（交通运输规划与管理专业论文）提速条件下大型客站通过能力计算机仿真研究.pdf

摘要 摘要 中国铁路第六次大面积提速，既有干线时速达2 0 0 k m ，部分区段列车运行速 度可达2 5 0 k m 。这次大提速，不仅标志着我国铁路既有线提速跻身世界铁路先进 行列，而且在许多方面实现世界铁路首创。作为铁路大提速的标志，动车组一跃 成为旅客眼中高效、准时的象征，大提速在给旅客提供快捷运输服务的同时，也 给铁路客运系统带来了严峻的挑战，尤其承担着大量列车始发、终到、折返作业 任务的大型客运站。因此，在提速条件下对大型客站到发线通过能力和客技站整 备能力的研究便有了新的时代意义。 本文从对国内外客运站运输组织现状和通过能力的利用现状对比分析着手， 初步发现能力限制的瓶颈所在。通过对客运站各类列车技术作业流程的详细分 析，确定不同类型列车终到、始发、通过以及折返的时间标准。 根据现行到发线通过能力、线路整备能力计算方法建立数学模型，结合对系 统仿真和概率统计的应用，以铁路系统固定设备和移动设备的各种参数作为输入 条件，到发线、整备线能力指标作为输出结果，对到发场、整备所进行了计算机 模拟仿真，通过对仿真结果的分析，查找当前运营中存在问题的原因，并通过调 整参数实现虚拟环境下的优化协调试验。 模型选择以上海站为载体，通过对客运站到发场、客技站整备所以及光新路 存车场这三个子系统进行统一模拟运行和数据统计，对列车折返、列车到发时间、 动车组列车比例等参数进行逐一评估，提出了有关改进措施及有待进一步研究的 新课题。 关键字：大型客运站，通过能力，系统仿真，到发线，整备所，列车提速 a b s t r a c t w i t ht h e6 ml a r g e s c a l es p e e d - u pi nc h i n a sr a i l w a y , t h et r a i ns p e e di ne x i s t e d m a i nr a i lr e a c h e s2 0 0 k m p e rh o u r , e v e n2 5 0 k mp e rh o u ri ns o m es p e c i a ls e c t i o n t h i s g r e a ts p e e d 。u pn o to n l y s y m b o l i z e dt h a tc h i n a ss p e e d u pt e c h n i q u ei ne x i s t e d r a i l w a yh a se n t e r e dt o po fw o r l dw i d er a i l w a y ，b u ta l s ob r o u g h tt e c h n i c a lo r i g i n a t i o n m m a n ya s p e c t s a st h es y m b o lo fs p e e d u p ，t h eh i g h s p e e dp a s s e n g e rt r a i n o rs o c a l l e dc r h ，s u d d e n l yb e c o m er e p r e s e n t a t i v eo fh i g h e f f i c i e n c ya n dp r e c i s et i m e k e e p e r s p e e d u pb r i n g su sl o t so fc o n v e n i e n c ea n ds a f e t y , h o w e v e r , a tt h es a m et i m e i ta l s ob r i n g ss e v e r ec h a l l e n g et or a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，e s p e c i a l l yt ot h e l a r g e r a i l w a ys t a t i o nw h i c hi sr e s p o n s i b l ef o ra r r i v a l ，d e p a r t u r ea n dt u r n i n gb a c k p r o c e s so f c r h s o ，i nb a c k g r o u n do fs p e e d - u p ，t h es t u d ya b o u tc a r r y i n gc a p a c i t yo f p a s s e n g e r t r a i na r r i v a l d e p a r t u r ey a r da n dc o a c hy a r dh a sn e w r e q u i r e m e n ta n di m p o r t a n tv a lu e i nt h es e c o n dp a r to ft h et h e s i s ，t h em a t h e m a t i c a lm o d e l i n gi ss u p p o r t e db yt h e c u r r e n tm e t h o d o l o g yt oc a l c u l a t et h ec a p a c i t yo ft h e a r r i v a l d e p a r t u r es i d i n 2 sa n d c o a c hy a r d ，j o i n tw i t hs y s t e ms i m u l a t i o na n ds c i e n c eo fp r o b a b i l i t y s t a t i s t i c s t h e m o d e l i n gc a p t u r e sd a t af r o mf i x e da n dm o b i l ee q u i p m e n t sa si n p u t sa n dr e p o r tt h e c a p a c i t yu t i l i z a t i o na so u t p u ti n d e x b ya u t o m a t i c a l l ya n a l y z i n gt h et r e m e n d o u s o u t p u t s ，t h et h e s i sc a nn o to n l yf i n d st h ei s s u e si nc u r r e n to p e r a t i o ns y s t e m b u ta l s o m a k e sal o to fo p t i m i z a t i o n e x p e r i m e n t su n d e rv i r t u a le n v i r o n m e n tb yc h a n g i n g d i f f e r e n tp a r a m e t e r s b a s e do nt h ep r a c t i c a l o p e r a t i o no fs h a n g h a ir a i l w a ys t a t i o n t h em o d e l a s s e m b l e dt h ea r r i v a l d e p a r t u r ey a r d ，c o a c h y a r da n dg u a n g x i nr o a dt r a i n - o c c u p a t i o n y a r dt o g e t h e r , a n dr u nt h er e p o r t u n i f o r m l y , e v a l u a t e ds e v e r a lk e yp a r a m e t e r s g r a d u a l l yi n c l u d i n gt r a i n t u r n i n g b a c k ，p e a k p e r i o do fp a s s e n g e rt r a i na r r i v a la n d d e p a r t u r ea n dt h er a t i oo fc r hi na l lt y p e so ft r a i n s ，a tt h es a m et i m e ，i tg i v e sm a n v i m p r o v i n gs u g g e s t i o n sa n dr a i s e ss e v e r a ln e wv a l u a b l es u b j e c t s k e yw o r d s ：p a s s e n g e rt e r m i n a ls t a t i o n ，c a r r y i n gc a p a c i t y , s y s t e m s i m u l a t i o n ， a r r i v a l - d e p a r t u r ey a r d ，c o a c hy a r d ，s p e e du pt r a i n j v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：。却媚j 安 枷夕年；月山日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：却媚安 卅年多月如日 第l 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 1 1 1 中国铁路六次大提速概况 1 9 9 7 年以来，中国铁路实施了6 次大面积提速( 参见表1 一l 1 ) ，主要干线 旅客列车运行速度分别跨上了1 4 0 1 6 0 、1 6 0 1 8 0 、1 8 0 2 0 0 k m h - - - 个台阶，次要 干线分别达到了1 2 0 - 1 4 0 、1 4 0 1 6 0 k m h 的速度等级，其他线路也分别实现了 1 0 0 1 2 0 、1 2 0 1 4 0 k m h 的速度标准。 表l l l中国铁路6 次大面积提速调图进程 提速列车提速线路k m *平均 序时闻重点线路范围 种类对数 i1 ii i i 时速 1 9 9 6 试验列 o 沪宁 查 l 33 0 3o 0 4 0 l 1 9 9 7 l京广、京沪、京哈 快速 91 3 9 85 8 87 5 25 4 5 9 0 4 0 l 1 9 9 8 2同上 快速 3 96 4 4 93 5 2 2l1 0 45 5 2 1 0 0 l 2 0 0 0 陇海、兰新、京九、特快、快4 9 、 39 5 8 l6 4 5 8同上6 0 3 1 0 2 l 浙赣 速3 9 2 0 0 1 京九、武昌一成都、 4京广南段、浙赣、哈 特快、快 1 0 2 l速 9 8 1 3 1 6 6 9 7 7 9同上 6 1 6 大 一站直 2 0 0 4 京广、京沪、京哈、 达 1 9 5 特快、1 1 8 1 6 0 0 07 7 0 06 5 7 0 4 1 8京九、陇海 快速 京哈、京沪、京广、1 4 0 0 06 0 0 3 2 0 0 7 动耘特 6 京九、陇海、浙赣、2 2 0 0 0 时速时速 0 4 1 8快、快速 兰新、广深、胶济 2 1 6 0 k m2 0 0 k m + 注：i 、i i 、1 1 1 分别指线路允许速度大于1 2 0 、1 4 0 、1 6 0 k m h ；其中i i 、i i i 是线路i 中的一 部分。平均时速：全路旅客列车平均旅速( k m h ) 。 中国铁路于2 0 0 7 年4 月1 8 日实施的第六次大面积提速，既有干线时速达 2 0 0 k m ，部分区段列车运行速度可达2 5 0 k m 。这次大提速，不仅标志着我国铁路 既有线提速跻身世界铁路先进行列，而且在许多方面实现世界铁路首创，表现在： ( 1 ) 在繁忙干线实施时速2 0 0 k m 提速，实现了既有线时速2 0 0 k m 以上零的突 第1 镕论 破，线路延展里程( 时速2 0 0 k i n ) 一次达到6 0 0 3 k m ，部分区段时速达2 5 0 k m ，线 路延展里程达8 0 0 多k m 。无论是次提速线路里程总量( 1 2 0 k n g h 咀上线路总延 展里程己达22 万k m ) ，还是最高速度值。都走在了世界铁路前列。 ( 2 ) 京沪、沪昆( 浙赣段) 、胶济等主要干线部分提速区段，既要开行时速 2 0 0 k m 及以l 动车组，又要歼行5 5 0 0t 重载货物列车和双层集装箱列车，这在世 界铁路是首创。 ( 3 ) 在繁忙干线客货混跑、行车密度很火的情况下密集开行时速2 0 0 k m 及以 ：动车组列车，这种运输组织方式在世界铁路上足独有的。 图i1 一i 我国铁路第六敞大面积提速示意盟 实施第六次大面积提速调图的意义体现在以下几方面 ( 1 ) 能够尽快缓解铁路“瓶颈”制约、适应经济社会又好又快发展的需要 几年来，尽管铁路部fj _ 人力挖潜扩能，实现了运量持续大幅度增长，但与国 民经济持续快速发展的要求相比仍有很大差距，铁路“瓶颈”制约的状况依然十分 突卅，运能紧张仍然是当前铁路面临的主要矛盾。在大规模开展铁路建设、形成 新的能力尚待时列的情况下，缓解铁路“瓶颈”制约的现实和有效的途径，就足实 施既有线提速。第六次大面积提速调图，我国铁路主要干线客车运行速度提高到 州述2 0 0 ，- - 2 5 0 k m ，运力资源配置得到全面优化，运输组织方式实现全面创新， 第l 章绪论 客货运输能力大幅度扩充，我国铁路内涵扩大再生产跃上一个新的平台。 ( 2 ) 提高了铁路运输服务质量、促进了和谐社会的建设 通过实施大面积提速调图，向社会提供速度更快、分布更广、服务更优的客 货运输产品。在大的城市群中大量开行城际列车，有效提升城市辐射功能，促进 城镇化建设；在跨区域的中心城市间开行动车组列车，大大缩短各区域间的时空 距离，实现各区域间人流、物流、资金流、信息流的快速流动，这对促进区域协 调发展具有重要作用；在西北、西南、中部、东北等地区，全面优化和增开客货 列车，可为实施西部大开发、中部崛起、东北振兴战略，促进社会主义新农村建 设，提供可靠的运力保证；夕发朝至、一站直达等品牌列车开行数量的大幅度增 加，进一步适应社会发展和人民群众提高生活质量的要求；重载货物列车、直达 货物列车的大量增加，对确保关系国计民生的重点物资运输将发挥积极作用。 ( 3 ) 发挥了铁路比较优势、加快构建了符合科学发展要求的综合交通体系 第六次提速使铁路占地少、能耗低、污染小、成本低、运量大、速度快、全 天候等比较优势得到进一步发挥，在整个运输市场中所占的份额可望进一步增 加，这对于我国交通运输行业加快转变增长方式、提高发展质量，实现又好又快 发展：对于降低全社会的运输成本，实现节能减排目标，建设资源节约型和环境 友好型社会，发挥铁路作为国家重要基础设施、国民经济大动脉和大众化交通工 具在综合交通体系中的骨干地位，都具有十分重要的意义。 ( 4 ) 加快了铁路现代化建设，促进了铁路全面进步 每一次大面积提速都会带动中国铁路的创新和进步，都会加速铁路现代化的 进程。第六次大面积提速调图，对于中国铁路的发展和进步，对于中国铁路的现 代化，都可以称得上是一个世纪性的工程： 主要基础设施实现重大改造，提速线路的规模和质量一举进入世界先进 行列： 机车车辆装备加速更新换代，一大批具有当今世界铁路先进水平的机车 车辆装备中国铁路； 通信信号技术实现历史性进步，正在向世界铁路先进水平迈进； 创造了时速2 0 0 k m 及以上条件下快速、重载、密度相协调的运输组织方 式，在世界铁路独领风骚； 职工队伍经历了一次思想、作风、业务的全新培训和全面锤炼，一大批 掌握世界铁路先进技术，思想、作风、业务全面过硬的骨干，正在迅速 成长起来。 因此，通过这次大面积提速调图，我国铁路向现代化又迈出了具有历史意义 的一大步，实现了一次巨大的跨越。 此外，国家加大了对铁路建设的投资力度以应对经济危机。由于进入2 0 0 8 3 第l 章绪论 年l o f t 份以来，全球经济形势发生了逆转，欧美国家需求迅速萎缩，为扩大内需 刺激经济，我国政府迅速启动以铁路建设为核心，兼顾公路港1 2 1 机场，包括电网 水利等民生工程在内的总额达4 万亿元的大规模工程建设投资。2 0 0 8 年铁路基本 建设投资计划完成3 0 0 0 亿元，针对投资拉动新形势要求，2 0 0 8 年将超额完成投资 5 0 0 亿元，2 0 0 9 年计划完成投资6 0 0 0 亿元，是2 0 0 8 年计划投资规模的两倍。据测 算，未来3 年铁路计划投资规模将超过3 5 万亿元，而2 0 0 4 - - - - 2 0 0 7 年我国铁路的实 际投资分别仅为5 1 6 亿元、1 2 3 3 亿元、1 5 5 2 亿元和1 7 7 2 亿元。 2 0 0 7 年l o ) l ，国务院常务会议原则通过了综合交通网中长期发展规划， 把2 0 2 0 年铁路里程由原定的1 0 7 y k m 增加到1 2 万k m 以上，全路复线率和电气化率 分别提高至5 0 和6 0 以上，总投资规模由原来的2 万亿元增加至5 万亿元。目前 我国铁路运营里程在7 8 万k m 左右，意味着未来将有4 万多k m 的铁路要建设，所 需要的资金将在4 万多亿元，按照1 2 年的建设周期计算，未来每年投资规模都将 保持在3 0 0 0 亿元左右。 1 1 2 研究目的和意义 中国铁路实施了第六次大提速，全路客、货列车开行数量分别达至0 1 3 1 2 5 对 和1 6 6 5 6 对，其中，时速2 0 0 k m 以上的“和谐号”动车组列车达1 4 0 对，为旅客提供 了更加安全、舒适、高速的客运服务，也为未来几年内将要建成的客运专线做技 术储备和演练。这次提速不只是量的变化，更是质的飞跃。除了对线桥隧涵、牵 引供电、通信信号等固定设备，机车车辆、国产化动车组等移动设备提出了更高 的要求外，对运输组织( 行车环境、行车组织等) 、运营管理( 涉及人员素质等) ， 包括大型客运站列车技术作业、到发线接发能力以及车站各系统之间的能力协调 等，都是一次全新的考验和挑战。 6 次大提速以来，列车运营环境已经发生了较大的变化，主要表现在： ( 1 ) 线路条件的变化。京沪、沪昆( 含沪杭、浙赣等线) 主要线路完成了 电化和提速改造，线路固定设备的运营条件己发生了较大的变化，部分线路旅客 列车的运行速度达2 0 0 k m h 。 ( 2 ) 移动设备的变化。动车组列车己在既有线上运行，城际列车也将逐步 以动车组列车的形式组织开行。 ( 3 ) 密集到发更加严重。随着朝发夕归、夕发朝至列车数量的增加，客运 站高峰时段的压力更加突出，将引起枢纽型客运站某时段列车密集到发，造成车 站到发线能力以及客技站能力更加紧张。 基于第六次提速以来大型客运站运营条件的变化，开展对客运站通过能力及 其与客技站能力协调等相关问题的研究，可以在客运专线建成之前，进一步提高 4 第l 章绪论 既有客运站的通过能力，充分发挥提速效益和运输效率，从而增强铁路客运的综 合竞争力。本研究要达到的目的有： ( 1 ) 在优化各类旅客列车技术作业过程的基础上，应用计算机仿真技术， 对大型客运站的通过能力进行仿真计算，以完善现有车站通过能力计 算方法； ( 2 ) 研究客运站与客技站能力协调的关系，提出相应的协调措施、加强车 站高峰小时通过能力的措施等。 既有线经过6 次大提速以来，客、货列车运行速度不断提高，线路通过能力 不断提高，列车运行图一i 断优化，旅客列车品种及其数量不断扩大，取得了巨大 的社会效益和经济效益，与此同时，随着旅客列车种类的增多、列车密度的增强 以及到发不均衡程度的增大，大型客运站到发线能力面临较大的影响。 在旅客列车种类和对数不断增加、动车组列车比例不断提高、列车间追踪连 发运行越来越普遍的环境下，需要针对大型客运站“点”的能力适应性问题，就旅 客列车技术作业过程优化、完善现有车站通过能力计算方法、研究客运站与客技 站二者能力协调、提出加强车站通过能力的措施等问题进行研究，以进一步提高、 协调车站通过能力，充分发挥提速的整体效率和效益，是值得深入研究和探讨的 现实课题。 1 2 国内外客运站发展概况 ( 1 ) 东京站客运组织概况 东京站位于日本东京都千代田区，为东日本旅客铁道( j r 东日本) 、东海旅 客铁道( j r 东海) 、东京地下铁( 东京j 卜口) 的铁路车站。不但是日本多条铁 道路线的起点站，也是东京主要的大型车站之一。 东京站总面积为2 9 0 8 9 0 m 2 ，其中地上为2 1 5 0 0 0m 2 ，地下为7 5 8 9 0m 2 。共有 到发线2 3 股( 地上1 9 股、地下4 股) 、站台l l 座( 地上9 座、地下2 座) 。线路总延 长3 0 k m 。地下线路和站台分成两个彼此独立和相互平行的部分： 八里洲一侧的5 股到发线和2 个站台，供办理新干线高速列车到发之用； 丸内侧的1 4 股到发线和7 个站台，供山理旧干线旅客列车到发之用； 地下的4 股到发线和2 个站，一个供办理长途列车到发，一个供办理市 郊列车到发。 目前有东海道、常磐、东北、中央、总武等5 条旧干线和东海道新干线引入 东京旅客站，每天到发列车共2 6 7 7 y i j ，其中旧干线2 3 6 3 y l j ( 包括总武高速线3 1 4 列) ，新干线3 1 4 列。平均每天上下车旅客达1 3 2 万入。其中始发和终到的旅客为 7 2 万人( 包括新干线1 8 万人) 、中转旅客6 0 万人。每天头班列车的发车时间为4 ：3 0 ， 与 末班车到达时间为0 ：3 0 ，客车到发时间带为2 0 h 。平均每分钟就有22 列开出或到 达。旅客乘车的高峰时间带为上午7 9 时主要是职工上班、学生上学，在高峰 时问带客运量高达1 6 万人，l l 以上，占全日客运量的1 2 ；出发列车多达2 4 2 7 列t 同向列车最小间隔为2 m i n l o s 。 东京站的各种设施都实现了现代化和自动化。如到发线采用了自动排列进路 和监督列车运行的行车自动化装置，售票工作采川了电子计算机预定座席系统、 自动售票机和窗口车票印刷发行机等设备，目前全站采用了座席预定机7 3 台( 包 括各用6 台) 、自动售票书l 1 0 3 5 台、窗口车票印刷发行机2 2 台总共1 9 8 台，每天 可发售客票1 5 万多张( 其中预定和自动售票9 4 7 0 0 张。印刷发行1 6 9 8 0 0 张窗1 ：2 售 票3 6 4 0 0 张1 。此外，旅客问讯、列车到发报点、小件行李寄存等也采用了现代化 和自动化设备，为旅客提供了十分方便的条件。 ( 2 ) 柏林总站概况 柏林总站( b e r l i n h a u p t b a h n h o f ) 位于柏林市的中心( i n t h e h e a r to f b e r l i n 见图1 - - 2 - - 1 ) ，位于联邦大臣官围埘面，紧挨r e i c h s t a g 大厦和离b r a n d e n b u r g f 不远的地方，建造了这座可以容纳每灭3 0 万客流、具有吸引力的商业中心相结合 的现代化车站。 图i 一2 一l 柏林蘑菇型铁路枢纽示意图 柏林站站虏建在s p r e e b o g e n 大厦内，是欧洲最大、最现代的贯通式车站 ( c r o s s i n gs t a t i o n ) ，足2 l 世纪与流动件要求有敬结合的标志性建筑，也成为关键 意义上的交通中枢，是一个极其吸引力和潜力的商业叶j 心。每天大约3 0 万旅客到 达车站，每l5 m i n 匈四面八方发出1 列列车。每天大约i i 0 0 y u 长途、地区以及高 速列车，在两个不同屡由的1 4 个站台上到发，可以快速到达柏林地区、其他城市 以及欧洲目的地。德国铁路期望在2 0 1 0 年，长途客流能够增加6 0 0 万增量，达到 1 9 0 0 万。 柏林总站这个超现代的铁路车站，提供r 通勤、商务旅行和囡私出行等旅客 第1 章绪论 的发到、换乘服务，以及客流组织完善和非常有效的交通基础设施，与广泛的购 物和饭店设施之间令人愉快的综合服务，与s b a h n 、公共汽车、电车等各种运输 方式相衔接。 南北向线路8 条线路的4 座站台设置在第一2 层位于地下1 5 m ，直接与地铁 u 5 线、“大臣的线”的车站相邻。在其上面的第一l 层、第0 层以及第l 层，那里有 许多商店、饭店的出口和其他服务设施。最上层容纳一座s - b a h n 站台和两座东西 向的长途列车站台。参见图1 2 2 。 圈i 一22 新柏林总站截面示意图 大柏林区的4 0 0 万居民和每年前来的1 3 0 0 万游客，能使用广泛的购物设施。 在三个楼层l 有15 万甲方米零售空间，因此，充分整合商店、服务设施和饭店 出口1 分重要。在这一非凡设计建筑里全景式电梯、商店、咖啡吧和餐馆，与 开放的、日光透射的空蜘结合在一起，把车站变成一个旅游肚地。 ( 3 ) 北京站概况 北京枢纽衔接京护、京广、京九、京原、丰沙、京包、京通、束承、京秦、 大秦等1 0 条干线，通过东南、东北、两北环线相连，构成特大型辐射式环线铁路 枢纽是路删中最重要的枢纽2 一。枢纽内现订9 9 个车站，其中北京、北京西、 北京南和北京北为客运站，f 台西为路网性编组站，丰台、双桥 作业站，石最山南站为l 业站。 是i - 2 枢纽内主要客运站分工如表l 一2 i 枢纽内主蟹客运站分工 家店为技术 所示。 客站车站等级主要办理到艇旅客列车的去向到发列车( 对州) 京山、京沪、京包、京秦、京原：平壤、乌 北京站特等 兰巴托、莫斯科等旧际列车 北京西站特等京广、京九、部分京包方向5 0 3 ( 行包) 北京南站 等 京漳城际铁路、京沪高速铁路 2 0 0 88 i 开通运营 北京北站等年发送旅客1 0 0 万余 ，发送货物9 刀c 规划年度北京枢纽将引八京沪、京广、京哈3 条客运专线，北京一石家_ f 、 北京一承德、北京一唐1 j i 一秦皇岛3 条城际客运专线，形成巾“北京、北京西、北 第1 章绪论 京南、北京北站4 个主要客站、新北京东、丰台站2 个辅助客站”的客运系统，丰 台西、魏善庄南站2 个编组站、石景山南、三家店、三河、沙河南站4 个技术作业 站的解编系统，以及1 个集装箱中心站、2 个集装箱办理站、8 个专业性货场、l1 个综合性货运站的货运系统，共计1 2 6 个车站组成的特大型辐射式环行铁路枢纽。 1 3 论文研究方法与内容 1 3 1 研究方法 采用理论分析和实证研究相结合、定性分析和定量分析相结合的方法。利用 铁路运输组织学、旅客运输、运筹学、运输经济学等理论，对论文内容进行系统 的理论分析，运用仿真技术和方法，通过提出相应的模型及算法，对提速条件下 大型客运站的通过能力进行计算机的仿真计算与分析，从中得到提高车站通过能 力的建议和措施。具体的技术路线是： ( 1 ) 走访有关部门，如客运处、运输处、主要客运站等单位和部门，了解 客运站运输组织现状及存在问题； ( 2 ) 查阅国内外有关文献资料，在已有成果的基础上，作进一步的分析论 证： ( 3 ) 开展提速条件下大型客运站通过能力仿真分析的研究； ( 4 ) 对计算数据进行分析，提出建议和措施，最终完成论文。 完成论文的主要条件是查阅和获取资料的条件和计算机编写软件所需硬件 条件，具体包括图书馆的使用、计算机及网络设备、查阅和购买资料的经费以及 走访相关部门、同有关单位的协调等出差调研费等。 1 3 2 研究内容 第1 章绪论。论述了本文研究的背景和意义，对国内外相关研究作了文献 综述，对客运站的发展概况进行了初步分析，最后，简要论述了本文的研究方法、 与研究内容( 论文框架) 。 第2 章大型客运站能力概况分析。分析了大型客站运输组织现状，包括枢 纽地区客运站分工、运输组织现状等：分析了车站能力及其利用的现状。 第3 章各类旅客列车技术作业过程分析。分析了客运站技术作业过程及其 内容，论述了客运站车场及线路专门化，并对客技站技术作业过程作了分析。 第4 章车站通过能力的仿真分析。在对通过能力计算算法模型分析的基础 上，探讨了仿真模型的选择，构建了相应的仿真模型。 第5 章仿真实例分析。在分析上海站通过能力现状的基础上，对上海站通 r 第l 章绪论 过能力进行了仿真分析，对客技站车底整备作业能力也进行了仿真分析。 第6 章结语。归纳了论文的主要工作和结论，并指出了有待进一步研究的 问题。 论文的研究重点是提速条件下各类列车技术作业优化、车站通过能力的仿真 计算、车站能力协调组织优化技术。 9 第2 章大型客运站能力概况分析 第2 章大型客运站能力概况分析 2 1 大型客站运输组织现状分析 以上海枢纽为例，对“枢纽地区客运站分工、运输组织现状”作以下分析： ( 1 ) 客运站概况 上海直属站管辖上海、上海南、光新路等站，分述如下： 上海站是上海枢纽内的主要客运站，车站为尽端通过式布置，客技站与 客运机务段均位于车站东端并与车站纵列配置，车站西端设有光新路存车场； 车站设有基本站台1 座( 4 5 0 m x l 2 m ) ，中间站台6 座( 5 0 0 m x l 2 m ) ，均配有相应 长度的雨棚，站台中心两端各有9 m 宽的旅客出站地道l 座。站内采用高架候车， 南北开口的布局。 上海南站是枢纽内的主要客运站，沪杭线的起点站，车站规模为：旅客 站台6 座( 5 5 0 1 5 m ，5 5 0 1 2 m 5 ) ，另有机待线1 条，安全线2 条，设南、北广 场，最高聚集人数6 0 0 0 人。 在建的虹桥铁路客站，距离虹桥机场4 0 0 m ，北端引接京沪高速铁路、京 沪铁路、沪宁城际铁路及动车运用所走行线；南端与沪昆铁路、沪杭甬客运专 线、沪杭城际铁路接轨，将作为京沪、沪杭高铁和沪宁、沪杭城际铁路的专用 客站，以接发时速2 0 0 k m 以上的高速和城际列车为主，按1 6 台3 0 股道布置，其 中：设高速( 1 0 台1 9 线) 、城际兼普速( 6 5 1 1 线) 2 个车场，设计日吞吐量2 0 万人次，建成后将是上海第一大站，铁路到发量相当于上海站与上海南站的总 和。虹桥站承担了高速铁路、普通铁路和城际铁路“三铁合一”的客运功能。 ( 2 ) 客技站概况 上海客技站。主要办理本段上海站始发终到列车( 含通勤列车的到发，枢 纽小运转列车) 车底的整备作业( 客车技检、解编作业) 、取送作业( 车底取送、 车辆段检修车的取送) ，以及存车停放，本务机车的出入段，有存车线1 6 条。 上南动车运用所。主要为动车组的整备作业以及客车存放，办理与上海南 站间的动车组、车底转场作业。具体任务有：客车车底的存放、技术整备、 解编作业，车底和检修车的取送。动车组的轮对踏面检测、检修、清洗、抽 污、存放作业。有8 条动车组存车线，9 条客车存车线，4 条动车检修线，并设有 三层作业平台，可以同时对4 组动车组列车进行“立体”检修( 走行部、车厢和项 部) ，是目前全国铁路规模和检修量最大的动车运用所。上海南动车运用所一昼 夜需办理11 列图定动车组列车的检修、洗车、排污等作业，其中9 列动车组列车 1 0 第2 章大型客运站能力概况分析 均集中在夜间作业。另还需办理热备的检修、洗车、排污等作业。 上海枢纽有关车站技术设备如表2 一l 一1 所示。 表2 一l l上海枢纽有关车站技术设备概况 车站 车站联锁 正线 到发线 存车线有效长m道岔 上海站 4 1 3 2 机走线 8 3 6 - 9 4 21 4 0 上海南站计算机 21 2 幸36 0 5 - 8 9 88 4 客技站集中联锁 1 64 4 4 - 5 5 53 9 上南动车所 1 74 3 l - 5 9 62 9 光新路站6 5 0 2 电气集中联锁 2 1 34 8 7 - 9 7 7 3 6 + 注：上海南站到发线中l 条兼机走线；上南动车运用所1 7 条存车线中，8 条为动车组存 车线，9 条为客车存车线。 ( 3 ) 枢纽内客运站分工及作业量 目前上海铁路枢纽内的主客运站为上海站与上海南站，两站的分工可简要 归纳为：北到北开，南到南开，两站互开。臣i j ：t l 向通道的主客站为上海站，主 要承担“北到北发”旅客列车( 上海西站为辅助客站) ；南向通道主客站为上海南 站，主要承担“南到南发”旅客列车。上海站与上海南站通过沪杭外环线连通。 上海枢纽现站现状作业分工及作业量如表2 一l 一2 所示。 表2 一l 一2 既有上海枢纽客站分工和客车对数表( 单位：对) 上海上海南 列车种类及其方向 动直特快快动直特 快 快 小 小计 奎 达快速客 车 达快速 客计 始发京沪线 468 51 353 6 5 终到 沪昆线 ll2 直通 沪春沪昆线 2ll1 8 42 6 始发京沪线 3 39324 7 终到 沪昆线 1ll3 管内 沪春沪昆线94 31 6 京沪线 13851 7 中转 沪昆线 l3851 7 通过 沪春沪昆线 资料来源：2 0 0 8 年“6 1i ”运行图到发列车分类统计表； 上海站始发终到旅客列车8 8 5 对( 京沪8 3 5 对：直通3 6 5 对、管内4 7 对； 沪昆5 对：直通2 对、管内3 对) ；中转通过旅客列车1 7 对( 直通8 对、管内 9 对) 。上海南站始发终到旅客列车4 2 对( 直通2 6 对、管内1 6 对。其中开行 动车为1 l 对：直通2 对、管内9 对) 。 第2 章大型客运站能力概况分析 ( 4 ) 上海枢纽客运站规划 未来上海枢纽将形成多线引入、多站分工的局面。将打破长期维持的以京 沪、沪昆两条正线为主轴的扇行辐射总图格局，衔接京沪铁路、京沪高速铁路、 沪昆铁路、沪杭甬客运专线、沪宁城际、沪杭城际、沪乍铁路、沪通铁路、沪 镇铁路等，共计5 个方向9 条干线，并建设浦东铁路，形成以京沪、沪杭方向为 主轴向外扇形辐射的特大型环形铁路枢纽格局。 随着京沪高速铁路、宁沪杭城际客运专线的引入及浦东铁路的建设，客运 系统将形成“四主三辅”格局：上海站、上海南站、虹桥站、浦东站为主客站， 上海西站、浦东南站、漕溪路站为辅助客站。浦东规划的主客站为浦东客站， 高速客运站位于在建的虹桥站。四个主客站呈环状分布。 上海站。充分利用既有上海站股道数量及主要客运设备，对咽喉区进行局 部改造，自北向南分为“高速、城际、普速”三个车场。办理南京、南通和镇江 三个方向的“北到北发”的城际、普速始发终到旅客列车。并办理少量京沪高速 列车的始发终到，尽可能满足长途旅客进入市中心的要求。 上海南站。充分利用既有上海南站股道数量及主要客运设备，对咽喉区进 行局部改造，自南向北分为“高速、城际、普速”三个车场。办理杭州和乍浦两 个方向的“南到南发”的高速、城际、普速始发终到客车。 虹桥站。作为京沪高铁、沪杭甬客运专线和沪宁、沪杭城际铁路的专用客 站，以接发高速和城际列车为主。办理南京、杭州两个方向的高速列车和城际 列车的始发终到，不仅可以充分利用车站设施，还可以为南京一杭州的旅客提 供方便的换乘服务。 2 2 车站能力及其利用现状分析 2 2 1 上海站到发能力适应性分析 ( 1 ) 现有到发线通过能力 上海站日均到发列车1 2 2 5 对，其中既有列车始发终到8 2 5 对、动车组4 0 对。 在所有终到列车中，包含了“站折列车”和“入库列车”两种。其中，站折列车是 指列车终到后车底不入库( 不送至客技站) ，在车站到发线上立即折返的列车( 也 称立折列车) 。根据2 0 0 8 年6 月1 1 日上海铁路局运行图技术资料，京沪方向站 折列车1 0 9 列，沪杭方向站折列车3 3 列。上海站始发终到旅客列车8 8 5 对( 京 沪8 3 5 对：直通3 6 5 对、管内4 7 对；沪昆5 对：直通2 对、管内3 对) ：中转 通过旅客列车1 7 对( 直通8 对、管内9 对) 。 第2 章大型客运站能力概况分析 按照旅客列车技术作业规范，通过、站折、始发、终到列车所占用到发线 的时间一般分别为 t 占通= f 接+ f 通俘+ ，发2 8 r a i n ( 2 - - 2 - - i ) t d i 折= t m + f 折停+ f 发2 1 2 0 m i n ( 2 2 2 ) t 占始= t 转出+ ，始停+ f 发2 4 0 m i n ( 2 - - 2 - - 3 ) t 占终= ，接+ ，终停+ f 转入2 3 0 m i n ( 2 - - 2 - - 4 ) 动车组技术作业所占用到发线时间一般分别为： ，占折= f 接+ i f 折停+ f 发2 2 0 m i n ( 2 2 5 ) t 占始= t 转出+ f 始停+ f 发2 15min(2-2-6) ，占终= 接+ 终停+ 7 转入2 1 5 m i n ( 2 - - 2 - - 7 ) 表2 2 1上海站不同作业种类列车数及其占所有到发列车比例 普通列车动车组列车 列车种类计 中转始发终到折返中转始发终到折返 列数3 22 4 52 4 55 4 2 9 9 5 6 2 1 l 比例( )1 5 1 71 1 6 2li 6 22 5 5 90 9 44 2 64 2 62 6 5 41 0 0 0 0 作业时间( m i n )84 03 01 2 081 51 52 04 6 7 2 分别根据普通列车和动车组4 种不同作业种类列车所占比例( 参见表2 2 一1 ) ，平均一列车占用到发线时间为 t 占均= 口通名通+ 口折t 占折+ 口始7 占始+ 口终t 占终2 4 6 7 2 m i n ( 2 - - 2 - - 8 ) 现有到发线通过能力蚀可按下式计算 ：坐坠掣( 则 ( 2 2 9 ) 占均 式中：所车站到发线数量，股； 培一昼夜内停止接发旅客列车的时间，m i n ； 口空费车站到发线空费系数，o 口空费 l ； ，占均平均一列旅客列车占用到发线时间，m i n 。 上海站到发线渐为1 3 股，据文献名取1 2 0 m i n 。当d 通= l o e ( 1 0 ，2 0 ) 时，空费系数口中费= o 2 0 。则上海站现有到发线通过能力为 第2 章大型客运站能力概况分析 r i g ：2 1 3 ( 1 4 4 0 一1 2 0 ) ( 1 0 2 0 )= 2 9 3 8 ( 列d ) 4 6 7 2 k ：兰兰! 丝：毛1 0 0 目前该站通过能力平均利用率为： 2 9 3 v - - 8 3 4 。可见利用 率已经很高。 ( 2 ) 高峰小时到发线通过能力 除了计算全天平均值外，还需考虑各时段列车到发的不均衡性，计算高峰 时段到发线通过能力及其利用率，以检验其适应情况。 若直通列车到发时间与现有规律基本相同( 由于跨局直通列车的到发时间 变化范围较小，假设按现有时段到发) ，在城际轨道交通建成初期，上海站5 ：0 0 - 2 3 ：0 0 间列车到发情况( 暂不考虑被分流的高速列车，沪杭方向列车己在上海南 站到发) 如表2 2 2 所示。参照式( 2 2 7 ) ，则高峰时间内上海站到发线 ”峰 通过能力“客为 门警：坐掣 ( 2 十 占均 式中，瑶均是既有列车、动车组和高速列车等的始发终到和站折时间按照 各自所占比例加权平均的结果，空费系数口空费取o 2 5 。由表2 - - 2 - - 2 可知，上 海站到发线通过能力在( 1 1 ：0 0 1 3 ：0 0 ) 、( 1 6 ：o o 一1 7 ：0 0 ) 、( 2 1 ：0 0 - - 2 2 ：0 0 ) 时 段的利用率超过1 0 0 ( 如图2 2 1 所示) 。因此，上海站的高峰时段运能不 能满足要求。 图2 2 一l上海站不同时段到发线利用率分布 第2 章大型客运站能力概况分析 表2 2 2 上海站分时段到发线通过能力分析( 京沪方向) 动 动 动 监 普 蓝 始发终到站折 动发 动到动折需要实际日日 时段发到折发到折比例比例比例比例比例比例 能力 通过 利用率 5 630o023o 0 00 2 50 3 8o 3 80ol o 0 680 7 9 4 9 6 73002400 2 20 4 40 0 00 3 30 0 002 1 4 990 4 1 8 8 7 830215oo 0 90 4 50 0 0o 2 7o0 1 82 3 4 01 l0 4 7 0 1 8 90o6202o 2 00 0 00 2 00 0 0 o 0 0 0 6 01 3 3 0 l o0 7 5 2 1 9 1 0oo3l320 1 l 0 3 30 2 2 0 0 0 0 0 00 3 31 2 2 490 7 3 5 0 1 0 1 l0o701