基于设施配置完善的双向编组站效能提升研究

Research on Improving Efficiency of Bidirectional Marshalling Stations Based on Improved Facility Configuration

摘要

编组站是枢纽地区的核心车站也是路网运输的支撑点，其设施的完备程度是满足车流作业需求的硬性条件。编组站作业效能是否有效发挥，不仅影响到本站的作业效率，也影响到点、线与路网的运能匹配。以双向编组站为对象，针对复杂走向车流、高密度行车和多项作业同时进行的相互干扰等因素，分析传统三级七场编组站在折角车流交换、机列衔接、线路通过能力等制约车流组织效率的因素。由此提出，随着铁路货运车流量增长和车流结构多样化的快速发展趋势，不应将完善设施的思路局限于编组站站场规模的扩大，而是将枢纽内部各站、线和编组站内部各作业设施视为整体，从畅通相互间的作业联系着手进行完善，实现枢纽地区整体的均衡运输、平行作业，达到点、线与路网运能匹配的效果。

Abstract

The marshalling station is the core station of the hub area and the support point of the road network transportation. The completeness of its facilities is an essential condition to meet the needs of traffic operations. The operation efficiency of the marshalling station affects not only the station itself but also the matching of transportation capacity among stations, lines, and road networks. Taking bidirectional marshalling stations as the object, this paper analyzed the difficulties of traditional three-level seven-yard marshalling stations in organizing traffic flow organization efficiency in terms of angular traffic flow exchange, train connection, and passing capacity by considering factors such as complex directional traffic flow, high-density traffic, and mutual interference caused by multiple operations simultaneously. The results show that with the rapid development trend of growing railway freight traffic flows and more complicated traffic flow structure, the idea of improving facilities should not be limited to expanding the scale of marshalling station. Instead, the facilities in various stations and lines of the hub and those in the marshalling station should be regarded as a whole to smooth their operation connections, achieve balanced transportation and parallel operations in the hub area as a whole, and ensure the effect of matching the transportation capacity of stations, lines, and road network.

Graphical abstract

关键词

双向编组站 / 均衡运输 / 进路交叉 / 折角车流 / 平行作业 / 通过能力

Key words

Bidirectional Marshalling Station / Balanced Transportation / Route Crossing / Angular Traffic Flow / Parallel Operation / Passing Capability

1　概述

编组站的作业是系统性作业，关系着枢纽内车流快速集散和前方编组站有调车流的作业强度，并伴随着路网的扩散效应，持续向前传递。其效能的有效发挥表现为车流有序、均衡进出，取决于2方面条件：一是开车能力限制较小，不影响车流在其他子系统的移动速度，需要在通过能力利用、机车接续上满足不间断开车的需求。二是及时解编车流，避免产生积压，影响到后续车流接入，难点是禁溜、折角等复杂车流的办理，尤其以折角车流数量较大、处理的过程较长，对系统作业能力占用较多是办理车流作业的重点。为此，不仅要根据编组站既有的车流作业特点，优化局部设施配置，提高平行作业程度，保持作业流畅；还要以枢纽内车流均衡移动为目标，进行系统性的设施改进，减少编组站车流作业波动。

2　制约编组站效能的主要因素及提升途径

传统双向编组站布局如图1所示，其在上下行系统之间的联系、机务作业要求和枢纽内部站线建设等方面存在不足，随着车流结构、运到时限等经营条件的迅速变化，应对枢纽内各系统的既有设施进行优化、改造，使整体上作业能力充分协调，从而有效提高车流在路网中转效率。

2.1　制约双向编组站效能的主要因素

制约双向编组站效能发挥的主要因素有折角车流作业困难、机列衔接不畅、枢纽内线路通过能力受限等。

2.1.1　折角车流作业困难

（1）站内跨系统处理。通过交换场、跨系统二次解编处理折角车流的过程如图2所示，每天作业量仅能达到4 ~ 6批，存在2个难点。①不利于交换场的作业。一是不利于反向接发。在折角车流比重超过10%的车站，经交换场反向接发列车，可减少车站转场作业量和增加平行发车，但这种反向接发方式需占用到发场与驼峰、编尾之间的咽喉以及交换场的咽喉，对系统总体的通过能力占用较多，频繁跨系统转场处理折角车流，增加交换场线路、咽喉被占用时间，影响到反向接发作业。二是干扰机车进出。机务折返段与车站另一端的到发场之间进行机车出入库，需交换场有足够线路办理，在机车集中出入库时，跨系统转场作业造成交换场线路运用紧张，增加了机车进出等待时间，不利于机车接续紧张时的开车能力利用。②占用编尾调车机车作业能力。根据经验，一次转场过程中受股道运用、咽喉区进路交叉等因素影响，至少需占据调车机车70 min的有效作业时间，不利于快速编车，减少了调车机车在编尾调编提高编组质量的空间。每天每个系统转场2 ~ 3次会占用过多的编、发能力，在车流量大时也影响到、解作业。

（2）本系统内处理折角车流。利用本系统进行逆峰反编至到达场反发处理折角车流的过程如图3所示、顺峰正编至出发场反发处理折角车流的过程如图4所示，通常在交换场线路小于4条的车站采用，多限于成组到达且能在3 ~ 6 h左右集结成整列同去向的折角车流或枢纽内某个固定到站的车流。难点在于：一方面，在枢纽内正线反方向行车，需在行车密度较低时段开车，在车站的编、发计划中优先级较低，列车晚编或待开时间较长的情况较多，降低了到发线和分类线的能力利用率；另一方面，受反方向发车作业程序和行车速度限制，列车在区间占用时间较长，一定程度会影响正方向接发列车。①逆峰反编。若不考虑“插花”编组、禁溜车等情况，驼峰调车机车下峰反编一列车相当于占用正常推峰2列的能力，在双推单溜的车站作业繁忙时段会造成到达场股道运用紧张、接车不畅，影响后续机车交路接续。通常只能选择作业空闲时段进行，但会增加折角车流停留时间和结存数量，不利于解体车流较多时的分类线运用，降低该时段的列车编组质量。②顺峰正编。折角车流顺峰编入出发场后，增加了反方向运行的里程，不论是经过交换场还是外包线反方向运行，可选择的开车时机都更为有限，影响到交换场接发列车、机车进出和外包线列车通过，同时在出发场股道待开时间过久，不利于编、发系统能力利用。

（3）跨站作业。一次解编后正向发至邻近车站再掉头接入另一系统进行二次解编，通过邻站、跨系统处理折角车流的过程如图5所示，常在折角车流量达到本系统内存车数10% ~ 15%以上但不能按去向、到站成组编发时采用，虽减少了站内各项作业之间干扰，却有作业动力浪费的问题。若使用站内调车机车担当牵引，则占用了其在站内的部分作业能力；若使用运用机车担当牵引，则造成运用机车和机班浪费，不能满足车站作业繁忙时段的开车需求，有加剧站堵的可能。

2.1.2　机列衔接不畅

在路网性编组站，每天办理技术作业列车可达300 ~ 400列，扣除符合可不入库条件的长交路和未满检修里程机车，每天需进出库的机车在200台以上，机车进出过程中在走行线路与各场区的列车接发、调车线路共用，导致机车集中进出库时间延长，难以满足大车流条件下交路接续需求。

（1）线路共用较多，等线路时间较长。机车进出主要通过到发场—交换场—折返段的径路完成，部分机车走行和调车、接发列车共用场间联络线(以下简称“场联线”)办理，伴随列车集中到发，机车也会集中进出库，交换场和各场联线过车能力紧张，同时与驼峰解体、编尾编车、咽喉区接发列车进路交叉频繁，只能利用其他作业的间隙转线，一条进路从办理到列车出清后的解锁需8 ~ 15 min不等，机车等线路时间过长。对天窗前机车需要密集出库挂车的影响较大，易出现出发场满线影响到编车和驼峰解体不畅的情况。

（2）入库时间延长，加剧车流接续与机车接续时间的不匹配。经到、解、编、发的车流接续时间约为3 h，而经入库、整备、出库、挂车试验的机车接续时间需3 h 30 min，通过加强进出库的组织，勉强可保证机列衔接需求。但在目前机车交路延长的组织方式下，机车入库后的检修比例大幅提高，同时在密集开车时段的股道运用、进路安排上优先保障列车编发，到达机车需在固定线路上集结以重联方式等待入库，每台机车的接续时间达到4 ~ 5 h。车流与机车接续的时间差距，造成密集开车时段，车列等挂现象较多，影响到下一阶段的解编进度和机车、机班的接续。

2.1.3　枢纽内通过能力紧张

枢纽内各方向的货物列车在旅客列车群之后集中进出枢纽内，造成车流在各子系统内进出数量阶段性失衡，线路运用紧张。出发场股道运用紧张后，编尾作业会受到限制，导致调车场中存车数迅速增加，影响到解体作业的分类线选择，降低后续列车编组质量；到达场接车次数受解体子系统“瓶颈”限制，在较短时间内达到满场状态，导致各方向待接列车大量被长时间扣停，影响后续机列衔接。主要有以下2方面因素。

（1）中间站的会让条件受限。一是区间较大。枢纽内的中间站站间距较大，纯以列车会让功能布置的中间站较少，由于客货列车之间的速度差，不均衡的追踪间隔导致列车运行呈现出非平行运行图的结果，降低了区间通过能力利用率。二是站场能力不足。侧线数量较少、长度较短，可用于会让的股道较少，不能满足编组站车流集中进出时，就近调整列车运行的需要。三是咽喉区道岔不足。咽喉区的长度过长，延长了列车从侧线发车的追踪时间；同一端咽喉区连接不同线路、行别的道岔较少，减少了列车平行接发、跨行别接发，到发线通过能力利用率不充分。

（2）列车共线运行。一是区间线路共用。编组站与主要客运站之间的线路通常是各方向的客货列车进出枢纽的主干道，行车密度可达到100多对，扣除天窗时间、旅客列车所占用能力，货物列车通过能力有限。二是线路交叉。引入编组站的各方向线路、联络线之间相互交叉；联络线引入中间站的正线，造成线路单方向的通过能力不足。

2.2　提高双向编组站效能的主要途径

提高编组站效能的途径主要围绕站改和组织方式优化开展，但在编组站内部各系统及编组站与枢纽之间的复杂作业关系下，局部性的设备改造和组织方式改进，容易受系统性作业中其他制约因素干扰而难以达到应有的效果。应考虑到系统的设施完备程度是运力增加、效率提高的硬件基础，根据编组站是枢纽核心、枢纽是路网核心这一递进关系，以编组站为起点，进而扩大至枢纽系统，对各功能设施进行完善是较长时间内满足运输效率提升的有效途径。

3　完善双向编组站设施配置的主要措施

随着货运产品多样化带来车流结构、机务作业要求和运到时限的变化，仅靠扩大站场规模无法有效减少编组站内部各项作业之间的干扰，难以适应相应的运输要求变化，需通过增加直接联系各功能区的线路建设，压缩折角车流产生的空间、机车接续时间；同时，车流均衡移动是保障运到时限的基础，也限定了设施建设不能局限站内，应增加站内与站外的联系，实现通过能力、解编能力均衡利用，并且相互协调。

3.1　增设场间线路，提高车流移动和机车进出效率

场间线路主要以满足折角车流顺向作业和机车进出需求为重点展开。

3.1.1　环线建设

环线建设的基本要求是连接上下行系统的首尾端，将整个编组站建成一个完整的环形系统，实现折角车流在站内顺向走行。以上行系统至下行系统方向为例，将上行系统内成组集结的折角车流，在上行出发场编成整列，通过环线，发入下行正线，避免反发；对于上行系统零星集结需二次解编的折角车流，待集结到一定数量后，由编尾调车机车或运用机车挂开场间小运转至下行系统解编，提高转场效率。

在具备建设条件时，还可在环线上增建连接外包线的联线，使环接的列车绕开另一系统的出发场、环发的列车绕开另一系统的到达场，避开横切场内咽喉的干扰。在一个系统作业繁忙，而另一个系统作业空闲时，可通过环线接入跨系统作业车流，均衡上下行之间的作业量，减少“忙闲不均”造成的车站作业能力浪费。

双向编组站的环形设计，实际上淡化上下行的系统之分，将单个编组站变为作业协调、功能互补的单向双编组站布局，从而保证任意走向车流均能在站内顺向进出，同时也利于禁溜车的处理。禁溜车处理的难点在于编挂位置，若挂于尾部，驼峰调车机车可先对中前部车辆推峰，后送禁溜车至调车场；若挂于中前部，则先送禁溜车，再带车回驼峰解体，需多出近1倍的时间。在环形设计的编组站中，因上、下行均可顺向解编各方向车流，可通过以下2种方式提高禁溜车处理效率。一是合理反接，利用折角变更推峰顺序。因环形编组站的交换场接发列车频率低，可通过交换场将编挂于机次的禁溜车折角反接至另一系统的到达场，达到在车列尾部解体的目的；二是分部解体。对编挂在中部的禁溜车，在一个系统的到达场中先甩尾部车辆待解体，将禁溜车和前部车辆通过环线顺向接入另一系统解体。以此，减少禁溜车对驼峰调车机车能力的占用。

3.1.2　机走线设置

机车进出与到、解、编、发各环节的作业交叉主要利用各项作业的间隙进行。从进路占用时间而言，解、编作业占用咽喉时间较长，接、发作业时间较短，为加快机车进出，应尽量减少与解、编作业的交叉，需建设专用机车走行线(以下简称“机走线”)，减少机车转线与其他作业共线，以增加机车进出能力。

机务折返段应设在车站出发车流较大一端的出发场右侧，在另一端的到达场和出发场靠近外包线一侧设置专用机走线，用于大部分机车进出库。具体为：各车场靠近外包线一侧各到发线上的机车经机走线出入库；靠近系统横轴一侧各到发线上的机车经场联线至交换场出入库，减少机车进出对驼峰、编尾的横切，起到减少机车转线对到发线的占用、增加平行进路的作用。

3.1.3　站内线路立体式疏解

通过环线复加联线和建造专用机走线，也带来了新的进路交叉问题，不符合增加平行、减少交叉的行车组织需求，为此，需要立体式疏解以隔开平面上的交叉。

（1）环线复加联线的疏解。在环线上增设连接外包线的联线会有与到达场的接车线和出发场的发车线交叉的问题。因而，在出发场一侧的外包线上提前向外侧引入联线，实现发车与环接的平行，并增加联线曲线半径，架桥跨过外包线，接入环线；利用车站同一端到达场与出发场之间的地势高差，在到达场的接车端下方建涵洞穿过连接至外包线，必要时将到达场一侧的外包线适当向运行方向左侧拨接，减少联线的坡度、增加曲线半径，以提高环接、环发的行车速度。

（2）机走线的疏解。专用机走线对靠近折返段的出发场干扰较多，存在入库进路横切编尾和出库进路横切发车端咽喉的问题。而该出发场办理出发车流比重较大，对车站的编发干扰较大，需着重做好线路疏解。折返段与出发场的左右侧各设置1条出库线，一般采用折角设计，减少机车走行距离，在地形允许的情况下，可采用环形设计，减少机车出库挂车时更换驾驶室的次数，提高挂车效率，减少挂车进路与发车进路的交叉；对于该系统的入库线则在到达场伸出后尽量加大向下的坡度，与编尾形成高度差，在编尾下方建涵洞穿过，消除对编尾的横切。

对于需在到达场、出发场换挂的直通列车，则经场联线和交换场，完成出发场的到达机车入库和到达场的出发机车出库作业。

3.1.4　合理细化功能区域

对于各系统接入的直通列车，通常统一安排在各出发场办理作业，但对于远离折返段的出发场存在换挂机车走行距离较长与接发列车进路交叉较多，以及乘务换班不便的问题。为解决这些问题，应将直通列车的作业区域划定在车站同一端到、发场靠近外包线的到发线上，完善场间联系线路并细化场内功能区之后的设置如图6所示，并有计划地对这2个车场加以扩建，提高直通列车的作业效率。

3.2　加强编组站周边设施的建设，提高枢纽系统的通过能力

编组站如与周边车站通过能力、车站与线路的通过能力不匹配，或因运行图结构造成车站通过能力利用不均衡，则编组站的通过能力也难以充分利用，影响到作业效率。周边线路与邻近车站应与编组站的建设同步配套，以提高枢纽内的通过能力及利用率。

3.2.1　增加列车会让设施建设

在编组站内各子系统中以解体部分的作业能力最小，造成到达场通过能力利用率最高，需要以持续开车确保正常接入、有序接入确保合理配流。这就要求在旅客列车群之前，集中到达的货物列车能尽可能多地进入枢纽内部，根据编组站到达场股道情况和配流需要有序接入；出发场则在旅客列车群中尽可能多地开出货物列车，减缓调车场存车增长趋势。在旅客列车群中保持货物列车接发，除利用枢纽内部的三线、联络线实现车流疏解外，还需要邻近车站有满足行车量的会让设施，实现对车流进出编组站的秩序控制，促进编组站均衡作业。

（1）缩小站间距。综合地形和站场布局，枢纽内有3条及以上正线的线路，在枢纽边缘的位置(否则在邻近编组站的位置)，适当增建中间站，缩短站间距，避免在编组站与相邻车站之间、枢纽边缘车站之间出现大区间。目的是减少货物列车在区间的运行时间，从而减少枢纽内由于列车速度差造成的旅客列车群前后货物列车开行限制，增加货物列车接发列数。

（2）加强中间站设施建设。在旅客列车群经过枢纽时段，枢纽地区的中间站停放货物列车的列数及办理接发的效率，对稳定编组站的作业秩序、提高枢纽地区通过能力利用率有着重要作用，在设施的配置数量、建造标准和设计要求上均应区别于一般的中间站，需加大建设投入。

①增加线路数量。根据车流移动速度在接近编组站逐渐降低、远离编组站逐渐提高的规律，增加邻近的中间站到发线数量，作为调整列车运行的专用站，满足临时停放货物列车运行调整需求，压缩列车停留的时间和范围，避免限制区间的通过能力利用和作业站的股道运用受到影响。

②提高设备标准。安排客、货列车交会的参考因素除了速度差带来的运行时间差，还有列车起停附加时间。在开行满轴的直通、区段列车的繁忙干线上，其编组长度普遍长于旅客列车，需更长的起停附加时间，应考虑提高站内线路、道岔的建造标准，压缩货物列车起停时间。一是延长到发线长度。将各到发线的长度延长至超出牵引定长的11.0以上，使满长货物列车能在防护信号机前一次停车就可越过警冲标，减少过标时在咽喉区的占用时间。二是提高道岔标号。将正线上的道岔尺寸改为18号，其他到发线上的道岔改为12号，提高列车侧向进出的速度，进一步压缩过标时间，减少后续追踪列车等信号的时间，保持追踪密度。

③优化咽喉区设计。增大道岔号码会延长咽喉区的长度，加上到发线的延长，增加了列车起、停和连续接发的进路准备时间，为压缩追踪间隔和增加平行、跨行别接发能力，需缩短咽喉长度，优化设备组合。一是缩短道岔至信号机间的距离。首先，按《铁路技术管理规程》的最低要求设置最外方道岔至进站信号机的距离；其次，拆除非必要且极少行车的最外方道岔，并对正反方向进站信号机进行相应移动。二是缩短道岔至道岔间的距离。一方面，优化道岔组合，将咽喉区的“八字”形渡线合并设置为交分渡线；另一方面，使用复杂道岔，将渡线道岔与连接侧线的单开道岔合并设置为复式交分加可动心轨道岔。三是保留平行、隔开设备。有客货作业车站，保留必要的平行进路道岔和隔开设备，增加同时接发能力、兼顾调车与行车作业。

3.2.2　多线建设

在旅客列车运行密度大的枢纽内，建设连接编组站和主要客运站的第三线，增加三线的设置如图7所示，必要时建设四线。将枢纽内摘挂、小运转列车安排至三线运行，作为疏解地区车流集散的通道，旅客列车和其他货物列车通过上下行正线运行；也可根据实际运行情况，临时调整各类货物列车在三线和上下行正线间的运行径路。让编组站处于不间断接发列车状态，降低集中到发频率，减少各站股道运用紧张、作业交叉频繁等情况，保持作业秩序平稳。同时，根据枢纽内主要通道的行车密度大而总里程较短的特点，将该地段正线的行车速度限制在80 ~ 90 km/h，消除客、货列车的速度差，实现平行运行图效果，最大限度提高通过能力利用率。

3.2.3　建设专用联络线

编组站连接3个及以上方向，至少有一个为繁忙线路，行车密度极大，容易使编组站与相邻中间站的区间成为限制区间。将不同方向的线路在枢纽内合理接入编组站和各相邻的中间站，实现客货分流，以疏解行车密度，减少货物列车开行限制，是均衡编组站作业的重要措施。专用联络线建设分2部分。

（1）各方向引入编组站的联络线。联络线的接入点应设在站内，避免在区间设置线路所，并在外包正线之间展开，增加站内接发列车的平行进路，客货分流专用联络线设计如图8所示，减少枢纽内客、货列车共线运行的里程。

（2）各方向相互之间的联络线。在各方向线路上建设不经过编组站、客运站的联络线连接不同方向绕开编组站的联络线如图9所示，通过延长机务交路，将不办理客运的旅客列车和不需在编组站有调中转的货物列车绕过技术站，疏解枢纽内主要线路的行车密度，同时减少列车折角运行。

3.2.4　线路的综合疏解

增建联络线时，地形平缓地区不同走向线路，需增建线路所解决线路在区间交叉的问题，线路在区间交叉如图10所示；当联络线接入其他线路的站内时，不能避免跨线列车横切车站咽喉的问题，影响中间站同时接发的联络线接入点如图11所示。以上情况虽然疏解了车流，却增加了正线上的进路交叉对道岔的占用时间，限制了正线行车能力。

因而，减少进路交叉的疏解总体方向为：立体疏解区间线路，进行空间隔离；平面疏解咽喉区线路，增加平行进路。

（1）疏解的一般方式。一是区间的立体疏解。对于区间线路交叉情况，在条件充分地方，可以在直线或大半径曲线上以较小坡度实现涵洞穿过或桥梁跨越的方式立体疏解交叉线路，通过区间内桥涵立体疏解线路的设计如图12所示；在站间距较小的平缓地形上，可采取小半径曲线以连续展线为立体疏解交叉线路创造空间，减低坡度。二是咽喉区的平面疏解。对共用咽喉的情况，实质为联络线接入点的选择，要实现跨线列车进入联络线的出站进路与正线相对方向列车进站进路、跨线列车进入正线的进站进路与正线相向方向列车进站进路在同一咽喉区不共用线路，达到跨线列车通过车站时，正线上相对或相向方向列车均能排列接车进路的目的。因此，联络线进入车站方向应与正线行车方向一致，接入点在该方向的侧线上，避免逆正线行车方向接入或在正线上接入，增加中间站咽喉区平行进路的设计如图13所示。

（2）枢纽内多条线路的疏解。连接编组站联络线行车量较大，单线通过能力不能满足行车需求时，需在各方向中间站的另一侧分别建设连接编组站同一端各车场的联络线，疏解中间站咽喉。但编组站同一端出发场与到达场之间相邻的两条联络线，进入区间后与中间站的正线之间及相互之间在平面上无法疏解，各线路在区间交叉如图14所示。

对此，应充分利用编组站内同一端到达场和出发场的地势高差，并适当增加到达场联络线、正线以及出发场联络线三者之间高度差，通过连续展线延长各联络线的长度，将上下行系统邻近的2条联络线与正线集中在较小范围内实现较大高差和较小平均坡度的立体疏解建设，降低疏解施工难度。其中，到达场联络线通过桥梁跨越正线和出发场联络线；出发场联络线通过涵洞穿过正线，利用高度差建设桥涵疏解枢纽内线路的设计如图15所示。

4　结束语

随着以班列、重载、集装化等为特征的铁路货物运输集中化趋势逐渐增强，对列车编组质量、车流中转时间的要求愈发提高，编组站在车流中转中的重心将从解编数量向解编质量转变。因此，在编组站的建设过程中，应避免过度追求编组站本身的站场规模扩大和数量增加，从考虑站内各子系统间、编组站与整个枢纽系统间作业交叉干扰和能力协调的角度，围绕枢纽整体，以增加平行作业空间、提高通过能力及利用率、组织均衡运输为目标，注重各部分功能性的线路、桥隧等设施的建设，减少枢纽内部的共线作业、提高车流顺向移动的速度。此外，枢纽内部主要站场咽喉区的设计对通过能力运用和产生的进路交叉，货运站布局所形成的车流结构以及地区车流集散的特点，枢纽的整体布局与各线路的运能匹配等因素也与编组站的效能提升密切相关，同样是从设施方面提升编组站效能的重要方面。

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