高速鐵路車站設置研究.doc

提綱一、問題引出二、國內(nèi)外現(xiàn)狀和經(jīng)驗三、國內(nèi)的理論研究 1、定性的分析原則和影響因素， 2、定量的分析通過扣除系數(shù)法推算 通過圖解法推算計算機模擬法一、問題引出高速鐵路客運專線一般為雙線，雙線使上、下行高速運行的列車各行其道，避免了對向高速運行列車的平面交叉，另外，雙線也大大的簡化了行車組織。在高速鐵路上運行的列車，除始發(fā)、終到站外，各種列車的停車站及停車次數(shù)不同。我國還存在著中速列車(達不到高速鐵路規(guī)定的運行速度而低于高速列車速度運行的列車)與高速列車共線運行的問題，就必然存在著列車越行，因此，分布好停車站、越行站是高速鐵路建成后良好運營的保證。1）純高速列車模式此模式下開行的列車全部為高速列車，有相同的運行速度，僅停站次數(shù)不同和高速列車運行距離長短不同。此時高速鐵路車站分布和站間距離對能力沒有影響。若所經(jīng)地區(qū)客運業(yè)務量少，站距可大些。因為高速列車頻繁的停站，將會引起后續(xù)列車間隔相對拉大，使通過能力降低(圖1)，同時也降低了高速列車的旅速。因此純高速模式中，列車在運行中除客運作業(yè)需要外，一般不停站，也就沒有必要規(guī)定一個統(tǒng)一的站間距離。2）高中速列車共線模式當高速鐵路上高速旅客列車和中速(140km/h以上)旅客列車共存時，列車運行圖表現(xiàn)形式將不再是平行運行圖。中速列車將嚴重影響高速鐵路的通過能力，從而產(chǎn)生一系列間題?？煞癫捎眉扔需F路提高非平行運行圖通過能力的辦法，以增加中間站數(shù)來減小扣除系數(shù)?高速鐵路上，中速列車的待避可否降低扣除系數(shù)從而提高通過能力?站距在高中速列車共線的高速鐵路中，對通過能力起多大作用?要回答這些問題，須將高速鐵路與既有鐵路作些比較。 中間站的設置對線路通過能力有重大影響。高速鐵路的通過能力與既有客貨共線鐵路的通過能力在目標和服務對象上有本質(zhì)的不同。既有鐵路的通過能力，是以犧牲貨物列車旅行速度，換取較小的旅客列車扣除系數(shù)，從而得到較大的非平行運行圖通過能力。高速鐵路是客運專線，不能以犧牲中速旅客列車或高速列車的旅行速度來換取通過能力；又高速鐵路的列車追蹤間隔I值較小，高速列車速度V高速和中速旅客列車速度V中速之差很大，不能應用既有鐵路車站分布原則。因此得探討如何合理布置停車站、越行站，來減少開行中速列車對區(qū)間通過能力的影響。二、國內(nèi)外高速鐵路車站設置方式 高速鐵路已在世界許多發(fā)達國家修建，通過運營實踐，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。國外高速鐵路的車站主要要有3種設置方式: (1)新建高速鐵路車站主要考慮客流及運輸組織的需要。 這種類型的高速鐵路車站設置與既有線完全獨立，高速車站自行設置，如日本的新干線和韓國漢城一釜山高速鐵路(中間只設4個站)。 ( 2)高速鐵路大部分新修，同時充分利用既有線。 這類高速鐵路在適當修建高速鐵路車站的基礎上充分利用既有車站，如法國、德國、意大利及西班牙等國。 ( 3)改造既有線為高速線，完全利用既有車站。 高速鐵路建設方式是對既有線路進行改造，開行高速列車，高速車站可以完全利用既有車站。如英國、瑞典、俄羅斯等。據(jù)統(tǒng)計資料表明，國外高速鐵路車站設置的平均站間距離大都在30100 km之間（京滬高速鐵路營業(yè)站及技術設施合理配置的研究）。其主要線路車站設置情況見下表。京滬、秦沈兩條鐵路的車站分布如下：京滬高速鐵路車站分布京滬高速鐵路全線共設24個車站，有新建大型客站、高速車站、利用既有車站3種方式。最短站間距離為31. 65 km,最長站間距離為118. 43 km，平均站間距離為55 km。( 2)秦沈客運專線車站分布秦沈客運專線全線共設13個車站，秦山地區(qū)既有車站3個，新設車站7個，沈陽樞紐既有車站3個。新建線路最短站間距離為26. 9 km,最長站間距離為62. 4 km，平均站間距離為47. 6 km。三、國內(nèi)的理論研究 1、原則和影響因素(定性的分析)1）高速鐵路車站設置原則（1）高速鐵路車站設置應最大限度滿足沿線各城市的旅客出行需要和促進沿線地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的需要；（2）高速鐵路車站設置應滿足高速鐵路運輸組織的需要；（3）高速鐵路車站設置要便于高速鐵路與其它運輸方式的銜接，增強高速鐵路在各種交通運輸方式中的競爭力；（4）有大量旅客集散的城鎮(zhèn)設客運站，根據(jù)列車運行和調(diào)整需要設置中速列車待避高速列車的越行站。（5）停車站與越行站分布關系高速鐵路停車站一方面為旅客乘降服務，另一方面在設有配線(到發(fā)線)時，可為列車越行服務，在設計中，旅客的乘降和列車的越行兩者結合起來考慮設計，應避免設計單獨功能的停車站、越行站，這樣明顯能收到好的運營效果。（6）為了高速運行需要確定高速鐵路最大站間距停車站間的最短距離必然不同于我國現(xiàn)有鐵路(最高時速在12akm/h以下)。高速鐵路為了獲得高速度，需要進行加速而高速運行，到站停車又需要進行制動減速停車，因此，車站分布較密時列車運行短，起停頻繁，不僅影響列車的旅行速度，而且增加運營費，使高速鐵路的效率降低，與高速鐵路建設的初衷相背。因此國外高速鐵路最小的站間距一般不小于2 5km。我國應根據(jù)具體采用的高速鐵路技術及機車(或動車)、車輛類型決定最短的停車站間的距離。從單純的列車運行角度來看，高速鐵路站間距越長，越有利于發(fā)揮高速鐵路的優(yōu)勢，運營成本也將降低。高速鐵路的最大站間距一般要受到客流及列車因素影響。2）影響高速鐵路停車站、越行站分布的因素分析（1）高速鐵路停車站受客流越行限制 高速鐵路中間停車站除滿足列車越行外，主要要供旅客乘降使用。最大限度的方便旅客上下車，吸引旅客乘座高速鐵路，提高高速鐵路的營業(yè)效益是設站必須考慮的因素。影響客流的主要因素如下：a.沿線經(jīng)濟格局及人口分布情況;b.沿線各種交通方式及合理的分工;c.沿線的客流特點及旅客的乘車習慣;d.沿線旅游資源情況。（2）高速鐵路越行站分布要受到“高中速混跑”模式的影響 根據(jù)我國的實際情況，高速鐵路近、遠期將采用“高中速混跑”的運輸組織模式，一般來講高中速列車共線運行時，越行站間的距離越大，高速線所能容納的列車數(shù)就越少。這一情況下，車站的設置應盡可能滿足兩列中速列車在相鄰兩車站待避同一高速列車時，滿足中速列車相勻_追蹤。（3）高速鐵路通過能力對車站位置的影響我國高速鐵路通常采用“高中速混跑”過渡到“全高速”的運輸組織模式。在這種情況下，由于高速列車和中速列車因旅客運輸需要而設置的高速列車停車站(簡稱高速站)和中速列車停車站(簡稱中速站)的位置是根據(jù)沿線城市的自然分布狀況來決定的。由于運輸組織的需要，要設置一定數(shù)量的待避站來滿足高速列車越行中速列車。待避站的設置數(shù)量和位置對高速鐵路通過能力等方面有一定的影響。（4）高速鐵路的停車站還要受到地形地質(zhì)等自然因素的影響。2、定量的分析推算高中速列車共線運行的區(qū)間通過能力及車站合理站距2.1通過圖解法推算杜文教授，以京滬高速鐵路為例，利用運行圖圖解法分析了高速鐵路中間站設置對通過能力的影響。先對既有京滬鐵路1993年現(xiàn)行圖定的部分直達、特快、直通旅客列車速度系數(shù)進行統(tǒng)計，估算出中速旅客列車的質(zhì)量指標（如表2），進而得出京滬高速鐵路上中速旅客列車運行的時間約束，京滬高速鐵路不同行程的中速旅客列車可松馳時間(客運作業(yè)需要停站及待避高速列車停站)如表3所示： 由表3可知：以中速旅客列車旅行速度為約束條件，則最低等級的中速旅客列車在全線的停站次數(shù)也不能超過12次，待避應結合客運作業(yè)進行。據(jù)此推算，京滬高速鐵路上中速列車平均停站距離在100 km左右。在線路設計時，車站的分布主要考慮客運的需要，平均站間距離對能力無大的影響。但若兩站距離過遠時，從高速列車間隔考慮，縮短站距是有意義的。不過，設此類車站要降低通過能力(圖2)。 圖2顯示了(a),(b),(c),(d)四種情況的開行中速旅客列車后，高速鐵路上車站設置對通過能力的影響。 (a)圖中，A,B兩站間不設車站，則開行一列中速列車后，使中速列車前后的高速列車間隔很大，為55 min。在75 min內(nèi)開行了高速列車7列，中速列車1列。 (b)圖中，A,B兩站間在靠近A站端設了一個A站，中速列車可停站待避高速旅客列車，致使中速列車前后三列高速列車間隔為51min和14 min。在75 min內(nèi)開行了高速列車5列，中速列車1列。 (c)圖中，A,B兩站間在靠近B站端設了一個B站，以供中速列車停站待避用。中速列車前后三列高速列車間隔為31 min和34 min。在75min內(nèi)開行了高速列車5列，中速列車1列。 (d)圖中，A,B兩站間設了A,B兩個中速列車待避站，中速列車在A,B兩站間發(fā)生了停站兩次待避高速列車，前后高速列車的間隔為31 min ,30 min和14 min。在75 min內(nèi)開行了高速列車4列，中速列車1列。 由以上分析知：增設待避車站不但不能減少中速列車對通過能力的影響，反而增加了對通過能力的影響。待避次數(shù)越多，對通過能力的影響越大。2.2通過扣除系數(shù)法推算扣除系數(shù)法是沿襲傳統(tǒng)的非平行運行圖通過能力計算法，以一種列車占用能力為標準，確定其他列車與該標準列車在能力占用上的當量關系（即扣除系數(shù)），從而將不同列車的能力占用歸一化為標準列車的數(shù)量，確定出通過能力是理論計算值。在客運專線通過能力計算中，一般以速度最高的A類列車確定為標準列車。1）客運專線平行運行圖能力計算公式曹恩靈，根據(jù)我國鐵路通過能力計算辦法先計算平行運行圖通過能力，再采用扣除系數(shù)的辦法計算實際列車對數(shù)(當然條件許可時也可采用鋪畫運行圖的辦法確定)。高中速列車共線運行時平行運行圖區(qū)間通過能力計算公式：式中 平行運行圖高速、中速列車區(qū)間通過能力(列)；高速鐵路維護作業(yè)時間(min)；區(qū)間內(nèi)高中越行列車運行的時間差，可用平均速度表達(min)；L高速列車中速列車相鄰越行站間的距離(km)；高、中速列車在相鄰兩個越行站間的平均運行速度(km/h)；先發(fā)(或通過)高速列車，后發(fā)中速列車，列車間最小間隔時間(min)；先到停中速列車，后通過高速列車，列車間最小間隔時間(min)；高、中速列車追蹤間隔時間(min)；平均每個運行圖周期內(nèi)高速列車后續(xù)追蹤高速列車的數(shù)量；平均每個運行圖周期內(nèi)中速列車后續(xù)追蹤高速列車的數(shù)量。通過以上公式可以在停車站及越行站分布后，根據(jù)高中速列車的運行方式，計算平行運行圖區(qū)間通過能力，從而檢算越行站分布以及列車運行方式的合理性。也可以根據(jù)需要的通過能力檢算高速列車越行中速列車相鄰越行站分布的最大距離。2) 客運專線非平行運行圖能力計算公式施福根，呂紅霞等,利用扣除系數(shù)法計算客運專線非平行運行圖能力，并且探討分析了客運專線站間距離、開行方案、旅速及能力配比關系。a.客運專線非平行運行圖能力N非 = NAA+NBB式中：N非為非平行運行圖區(qū)間通過能力（對）；NA為A類列車對數(shù)；NB為B類列車對數(shù)；A、B為A、B類列車平均扣除系數(shù)。1有停站A類列車扣除系數(shù)A若無停站A類列車不越行有停站的A類列車，則A類列車停站一次產(chǎn)生的扣除系數(shù)為：列車停站k次的扣除系數(shù)為：一般情況，各中間站A類列車的停站比例x要小50%，且在均衡停站條件下不應出現(xiàn)A類列車追蹤停站列車的情況，此時A類列車扣除系數(shù)的計算可簡化為：2B類列車扣除系數(shù)B若B類列車在區(qū)段內(nèi)不被A類列車越行且不停站，則其運行區(qū)段愈長，A、B類列車速差愈大，B類列車扣除系數(shù)B愈大，可用以下公式表示：一般B類列車會被A類列車越行，并應結合其停站進行。當被A類列車越行（越行次數(shù)為K，且K次越行條件相同）時，單列B類列車的扣除系數(shù)為：式中：TB為B類列車在越行站產(chǎn)生的扣除時間，由以下公式確定：為了減少B類列車扣除系數(shù)，通常將幾列B類列車追蹤運行。設連續(xù)追蹤的B類列車、無停站A類列車數(shù)量為kB和kA，并定義為越行組（kAkB）。相鄰區(qū)間r，s是該方向上A、B類列車旅行時間差最大的區(qū)間，這樣kB列B類列車在r站被kA列A類列車越行，可以確保B類列車不被連續(xù)越行，如圖3所示。越行組（kAkB）的周期T：式中：t差為連續(xù)區(qū)間A、B類列車旅行時間差；IB、IA分別為A、B類列車最小追蹤時間。B類列車數(shù)量為NB時，滿表運行圖可以鋪畫的無停站A類車列車為：即：式中：N為AB類列車總數(shù)。則此時B類列車扣除系數(shù)為：綜合以上各式可得B類列車扣除系數(shù)：則A類列車通過能力為：在實際鋪圖時，一晝夜可以安排的越行組數(shù)n受到下式的限制：可以鋪畫的B類列車的對數(shù)應滿足下式：b.客運專線站間距離、開行方案、旅速及能力配比關系分析若通過客流調(diào)查能確定B類列車開行數(shù)量，A類列車按最有利停站方式（遞遠遞停）安排停站，在各種旅客列車開行方案中，可依據(jù)不同的站間距離推導出類列車的最大開行數(shù)量。通過B類列車旅速和站間距離的匹配關系，可確定最大站間距離。1開行能力的計算對不同站間距離給定B類列車開行對數(shù)，計算各旅客列車開行方案中A類列車的開行能力。在公式(21)中13，且為整數(shù)；為A類列車在第i站停站時間；為平均站距（km）。2 檢算B類列車旅速對單列B類列車而言，需滿足一定旅速要求，即：式中： 為相同徑路上既有線路的旅客列車最高旅速（km/h）；為客運專線全長（km）3 站間距離取值分析站間距離最終取值應在城市布局的基礎上，滿足運輸能力和可行客車方案的前提下，需對車站站間距離的選取、越行點布置和工程造價等多方面進行綜合比選后確定。2.3計算機模擬法劉華，利用計算機模擬法研究了高中速列車共線運行模式下，不同中速列車追蹤間隔時間和不同高中速速度匹配情況下的車站距離。圖 中速列車待避高速列車對站間距的影響示意圖在上圖中，高中速列車追蹤間隔為,車站間距為，中速列車區(qū)間運行時分為，高速列車區(qū)間運行時分為，中速列車區(qū)間運行速度為，高速列車區(qū)間運行速度，則整理得：，式中C為與時間單位有關的換算系數(shù)。通過計算機模擬試驗,中速列車不同追蹤間隔時間的車站距離見下面2表。從以上的分析可以看出,追蹤間隔時間取4 min時,車站間距應為26.5124.7 km。當追蹤間隔時間為5 min時,車站間隔應為33.6156.1 km為宜。參考文獻杜文 1996.4高速鐵路中間站設置對通過能力的影響研究一是高速鐵路的通過能力與既有客貨共線鐵路的通過能力在目標和服務對象上有本質(zhì)的不同。既有鐵路的通過能力，是以犧牲貨物列車旅行速度，換取較小的旅客列車扣除系數(shù)，從而得到較大的非平行運