金華東站運輸組織優(yōu)化研究

劉建宏，王清駿，馮剛，尹傳忠，張子昂

(1.中國鐵路上海局集團有限公司 金華車務段，浙江 金華 321001；2.上海海事大學 交通運輸學院，上海 201306)

0 引言

金華東站地處浙江省金華市婺城區(qū)境內，隸屬中國鐵路上海局集團有限公司(以下簡稱“上海局集團公司”)金華車務段，作為車務段轄內唯一的一等區(qū)段站，主要擔當滬昆線(上?！ッ?、金千線(金華西—千島湖)、金溫線(東孝—溫州南)和蕭甬線(杭州—寧波)折角車流及金華樞紐小運轉的解編作業(yè)、技術作業(yè)、段管線的取送作業(yè)及辦理直通貨物列車和旅客列車通過作業(yè)。車站設計能力日均辦理輛數(shù)為6 000輛，但車站實際作業(yè)量已嚴重超過車站設計能力，2021年日均辦理輛數(shù)為10 545輛，其中有調列車占比為32%，無調列車占比為68%，日均編組列車40列、1 630輛，日均解體33.1列、1 531.6輛。金華東站在路網中雖被定義為區(qū)段站，但該站工作量已達到或超過部分編組站的業(yè)務量，車站作業(yè)能力長期處于飽和狀態(tài)，加之原站場規(guī)劃取消、車流量居高不下，因而從運輸組織、小規(guī)模改造現(xiàn)有設施等途徑提升通過能力是當務之急。

現(xiàn)有研究主要從車流配流及組織優(yōu)化[1-3]、到發(fā)線運用優(yōu)化[4-6]、車站解編能力提升[7-8]等角度對編組站或區(qū)段站運輸組織進行優(yōu)化分析。薛鋒[9]以解體調機、編組調機、到發(fā)線運用、取送車作業(yè)、配流為約束條件，分析并求解鐵路編組站配流協(xié)同優(yōu)化問題；許可等[10]引入“懲罰系數(shù)”衡量到發(fā)列車接續(xù)代價，結合算例分析車流總配流代價最小的配流方案；Lei等[11]分析區(qū)間車站處理的列車類型和影響到發(fā)線運行調度的因素，建立0-1整數(shù)規(guī)劃模型以優(yōu)化股道運用計劃。此外，針對車站能力緊張等突出矛盾，眾多學者也提出了運輸組織優(yōu)化方案。李全旺等[12]在運輸能力趨于飽和的背景下，從優(yōu)化運輸組織、優(yōu)化貨物列車結構等方面分析運輸組織挖潛擴能方案；陳志亮等[13]提出提升興隆場站作業(yè)能力的對策，分析增設編組站編組場線路，解決組號繁多線路緊張的問題?，F(xiàn)有研究表明，對鐵路車站車流組織、到發(fā)線運用等方面進行優(yōu)化設計，可有效提升車站作業(yè)效率，優(yōu)化運輸資源配置，保障車站作業(yè)質量的提升。

金華東站作為車務段運輸組織的樞紐節(jié)點，為緩解車站作業(yè)壓力，提高到發(fā)場通過能力和車站解編能力，從到發(fā)線作業(yè)效率、列車解編效率、優(yōu)化車流路徑及聯(lián)勞協(xié)作等方面，優(yōu)化金華東站運輸組織，進而提高車站整體通過能力。

1 金華東站現(xiàn)狀分析

1.1 車站站線及設備基本情況

金華東站站型為橫列式一級三場，主要包括上行到發(fā)場、下行到發(fā)場及編組場。其中：上行到發(fā)場設正線、到發(fā)線7股，主要辦理上行客貨列車到發(fā)作業(yè)；下行到發(fā)場設正線、到發(fā)線共計8股，主要辦理下行客貨列車到發(fā)及金華樞紐小運轉列車到發(fā)；調車場設分類線共計20股，其中9—12道為編發(fā)線，辦理列車解體、編組及下行貨物列車始發(fā)作業(yè)。車站共配備駐站調機3臺。駝峰區(qū)配DF7型調機2臺，主要擔當?shù)竭_列車的解體作業(yè)、協(xié)助峰尾調機編組列車及機務段取送作業(yè)。峰尾區(qū)配DF7型調機1臺，主要擔當列車編組、站修所取送作業(yè)、協(xié)助駝峰調機的解體作業(yè)。駝峰峰高2.52 m，采用TBZKⅡ型駝峰計算機控制系統(tǒng)。作業(yè)方式為雙推單溜，采用減速器-減速頂點連式調速系統(tǒng)。金華東站平面示意圖如圖1所示。

圖1 金華東站平面示意圖Fig.1 Plan of Jinhuadong Station

1.2 主要存在問題

目前，金華東站主要問題在于車站到發(fā)線占用率過高，列檢車流量大且列檢時間過長，正線旅客列車對貨物列車接發(fā)車干擾等，導致到發(fā)線高峰時段接發(fā)列車能力不足；駝峰牽出線有效長不足，駝峰解體能力受到限制；各工種之間溝通效率不高，影響車站調度員運輸組織效率等，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）到發(fā)線能力緊張。目前到發(fā)線平均利用率過高，導致整個車站高峰時段到發(fā)線擁堵嚴重。此外，由于站型設計問題，旅客列車到發(fā)對貨物列車到發(fā)線干擾較大，影響到發(fā)線能力的發(fā)揮；機車乘務員換班占用到發(fā)線等對車站接發(fā)列車也有一定的影響。

（2）編解能力接近飽和。由于橫列式站型，調車場與到發(fā)場間轉場需要折角運行，走行距離長，交叉干擾大，影響了車站改編作業(yè)效率。加之因牽出線短，牽出速度較低且不能較好滿足列車一次解編的需要，對車站作業(yè)效率影響較大。例如，解體時間為36 min/列，其中轉場時間約20 min，導致編組作業(yè)效率較低，進而影響車站編解能力。

（3）運輸組織模式有待改進。金華東站作為區(qū)段站，其作業(yè)量達到了編組站的水平，而作業(yè)組織仍按照區(qū)段站的組織模式。主要體現(xiàn)在站調、機調、列檢分割，站調與機調、列檢之間的聯(lián)系效率低，站調直接聯(lián)系司機、列檢值班員，影響站調對車流組織。

（4）站型布置落后。接發(fā)列車和車列轉線作業(yè)沖突很難解決，新的站場規(guī)劃存在很大的不確定性，原有站場規(guī)劃取消。

因此，研究針對現(xiàn)有設備的狀況，從運輸組織、現(xiàn)有設施小規(guī)模改造等方面，通過提升作業(yè)效率，減少有調中轉、作業(yè)交叉干擾等途徑提升金華東站通過能力。

2 金華東站通過能力主要影響因素分析

2.1 到發(fā)線利用率分析

到發(fā)線的利用率高低直接決定了車站接發(fā)列車能力，而到發(fā)線的利用率受到多種因素制約。目前金華東站到發(fā)線的利用率較高，尤其是高峰時段，到發(fā)線擁堵嚴重。通過減少列車技術作業(yè)各項因素占用到發(fā)線時間，降低現(xiàn)有到發(fā)線利用率，為增加接發(fā)列車能力提供空間。目前車站日均到發(fā)無調列車160.4列、編組列車40列、解體列車33.1列，上下行每股道日均接發(fā)無調列車為14.8列。根據編組場布置形式，下行場9—12道可直接進行編組出發(fā)作業(yè)，不占用下行場到發(fā)線，有調列車按日均20列從9—12道編組出發(fā)。根據金華東站2022年上半年的相關統(tǒng)計數(shù)據，貨物列車占用到發(fā)線作業(yè)類型及時間如表1所示。

表1 貨物列車占用到發(fā)線作業(yè)類型及時間Tab.1 Operation type and time of freight train occupying arrivaldeparture track

已知到發(fā)線利用率K的計算方法如公式(1)所示。

式中：T為列車占用到發(fā)線總時間，min；∑t固為摘掛列車到、發(fā)、調車，以及取送作業(yè)、檢修車等占用到發(fā)線的固定作業(yè)總時間，min；γ為空費系數(shù)，%；N為到發(fā)線數(shù)量，條(上、下行場內有11條可利用接發(fā)貨物作業(yè)的到發(fā)線)。

列車占用到發(fā)線總時間的計算方法如公式(2)所示。

式中：t無為無調列車平均占用到發(fā)線時間，min；t換為機車換班平均占用到發(fā)線時間，min；t檢為中轉(純機檢)平均占用到發(fā)線時間，min；t發(fā)為編組出發(fā)平均到發(fā)線占用時間，min；t到為到達解體平均到發(fā)線占用時間，min；M無為日均到發(fā)無調列車數(shù)，列；m換為機車換班的列車數(shù)，列；m檢為中轉(純機檢)日均列車數(shù)，列；m發(fā)為日均到發(fā)編組列車數(shù)，列；m到為日均解體列車數(shù)，列。

根據金華東站的相關統(tǒng)計數(shù)據，無調列車平均占用到發(fā)線時間為72 min/列，其中，由于機車換班的列車有7列(包括上行1列和下行6列)，機車換班不換機車，因而這7列平均占用到發(fā)線時間為35 min；此外，中轉(純機檢)日均41.8列，平均占用到發(fā)線時間為10 min；到達解體平均到發(fā)線占用時間為90 min；編組出發(fā)平均到發(fā)線占用時間為83 min。由此可知，列車占用到發(fā)線總時間T為

金華東站列車固定作業(yè)類型及時間如表2所示。

表2 列車固定作業(yè)類型及時間Tab.2 Type and time of fixed train operation

根據表2統(tǒng)計結果可知，列車固定作業(yè)總時間約為260 min，考慮到發(fā)列車之間的相互干擾，此干擾時間取40 min(按照20列之間相互有干擾，每列取2 min計)，即∑t固為300 min?？召M系數(shù)γ取0.15。根據上述數(shù)據計算到發(fā)線利用率K為

可見金華東站到發(fā)線股道利用率已達到83.3%，處于高度緊張狀態(tài)。

2.2 牽出線延長分析

目前金華東站38股道、39股道為駝峰牽出線，牽出線有效長各段實際坡度如表3所示。機務部門分別在每條牽出線的盡頭端設置3處機車限速裝置(磁鋼)，機車限速裝置位置及機車運行速度如表4所示。

表3 牽出線有效長各段實際坡度Tab.3 Actual gradient of each section with effective length of lead track

表4 機車限速裝置位置及機車運行速度 (km/h)Tab.4 Location of locomotive speed limiter and locomotive running speed

牽出線的有效長度也是制約車站解體能力的原因之一。貨物列車換長標準按70計，因牽出線短，牽出速度較低，一定程度上也影響了車站作業(yè)效率。目前測算從下行場牽出上峰，平均用時10 min，平均速度為7.53 km/h。根據《機車乘務員一次乘務作業(yè)標準》(上鐵機[2014]502號)第22條第5款：進入盡頭線調車前，應按壓列車運行監(jiān)控裝置(LKJ)[定標]鍵打點，嚴格控制速度，自進入盡頭線起應將運行速度控制在15 km/h以下，因而機車牽引車列在牽出線上的運行速度仍有進一步提升的空間。為了提升機車在牽出線的作業(yè)效率，同時保證牽出線的容車數(shù)，金華東站將牽出線延長150 m，這樣經計算可知，機車最高運行速度可以達到30 km/h，由于LKJ限速為15 km/h，實際操作過程中，機車運行平均速度可至少提升2 km/h，平均解體1列車大約減少4 min，駝峰日均解體列數(shù)可以提升11%。因此，通過延長金華東站駝峰牽出線長度的站場改造方案，能有效提升駝峰解體效率。

2.3 交叉干擾分析

金華東站下行場1道、2道為到發(fā)線，主要用途為接發(fā)到達無調中轉列車作業(yè)，日均接發(fā)列車在23列左右。下行場Ⅲ道為正線，調車機到1道、2道作業(yè)，均切割正線，導致旅客列車密集到發(fā)階段，1道、2道利用率較低，影響到下行場改編以及通過能力。金華東站下行場1道、2道、Ⅲ道平面示意圖如圖2所示。

圖2 金華東站下行場1道、2道、Ⅲ道平面示意圖Fig.2 Plan of downlink yard 1, 2, and Ⅲ tracks of Jinhuadong Station

此外，金華東站開往金千線、金華方向貨物列車均需切割正線，列車調度員為確保旅客列車正點運行及干線運輸暢通，金千線和金華站方向小運轉列車滬昆第三線機外停車時間均較長[14]。

同時，調車、機車換掛等作業(yè)交叉占用正線影響車站通過能力。車站下行場的咽喉能力較為緊張，此外金溫線的金華南站雖有能力進行貨車技術作業(yè)，但實際車流基本由金華東站解編。金華東站配有貨機折返段，金華西站配有客機折返段，金華南站有金溫貨機折返段[15]，車站周邊機務作業(yè)點多，這也影響到了車站正線的通過能力。

2.4 列檢作業(yè)效率分析

目前金華東站列檢作業(yè)時間明顯偏高，到達解體列車平均列檢時間為47 min，編組出發(fā)列車平均列檢時間為38 min，按照區(qū)段列檢所無調中轉不超過25 min、有調中轉不超過30 min計算，則到達解體列車占用到發(fā)線的時間為90-17=73 min，編組出發(fā)列車到發(fā)線占用時間為83-13=70 min，無調列車占用到發(fā)線時間為72-13=59 min，其他值保持不變，則此時的列車占用到發(fā)線總時間T1及到發(fā)線利用率K1為

根據計算結果可知，在列檢作業(yè)效率提升后，金華東站到發(fā)線股道利用率將下降14.6%，即相當于到發(fā)線接發(fā)能力增加14.6%。因此，提升列檢作業(yè)效率將使到發(fā)線作業(yè)能力緊張的狀況得到很大程度緩解。

3 運輸組織優(yōu)化對策

3.1 提升到發(fā)線接發(fā)列車及駝峰改編能力

（1）喬司、鷹潭等相鄰編組站盡可能組織無調中轉列車到金華東站。組織金華東站周邊相關編組站到金華東站的列車盡可能為無調列車，以緩解金華東站的作業(yè)壓力。

（2）金溫貨線列車盡可能在金華南站成組之后到達金華東站。金華南站作為貨運站，在通過小運轉或摘掛列車到達金華東站的車流，盡可能組織成組車列到達金華東站，減少調車作業(yè)。

（3）組織金溫線上行直通列車直接走塘雅聯(lián)絡線，減少金華東站下行場的接車壓力。金溫線溫州方向日均接/發(fā)18.5/20.2列，組織金溫線上行直通列車直接走塘雅聯(lián)絡線，車流徑路發(fā)生改變后，能夠釋放金華東站16.6%的運能，減少金華東站下行場的接車壓力。金溫線改道路線如圖3所示。

（4）下行場Ⅲ道正線外遷。減少交叉干擾主要可以從2個方面入手，一是下行場正線外移，將金華東站下行場正線外遷至下行場最外圍，建議下行場正線改為1道，通過改變下行場正線路徑，減少正線與到發(fā)場之間作業(yè)交叉；二是調整機車交路，減少機車出入庫，采取換人不換機的方式減少機車進出庫總量，目前已有部分列車實施。

（5）延長駝峰牽出線。牽出線延長可以有效提升機車在牽出線作業(yè)的速度，同時也能夠解決牽出線容車數(shù)不足的問題，從而提升駝峰解體效率。

3.2 提升列檢作業(yè)效率

（1）盡可能組織列車均衡到達，減少列車待檢時間和所需列檢人員數(shù)量，減少列檢人員的勞動強度。

（2）提升列檢機檢貨車故障軌旁圖像檢測系統(tǒng)(Trouble of Moving Freight Car Detection System，TFDS)的可靠性，升級現(xiàn)有設備的軟硬件水平，充分利用人機交互機制，提高系統(tǒng)的準確率和效率。

（3）提升列檢機檢采用TFDS系統(tǒng)檢測(純機檢)的比重，減少人工作業(yè)比重，實現(xiàn)從“人防”到“技防”的轉變。

（4）加強對TFDS系統(tǒng)人員的培訓，注重培養(yǎng)高水平的系統(tǒng)操作技術人員，以保證系統(tǒng)的可靠性及檢測效率。

（5）通過與廠家合作，對金華東站的TFDS系統(tǒng)升級為集中作業(yè)平臺，全面提升系統(tǒng)的可靠性及檢測效率。

3.3 完善聯(lián)勞協(xié)作機制

（1）研究金華東站、貨運中心、金華南站、竹馬館站運輸組織協(xié)同，貨運中心、金華南站、竹馬館站盡可能編組成組列車到金華東站，減輕金華東站有調中轉的作業(yè)壓力。

（2）喬司、鷹潭盡可能開無調列車、成組列車到金華東站，減少金華東站的有調作業(yè)、編組作業(yè)時間。這樣需要通過鐵路局集團公司層面進行溝通，在制定列車編組計劃、鋪畫列車運行時，對喬司、鷹潭到達金華東站的車流進行優(yōu)化設計。同時，盡可能組織喬司、鷹潭方向的貨運列車均衡到達，以緩解金華東站作業(yè)壓力。

（3）將機車調度、站調、列檢值班員安排在同一場所(站調室)進行調度工作，實現(xiàn)車站、機車、列檢聯(lián)勞協(xié)作，協(xié)同動作，形成“三合一”集中辦公的模式，有效避免車站調度人員在聯(lián)系機車、列檢等事項上所耗時間過多，可將更多精力用于車站的車流組織作業(yè)中，以提升車站調度組織指揮水平及作業(yè)效率。

（4）改進機車換班制度方案，減少由于機車換班占用股道時間，提升金華東站的通過能力。目前，金華東站的機車分屬2個鐵路局集團公司的機務段，分別是上海局集團公司杭州機輛段和中國鐵路南昌局集團有限公司鷹潭機務段。而在衢州東站設有機務折返段，可以替換金華東站作為部分機車乘務員換班車站，進而減少金華東站的股道占用時間，提升車站通過能力。

4 結束語

區(qū)段站因其所處的位置及業(yè)務量的不同，在區(qū)域路網中的地位也有一定的差別。對于車流量較大，而短期內車站設施無法做出較大改建的區(qū)段站，從運輸組織優(yōu)化以及對現(xiàn)有設施進行小規(guī)模的改造就顯得極為重要。金華東站作為車務段運輸組織的樞紐節(jié)點，車站實際作業(yè)量已達到或超過了部分編組站，而新規(guī)劃編組站預計5年后建成并投入使用，為此以優(yōu)化金華東站運輸組織、提高運輸效率為目標，從車流組織優(yōu)化、站場設備小幅度更新改造、提升列檢作業(yè)效率聯(lián)勞協(xié)作等方面，提高金華東站的通過能力，緩解過渡期間車站作業(yè)壓力，同時也可以為金華鐵路樞紐擴容改造提供參考。