分析過程的原則和基礎。在區(qū)段A－B，表示在站A 相臨出發(fā)的高速列車和動車組列車(動車組列車在前，高速列車在后)的發(fā)車間隔時間，通過對高速列車運行圖上列車間隔進行統(tǒng)計(以京滬高鐵的運行圖為例)得到一般地，得

3 高速鐵路設備的影響

3.1 列控系統(tǒng)的影響

目前采用的CTCS 列控系統(tǒng)，主要包含了CTCS－ 0、CTCS－1、CTCS－2、CTCS－3、和CTCS－4。在不同鐵路線路，以及不同速度列車上配備的列控系統(tǒng)不同，而列車與線路列控系統(tǒng)間的相互匹配是保證列車安全運行的前提。在高速列車和動車組列車共線運行的條件下，為了保證列控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換的可行性，對應的列車速度值也就存在一定的要求和匹配關系。因此在高速鐵路上，開行不同速度列車的最低速度匹配為:200/160 km/h 、250/160 km/h、300/200 km/h及以上，或者350/200 km 及以上等。

3.2 曲線半徑的影響

目前我國高速鐵路運輸組織模式為高速列車和動車組列車共線運行，高速列車設計速度為350、300 km/h。此時，做為高速鐵路設計主要技術標準，最小曲線半徑取值包括實設最大超高、欠超高、過超高、列車速度等基本參數(shù)。高速鐵路上實設超高［h］的取值主要由旅客乘坐舒適度、列車在曲線上停車時的穩(wěn)定性、安全性決定的。

高速列車和動車組列車共線運行在某一特定半徑取值的曲線上時，按高速列車和動車組列車均衡速度計算的超高值與按均方根速度確定的實設超高值，這樣就存在速差，由此造成列車實際運行中高速列車產(chǎn)生的欠超高hq和動車組列車產(chǎn)生的過超高hg往往超出限值，因此在確定設計超高的時候，要為現(xiàn)場適應運輸條件變化而預留調(diào)整實設超高的幅度Δh，［hq+hg］=［hq］+［hg］－Δh，而無砟軌道的曲線超高是設置在道床混凝土支承層或混凝土底座上，一次施工完成，難于根據(jù)列車運行速度的變化進行調(diào)整，因此，無需留有超高調(diào)整裕量Δh，即取［hq+hg］=［hq］+［hg］。

根據(jù)我國之前多次關于曲線上旅客舒適度試驗研究結果，并參考國外有關資料，考慮有碴軌道、無碴軌道的不同特點，高速列車和動車組列車共線(或客貨共線)運行的鐵路采用的欠、過超高之和允許值如下表1 所示。

表1 欠過超高之和值取值級別

高速列車和動車組列車共線運行在半徑為R 的圓曲線上，它的實設超高h 與相應的欠、過超高hq、hg，及其允許值［hq］，［hg］之間滿足下面關系

只運行高速列車條件下最小曲線半徑按下式計算確定

高速列車和動車組列車共線運行條件下最小曲線半徑按下式計算確定

由R1=R2得出

因此:

若v高=350 km/h，計算得v動=252 km/h，v動取值為250 km/h 及以上。

若v高=300 km/h，計算得v動=207 km/h，v動取值為200 km/h 及以上。

若v高=250 km/h，計算得v動=175 km/h，v動取值為170 km/h 及以上。

4 結 論

高速列車和動車組列車共線運行時越行站間距的取值對高速鐵路區(qū)段通過能力具有一定的影響，本文簡述了高速鐵路設站原則，從不同速度匹配時動車組列車的旅行速度系數(shù)、區(qū)段內(nèi)動車組列車越行段之間、以及越行段與與非越行站之間扣除系數(shù)的均衡性，車站發(fā)車間隔取值的角度對高速列車和動車組列車越行站間距的取值、區(qū)段通過能力等進行了分析，得出了相應的取值范圍，同時本文對列控系統(tǒng)及高速鐵路最小曲線半徑對高速列車和動車組列車速度匹配進行分析，為分析高速鐵路上不同等級列車速度匹配和數(shù)量匹配提供了基礎數(shù)據(jù)。

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