（交通运输规划与管理专业论文）高速铁路引入既有枢纽条件下客运站布置.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 铁路枢纽是整个铁路网的心脏。合理设置枢纽设施，是有效、均衡地组 织铁路枢纽运输工作的基础。高速铁路引入既有铁路枢纽后，势必打破既有 铁路枢纽客运站的分工，而且高速铁路的技术特征与既有铁路又存在着很大 的区别，因此必须对高速铁路引入既有枢纽条件下的客运站布置相关问题进 行研究。 1 论文分析了高速客运站作业与既有客运站的不同点；分析了枢纽内高 速客运站的类型，并分析了每种类型车站作业特点及应用；论文探讨了枢纽 高速客运站选址的原则和布置的一般步骤。 2 论文从铁路及旅客双方综合考虑，以基本建设投资费用、铁路运营费 用和旅客在客运站集散费用之和最小为优化目标，建立了枢纽客运站布置的 整数规划模型，分析了模型参数值的确定方法，并分析了在高速铁路引入既 有枢纽条件下模型的应用，提出应用枚举法求解，确定出枢纽内高速客运站 相对比较优的位置及数量方案，作为进一步研究的备选方案。论文举例说明 了模型参数值的确定和模型的求解方法。 3 为综合考虑枢纽高速客运站布置的影响因素，提出更合理的设置方案， 论文提出了铁路枢纽高速客运站布置方案比选的a h p f u z z y 方法。首先建 立了高速客运站布置方案比选的评价指标体系，应用层次分析法确定各项指 标的权重，最后应用模糊综合评价对备选方案进行比选。把该法应用于南京 枢纽高速客运站布置方案比选中，验证了它是可行的。 4 论文还对高速客运站到发线有效长和数量、旅客站台宽度进行了研究， 并提出相应的建议。 关键词高速铁路，整数规划，层次分析法，模糊综合评价，高速客运站设备 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 a b s t r a c t r a i l w a yh u bi sh e a r to ft h ew h o l er a i l w a yn e t w o r k s e t t i n gt h eh u bf a c i l i t i e s r e a s o n a b l yp l a y sb a s i sr o l ei no r g a n i z i n gt h eh u br a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ne f f e c t i v e l y a n de q u a b l y t h el e a d i n go fh i g h - s p e e dr a i l w a yd e s t r o y e db a l a n c eo ft h ee x i s t e n t r a i l w a yh u b t h et e c h n o l o g yo fh i g h - s p e e dr a i l w a yi sg r e a t l yd i f f e r e n tf r o mt h e e x i s t e n tr a i l w a y s ow em u s tm a k es t u d yo nr e l e v a n tp r o b l e m sa b o u tt h el a y o u to f p a s s e n g e rs t a t i o nu n d e rt h ec o n d i t i o nt h a th i g h - s p e e dr a i l w a yi sc o n n e c t e dw i t ht h e e x i s t e n tr a i l w a yh u b 1 t h et h e s i sa n a l y z e dt h ed i f f e r e n tt a s ko ft h eh i g h - s p e e dr a i l w a ys t a t i o n s f r o mt h ee x i s t e n ts t a t i o n s ，c l a s s i f i e dh i g h - s p e e dp a s s e n g e rs t a t i o n s ，a n dm a d e a n a l y s i so nt h eo p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n da p p l i c a t i o na r e ao fe v e r ys t y l e s i nt h e t h e s i s ，t h ep r i n c i p l e so fp o s i t i o ns e l e c t i n ga n dl a y o u ts t e p sa r ed i s c u s s e d 2 c o n s i d e r i n gb o t ht h er a i l w a ya d m i n i s t r a t o ra n dp a s s e n g e r s ，r e g a r d i n g s u m m a t i o no fi n f r a s t r u c t u r ei n v e s t m e n tc o s t ，r a i l w a yo p e r a t i o ne x p e n s ea n d e x p e n s e o fg a t h e r i n ga n dd i s p e n s i n go fp a s s e n g e r si n r a i l w a y s t a t i o n sa s o p t i m i z a t i o nt a r g e t i n t e g e rp l a n n i n gm o d e lo fp a s s e n g e rs t a t i o n sl a y o u ti nh u bi s b a s e d h o wt om a k ec e r t a i nt h em o d e lp a r a m e t e r si sa n a l y z e d ，a n dt h ea p p l i c a t i o n o ft h em o d e lu n d e rt h ec o n d i t i o nt h a th i g h s p e e dr a i lw a si n t r o d u c e dt ot h ee x i s t e n t h u bi sa n a l y z e d s o l v i n gi tw i t he n u m e r a t i v em e t h o di sb r o u g h tf o r w a r d s e v e r a l s c h e m e so fn u m b e ra n dp o s i t i o no fr a i l w a ys t a t i o ni nr a i l w a yh u ba t ec o n c l u d e da s o p t i o n sf o rf u r t h e rs t u d y a ne x a m p l ei sg i v e nt o a c c o u n tf o r t h em e t h o do f p a r a m e t e r sa s c e r t a i n i n ga n dm o d e ls o l v i n g 3 t oc o n s i d e rt h ew h o l ei m p a c tf a c t o r so ft h eh i g h - s p e e dp a s s e n g e rs t a t i o n l a y o u ta n ds e tu pam o r er e a s o n a b l ep l a n ，a h p f u z z ym e t h o do fh i g h - s p e e d p a s s e n g e rs t a t i o n sl a y o u ts e l e c t i n gi nr a i l w a yh u bi sb r o u g h tf o r w a r di nt h ea r t i c l e f i r s t l y , e v a l u a t i n gi n d e xs y s t e mo fp a s s e n g e rs t a t i o n sl a y o u ti sb a s e d t h e nt h e a h pm e t h o di su s e di nw e i g h t i n e s so fi n d e x i nt h ee n d ，f u z z yc o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o ni sa p p l i e di ns e l e c t i n gt h es c h e m e s i ti sa p p l i e di nt h es e l e c t i o no ft h e l l i g h - s p e e dp a s s e n g e rs t a t i o n si nn a n j i n gh u b ，w h i c hp r o v e dt h a ti tw a s f e a s i b l e 4 r e s e a r c ho np r o b l e m so nl e n g t ha n da m o u n to fa r r i v a l d e p a r t u r el i n e s ， b r e a d t ho fp l a t f o r m si sm a d e ，a n dc o r r e s p o n d i n gs u g g e s t i o n sa r eg i v e n k e y w o rd s h i g h - s p e e dr a i l w a y ；i n t e g e rp l a n n i n gm o d e l ；a h p ；f u z z y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ；e q u i p m e n t so fh i g h s p e e dp a s s e n g e r s t a t i o n 西南交通大学四南爻遗大罕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密d ，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签名：舅p 旁江 日期：w 6 年6 月叱日 一 杈 夕日 之如 )i、月 ：e 名年签喝臌琊 老： 导期指日 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1 提出枢纽高速客运站布置方案初选方法； 2 采用a h p f u z z y 方法进行高速客运站方案进一步比选； 3 对旅客在高速列车到达前后状态进行动态分析确定高速站站台宽度。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 课题的研究意义 铁路枢纽是整个铁路网的心脏，是连接铁路干、支线的中枢，是为城市、 工业区或港埠区服务以及与国民经济各部门联系的重要纽带，也是大交通运 输枢纽的主要组成部分。凡有多条铁路交会或一条铁路的起终点( 港口、码头、 国境站或省会、大城镇等) 铁路运输集中、设备多的地区，都可以形成铁路枢 纽。 根据客运专线的初步规划方案客运专线网思路研究及铁路中长期 网发展规划，2 l 世纪中叶，将建成北京一上海、北京一广州、天津一哈尔滨( 大 连) 、徐州一兰州、上海一长沙一昆明、上海一武汉一成都( 沿江通道) 、杭州一福 州一深圳( 东南沿海) 、青岛一济南一太原“四纵四横 8 条客运专线通道，客运 专线规模将达到1 5 0 0 0 k ，未来2 0 年，京沪、京广等繁忙干线的客运专线通道 将率先建成。有客运专线连接的铁路枢纽有：哈尔滨、沈阳、锦州、长春、 大连、北京、天津、济南、徐州、蚌埠、南京、上海、杭州、石家庄、郑州、 武汉、长沙、衡阳、广州、洛阳、西安、兰州、青岛、太原、成都、重庆、 昆明、南昌、贵阳、福州、厦门、深圳、合肥。 建国5 0 多年来，铁路枢纽建设取得重大进展，但与运输需求相比，还存 在着差距，更不能满足铁路跨越式发展的要求。我国路网枢纽发展目标是： 通过2 0 年的建设，使铁路主要车站和枢纽在铁路网中定位清楚、布局合理、 分工明确、规模适宜、协调配套、能力快速扩大、装备显著改善、效率较大 提高，适应发达铁路网的要求。 我国正处于高速铁路建设的高峰时期，“以人为本、服务运输、强本减末， 系统优化、着眼发展 是高速铁路建设理念和运营目标。高速铁路引入既有 铁路枢纽后，对枢纽的设计和规划将产生巨大的影响，这势必打破铁路枢纽 运输系统既有的格局，对车站布置及点线能力协调提出了新的要求，因此必 须重新设置高速铁路车站，对枢纽内客运系统进行重新分工。由于高速铁路 的运输对象、运输效率、信号制式、运输质量等与既有铁路不同，因此对客 运站内部设备设置要求不尽相同。我国高速铁路建设才刚刚起步，需要研究 的问题很多，引入既有铁路枢纽条件下客运站布置问题就是其中之一。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 国内外铁路枢纽客运站发展分析 1 2 1 国外现状 一些发达国家高速铁路建设起步较早，铁路枢纽客运站的布局、结构和 设备，一般都经历了由简单到复杂，由不合理到合理，并逐步完善的发展过 程。，早期欧美发达国家在铁路建设过程中经历了无序竞争阶段，隶属不同公 司的铁路引入枢纽后独立设站，导致枢纽内车站多、乱、散，造成旅客乘降( 换 乘) 不便；众多铁路穿越城市既影响城市环境，也占用大量土地。随着铁路公 司的不断兼并和建设管理法制化，逐渐形成功能相对完善的铁路枢纽，车站 相对集中，尽头式客运站逐步被改造为通过式，不少铁路枢纽改造成集多种 运输方式于一体的综合交通枢纽，方便了旅客乘车。在其发展过程中，有如 下共同特点1 9 】： 1 铁路客运站多为尽头式伸入到城市中心区边缘，且被城市包围 表i - i国外铁路枢纽内客运站的分布情况 铁路和城市是相互依存和彼此支持的，又互有一定矛盾。在处理这种对 立统一关系时，不少国家各有独到之处，巧妙地将铁路客运站设在市内繁华 的居民区和商业区内，有的伸向市区广场，缓解了市内使用汽车所造成的能 源紧张和交通拥挤的矛盾。如英国伦敦枢纽内，有1 5 个铁路旅客车站伸入市 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 区，居民只要走行1 6 - 3 3 k m 就能乘坐火车，巴黎亦是如此。表卜l 列举部分 国外大城市客运站设置的情况。 2 引入枢纽的干线数量逐渐增多，使枢纽由简单型发展到复杂型 随着铁路的建设的进行，新建铁路线逐渐引入铁路枢纽，许多国家服务 于特大城市的铁路枢纽布置图形变的越来越复杂。现有枢纽结构大多为放射 环行或放射半环形等形式。这样的布置总图保证了枢纽引入线间的联系， 便于组织旅客列车运行和实现客货分流。 3 充分利用既有设施，逐渐形成内客外货、附属设施外移格局 客运设备布置的趋势是： ( 1 ) 特大城市铁路枢纽，修建穿过中心区地下直径线增多了。有的在直 径线上还修建卜2 处大型客运站，在城市其他区域，布置若干辅助客运站，以 有效地满足较大的客运量要求。 ( 2 ) 改建尽头式客运站为通过式客运站，以增加枢纽内旅客车站的通过 能力和枢纽的机动性。 ( 3 ) 当深入市中心区的尽头式客运站能力饱和而有无扩建的可能时，分 出近郊客运作业，以减轻咽喉负荷。 ( 4 ) 在既有客运站上，拆除货运设备，以扩大客运能力。 ( 5 ) 把占地较多又与城市无直接关系的客运机务段、客运车辆段、客车 整备所移出市区范围，置于郊区。 4 注重铁路与其它运输方式和城市规划相协调 国外综合交通枢纽布局特别重视以人为本，除研究各种交通方式自身的 技术设施合理布局外，重点集中在与其它运输方式综合布局与运营组织的协 调上。提出枢纽布局应优化城市总体规划、方便乘客乘降( 换乘) 、促进所在 城市的发展；高速铁路要充分利用既有铁路车站设施和城市基础设施：鼓励 建立立体化、集多种交通运输方式为一体化的综合交通枢纽；合理确定综合 交通枢纽规模，节约城市土地资源，与周围环境相协调【3 1 。 1 2 2 国内现状 纵观我国铁路枢纽客运系统，都存在以下普遍问题： 1 枢纽内客运站布点位置、数量不合理，不能满足运输市场的需求 有大量客流产生的消失的京、津、沪、汉、宁、沈等城市，一般平均每 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 5 - 3 条引入线才设1 个客运站，而沈阳多至6 条才有1 个客运站；按城市总人 口计，每3 0 0 6 0 0 万人口设1 客运站；按城市面积，3 0 0 0 - 6 0 0 0 k m 2 设1 客运站， 沈阳则大到8 5 1 5 k m 2 才设有1 个客运站。对比国外一些大城市，平均每i - 2 条引 入线、每百万人口、3 0 l o o k m 2 面积设1 客运站的情况，数量明显的为少，在与 客源的分布紧密结合方面存在差距，不能满足大量增开客车的需要。 2 枢纽客运站的进路偏少 我国一些客运站的进路数只有2 - 3 股，大大影响了车站的接发车能力和车 站的通过能力。而国外一些大型客运站，有比较多的车站进路，每一个引入 方向有卜2 股道，因此，许多车站是4 线进路，甚至多达8 线进路。 3 国内客运站设置距市中心较远 铁路客运站设置靠近市中心和居民的生活区，是当今铁路与航空竞争的 优势所在。对于我国的客运站，多数设置地点是适宜的，也有少数客运站的 位置距城市中心区稍远。 表卜2 列举了国内一些大型铁路枢纽客运站分布情况。 表卜2国内大型铁路枢纽客运站分布情况 枢纽内客运站布置问题牵涉的因素很多，是一个非常复杂的决策问题。 文献 1 】对公路客运站布局和站址选择应使旅客集中、疏散的费用与客运站建 设、经营费用之和最小，以能力、发到量均衡为约束条件，给出了模型的求 解方法，但是没有提供算例支持。文献f 2 1 以旅客出行分布和出行时间为基础， 建立了铁路客运站设置优化模型，但是此论文是基于普通铁路枢纽进行研究 的，文中约束条件未进行具体化，也未给出在现场应用的例子。文献f 3 1 总结 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 了国外铁路枢纽客运站设置经验，结合我国国情、路情，提出枢纽客运站布 置一般原则。但没有应用数学方法建立模型，说服力不强。文献4 1 研究客运 站设置时考虑了建设成本、运营成本、通过能力占用和旅客走行距离4 个因素， 建立了整数规划模型，但是未考虑客运站设置的所有因素，也没有给出具体 的算例。文献【2 3 】对运输组织模式、枢纽内客运站分工、旅客换乘需求以及 运营管理体制、引入线工程难易程度等因素综合分析，给出不同性质枢纽下 客运站设置的一般方案选择。认为客运站设置影响因素关键在于客流特征和 换乘要求以及引入客专线路数量。但论文缺乏定量分析，与设计院规划方案 有差距。文献【2 2 】、【4 2 1 等是针对具体的铁路枢纽，多采用定性分析的方法， 对不同高速客运站布置方案进行优缺点比较。设计者个人主观因素对布置方 案的影响较大。文献【4 7 】选取了铁路客运站设置的6 个主要因素，并对指标进 行了定量化处理，通过专家分析确定权重。人的主观性对指标权重影响大， 未对方案进行更科学的综合比选。 由此可见，国内外科技工作者对铁路枢纽研究，多为针对某个具体的枢 纽进行研究，而且在枢纽方案比选时定性因素多，定量比较少，现场实践多， 理论研究少。在实际中，设计者的主观因素的方案比选影响很大，缺少适合 所有枢纽的完整的理论和方法体系。虽然有些学者也作这方面的试探性研究， 但都是初步的，未考虑所有因素，有待进一步修订和完善。 。 1 3 论文研究目标及内容 1 3 1 研究目标 本论文以国内外既有铁路枢纽成功设计经验为参考，结合我国高速铁路 逐步引入既有枢纽的情况，运用系统工程、运筹学等知识，对国内铁路枢纽 客运站设置案例进行理论提炼，以探讨铁路枢纽内客运站的设置和高速铁路 引入枢纽后客运站站内设备布置的一般原则和规律，以期对现场枢纽及高速 客运站设计提供理论指导。 1 3 2 主要研究内容及思路 论文研究内容主要为以下几个方面： 1 高速铁路引入枢纽后的客运站数量、位置备选方案的确定 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 从建设成本、便于旅客换乘、运营成本、枢纽设计能力、城市规划等因 素考虑，权衡利弊，结合我国高速铁路逐步引入枢纽的情况，建立整数规划 模型，以运能满足运量为约束条件，确定铁路枢纽内拟增加的高速客运站位 置、数量，选择出几个较优的高速客运站设置方案作为备选方案。 2 综合应用层次分析法和模糊综合评价高速客运站设置方案进一步比选 方法研究 综合应用a h p 和模糊数学的基本原理和方法对枢纽高速客运站布置方 案的进行进一步综合比选。首先建立枢纽高速客运站设置的评价指标体系， 利用层次分析法确定所选用的指标的相应权重，用f u z z y 隶属度把所刻画评价 对象的指标值与评价等级结合起来，最终进行综合比选，从各选方案中选出 最优方案。 3 高速客运站相关设备布置问题研究 在已有的理论基础上，结合已建设完成的和正在建设的客运专线实践技 术总结，进行理论分析，研究高速客运站车场到发线长度及数量、旅客站台 宽度有争论的设计问题。分析这些问题的研究背景，全面地、动态地对设备 使用进行分析，得出自己的研究结论，以经济、合理、人性化地设计高速客 运站相关设备。 论文的研究思路如图1 - 1 。 1 4 研究方法及可行性 本文参照国外铁路枢纽具体设计成功经验，尽可能的借鉴已有的研究成 果，利用已有的研究资料，综合考虑各种影响因素，在科研人员和技术专业 人员以往研究的基础上，采取定性与定量相结合的分析方法，建立相应的决 策模型，进行科学决策。参加设计院进行的我国正在建设的铁路枢纽项目， 结合所学的专业知识，查阅大量的技术文献，进行归纳总结、创新。以期能 够在客运站布置方面进行一些有意义的尝试乃至有所创新。 枢纽内高速客运站布置是一个复杂的系统工程，涉及太多的不确定性因 素，分析决策时定性的比重较大，有些指标虽然能定量描述，但不能完全反 映指标特征，现场铁路枢纽高速客运站布置时也说明了这一点；然而铁路枢 纽高速客运站布置毕竟是一个客观事物，它肯定也有自己内在的发展规律， 在不断的摸索与实践中，我们也将会在此领域由必然走向自由。尽管国情不 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 同，一些发达国家已形成了一套铁路枢纽规划的技术体系并应用于实践。枢 纽高速铁路客运站布置和发展，各国都具有各自的特色，但由于同属于铁路 运输业，因此各国铁路枢纽客运站的设计和建设也具有共同的发展规律。而 且以前我国对既有线铁路枢纽客运站规划和设计过程中，积累了许多宝贵的 成功经验。故研究高速铁路引入既有枢纽条件下客运站布置问题存在着现实 意义，也存在取得进展的可能。 宏 观 研 究 图i - i研究思路图 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第2 章枢纽内高速客运站分析 铁路客运站是铁路旅客运输的基层生产单位。其主要任务是：安全、迅 速、准确、方便、有秩序地组织旅客上下车；行包、邮件的承运、装卸及搬 运；为旅客提供舒适的候车条件；，组织旅客列车安全、正点到发及客车车底 的取送，高质量、高效率地完成旅客运输任务；保证铁路与市内交通联系便 捷，使旅客迅速地疏散。因此，搞好客运站的设计工作，对提高铁路旅客运 输的效率和服务质量，具有十分重要的意义。 2 1 枢纽内高速客运站的特点 枢纽内高速客运站具有以下特点： 1 车站作业单一，只办理客运业务、不办理货运业务 在高速线上开行轻快货物列车问题复杂，投资大、运输组织和货物装卸 困难、涉及问题多，如火车轴重问题，速度差问题，信号适应问题，减少牵 引质量、加大牵引功率和减缓最大坡度问题，以及货物列车编组和货物装卸 问题，因此，高速线上以不办理货运、不开行轻快货物列车为宜。 2 枢纽内高速客运站不办理行包和邮件装卸任务 高速列车行车密度大、速度高，如果进行邮件和行李的装、卸作业，为 保证安全，必须建立地下拖车道路系统，这将大量增加高速站特别是部分高 架于既有站上和与既有站并列设置的高速站的工程投资。另外，办理行包、 邮件装卸而延长旅客列车停站时间与高速列车追求最短的旅行时间是不符 的。因此，高速列车不办理行包和邮件装卸作业。 2 2 枢纽内高速客运站的类型 车站按技术作业性质分为越行站、中间站和始发站。中间站和始发站都 是客运站，因此不宜把其中之一叫做客运站，而宜按作业特点加以区分。越 行站是专为办理本线旅客列车越行跨线旅客列车而设的车站；中间站主要办 理列车通过和越行作业、客运业务和少量的列车折返作业；始发站则主要办 理列车始发、终到作业及客运业务并设动车段( 所) 。按办理的客运量大小高 速站可分为特大、大、中、小型车站。车站按高峰时段的高峰小时旅客发送 量跗( 人) 进行分类：p h 1 0 0 0 0 人为特大型站；5 0 0 0 s p h 1 0 0 0 0 人为 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 大型站；1 0 0 0sp h 5 0 0 0 人为中型站：荫 1 0 0 0 人为小型站6 m 1 。 对于高速铁路沿线大、中城市的铁路枢纽，存在大量旅客在这到达、始 发或中转，车站规模一般较大，从客运作业的特点来讲，铁路枢纽内客运站一 般为始发站、中间站。从客运量来讲，一般属于特大、大、中型站。 高速铁路引入城市，基于充分利用既有场地和设备、便于旅客在高速铁 路和既有铁路之间换乘、利用城市现有公交系统和商业文化布局，最大限度 吸引客流、方便旅客的考虑，将高速线引入既有站作为一般的要求，特殊情 况下才考虑另址新设高速站。因此，在铁路枢纽内高速站总体上有两种布置 方案：独立新建、与既有车站接合设置。 2 2 1 新建的高速站 1 始发站 始发站设置在高速铁路的起点和终点，位于特大城市的铁路枢纽，主要 办理始发、终到高速列车的作业。新建的高速铁路始发站作业有以下几项啼1 ： ( 1 ) 办理高速旅客、跨线列车的客运业务和旅客换乘； ( 2 ) 办理高速旅客列车的始发、终到、动车组取送和折返作业； ( 3 ) 办理动车组的整备、检修作业； ( 4 ) 办理跨线旅客列车的通过作业。 2 中间站 设置于高速铁路沿线大、中城市的铁路枢纽的中间站，以办理通过的高 速列车为主，兼办少量始发、终到的高速列车。新建的高速铁路中间站办理 以下作业： ( 1 ) 办理高速、跨线旅客列车的客运业务和旅客换乘； ( 2 ) 办理停站、不停站的高速、跨线旅客列车通过作业； ( 3 ) 办理部分始发、终到高速旅客列车的始发、终到作业； ( 4 ) 办理动车组的整备、检修作业。 2 2 2 与既有站合设的高速站 与既有站合设的高速站从空间上可分为：同一平面上与既有站紧靠并列 设计的高速站、高架于既有站之上的高速站、建在地下的高速站、利用既有 站的高速站。日本、法国的高速站有许多与既有站紧靠，车场( 到发线、站 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 台) 自成一体，不与既有站场到发线共用，而德国几乎全为共用车场。 2 3 铁路枢纽内客运站的分工 分工问题是一个以客运站布置为基础的运营问题。高速铁路引入枢纽后， 形成新的客运系统格局，势必使得既有客运站客流特征、作业任务发生变化， 因此需对枢纽客运站进行重新分工。枢纽内客运站的设置方案不仅与枢纽所 在城市客流特征有关，城市和枢纽布局、客运站分工方案等因素也会对其产 生较大的影响。铁路枢纽内客运站的分工应视作业性质、作业量以及设备情 况而定。一般有以下4 种分工方案【4 1 。 1 分站办理高速列车与普通旅客列车的乘降作业 高速客运站办理始发、终到、通过的高速列车，而枢纽内其他的客运站 办理始发、终到、通过的普通列车。这种分工方案不利于旅客列车的换乘， 并会增加市内交通负担。 2 按衔接线路分别办理始发、终到旅客列车 按衔接线路分别办理始发、终到旅客列车，各客运站还办理枢纽内其它 方向通过本客运站的列车。这种方案无论对始发、终到旅客还是中转旅客都 能就近上、下车或原站换乘、并能减轻市内交通的负担。但增加了两客运站 间线路通过能力的负荷，以及延长了列车在枢纽内的运行和停留时间。 3 分站办理始发、终到旅客列车作业与通过旅客列车作业 有的客运站只办理始发、终到旅客列车作业，而枢纽内其他的客运站只 办理旅客列车通过作业。这种分工方案不便于中转旅客换乘，可能造成部分 旅客列车多余走行或折角行程。 4 分站办理长途旅客列车和市郊旅客列车作业 当市郊客流很大时，可采取这一分工方案。 当然，根据城市范围、枢纽结构、客流性质及客流量等具体情况，也可 将上述几种分工方法结合起来采用，做到尽量为旅客提供方便，使旅客列车 能以最短径路通过或进出枢纽，减少铁路对城市的干扰，提高旅客列车运行 速度，以增强铁路在整个运输市场中的竞争能力。在实际应用中，分工方案1 在有高速铁路引入的枢纽客运站分工中经常使用，而分工方案2 在既有枢纽客 运站分工中相对其它3 种方案有较大的优越性，所以经常被采用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 2 4 枢纽高速客运站选址和布置步骤 高速客运站选址和布置影响因素多，某些指标可定量描述，而部分只能 定性描述，用建立数学模型并得出完全切合实际的解是困难的。在现场应用 中只能把根据选址和布置原则凭经验比较与理论分析结合起来。归纳起来， 高速客运站选址和布置一般可分为以下4 个步骤。 1 资料收集 收集整理城市、铁路网、铁路枢纽、国土等规划、以往客运量统计、站 址水文地质，地方经济、文化、商贸等有关资料，确定高速客运站服务范围 和功能，预测铁路枢纽在各辐射方向上的客运量和发展趋势，测算设计年度 高速客运站应设置的车站规模( 日客运量) 和占地面积。 2 产生备选站址 研究收集的资料，依据客运量和高速客运站规模预测结果，参考有关规 划并根据高速客运站站址选择原则，通过比较找出服务区域内满足要求并可 能作为高速客运站站址的场所作为备选站址。高速客运站的选址是一项复杂 而慎重的工作，需要进行多专业和领域的综合比选。根据以下原则，结合枢 纽的实际情况，初步确定几个备选铁路车站方案。 选取备选站址的基本原则是： ( 1 ) 应服从“人便于行 的旅客运输服务宗旨，尽可能靠近客源集散中 心，以有利于最广泛地吸引客流： ( 2 ) 综合考虑区间正线工程的合理性； ( 3 ) 选择工程条件和地质条件较好的具体站位； ( 4 ) 充分利用既有铁路设备设施： ( 5 ) 站址与城市规划相协调，符合城市规划的要求； ( 6 ) 与城市交通系统相协调，便于旅客集散； ( 7 ) 与城市景观、生态环境相协调； ( 8 ) 要与铁路枢纽总体规划相适应： ( 9 ) 站址应使拆迁量少，但亦不能舍近求远，偏离城区； ( 1 0 ) 应有足够大的站前广场，便于旅客集散，并给今后扩建留有余地； ( 1 1 ) 具有较好的电力、供水、通讯、道路、排污、消防条件。 3 高速客运站布置和站址确定 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 采用技术经济比较、数学等手段，对备选方案进行各方面比较，选出最 优方案。本文研究拟以获得最大综合经济效益( 最小综合费用) 为目标，建立 枢纽客运站布置模型，通过理论计算，在满足基本要求的所有备选站址中选 用比较优的高速客运站位置和个数方案，并初步确定每个方案中客运站分工； 再建立高速客运站布置方案比选的指标体系，利用层次分析法确定指标权重， 利用模糊综合评判，对枢纽内高速铁路客运站站址备选方案进行综合比选。 4 明确枢纽客运站的分工 高速客运站设置方案确定以后，按照2 3 章节所讨论的客运站分工方案， 在初步分工的基础上，对枢纽铁路客运站进行进一步分工，明确各客运站的 作业内容、办理列车办理对数，均衡各客运站、站间联络线的作业负担，尽 量做到枢纽点、线、面能力协调。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 第3 章枢纽高速客运站布置方案的初选 结合枢纽的实际情况，根据以上讨论的备选站址的选址原则，产生备选 的高速客运站新站址方案。设置较多的客运站，可以方便旅客出行，有利于 吸引更多客源，但设备分散，不利于客运设备管理和利用，而且旅客换乘不 方便。如果客运站设置过少，则与其相反，旅客换乘方便，设备集中，便于 管理和应用，但运输组织干扰严重，旅客出行不便，车站旅客拥挤，并增加 城市交通负担，造成城市公共交通拥挤等问题。因此，合理确定枢纽高速客 运站的位置及数量，更好地优化枢纽内客运站布局，是大城市铁路枢纽规划 的重要问题之一。我们要用科学的方法，运用数学理论，以确定枢纽高速客 运站的几个较合理的位置及数量方案。枢纽客运站分工目前国内外不外乎章 节2 3 讨论的四种，可以在枢纽规划前确定初步分工，待枢纽高速客运站的 布置方案确定后，可根据预测客货运量，进一步明确客运站的分工。 3 1 模型的建立 本文从建设成本、运营成本、枢纽客运站设计能力、城市规划等因素考 虑，权衡利弊，建立整数规划模型，以确定铁路枢纽内高速客运站位置、数 量的几个相对较优方案。 在铁路枢纽换乘的旅客出发地、目的地多种多样，它们与所有铁路客运 站构成一个复杂的系统。为便于研究，可按以下方法对系统进行适当地简化。 1 由铁路到达枢纽换乘其它运输方式的客流与由其它运输方式到达枢纽 转乘铁路的客流流动是逆向的，在相当长的一段时间( 一年) 内，由于出发 的单向客流量与到达的单向客流量基本上是相等的，可只考虑从枢纽吸引区 域出发的单向客流。 2 由于部分旅客要从一个铁路客运站去其它铁路客运站中转，也要花费 一定的费用，特别是一些铁路枢纽处于几条干线的交会处，中转客流特别大 时，中转旅客对铁路枢纽规划的影响更大，所以要考虑中转客流的问题。可 把枢纽内的每个客运站作为一个出发地。 3 对出发地进行细分，可以以旅客出发( 到达) 数量较集中的长途汽车客 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 运站、公共汽车站、居民区、大型企业单位、铁路客运站等为一个出发地。 而旅客出行目的地复杂，是铁路枢纽外可达的地点，可以把从每一个铁路枢 纽衔接方向出发的目的地纳为一个总目的地，选取距离该衔接方向的枢纽客 运站2 5 1 m ( 客票票价计算的起码里程加上半个区段中间里程) 以上的第一个 车站( 后简称衔接方向第一站) 作为此方向总目的地，因为从该站到旅客的 真正目的地的运输费用对每种方案都是相同的。 4 不同的客运站分工方案对高速客运站布置方案选择也会产生影响。由 于问题比较复杂，又考虑到分站办理高速列车与普通旅客列车的乘降作业是 目前高速铁路引入的枢纽客运站分工最常见形式，因此以这种分工方案为基 础，对高速客运站布置方案初选进行研究。 因此，不同出发地、目的地的旅客旅行径路可简化为图3 - i 1 】： 出发地 客运站 接方向第一站 图3 1 旅客旅行径路系统 从铁路及旅客两方面考虑，经济效益高意味着基本建设投资费用、铁路 运营费用和旅客在客运站的集散费用之和最小，虽然参考文献f 2 1 提出以旅客 旅行时间之和最小为目标函数，旅客旅途时间基本上与旅客集散费用成正比， 因此，两者从根本上说是一致的。 从优化整个铁路枢纽客运站布局考虑，目标函数要求高速客运站站址选 择应使旅客集散的费用、所有客运站及相关设备建设投资与建成后运营费用 之和最小。虽然是部分旅客集散费用和铁路运营费用重复计算，用两者之和” 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 最小为目标更能考虑铁路与客户两方的利益。因此目标函数可表示为： m i n q 一a q c 0 + aj k c l k + ( g ，+ 厂，) z ， ( 3 1 ) l jj k j 因铁路客运站既不产生也不会消耗客源，客运站疏散的旅客量与集中于 客运站的旅客总量应相等。 乏口盯= z a j k ( 3 2 ) j i l 客运站总规模应与客运需求相适应。客运站规模可用年均日旅客发送量 评价，应为客运站设计年度日均旅客到发量。 2 乏口町， 则枢纽内需设置的客运站数目为： z ，- ， j ( 3 3 ) ( 3 - 4 ) 考虑充分利用既有设施，减少废弃工程，已建客运站一般不会拆除。 因此，z ，= 1 s ( 3 5 ) 式中f 目的地序号，f = 】，2 ，m ； - 铁路客运站序号( 包括拟建的高速客运站) j = 】z ，厅； 七出发地序号，k = 1 z ，z ； 口，年均每日从铁路客运站_ j 至衔接方向f 的旅客量，人次日； a 难年均每日从出发地k 至铁路客运站，的旅客量，人次日； 平均每人从铁路客运站j 至衔接方向第一站f 的交通费，元 人； c 僵平均每人从出发地k 至铁路客运站_ i 的交通费，元人； g 、厂f 铁路客运站j 日均基本建设投资费用和运营费用，元日； ，；铁路客运站f 所能建设的的最大日旅客发送量，人次日； ，枢纽内应设的铁路客运站数量( ，s 行) ： z ，选择参数，z ft o ，1 l ，若站址选在备选站址j 时取1 ，否则取o ； s 既有铁路客运站组成的集合。 模型中勺、c 弦、口弦、口肛、g ，、乃、y ，可通过调查、统计、分析等方法 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 确定，z ，为需确定的变量。 3 2 模型参数的确定 参数的选择对客运站数量和位置的确定模型相当重要，由于枢纽吸引范 围内出发地( 目的地) 众多，且极分散，因此确定每一出发地( 目的地) 至客运 站的参数需要大量人力、物力，实际上难以做到。在铁路已有统计数据的基 础上，参照公路运输调查方法，可采用以下方法确定模型参数。 1 口砖、的确定 年均每日从出发地k 至铁路客运站j 的旅客量可按以下方法确定： ( 1 ) 在铁路枢纽服务区域内确定若干旅客出发数量较集中的长途汽车客 运站、公共汽车站、居民区、大型企业单位、铁路客运站作为出发地，把其 它区域划分成若干客运小区，把每个小区的中心作为出发地。 ( 2 ) 每个出发点所辐射的范围内年均每日旅客量皱可通过确定人均旅客 乘系数、服务区内常住总人口数并由公式( 3 - 6 ) 计算出。 qt - 口。一兰净 ( 3 6 ) j 式中a 七出发地k 吸引范围内人口总数； 出发地k 平均乘车人数( 次人年) 。 出发地k 吸引范围内人口总数a 七可按政府及有关部门的人口统计数据 及规划资料得到。 出发地k 平均乘车人数的高低，一方面取决于当地的物质文化生活水 平，此外还与吸引地区的居民职业类别、历史外出习惯有密切关系。工业区 平均乘车人数一般较大，而农业区一般较小，高速铁路的修建也会诱发部分 客流量，使平均乘车人数增加。因此，确定乘车系数要参照历史统计资料并 考虑发展因素经分析研究后确定，也可根据经济情况类似的相邻营业车站的 平均乘车人数来确定。 a 雎为出发点所有的乘车人数乘以相应的比重得出。 口。的确定可根据以往的统计资料，并进行适当地修正而确定。 2 c 小c 浊的确定 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 ( 1 ) 从客运站至衔接方向总目的地f 的人均交通费勺可通过铁路票价 计算方法和以往该方向的客流统计资料计算得出。 由于所使用的设备、提供的运输服务不同，旅客所享受的舒适度也大不 相同，因此票价也存在明显差异。比如铁路客票分为普通客票、加快客票( 普 快、特快) 和卧铺客票( 硬卧、软卧) 等。因此，可以根据以往的客流统计 资料预测设计年度内该衔接方向分列车等级、分客车设备条件、分出发站统 计客流量，确定相应的权重，乘以从枢纽客运站到总目的地对应的旅客票价， 加权可得平均每人从枢纽客运站至衔接方向第一站f 的交通费c 雎。 c 。蔓鱼笠垒= ! 丝鱼= ! 笠刍 )ii(3-7 i l _ = _ _ _ 二i - _ _ - _ 一 ， 7 、q 1 + q 2 + 。i 易+ q 式中蠢第z 种票价等级的交通费； q f 乘坐第z 种票价等级的年客流量。 拟建的衔接方向第一站的交通费计算可根据新线引入后转移客运量及诱 发客运量之和进行计算。 ( 2 ) 每人从出发地七至客运站| 的交通费c 陆可根据两地各种交通运输方 式的乘车费用乘以相应的权重加权确定，旅客一般通过图3 2 几种交通方式到 达铁路客运站。设：1 道路交通；2 一城市轨道交通；3 一小汽车；4 步行；5 - 自行车；6 一- 其它； c 趾塑蔓垒尘笠垒 ( 3 8 ) 严 q l + q 2 + 乙 式中 c k 从出发地七至客运站j 采用第1 种交通运输方式的乘车费用， 其它同； q 】计算年度内采用第1 种交通运输方式从出发地k 至客运站j 的人数，其它同； 3 v j 的确定 在规划阶段，新建客运站可根据站址面积参考有关站级标准和国内外已 有同类型客运站的设计资料，考虑铁路客运站的性质、功能，通过比较分析 确定。既有客运站的最大日旅客发送量根据已有的设计能力和可行的改扩建 规划能力之和确定。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 吞厂 聪嚣飘 章曼：j l ：雀詈醚瞽甥 7 ，7 。几 ；，刊：轴i 荔荔测 图3 2 铁路与城市交通的衔接与挟乘体系 4 g ，的确定 按铁路基本建设工程投资( 预) 估算编制办法，对不同站址进行站 前