乔 木，姚丽萍

（中国铁路设计集团有限公司 线路与站场枢纽设计研究院，天津 300308)

1 市域(郊)铁路出入线接轨站概况

随着我国经济社会的快速发展和城市化进程不断加快，服务于城市中心城区与周边新城或组团城市之间的市域(郊)铁路应运而生。市域(郊)铁路的特点是公交化、高密度、灵活编组和快速便捷，其服务功能和相关要求介于城市轨道交通与城际铁路之间，服务特性更接近于城市轨道交通[1-2]。市域(郊)铁路中间站布置图型如图1 所示，其站场布置比较简单，作业类型单一，通常仅办理列车的停站通过作业，与之相比，市域(郊)铁路出入线接轨站布置图型如图2 所示，其站场布置较为复杂，且作业类型较多，因而需要对该类型车站作业特点进行分析研究。

图2 市域(郊)铁路出入线接轨站布置图型Fig.2 Layout pattern of urban(suburban) railway entrance and exit line junction station

市域(郊)铁路出入线接轨站站址一般需根据市域(郊)铁路线网规划、车辆基地选址、行车组织运营方案等确定，车站主要特点如下。

（1）车站主要办理市域(郊)列车始发、终到、折返和出入车辆基地作业，部分车站具备接发国家铁路列车条件，还会办理国家铁路列车的停站通过作业。

（2）市域(郊)铁路车站咽喉区一般采用12号道岔，咽喉区长度较短，列车通过咽喉区时间较少，市域(郊)铁路采取公交化运营，列车停站时间同样较少。

（3）站内无调车、机车出入段作业，综合维修天窗时间固定，采用站后折返的车站大幅度减少了发车端咽喉道岔(组)的妨碍时间。

（4）车站早晚高峰时段行车密度大于平峰时段，早、晚高峰前，增加的运用车从车辆基地通过出入线进入车站，早、晚高峰后，减少的运用车从车站通过出入线返回车辆基地。

从上述特点不难看出，市域(郊)铁路出入线接轨站在早晚高峰前后不仅办理旅客列车的接发作业，还需办理旅客列车出入车辆基地作业，上述各类作业进路在出入线接轨的咽喉区交叉较多，对咽喉通过能力影响较大。因此，有必要对市域(郊)铁路出入线接轨站咽喉通过能力进行深入研究。

2 铁路车站咽喉通过能力计算公式对比

目前，对于不同类型的铁路车站，咽喉通过能力计算方法不尽相同，且尚未提出针对市域(郊)铁路出入线接轨站咽喉通过能力的计算公式。

普速铁路、高速铁路和城际铁路咽喉通过能力计算一般均采用利用率计算法，使用的公式均以前苏联的区段站运能计算公式为基础[3]，但各有不同。普速铁路站内影响咽喉通过能力的作业类型较多，在计算普速客运站咽喉通过能力时，考虑了车站接发货物列车、取送车辆、调车机车出入段等固定作业占用咽喉的时间对利用率的影响；高速铁路车站仅办理客运作业，结合高速铁路运营特点，考虑了与旅客列车作业无关的固定作业时间和天窗时间的影响；城际铁路具有高密度的运营特点，计算公式主要侧重分析高峰时段利用率，即该时段咽喉通过能力满足需要时，其他时段也均满足需要。不同类型铁路车站咽喉通过能力计算方法如表1所示。

表1 不同类型铁路车站咽喉通过能力计算方法Tab.1 Calculation methods for throat area carrying capacity of different types of railway stations

3 市域(郊)铁路出入线接轨站咽喉通过能力研究

一般情况下，车站咽喉通过能力可以满足车站各衔接方向接发列车等作业需要，但在车站有新建线接轨引起咽喉区改造或车站各衔接方向作业调整且在咽喉区产生较多冲突进路等情况下，则要对车站咽喉道岔(组)通过能力进行检算。咽喉道岔(组)通过能力是指在合理固定到发线使用方案及作业进路条件下，某衔接方向接、发车进路上最繁忙的道岔(组)一昼夜能够接、发该方向的旅客(货物)列车数和运行图规定的旅客(货物)列车数[10]。

计算车站咽喉通过能力的主要步骤如下：①确定各类作业的咽喉占用时间；②确定到发线的合理分工方案；③对咽喉区道岔进行分组；④计算得出咽喉区道岔组的总占用时间及咽喉通过能力。

3.1 市域(郊)铁路出入线接轨站咽喉通过能力计算公式确定

市域(郊)铁路与普速铁路、高速铁路和城际铁路均有所不同，具有早晚高峰行车密度大、仅办理旅客列车接发作业、站内无调车作业等特点。对于市域(郊)铁路出入线接轨站而言，第一，车站作业类型较少且天窗时间固定，与普速铁路差别较大，若采用普速铁路的计算公式，咽喉道岔(组)通过能力按一昼夜时间计算不科学；第二，车站作业高峰时段具有潮汐性，不同于一般的高速铁路车站，但与城际铁路的车站作业具有相似性，因此，可借鉴城际铁路的计算公式做进一步研究；第三，市域(郊)铁路是服务于中心城市与其周边城镇组团的快速便捷轨道交通系统[1-2]，而城际铁路专门服务于相邻城市间或城市群，两者服务范围不同，且前者服务频率一般更高，因而目前新建的市域(郊)铁路出入线接轨站往往利用站后折返线完成折返作业，接轨咽喉区的作业性质较城际铁路更为单一，没有与旅客作业无关的固定作业，因此，城际铁路计算公式并不能完全适用于市域(郊)铁路出入线接轨站的咽喉通过能力计算。

综合以上分析，鉴于作业高峰时段列车接发作业和列车出入车辆基地作业存在间接妨碍，γ空参照城际铁路计算公式取值范围，故将市域(郊)铁路出入线接轨站咽喉道岔(组)通过能力利用率计算公式修正为

式中：T市为作业高峰时段咽喉道岔(组)占用总时间，min；n为列车出入车辆基地作业高峰小时数，h，可根据设计或实际运行图确定；γ空为咽喉道岔(组)的空费系数，可采用0.15～0.20。

咽喉道岔(组)通过能力计算如下。

3.2 市域(郊)铁路出入线接轨站到发线分工和道岔分组确定

市域(郊)铁路出入线接轨站在早晚高峰前后，各类作业进路在出入线接轨的咽喉区交叉较多，因而在计算咽喉通过能力时需要合理确定车站到发线分工，优化列车在咽喉区的运行进路，最大程度地减少各类作业进路交叉；同时，为便于找出咽喉区最繁忙的道岔组，计算咽喉通过能力，需要对咽喉区所有的道岔进行正确分组。因此，确定市域(郊)铁路出入线接轨站到发线分工和道岔分组是咽喉通过能力计算的关键工作。

3.2.1 确定到发线分工及进路优化

到发线分工本质上就是均衡地安排每条到发线需要办理的作业。因此，可以根据车站咽喉区和到发线的布置特点、功能设置以及车站作业量等来合理确定到发线分工，同时，需要注意以下2 条基本原则。

（1）合理均衡安排每条到发线的作业时间，确保每条到发线均得到较为充分的使用。

（2）合理安排不同作业在咽喉区的运行进路，避免造成部分道岔繁忙程度不均。

出入线接轨站到发线作业性质一般比较固定，主要办理旅客列车的接发作业和出入车辆基地作业，部分车站设置国家铁路车场，场内到发线办理国家铁路列车停站通过作业。

在出入车辆基地作业高峰时段，出入线接轨站旅客列车接发作业和出入车辆基地作业次数较多，各类作业进路在咽喉区交叉严重。因此，可利用最大概率进路优化法[11]对不同作业在咽喉区的运行进路进行优化。该方法与实际运营接近，在确定某一项作业运行进路的同时为之后的作业预留合理的运行进路[12]，从而确保每条到发线得到均衡使用[13]。例如，某车站一侧咽喉进路选择比较如图3 所示，某项作业进路起点为23号道岔，终点为65号道岔，共有2 条运行进路可供选择，即进路1：23—21—63—65，进路2：23—25～31—45～51—65。利用最大概率进路优化法进行分析，若选择进路1，剩余合理进路如表2 所示，则该咽喉区剩余的合理进路有9 条；若选择进路2，则该咽喉区剩余的合理进路有7 条，少了合理进路①和②。由此可见，若剩余每条合理进路被选择的概率相等，则选择进路1后，剩余合理进路可选择的概率最大，故进路1 相对进路2更优。

表2 剩余合理进路Tab.2 Remaining reasonable route

图3 进路选择比较Fig.3 Comparison of route selection

3.2.2 道岔分组及其验证

为便于计算，通常将车站咽喉区的道岔根据不同的情况进行分组，具体原则[10]如下。

（1）不能被2 条进路同时分别占用的道岔，应合并为1组。

（2）2条平行进路上的道岔不能并为1组。

（3）交叉渡线中各平行线上的道岔不能分为2组。

道岔分组正确与否可通过坐标计算法[11]进行验证。坐标计算法第一步确定道岔A和道岔B的岔心坐标(xa，ya)和(xb，yb)，以及在2 组道岔直股a端和侧股b 端的锚点坐标(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)和(x4，y4)。第二步确定道岔A 和道岔B 直股a 端的相对关系，道岔直股a端相对关系示意图如图4所示，若x1＜xa且x2＞xb，则2组道岔岔尾相对；若x1＞xa且x2＜xb，则2组道岔岔尖相对；若x1＞xa且x2＞xb或x1＜xa且x2＜xb，则2组道岔岔尖岔尾相对[14]。第三步确定道岔A 和道岔B 侧股b 端的相对关系，道岔直股b端相对关系示意图如图5所示，根据侧股锚点坐标和岔心坐标的线性关系，可得到侧股b 端所在直线的线性方程，将侧股b 端的锚点(x3，y3)和(x4，y4)分别带入所在的线性方程，若计算结果同号则说明2 锚点位于直股所在直线的同一侧，反之则位于直股所在直线的异侧。综上，只有2 组道岔同时满足2岔尾相对且侧股b端2锚点位于直股所在直线的异侧时，无法分在同一个道岔组中；反之，只要2 组道岔满足其中之一，即可分在同一个道岔组中。

图4 道岔直股a端相对关系示意图Fig.4 Schematic diagram of the relative position at the a-end of the turnout mainline

4 实例分析

4.1 上海东站市域场概况

上海东站市域场4 台8 线，接入机场联络线、两港快线支线等线路。近期，车辆基地出入左线和右线接入机场联络线场，远期车辆基地出入三线接入两港快线支线场[15]。上海东站市域场平面布置示意图如图6所示。

4.2 确定到发线分工和道岔分组

上海东站市域场共有到发线8条，其中15道和16道主要办理国家铁路下线车停站通过作业，其余各条到发线主要办理市域列车各类作业，且机场联络线与两港快线支线无跨线列车交流。每日车辆基地出入线共有4 个作业高峰期，选取办理列车作业数最多的19：00—20：00 计算该时段咽喉通过能力。该时段上海东站市域场到发线分工如表3 所示，作业类型如表4 所示，道岔分组结果如图7 所示，核验示例如图8所示。

表3 上海东站市域场到发线分工Tab.3 Receiving-departure track division of Shanghaidong railway station urban yard

表4 作业类型Tab.4 Operation type

图7 道岔分组结果Fig.7 Turnout grouping result

图8 核验示例Fig.8 Verified example

4.3 咽喉通过能力计算

上海东站市域场主要办理机场联络线和两港快线支线的始发、终到、立即折返、国家铁路下线车和出入车辆基地作业，上海东站市域场各项作业占用咽喉时间如表5所示。

表5 上海东站市域场各项作业占用咽喉时间 minTab.5 Time of throat area occupied by operations in Shanghai east railway station urban yard

在到发线分工和道岔分组确定的基础上，利用最大概率进路法对各作业在咽喉区的运行进路进行优化，并计算高峰时段所有作业占用各道岔组的总时间以及各道岔组的通过能力利用率，初期、近期、远期咽喉区道岔组最长占用时间分别为24.7 min，40.4 min和41.3 min。当空费系数取0.15时，对应的咽喉能力利用率和通过能力分别为54.7%，79.2%，81.0%和17列/h、18列/h、15列/h。

从上述分析可以看出，该方法分析过程充分考虑了车站运营特点，与客流量、旅客列车开行方案、客流的分时段特点相结合，计算结果较为准确地反映咽喉区实际通过能力。该方法的提出深化了车站咽喉通过能力的研究理论，对实际运营合理地使用线路运输能力、有计划地安排运输组织方案，如合理布置运输生产计划，调配不同时段出入车辆基地列车数起到指导作用。

5 结束语

近年来，我国市域(郊)铁路迎来了快速发展期，而针对市域(郊)铁路出入线接轨站咽喉通过能力的研究却较少。研究通过对市域(郊)铁路出入线接轨站作业类型和特点进行分析，修正通过能力计算公式，利用最大概率进路法优化各类作业运行进路，利用坐标计算法验证咽喉道岔分组准确性，形成该类型车站咽喉通过能力计算方法。本次研究默认市域场各条股道均处于空闲状态，而实际作业中由于其他外界因素和突发事件的干扰，会使得车站作业更为复杂。同时，不同车站由于咽喉区长度、运营速度等不同，需通过行车模拟确定各类作业占用咽喉时间，从而更加精准地计算咽喉通过能力。