湖集中心站通過能力影響因素分析及對策探討

查偉雄，鄭開娣，嚴利鑫

（華東交通大學 交通運輸與物流學院，江西 南昌 330013)

0 引言

湖集中心站位于安徽省淮北市境內，車站中心位置在青蘆鐵路小臨海、小童段、小前段的匯合處，是企業(yè)南部礦區(qū)鐵路專用線的重要咽喉通道。湖集中心站屬于企業(yè)的鐵路車站，其線路結構組成復雜，除一般鐵路線路結構還有裝卸專用線，辦理作業(yè)不僅需要完成小運轉列車的到發(fā)編解作業(yè)，還需要完成取送車作業(yè)，以及一些危險品運輸作業(yè)。因此，有針對性地分析湖集中心站通過能力的影響因素，有利于提高湖集中心站的運輸能力與運輸效率。

在有關車站的研究中，Mussone等[1］將車站劃分為若干區(qū)域，計算列車在每一區(qū)域內正常運行時間和非正常運行時間的概率，據(jù)此計算一定時間段內車站通過能力；顏穎等[2］基于周期化模式優(yōu)化高鐵車站通過能力及作業(yè)組織；趙鵬等[3］在安全作業(yè)前提下，將到發(fā)線和咽喉區(qū)作為整體以進路運用均衡為目標進行優(yōu)化；白紫熙等[4］基于拉格朗日松弛模型對車站作業(yè)問題進行優(yōu)化；劉敏等[5］將車站通過能力分層并提出不同的通過能力計算方法；馬國忠等[6］結合經濟學原理和系統(tǒng)方法，分析寶鋼鐵路機車和到發(fā)線的能力。徐磊[7］對朔黃企業(yè)鐵路區(qū)間和車站的通過能力進行適應性分析，從列車編組等方面提出運輸組織方案；楊竟洵[8］從場站布局和通過能力的角度分析長沙南站通過能力的主要影響因素并提出對應的擴能措施；鄧珺文等[9］建立量化模型并進行仿真實驗，評估高速鐵路列車到發(fā)分布對高鐵車站通過能力的影響。

目前，國內外研究多集中在咽喉區(qū)、到發(fā)線通過能力及高速鐵路車站的通過能力上，而有針對性地對企業(yè)的鐵路車站通過能力的整體研究較少。因此，結合湖集中心站的車站設備及作業(yè)情況，探討影響湖集中心站通過能力的原因及相應對策。

1 湖集中心站站場現(xiàn)狀

企業(yè)鐵路專用線總運營里程達500余km，承擔著礦區(qū)繁忙的煤炭產品運輸任務。湖集中心站連通多個礦區(qū)，辦理到發(fā)、裝卸、編組等多種作業(yè)，運輸量大，站場設備復雜。

（1）湖集中心站基本情況。湖集中心站現(xiàn)為一站五場混合式車站，Ⅱ場、Ⅰ場、Ⅲ場為縱列式，Ⅳ場、Ⅴ場與Ⅰ場為橫列式，其中Ⅳ場、Ⅴ場是盡頭式車場。由于生產需要，運輸任務重，線路利用率高，車流較為復雜。目前月均完成運輸任務均在200萬t以上，由于站場規(guī)模大、作業(yè)分工復雜，車站通過能力受到各方面因素的制約。湖集中心站站場示意圖如圖1所示。

該站場區(qū)經常有各種車輛集結，Ⅰ場、Ⅱ場、Ⅳ場和Ⅴ場是裝卸場區(qū)，Ⅰ場、Ⅱ場、Ⅲ場負責列車的到發(fā)、中轉與編組作業(yè)。其中，Ⅰ場位于各場中間，連接Ⅱ場、Ⅲ場、機輛段、新線、電車庫5個方向。Ⅲ場是該站目前調車作業(yè)量最大、接發(fā)列車對數(shù)最多的場區(qū)，也是湖集中心站最繁忙的地方。湖集Ⅲ場連接了青町、青東、袁店、Ⅰ場、Ⅳ場、Ⅴ場6個方向，各方向到發(fā)車輛混雜。Ⅴ場暫未投入使用。

（2）主要技術指標。湖集中心站所在的青蘆鐵路全線為有砟軌道，為單線半自動閉塞。湖集到蘆嶺方向采用25 m長50 kg/m標準軌，湖集到青町方向采用25 m長60 kg/m 標準軌。區(qū)段限制坡度為上行8‰、下行6‰。

（3）線路情況。湖集中心站各車場線路情況及其接發(fā)列車能力如表1所示。

圖1 湖集中心站站場示意圖Fig.1 Layouts of Huji Center Station

表1 湖集中心站各車場線路情況及其接發(fā)列車能力Tab.1 Capacity of receiving and dispatching trains in each yard

2 湖集中心站通過能力影響因素分析

2.1 車站通過能力計算

湖集企業(yè)車站的運輸通過能力小于運輸需求，可以采用利用率法計算咽喉道岔組通過能力，咽喉道岔組通過能力利用率 計算公式為

式中：T為咽喉道岔組一晝夜被各項作業(yè)占用的總時間；為固定作業(yè)占用咽喉道岔組的總時間；r空為咽喉道岔組空費系數(shù)。

表2 各車場咽喉道岔組通過能力利用率Tab.2 Utilization rate of throat turnout capacity in each yard

到發(fā)線通過能力利用率K'的計算公式為

式中：T'為場站所有到發(fā)線的總占用時間；M'為用于接發(fā)列車的到發(fā)線條數(shù)；為固定作業(yè)占用到發(fā)線的總時間；為到發(fā)線空費系數(shù)。

到發(fā)線通過能力計算公式為

式中：為場站i的接車能力；為場站i的接車數(shù)；為場站i的到發(fā)線通過能力利用率；為場站i的發(fā)車能力；為場站i的發(fā)車數(shù)。

湖集中心站到發(fā)線每次接、發(fā)車作業(yè)占用到發(fā)線的時間均為15 min，空費系數(shù)= 0.2，每日固定作業(yè)占用到發(fā)線的總時間按公式 ⑵、公式 ⑶ 計算得到各車場到發(fā)線利用率及通過能力如表3所示。

最終得到湖集中心站通過能力為427.1對/d。由表2及表3可知，除Ⅳ場外其余車場實際通過能力與理論通過能力均有較大差距，咽喉道岔組利用率和到發(fā)線利用率不高，由于牽出設備不足、空費時間內咽喉區(qū)無法多接發(fā)列車等原因導致到發(fā)線能力的浪費。

表3 各車場到發(fā)線利用率及通過能力Tab.3 Utilization rate and carrying capacity of arrival and departure lines in each yard

2.2 影響因素分析

根據(jù)計算分析可知限制湖集中心站通過能力的瓶頸主要在咽喉區(qū)道岔及到發(fā)線與牽出線。結合車站現(xiàn)狀具體分析，影響湖集中心站通過能力的主要因素如下。

（1）咽喉區(qū)、到發(fā)線利用率不均衡。Ⅰ場連接5個方向，除Ⅲ場外其余幾個廠均在Ⅰ場東側，一旦一個方向來車或發(fā)出列車，勢必影響其他線路列車或車列運行情況。遇到調車作業(yè)、機車出入庫，經由Ⅰ場轉場列車，從而導致Ⅰ場可能滿線。Ⅲ場是該站調車、接發(fā)車作業(yè)量最大的場區(qū)，車輛的混雜、股道的利用情況導致Ⅲ場運輸效率低下，咽喉道岔組利用率和到發(fā)線利用率均是最低的一個場區(qū)。湖集Ⅲ場連接6個方向，各方向到發(fā)車輛混雜，咽喉道岔組利用率僅達0.375。Ⅲ場沒有固定的調車線路和牽出線，加之車輛集中到達，貨物不能及時裝卸，導致線路長時間處于飽和狀態(tài)，到發(fā)線利用率僅達0.349。Ⅳ場僅有2條到發(fā)線，到發(fā)線利用率達到0.766，線路使用已趨于飽和。

（2）站場布局限制。由于站場布局的限制導致車站調車線和到發(fā)線分工不明確。目前，該站除了Ⅱ場、Ⅳ場部分線路有明確分工外，其他各場的線路基本上沒有明確的分工，調車作業(yè)與接發(fā)列車作業(yè)會產生相互干擾。Ⅲ場到Ⅳ場只有一條線路連接(圖1中綠色標注線路)。遇Ⅲ場、Ⅳ場到咽喉區(qū)有調車作業(yè)時，不能進行轉場作業(yè)，反之亦然。由表2可知，Ⅲ場的咽喉道岔組利用率僅達到0.375，而Ⅳ場咽喉道岔組利用率達到0.567。這種情況下，現(xiàn)場作業(yè)效率與車站通過能力嚴重依賴車站值班員的業(yè)務能力，如果計劃編制不合理或作業(yè)時間沖突，則會降低機車利用率及人員工作效率。

（3）牽出線設備不足。除Ⅱ場外，該站其余各場區(qū)均沒有專用的調車作業(yè)牽出線，調車作業(yè)占用到發(fā)線或正線。其中Ⅲ場西端未設牽出線，遇到調車作業(yè)必然占用正線，使得到發(fā)列車作業(yè)和調車作業(yè)嚴重沖突。遇兩車場在同一咽喉區(qū)作業(yè)時，相互影響也很大。由表2可知，Ⅲ場的到發(fā)線利用率僅達到0.349。

（4）閉塞設備薄弱。鐵路區(qū)間通過能力往往是鐵路通過能力的薄弱環(huán)節(jié)，目前該站與相鄰車站區(qū)間均為單線區(qū)間，閉塞方式為半自動閉塞，限制了區(qū)間通過能力，造成發(fā)車密度低下，也影響了車站設備的利用率。

3 提高湖集中心站通過能力對策

根據(jù)對影響湖集中心站通過能力的因素分析可知，湖集中心站通過能力主要受咽喉區(qū)、到發(fā)線以及站場布局等影響因素制約，對此提出技術組織和改建2類措施如下。

3.1 技術組織措施

（1）充分發(fā)揮站場的作用。全站的線路都較為緊張，但各場的線路使用仍不均衡。對于編好但暫時不能發(fā)出的列車，值班員應根據(jù)下階段的計劃合理地將其安排在暫沒有計劃的站場，以此來平衡車站線路壓力、提高線路整體利用率。Ⅲ場作為編組場，應盡量避免車輛在Ⅲ場占用線路等待，增加Ⅲ場與Ⅰ場間咽喉作業(yè)進路的選擇性、提高咽喉利用率。

（2）緩解咽喉區(qū)作業(yè)壓力。合理運用咽喉區(qū)主要是要求值班員和調車區(qū)長根據(jù)調度所下達的階段計劃，合理制訂出本站的階段計劃。合理制訂本站的階段計劃是指能夠預想到即將進行的接發(fā)車作業(yè)和調車作業(yè)，合理安排時間，避免作業(yè)的交叉，同時嚴格控制作業(yè)時間，督促和指揮各站場的接發(fā)車與調車作業(yè)，杜絕因人為的原因造成的作業(yè)延遲，致使部分作業(yè)必須等待，占用線路的現(xiàn)象。同時，值班員、調車區(qū)長要領導和指揮信號員在選排進路的時候合理運用咽喉區(qū)，盡量采用平行進路，或變更進路使轉場與調車作業(yè)不沖突，盡量做到轉場與調車作業(yè)同時進行，來緩解該咽喉的作業(yè)壓力。

3.2 改(擴)建措施

（1）改造車站咽喉。通過增加咽喉通道減少對正線行車的干擾，有效提高車站的到發(fā)線能力和接發(fā)車靈活性，通過多種措施優(yōu)化站場設計，完善運輸組織模式可以有效緩解咽喉區(qū)能力限制，提高車站通過能力。

（2）優(yōu)化站場布局。湖集中心站目前作業(yè)方式是新線(圖1中洋紅色標注線路)到達車輛部分經過Ⅰ場、Ⅲ場后折角到Ⅳ場；部分到達車輛經過Ⅰ場后折角到Ⅱ場；同樣出發(fā)的車輛也需要轉線后發(fā)往新線。改建后將新線連接到童亭線(圖1中藍色標注線路)，貫通Ⅱ場、Ⅳ場，新線到達車輛將直接到達相應車場，不需要進行折角轉線，減少了接發(fā)車作業(yè)與調車作業(yè)的相互干擾。

（3）增設牽出線。在Ⅲ場西段增設牽出線，使得到發(fā)列車作業(yè)與調車作業(yè)分開，減少作業(yè)沖突和相互影響，同時減少了占用咽喉區(qū)的時間。

（4）采用先進的信聯(lián)閉設備。遠期當運輸需求進一步增大時，可以考慮將單線半自動閉塞改為雙線自動閉塞，提高發(fā)車密度，擴大運輸能力，提高車站設備的利用率。

4 結束語

湖集中心站作為企業(yè)鐵路車站各個方向銜接著不同的場礦，車站運輸能力的提升對于企業(yè)生產具有重要支撐。通過湖集中心站車站通過能力影響因素分析，有利于更好地提升湖集中心站的通過能力。隨著鐵路信息化、快捷化的發(fā)展，還應進一步加強湖集中心站通過能力的整合優(yōu)化，不斷滿足周圍場礦的煤炭運輸需求，實現(xiàn)湖集中心站點線能力的協(xié)調完善。