太原局C80E型敞车运用的组合分解站设置研究

白 军，唐金金，苏瑞晔，林 园，周含笑

（1.太原铁路局 运输处，山西 太原 030013；2.北京交通大学 交通运输学院，北京 100044）

太原局C80E型敞车运用的组合分解站设置研究

白 军1，唐金金2，苏瑞晔2，林 园2，周含笑2

（1.太原铁路局 运输处，山西 太原 030013；2.北京交通大学 交通运输学院，北京 100044）

为提升运输效率，太原铁路局将把C80E通用型敞车运用考验范围扩大至全局。太原铁路局北区为重载线路，而南区为非重载线路，因此对于跨区运行的列车需要进行组合分解。在分析组合分解站设置影响因素的基础上，构建了重载列车组合分解站P-中值选址模型；然后根据求解结果，选择了韩家岭站和宁武站作为C80E万吨重载列车的组合分解站，并对其需要的改扩建方案和任务分工进行了简要介绍。

C80E型敞车；P-中值选址模型；重载列车；组合分解站

1 前言

C80E（H、F）通用型敞车（以下简称C80E型敞车）轴重27t、载重80t，是我国铁路通用货车由70t级向80t级升级换代的主力车型，2014年6月-2014年7月，近5 000辆C80E型敞车陆续交付大秦线投入运用。C80E型敞车全部在原有C80型敞车运行区段内运用，按“单元万吨列车”和“组合1.5万吨列车”两种编组方式与编组辆数组织运输。实际运用过程中，C80E型敞车通过大量新材料、新技术、新工艺的应用，降低了车辆自重，提高了有效载重和结构可靠性，提升了车辆运输能力，降低了检修维护成本，与原有车型相比具有良好的综合经济效益。

为降低列车开行数量、提高重载线路通过能力，部分单元重载列车需在与重载线路相连的换重站进行换重作业，或者在装车域内设立组合分解站，将牵引重量较小的列车组合为大编组列车并“组列上线”。在组合分解站内一般不办理车列的解编作业，重点是以列为单位办理小列的组合作业，或对回送空车大列进行分解作业［1］。

针对重载铁路运输中组合列车及组合分解站设置的研究，国外学者主要集中在线路设备能力和运营经济上，文献［2］以最小边际成本为基础，分析和评估了运距和运能平衡经济运输能力的问题。国内学者则从多个方面分别进行了深入研究。梁倩等［3］指出了大秦线开行2万t重载列车对湖东站到发线通过能力的影响及主要因素，综合提出了重车方向列车在湖东站不换挂机车，各装车点到达湖东站的2万t、1万t列车均在装车地或集结地进行全部技检作业的行车组织方案。刘博［4］重点指出重载列车组合分解站站型布置、车站作业特点以及列车在站作业过程的特殊性，建立了重载列车组合分解站通过能力计算的模拟模型和算法，并以湖东站为例对模拟结果进行验证。杨秋林［5］研究了组合分解站布局、枢纽内组合分解站选址、组合分解站的车场改造等问题，分别从宏观、中观、微观上对重载列车组合分解站布局、组合分解站选址、组合分解站车场改造的理论方法提出了符合既有线上开行组合式重载列车的理论和方法。韩雪松等在文献［1］中将装车端按货源供给水平及运输组织方式划分为战略装车点、装车区及装车域3个层次，以组合列车总组合时间最小化为目标构建了符合我国重载线路装车域车流组织特征的车流组合方案优化模型，并用启发式算法进行求解；在文献［6］中分析了我国重载运输组合分解站作业过程，归纳出组合分解站组合作业特征，构建符合我国重载运输组合分解站重载列车组合作业特征的非线性0-1规划模型，并用“表格法”对模型进行求解。张进川等［7］探讨了影响重载列车组合分解站能力的主要因素，提出基于实现概率的重载列车组合分解站通过能力的计算方法，建立适用于确定重载列车组合分解站通过能力的仿真模型，并用重载列车组合分解站实例多模型进行了验证。

2 组合分解站设置影响因素分析

2.1 组合分解站选址合理性

为尽量避免组合分解站设置给车站和枢纽带来的影响，选址过程中需减少对运输组织方案的干扰，同时避免对所选站点进行大面积改造。具体需要考虑点线能力协调、空重车流区别对待、运行干扰小三个方面。

（1）点线能力协调。由于车站咽喉区的线路复杂，作业性质相差较大，而且是列车到发、机车走行、调车、车辆取送等各种作业的必经之地，因此点线能力不协调集中在咽喉区上。在车站范围内，行车作业占用咽喉时间分别由列车到达、出发、通过咽喉区占用的时间组成，三者占用时间的比例便是点线能力协调的本质体现。

（2）空重车流区别对待。为使装车点快速地输送空车以便装车点货物装车，而空车组合需要一定的等待时间，所以在卸车点不应以组合列车的方式进行排空。以大秦线为例，虽然具备技术条件，但并未在空车方向上开行组合列车，只在重车方向上开行组合列车以提高线路的煤炭输送能力。

（3）运行干扰小。从位置上看，组合分解站可以设置在技术站内或技术站的前后方站。当组合分解作为一项功能设置在技术站内时，干扰主要产生于车列和机车在车场之间的转场运行。组合分解站单独设置在技术站前后方时，干扰来源于车列转送至组合分解站过程中，对正线、疏解线、联络线的影响和本务机出入段单机走行次数的增加影响相对较大。因此，为了减少对列车运行的干扰，应对组合分解站的设置位置进行慎重的方案备选。

2.2 组合分解站平面布置

组合分解站的平面布置主要包括站型布置、咽喉区布置、腰叉布置和线间距布置。

（1）站型布置。组合分解站因需要办理重载列车组合、分解、技检及换挂机车等技术作业，适合采用横列式图型，到发场宜按“两重或两空夹一机走”［8］为一束的形式布置；担当作业的到发线与机走线之间应设置腰岔连接，咽喉区至腰岔间的线路有效长度应满足接发单列的需要。

（2）咽喉区布置。组合分解站内作业相对频繁，咽喉区利用率较高，线束间接发车与机车出入应设置平行进路；在发车端每束组合分解线接入咽喉区前，应设置贯通式机待线，长度以2台机车长度加安全距离为宜，此线束的机车可在贯通机待线上集结、等待并进段整备，以减少对咽喉的切割次数。对于一级三场式站型的机务段（折返段）应设置为贯通式，即机务段两咽喉宜分别连通空、重车场，以减少咽喉压力。

（3）腰岔布置。腰岔的设置数量应由需要组合分解列车的牵引方式、牵引质量、列车长度等因素综合确定。咽喉区至腰岔之间的到发线有效长度应满足接发单列的需要［3］。对于1万t列车组合成2万t列车的到发线间的腰岔数量，应结合1万t列车的牵引联挂方式确定。

（4）线间距布置。对于大型组合分解站，办理组合分解的到发线束较多，线间距应结合接触网杆、排水沟及快速列检通道的设置综合确定，以避免相互干扰且方便施工和养护维修。此外还应根据路基横坡设计，将排水沟设置在不同于接触网杆和列检通道的两线之间，以避免接触网杆、排水沟与列检通道相互干扰。

2.3 到发线数量及有效长

重载列车组合分解站规模的确定是运输组织的关键，到发线数量的确定应考虑以下影响因素［8］：①根据全线运输能力计算列车开行对数；②重、普列车在车站的作业方式、作业流程及作业时分；③每天能够组织开行列车的有效时间（扣除天窗的时间）；④当停电维修时整条线路的到发线数量应能保证区间运行的列车在站停车。

重载列车组合分解站到发线有效长由衔接各线的牵引质量、机车车辆类型、限制坡度及联挂方式等因素综合确定。对于新建组合分解站，当牵引质量为1万吨时，其到发线有效长度宜采用1 700m；当牵引质量为2万t时，到发线有效长度宜采用2 800m。对于改建组合分解站，在综合考虑以上各因素的基础上，还应考虑车辆使用年限期间内不同车型对有效长度的影响。

3 太原局重载列车组合分解站设置方法

3.1 重载列车组合分解需求

货物列车按照编组地点和运行距离可以划分为始发直达列车、阶梯直达列车、基地直达列车、技术直达列车、直通列车、整列短途列车、区段列车、摘挂列车、区段小运转列车以及枢纽小运转列车等类型。根据太原局《重载运输技术管理规则》［9］：“对于运量虽然充足，但装车地、卸车地不具备重载列车整列装卸车条件，沿途所经线路牵引质量不统一的车流可组织由两列以上同方向运行的列车首尾相接、合并而成的重载组合列车，机车分别挂于各自的列车首部，由最前方列车的机车担任主控机车，成组运行至前方某一技术站或终到站后分解”，太原局南北区分别为非重载铁路和重载铁路，因此在其间往返运行的列车需在合适车站进行组合分解。适合组合列车选择进行组合的对象包括始发直达列车、阶梯直达列车、基地直达列车、技术直达列车以及直通列车。

列车质量的提高，对列车追踪时间、到发线有效长也有着显著的影响。单列为5 000t的货运列车，两列组合重量即达到万吨级，随着其开行，既有线后续列车的追踪时间将从6-8min提高到8min以上，为满足其组合及停站要求，作业车站到发线有效长需达到1 700m。同时，为保证组合分解站在路网上充分发挥其作用，应保证被选取的组合分解站可以组合的列车达到一定的数量。

3.2 组合分解站选址问题描述

对于太原局范围内组合分解站选址问题，列车自装车站装车出发之后，到达组合分解站的走行时间越小，其运行成本就越小，即组合分解站距离装车站越近，列车的运行成本就越小。由于组合分解站的设置最主要是为了解决线路能力浪费问题，避免欠轴列车上线运行，因此应在太原局范围内选择合适的换重站（或相邻线路牵引定数变化站）作为组合分解站的选址位置，使得其服务范围内的装车站均能以较短的时间、较低的成本将单列送至组合分解站进行组合。

文章根据列车组合分解作业的特点，采用P-中值模型对组合分解站进行选址。

3.3 太原局重载列车组合分解站P-中值选址模型

P-中值模型是在一个给定数量和位置的需求集合和一个候选供给位置的集合下，分别为P个供给点找到合适位置并指派每个需求点到一个特定的供给点，使之达到在设施和需求点之间的运输费用最低［10］。

（1）模型假设。在利用P-中值模型对重载列车组合分解站选址位置进行求解时，需要进行如下假设：

①候选的组合分解站地址数目即P明确，即换重站（或相邻线路牵引定数变化站）；

②有组合需求的装车站地点明确，即开行南北跨区列车的装车站；

③从近阶段来看，组合分解站的组合能力大致相当；

④候选站点的能力能够满足列车组合分解需求。

（2）参变量说明

N：装车站集合；

M：候选组合分解站集合；

i：任意装车站，i∈N；

j：任意候选组合分解站，j∈M；

p：集合M的元素个数，即P=card（M）；

wi：第i个装车站需要组合的单列数，列；

uj：j候选站邻接线路间牵引定数最大差值；

u：设置组合分解站时牵引定数差值标准；

rj：j候选站邻接线路轴重限制的最大值；

r：设置组合分解站时轴重限制标准；

dij：装车站i到组合分解站j的走行距离。

（3）决策变量

yij：装车站i的单列是由组合分解站j进行组合时为1，否则为0；

xj：组合分解站建立在j点时为1，否则为0。

（4）目标函数。该模型的目标函数为需要组合的单列到组合分解站的总走行距离最小，即

约束（2）保证一个装车站出发的单列只需一个组合分解站完成组合过程；约束（3）限制了总的组合分解站设置数量为p个；约束（4）保证每个有组合需求的装车站能被指派到相应的组合分解站；约束（5）保证组合分解站邻接线路间牵引定数差值符合要求；约束（6）保证组合分解站邻接线路轴重限制符合要求。

4 太原局C80E重载列车组合分解站设置方案

C80E型敞车轴重27t，在现有的路网运输条件下，27t轴重货车尚不适合与既有货车混合编组，故C80E型敞车应采用全部27t轴重货车编组的组织形式。根据太原局现有的运输需要，一般组织对C80E型敞车按48辆进行编组，并按规定涂打编列序号、进行“客车化”管理，因而，对其开行的单列和组合列车，一般以列为单位调整。

按48辆C80E型敞车编组而成的单列货物列车重为5 000t，两列组合即为万吨组合列车。太原局既有的万吨列车组合分解站［9］为：大秦线的大石庄站、翠屏山站、北辛堡站、玉田北站和延庆北站，北同蒲线的大新II场，宁岢线的安塘站，迁曹线的曹妃甸南站、京唐港站（仅办理万吨组合列车）、聂庄站和曹妃甸北站；由于上述车站均与非重载线路相距较远，若进行C80E单列的组合分解作业会造成重载线路能力的浪费，因此需要重新设置C80E重载列车组合分解站。太原局既有的2万t列车组合分解站为：大秦线的湖东站、大同县站、阳泉站、涿鹿站、茶坞站、蓟县西站、遵化北站、迁西站、迁安北站、后营站和柳村南II场，迁曹线的菱角山站、滦南站、曹妃甸北站、曹妃甸西站和东港站，北同蒲线的袁树林站、北周庄站和里八庄站，云岗支线的云岗西站，其中曹妃甸北站既是万吨组合分解站又是2万t组合分解站。太原局既有组合分解站位置示意图如图1所示。

由图1可知，太原局现有重载列车组合分解站均设置于北区，对于只在北区内开行的C80E型敞车编组的列车组合分解作业利用既有组合分解站即可完成，因此文章仅考虑由C80E型敞车编组的列车南北跨区运行时组合分解站的设置；若远期开行2万t重载列车，完全可以利用大秦线和迁曹线既有组合分解站进行作业，因此可以不再设置2万t组合分解站。同时，根据太原局现行列车编组计划，为了减少对列车运行图的影响并减少车站车场的改造量，C80E型敞车在南区适合按区段的牵引定数进行编组，然后在合适的车站进行组合作业，最后进入北区运行至港口、发电厂等终到站。

4.1 已知条件分析

（1）装车站集合。对所研究范围内的路网进行简化，将各支线上的装车站简化为一个装车点，可以得到以下共11个装车站：南同蒲南装车点、侯月装车点、侯西装车点、南同蒲北装车点、介西装车点、太焦装车点、太中银装车点、石太装车点、太兴装车点、京原装车点、北同蒲南装车点，如图2所示。

图1 太原局既有组合分解站位置示意图

图2 太原局简化路网示意图

（2）候选站集合。在对太原局合适的换重站（或相邻线路牵引定数变化站）进行分析选择后，可以得到候选组合分解站，见表1。

候选组合分解站邻接线路的牵引定数和轴重要求见表2。

（3）牵引定数最大差值标准。根据太原局实际运输情况，若牵引定数相差不大，对列车进行增减轴即可；若要设置重载列车组合分解站，则应适合开行重载列车，因此牵引定数最大差值标准u不应小于5 000t。

（4）轴重标准。根据C80E型敞车的技术参数可知，能够输送C80E型敞车的线路轴重不应小于27t。

（5）走行距离。各装车站至候选组合分解站的走行距离见表3，其中线路装车点按线路中点计。

4.2 求解结果分析

将上述已知条件输入模型之后，求得的结果为韩家岭站和宁武站。即，选定韩原线起点韩家岭站和南北区分界站宁武站为C80E重载列车组合分解站，其车站位置示意图如图3所示。

韩家岭站位于山西省大同市南郊区境内，中心里程位于北同蒲线、韩原线自大同站起21km+344m处及大秦线起点，隶属大秦铁路股份有限公司大同站管辖。韩家岭二等站按技术作业类型划分为中间站；按业务性质划分为货运营业站，主要办理列车接发、会让作业。目前，韩家岭站每日接发旅客列车20列、货物列车245列，不办理改编作业。韩家岭站部分到发线有效长不低于1 050m但小于1 700m，具备接发5 000t重载列车的能力，但不具备接发10 000t重载列车的能力。

宁武站位于山西省忻州市宁武县凤凰镇，中心里程位于北同蒲线自大同站起点165km+436m处，宁岢线起点，隶属大秦铁路股份有限公司朔州车务段管辖。宁武二等站按技术作业类型划分为中间站；按业务性质划分为客货运站。目前，宁武站每日接发旅客列车14列、货物列车83列，不办理改编作业。宁武站部分到发线有效长不低于1 050m但小于1 700m，具备接发5 000t重载列车的能力，但不具备接发10 000t重载列车的能力。

4.3 车站改造方案及列车组合方式

表1 候选组合分解站及邻接线路表

表2 组合分解站邻接线路的牵引定数和轴重要求一览表

表3 装车站至组合分解站走行距离（km）

组合分解站按照重载列车的编组内容可以分为万t列车组合分解站、1.5万t列车组合分解站以及2万t列车组合分解站。为充分利用韩原线、北同蒲线（韩家岭至宁武区段）的线路，提高其能力利用率，同时根据30t轴重车辆的特点，可以在韩家岭站和宁武站设置万吨组合分解站，对由C80E型敞车编组而成的技术直达列车进行改编作业。

韩家岭站到发线有效长均不满足万t列车组合分解站1 700m的要求，又由于C80E型敞车的数量仅为5 000辆，最多可以组合为52列万t列车，因此可以仅对其部分到发线进行延长。同理，宁武站也仅需延长部分到发线，使其有效长至1 700m。

C80E万t组合列车可以采用的编组形式如下：

①HXD1/2机车+96辆C80E（H、F）+普通（可控）列尾；

②SS4机车+48辆C80E（H、F）+SS4机车+48辆C80E（H、F）+普通列尾。

C80E万t组合列车的组合方式采用基本组合方式，组合时先将前列接入该线路进路信号机后方至出站信号机前方区段；后列接车前，车站须用列车无线调度通信设备通知机车乘务员，接入该线路进路信号机前方区段。组合时，车站应使用列车无线调度通信设备将有关作业事宜通知机车乘务员，开放调车信号好，由车站组织与前列车连挂，并连接软管。列车组合时，禁止前部列车缓解列车制动进行组合。

4.4 车站任务分工

韩家岭站和宁武站的C80E万t列车的组合分解任务可以根据衔接线路进行分工：（1）南同蒲线、侯西线、侯月线、石太线、太焦线、太中银线、京原线去往北区的列车在原平站进行增轴作业之后，经韩原线到达韩家岭站进行组合作业，然后去往终点站；北区去往南同蒲线、侯西线、侯月线、石太线、太焦线、太中银线、京原线的万吨空车列车在韩家岭站进行分解作业之后，再经韩原线到达原平站进行减轴作业，然后去往终点站。（2）瓦日线、神朔线、岢瓦线、宁岢线去往北区的列车在宁武站进行组合作业，去往北同蒲线及其以远；北区去往瓦日线、神朔线、岢瓦线、宁岢线的万吨空车列车在宁武站进行分解作业后，去往终点站。

图3 目标车站位置示意图

5 总结

将韩家岭站和宁武站作为太原局C80E重载列车组合分解站的选址方案，尽管其在进行站场改造时，需要的时间成本和经济成本较大，但方案有效地解决了南北区牵引定数差距所带来的能力利用率低的问题，又能够保证27t轴重通用型敞车的“客车化”运用，避免与23t、25t轴重货车混合编组所带来的运行问题，同时还能为牵引定数相差较大的线路区段设置重载列车组合分解站时提供一定的借鉴作用，从而保障C80E型敞车在全路范围内运用过程中，最大化地提高线路区段能力利用率。本组合站选址方案在减少运用车数量、降低检修维护成本、提升车辆安全使用性能等方面发挥了良好的综合效益，有效地满足了我国货物运输发展的需要，为其扩大运用提供了宝贵经验。

［1］韩雪松，赵军，彭其渊.重载运输战略装车域车流组合方案优化［J］.西南交通大学学报，2012，（6）:1 057-1 063.

［2］Nijkamp P，etc. Assessment of Capacity in InfrastructureNetworks:A Multidimensional View［J］.Transportation Planning and Technology，1993（17）:301-310.

［3］梁倩，韩调，张静.大秦线开行2万t重载列车对湖东编组站到发场的影响［J］.中国铁道科学，2005，（3）:1-6.

［4］刘博.重载列车组合分解站通过能力研究［D］.北京:北京交通大学，2008.

［5］杨秋林.基于路网的重载列车组合分解站选址与车场改造研究［D］.北京:北京交通大学，2012.

［6］韩雪松，郭洪洋，彭其渊.铁路重载运输组合分解站重载列车组合方案的优化方法［J］.铁道学报，2012，12:1-7.

［7］张进川，杨浩，刘博，魏玉光.重载列车组合分解站通过能力计算方法研究［J］.铁道运输与经济，2011，2:6-9.

［8］胡显永，张炳民.重载铁路组合分解技术作业站设计探讨［J］.铁道货运，2013，（9）:13-18.

［9］TYG/08-2014.太原铁路局重载运输技术管理规则［S］.

［10］金小燕.基于铁路货运的大型装车点选址优化研究［J］.铁道货运，2011，29（9）:1-5.

Study on Setting of Combine-and-break Station for Model-C80E Open Wagon by Taiyuan Railway Bureau

BaiJun1，TangJinjin2，SuRuiye2，LinYuan2，ZhouHanxiao2
（1.TransportationDivision，TaiyuanRailwayBureau，Taiyuan 030013；2.SchoolofTraffic&Transportation，BeijingJiaotongUniversity，Beijing 100044，China）

In order to improve its transportation efficiency，the Taiyuan Railway Bureau decides to extend the trial application of the model-C80E universal open wagon to the whole bureau.The northern area of the Taiyuan Railway Bureau is heavy haul railway line while the southern area is not，so any trains that run across the two need to be broken up and re-combined.In this paper，on the basis of an analysis of the factors influencing the setting of the combine-and-break station，we built the P-median model for the location allocation of the combine-and-break station for a heavy haul train，then according to the model，selected the Hanjialing station and the Ningbu station for the locationofthecombine-and-breakstation，andattheend，introducedbrieflythenecessaryexpansionplansandthedivisionoftasks.

model-C80Eopenwagon；P-medianlocationmodel；heavyhaultrain；combine-and-break station

U296

A

1005-152X（2016）05-0099-07

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.05.023

2016-04-07

白军（1971-），男，山西大同人，太原铁路局运输处技术科工程师，研究方向：列车运行图编制、运输方案调整等。