高速磁悬浮铁路车站站型研究

晏仁先

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北武汉 430063）

1 引言

高速磁浮铁路是我国交通向更高速度发展的一个趋势，且具备相当基础[1－3]。我国通过上海磁浮示范线积累了丰富的高速磁悬浮运营经验。目前国家已经着手规划布局高速磁浮线路，为我国自主研制的高速磁悬浮铁路工程化发展做准备。然而在高速磁浮车站站场设计方面，国内外对高速磁浮车站的站型选择研究相对较少，更多仅停留在上海浦东磁浮示范线和低速磁浮无配线车站设计上，且目前我国对磁悬浮相关研究主要集中在磁浮列车车辆设计、磁浮系统控制以及磁浮列车发展等方面[4－9]，而有关高速磁浮车站布置的研究较少。喻柱[10]等基于磁悬浮列车在长大干线上运行特点，并参考高速铁路车站类型特点，探讨了磁悬浮长大干线车站的设计。张炳民[11]针对高速磁悬浮铁路的特点，对其车站布置站型进行了初步的理论研究，但没有进一步分析不同站型下车站的作业能力。

为此，本文对高速磁悬浮铁路始发站和中间站站型进行分析，确定车站合适的站型，并分析模拟车站各类作业过程，进行车站作业能力仿真计算，得出车站到发线数量、主要技术参数等，为高速磁悬浮铁路车站设计提供参考。

2 高速磁浮车站站型选择分析

磁浮铁路车站站型应根据车站性质、行车组织、作业功能等综合分析确定，磁浮铁路车站按技术作业性质可分为中间站和始发站。始发站又根据车站是否位于磁浮线路端部分为通过式始发站、尽端式始发站。不同类型的磁浮车站所办理的列车作业具有很大差异性。始发站一般主要办理列车始发作业、终到作业、进出车辆段作业、折返作业以及到发与通过作业等；中间站主要办理列车停站作业、通过作业、客运业务，同时在部分中间站会办理少量的列车折返作业。

2．1 通过式始发站

始发站车站规模大，且作业比较复杂，一般设有车辆段所、综合维修基地等，其通常采用纵列布置形式。咽喉区布置应保证必要的作业平行进路，当有立折列车时，可在接车方向末端设置或预留折返线；当车站咽喉交叉干扰较大时，车辆走行线在接轨车站增加接轨宜立交疏解。

图1a所示站型双方向均可办理折返作业且工程量小，但站前折返无论采用正接反发还是反接正发折返作业方式，折返作业与列车到达或出发作业均存在交叉干扰。而图1b所示站型将2组单开道岔调整为三开道岔，增加了平行进路，并采用正接反发折返利用正线作为到发线办理折返作业，可满足最内侧股道折返作业与最外侧股道接车作业同时进行，在一定程度上提高了车站作业的灵活性，但并未显著提高车站通过能力，且投资相对大。故通过式始发站一般采用图1a所示站型。

图1 通过式始发站站型

2．2 尽端式始发站

尽端式始发站一般位于线路起讫点，根据段所、维修基地等与车站的相对关系，车场可分为尽端式和贯通式两种布置型式。通常车站站台采用岛式站台，单方向办理折返作业，运输组织相对简单，工程量相对小。

图2a所示车场为贯通式，具备双进路折返条件，运输组织灵活，可满足高速磁浮运输能力12对／h的要求，且车辆段与车场呈纵列式布置，出入段作业进路顺畅，工程投资相对节省。图2b所示始发站折返能力与图2a基本相同，但车辆段位于进站方向线路一侧，出入段需折返运行，作业径路顺畅度较差，且出入段线与正线采用立交疏解，出入段走行线展线长，工程投资相对大。故无论从工程投资角度分析，还是从运输组织角度分析，尽端式始发站一般选择车场贯通的尽头式布局，受城市现状和规划影响时也可采用图2b站型。同时由于客运场贯通式始发站需办理始发、终到和立折这三类列车作业，车站作业复杂，考虑在车站两端咽喉正线间各设1组八字渡线。尽端式始发站停车基地设置方式同通过式始发站。

图2 尽端式始发站站型

2．3 中间站

中间站站型应根据车辆车门设置、车站作业性质、客流量大小合理选用，一般采用有配线布置型式，设配线两条并采用贯通式布置；对于作业量较大的车站可酌情增加到发线数量。通常，中间站主要采用侧式站台和岛式站台两种站型。

（1）岛式站台车站布置图型分析

图3a与图3b为两种典型的双岛式站台四线车站站型，其中图3a含两组三开道岔，该站型主要便于办理站站停作业，虽具备单进路折返条件，但不宜办理列车始发、终到与折返作业。由于目前磁浮三开道岔单价为1 800万元／组，而单开道岔单价为600万元／组，从工程造价角度站型图3b优于图3a。

图3 贯通双岛式站型

当车站工程量较大，且停站通过列车作业量较大或有少量列车折返作业时，可采用双岛式站台六线的车站规模，办理大站快车及单进路折返作业，以利于降低工程投资、方便运输组织。

（2）侧式站台车站布置图型分析

考虑到邻靠正线设置站台时，列车在正线停靠站台会影响后续追踪列车的通过，同时由于高速列车风的影响，需加大站台上旅客安全距离，并需采取安全防护设施。因此，有列车通过的正线原则上不宜邻靠站台，故有必要对侧式站台车站站型布置进行分析研究。

图4所示两种典型的两侧式站台夹四线车站站型图，主要办理大站快车作业，站台不邻靠正线，不考虑办理折返作业，单方向仅有一条到发线，车站接发作业能力受限，可设置救援功能渡线，其余可不设置渡线。

图4 两侧式站台夹四线站型

两侧式站台夹四线中间站主要办理停站通过和不停站通过两类列车作业。车站咽喉区布置时应结合相邻车站渡线设置情况及养护维修救援等需求，可在两端咽喉各设一组单渡线组成八字渡线；当车站有立即折返作业时，应在车站有立即折返作业的一端增设1组渡线形成八字渡线，以满足立即折返列车正接反发、反接正发灵活作业要求。

3 磁浮站列车作业过程模拟分析

为了模拟计算磁悬浮铁路车站作业能力，首先需要模拟分析车站各类列车作业过程，确定每类列车作业在不同站型车站的进路占用时间和能力查定值。故对最高运营速度为600 km／h的高速磁悬浮列车在不同站型车站办理不同作业过程时的股道占用时间与车站办理能力进行模拟分析。

所考虑的列车作业类型及其作业过程如下：

（1）不停站通过列车作业：其作业过程为准备接车－进路锁闭－列车进站－列车通过－列车出站－进路解锁。

（2）停站通过列车作业：其作业过程为准备接车－进路锁闭－列车进站停车－上下客（准备发车）－列车出站－进路解锁。

（3）站前折返列车作业：其作业过程为准备接车－进路锁闭－列车反向进站停车－上下客（准备发车）－列车出站－进路解锁。

（4）站后折返列车作业：其作业过程为准备接车－进路锁闭－列车进站停车－下客（准备进折返线进路）－列车进站后折返线停车－到发线解锁－准备出折返线进路－列车出折返线至某到发线－上客（准备发车）－列车出站－进路解锁。

（5）始发列车作业：其作业过程为准备出段－进路锁闭－列车进站停车－上客（准备发车）－列车出站－进路解锁。

（6）终到列车作业：其作业过程为准备接车－进路锁闭－列车进站停车－下客（准备入段）－列车入段－进路解锁。

为查定以上六类作业过程能力，设列车最大编组辆数为10辆，其端车与中车总长度设为251 m，列车速度取值范围为0～500 km／h，最小追踪间隔为5 min，列车上、下客同时作业的时间标准为120 s，列车上、下客分别作业的时间标准为72 s，进路办理时间为18 s，信号切换时间为0.2 s。

通过模拟得到各类列车在不同站型车站不同进路的占用时间和能力查定值，其结果如表1所示。需要说明的是由于同一车站内有多条股道可供进路占用，为更加直观体现数据对比，表1数据选取其平均值。

表1 磁浮车站列车作业过程模拟能力分析

4 高速磁浮车站作业能力仿真及结果分析

4．1 仿真计算

选定对车站作业类型多、作业过程复杂的六线规模车站进行仿真[12]计算。通过对车站到发线通过能力利用率、道岔通过能力利用率进行分析，在仿真模拟的基础上提出适应线路运输能力需求的最小车站规模。其中，选定始发站站型的通过式六线车站和尽端式六线车站均为4台6线（含2条正线），中间站站型为一般的2台6线（含2条正线）。通过模拟不同车站作业过程，分析其到发线通过能力平均利用率、道岔通过能力平均利用率、最大高峰小时办理列车对数以及可适应线上列车对数的股道最小规模。

本文设空岔系数为0.2，高峰期车站作业量共48列，模拟时段7：00－9：00内3种站型车站综合作业能力。此外，各站型其他相关参数如下：

（1）通过式六线始发站列车作业时空线系数设为0.2，考虑停站通过、始发、终到和立折四类列车作业（立折、停站通过与始发终到列车均为8列），停站通过列车作业只能正向使用股道，后三类列车作业均可双向使用股道。

（2）尽端式六线始发站列车作业时空线系数设为0.25，考虑始发、终到和立折三类作业列车均为12列，始发、终到列车作业正向使用股道，立折列车作业可反向使用股道。

（3）六线规模中间站列车作业时空线系数设为0.25，考虑停站通过和不停站通过两类列车作业（停站率为40%），两类列车作业均正向使用股道。

到发线和道岔通过能力利用率计算公式如下：

式中：γ空岔为空岔系数；γ空线为空线系数。

在表1所给出的各类列车作业径路占用时间基础上，通过定义车站作业事件，采用基于事件模拟仿真方法，计算以上3种磁浮站站型能力模拟结果如表2所示，其中各到发线利用率如图5所示。

表2 典型站型仿真模拟结果

图5 不同站型到发线能力利用率

4．2 结果分析

（1）通过式六线始发车站

到发线通过能力平均利用率为30.3%，道岔通过能力利用率最大为85%。通过分析当办理线上的最大高峰小时48列情况下，与该作业量相适应的通过式站型最小规模建议为四线（含两股正线）。

（2）尽端式六线始发车站

到发线通过能力平均利用率为34.4%，道岔通过能力利用率最大为88%。通过分析当办理线上的最大高峰小时24列情况下，与该作业量相适应的通过式站型最小规模建议为四线（含两股正线）。

（3）六线规模中间站

到发线通过能力平均利用率为11.3%，道岔通过能力利用率最大为31%。通过分析当办理线上的最大高峰小时24列情况下，与该作业量相适应的中间站最小规模建议为四线（含两股正线）。

5 结论

（1）磁浮铁路车站站型应根据车站性质、行车组织、作业功能等综合分析确定，可分为通过式始发站、尽端式始发站以及中间站3种站型。

（2）始发站与段所、综合维修基地宜采用纵列布置形式。通过式始发站采用岛式站台布置图型，尽端式始发站采用岛式站台、贯通式客运场布置图型。车站股道规模建议设四线（含两条正线，正线邻靠站台兼作到发线使用）。

（3）无不停站通过的中间站可采用岛式站台布置图型，有不停站通过的中间站应采用侧式站台布置图型。车站咽喉区布置时应结合相邻车站渡线设置情况、养护维修救援、立折作业等需求综合考虑。车站股道规模建议设四线（含两条正线）。