2024年5月11日发(作者：)
运输组织
铁道运输与经济
RAILWAY TRANSPORT AND ECONOMY
文章编号：1003-1421(2019)12-0071-06 中图分类号：U292.5
+
2 文献标识码：A
DOI：10.16668/.1003-1421.2019.12.12
基于UIC406的铁路区间
通过能力计算研究
A Study on the Calculation of Railway Section Carrying Capacity based
on UIC 406 Method
张 伦
1
，赵汗青
2
，王闻蓉
2
，蒋 健
2
ZHAng Lun
1
, ZHAO Hanqing
2
, WAng Wenrong
2
, JIAng Jian
2
（1.中国铁路北京局集团有限公司 运输部，北京 100860；2.北京交通大学 交通运输学院，
北京 100044）
(ortation Department, China Railway Beijing Group Co., Ltd., Beijing 100860, China; of Traffic
and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
摘 要：
UIC406是国际铁路联盟提出的计算铁路区间通过能力的一种方法，主要
思想是尽可能压缩每列车在闭塞分区内占用的时间间隔。在阐述UIC406方法基本
思想的基础上，结合目前京津城际铁路开行方案的要求，确定区间内列车组合方
式，以列车距车站1个到7个闭塞分区的情况计算每一种列车组合的最小车头时
距，取最大得出区间内平均最小车头时距，从而对改造后的京津城际铁路进行区
间通过能力计算和评价。计算结果表明，京津城际铁路区间通过能力目前较为富
裕，还有一定的提升空间，具备一定的临时添加运行线的条件。
关键词：
UIC406；铁路；区间通过能力；最小车头时距；京津城际铁路
Abstract: UIC406 is a method proposed by the International Union of Railways to calculate the
capacity of railway section. The main idea is to reduce the time interval occupied by each train
in blocks as much as possible. On the basis of expounding the basic idea of UIC 406 method,
combined with the requirements of the current Beijing-Tianjin Intercity operation plan, this paper
determines the train combination mode in the section, calculates the minimum headway of each
train combination according to the situation that the train is 1 to 7 blocks away from the station,
takes the maximum to get the average minimum headway in the section, so as to calculate and
evaluate the section passing capacity of the reconstructed Beijing-Tianjin Intercity Railway. The
calculation results show that the capacity of Beijing-Tianjin Intercity Railway block is relatively rich
at present, and there is a certain space for improvement, with certain conditions for temporary
addition of operation lines.
Keywords: UIC406; Railway; Section Carrying Capacity; Minimum Headway; Beijing-Tianjin
Intercity Railway
第
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铁道运输与经济
基于UIC406的铁路区间通过能力计算研究 张 伦 等
1 UIC406方法的基本思想
荐值来比较检查线路的能力是否充足。UIC406一
直作为欧洲计算铁路运输通过能力的基础方法，具
UIC406是国际铁路联盟于2004年发布的关于
有很强的通用性，其核心是确定闭塞时间。闭塞
铁路区间能力的计算方法，对高速铁路区间能力的时间是指某列车在一个给定的铁路区间里所消耗的
计算具有重要的指导意义。该方法是一种简单快速总时间。给定区间所消耗的总时间要从这个区间分
计算能力的方法，以铁路区段既有运营的列车运行配给制定列车允许通过权限开始算起，即在列车接
图为基础，在不改变既有运行图结构且满足列车安近这个区间时，在列车达到制动距离之前发出许可
全运行标准间隔时间条件下，对列车运行图冗余时进路信号，在区间完全出清之后才表示时间结束。
间进行压缩，最终根据区段既有运行图中列车运行一个闭塞时间通常由以下部分组成：①进路建
线压缩后的占用时间再考虑一定利用率和附加时间立时间；②看见信号并做出反应时间；③列车接近
率，得到线路区段的通过能力，也可以通过在列时间；④区间运行时间；⑤区间出清时间；⑥区间
车运行图空闲时间添加列车运行线的方法对列车运进路解锁时间。一个区间的闭塞时间如图1所示。
行图进行加密，得到线路区段在不同
距离
服务质量下的通过能力
[1-2]
。
时间
双线的UIC 406原理也可以应用于
列车在距离上的最小车头时距
单线铁路
[3]
，将铁路线分段并疏解车站
闭塞区间闭塞区间
闭塞结束点
和交叉点处列车之间的冲突，可以得
到对单线铁路网络的影响及其对能力
固定值车长
消耗的影响，从时刻表规划的角度来
进路建立时间
讨论铁路能力的动态性和不确定性，
看见信号反应时间
最后进行铁路能力的计算和评估
[4-5]
。
根据UIC406原理，最常用的方法是
接近时间
基于压缩运行图冗余时间及在运行图
空闲时间加密列车运行线提高铁路区
区间运行时间
段通过能力
[6-7]
，也有学者提出利用
区间出清时间
列车运行图平均最小列车间隔时间计
算区段标准通过能力
[8-9]
。研究根据
进路解锁时间
UIC406的原理，通过压缩列车最小车
图1 一个区间的闭塞时间
头时距增加运行图冗余能力，并考虑
Fig.1 Block time of a section
到不同类型列车追踪运行组合下在站的最小车头时
其中，进路建立时间通常是指信号系统建立
距不同，通过计算不同类型列车组合追踪情况下的
进路信号的时间；看见信号反应时间主要包含司机
最小车头时距，以提高铁路通过能力计算和评价的
看见信号之后的反应时间和车载设备的反应时间；
准确性和真实性，为压缩列车运行图提供基础。
列车接近时间指从看到进路信号开始到进入指定区
UIC406方法用所选定区段既有的列车运行图
间这段距离的走行时间；区间运行时间即指列车物
为基础，在不改变整个运行图路线结构并且满足列
理上占用该区间运行的时间；区间出清时间包括一
车安全运行所必需的标准间隔时间条件下，对列车
个区间规定的固定距离加上一个列车长(即列车车
运行图进行压缩，最终根据该区段原本的运行图与
尾完全离开这个区间的时间)；进路解锁时间是指
压缩后的占用时间进行计算利用率，得到线路区段
信号系统解除锁定信号并使区间恢复空闲的反应
的通过能力，主要目的是对铁路运输通过能力的评
时间。
估标准化，并且通过定义不同种类线路的利用率推
将一列车的运行路线分成若干个区间，将所
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铁道运输与经济
占用的所有区间的闭塞时间绘制成时间
－
距离图，相邻列车运行路径的发车时间叠在一起。将每列车
就得到了闭塞时间阶梯如图2所示。根据闭塞时间的运行路径处理成闭塞时间阶梯，必会导致某些区
阶梯，就可以确定2列车的最小间隔时间，最小段的闭塞时间互相重合，这些重叠部分就是2列车
列车间隔时间不是单指某一个区间，而是指整个运产生冲突的地方，得到最小车头时距的过程即为
行轨迹，考虑将2列车的闭塞时间阶梯不断压缩，消除这些冲突的过程。最小车头时距的确定如图4
直到某个区间内上下界紧密接触，中间没有任何所示，当计算出所有区间闭塞时间的重叠部分后，
的缓冲时间(这个紧密压缩的区间称为关键区间)，为了消除闭塞时间阶梯之间的所有区间的冲突，而
关键区间和最小车头时距如图3所示。可以看出，必须推迟列车2的列车路径时间的最大值，这个
最小车头时距就是在压缩之后前后车应保持距离的最大值就等于这2列相邻列车的最小车头时距。为
最小值，也是决定区间通过能力的关键因素。了消除列车1与列车2之间的重叠，将最上面的列
距离
车2移到列车1下方，所移的最大值就是最小车头
时间
时距。
距离
时间
列车2
最大
车头
时距
图2 闭塞时间阶梯
列车1
Fig.2 Block time step
所有重叠
距离
列车2
部分的
时间
最大值
最小
图4 最小车头时距的确定
车头
时距
Fig.4 Determination of the minimum headway
将2列车(分称前车和后车)闭塞时间的数据
关键
区间
编制在一个表格中后，可以方便地计算各区段闭塞
时间的重叠部分(重叠部分=前车闭塞时间的结束
时刻
－
后车闭塞时间的开始时刻)，求出所有重叠
部分的最大值。
图3 关键区间和最小车头时距
t
h
,
ij
= max{
t
be
,
i
(
k
)
-
t
be
,
j
(
k
)
}
k
= 1，2，…，
n
b
⑴
Fig.3 Critical section and minimum headway
式中：
t
h
,
ij
表示前车为
i
后车为
j
的最小车头时距；
2 基于UIC406方法的京津城际铁路区间
t
be
,
i
(
k
)
为在
k
区间内
i
车闭塞时间的结束时间；
t
be
,
j
(
k
)
为 在
k
区间内
j
车闭塞时间的开始时间；
n
通过能力计算
b
为区间
总个数。
2.1 最小车头时距的计算
由于区间内运行的列车速度、长度等参数有
确定2列车的最小车头时距，应将选定的2列
所不同，因而最小车头时距的大小与前车、后车
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的参数均有关。区间平均的最小车头时距的确定公 数据可近似认为与北京南到天津的城际列车基本
式为一致。
f
n
i
·
n
j
⑵
（1）确定线路轨道。根据UIC406的计算步
ij
=
n
2
骤，先要确定线路的计算范围，由于京津城际铁路
式中：
f
ij
表示前车为
i
后车为
j
这种列车组合所占频
上下行列车结构几乎一致，因而决定只计算一条单
率；
n
i
为列车
i
的数量；
n
j
为列车
j
的数量；
n
为所
线即可，这次计算中考虑选择下行方向北京南—天
有列车总数。
津区间作为计算线路段。
平均最小车头时距的计算公式为
（2）计算闭塞时间。以列车经过信号机为一个
t
区间开始和结束的标志，数据经过处理后可得到北
h
= (
t
h
,
ij
·
f
ij
) ⑶
京到天津这条线路上一共有58个区间，每个区间
式中：
t
h
为平均最小车头时距。
长度和列车通过时间可以从基础数据中读出。由于
这样，运行图所利用的总时间即为平均最小车
高速铁路正常速度下追踪间隔均按7个闭塞区间考
头时距乘上列车总数，剩余有效时间均为压缩出来
虑，对两端不需满足7个追踪间隔的区间数据予以
可供进一步铺画运行图的时间。
去除。由于列车在区间运行过程中会出现距离车站
2.2 京津城际铁路区间能力计算及评价
不是7个闭塞分区的情况，因而考察列车距车站1
京津城际铁路(北京南—天津)于2018年6
个、2个、3个、4个、5个、6个、7个闭塞分区
月进行了改造，升级了列控系统，动车组车底和
的情况，计算每一种列车组合的最小车头时距。为
开行方案也发生了变化，研究根据改造后的情况，
了保证列车在运行区间的最小车头时距都满足要
进行区间能力计算。京津城际线路沿线包括北京南
求，取7种情况下的最大值得到每一种列车组合的
站、亦庄站、永乐站、武清站、南仓线路所、天
最小车头时距。计算参数取值如下
[8]
：进路建立时
津站、于家堡、塘沽等车站。由于在实际运行图中，
间为5 s；司机看见信号做出反应的时间为6 s；将
北京南—天津区间客流需求大，安排的列车多，
虽有出清时间为区间防护距离加上一个列车车长除
区间能力更为紧张，而且跨线列车也仅在这一区段
上列车时刻速度，
L
防
一般取150 m，列车车长可
运行，因而将针对这一区段进行能力分析与计算。
查询资料得到，分为时速350 km/h的短编列车和
相比我国其他线路，京津城际铁路的运输组织
时速300 km/h的长编列车；进路解锁时间为3.5 s。
模式与国外路网有更好的相似度和融合度，因而尝
（3）计算每一种列车组合的最小车头时距。
试用UIC406算法来计算京津城际铁路的能力，同
（4）计算平均最小车头时距。
时测试UIC406算法是否适用于我国铁路运输通过
（5）计算线路能力利用率。
能力的计算。
综上计算，得到列车距车站不同闭塞分区的每
根据闭塞时间的概念与我国相关概念进行对
一种列车组合的最小车头时距。7种情况下不同列
比，决定选取我国规定的闭塞分区作为模型中的
车追踪下的最小车头时距如表1所示。该区段不同
所指定分区，中间站亦庄、永乐、武清和南仓线
列车追踪下的最小车头时距如表2所示。
路所也看做一个闭塞分区进行简化处理。通过将
结合目前京津城际铁路列车实际的开行情况，
开行方案中开行的7种不同列车的跟车数据进行分
可以确定区间内A，B，C 3种列车前后组合的比例，
析对比，得出3种有着明显差别的闭塞时间阶梯，
从而得出区间内平均最小车头时距为214.9 s，进而
分别为北京到天津直达时速350 km/h的城际列车；
推算出区间能力利用率为43.5
%
。
北京到天津在武清停站时速350 km/h的城际列车；
根据过去欧洲铁路的经验，既有线的线路利用
北京到天津直达时速300 km/h的津秦高速铁路(天
率高峰期不超过80
%
，平时不超过50
%
。随着铁
津西—秦皇岛)列车。终点站为天津西的高速铁
路的不断发展以及高速铁路的出现，欧洲国际铁路
路将只计算北京南到南仓线路所区间的时间，其
联盟在2004年发布的UIC406给出了更加详细的评
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表1 7种情况下不同列车追踪下的最小车头时距
Tab.1 Minimum headway under different train tracking in seven cases
列车组合列车距车站不同闭塞分区个数条件下的最小车头时距/s
前车后车1个闭塞分区2个闭塞分区3个闭塞分区4个闭塞分区5个闭塞分区6个闭塞分区7个闭塞分区
AA181.5179.5176.5176.5182.5183.5181.5
AB180.5176.5176.5176.5182.5183.5180.5
AC151.5158.5155.5143.5123.5116.5140.5
BA301.5299.5296.5295.5292.5303.5301.5
BB278.5280.5286.5291.5292.5277.5278.5
BC151.5158.5155.5143.5123.5116.5140.5
CA480.5490.5494.5497.5506.5499.5512.5
CB480.5490.5494.5497.5506.5499.5512.5
CC246.5241.5240.5240.5249.5247.5246.5
表2 不同列车追踪下的最小车头时距
法指出，车站、区间通过能力在计算方式上所该
Tab.2 Minimum headway under different train tracking
遵循的国际上统一标准。对照UIC406对列车通过
列车组合
最小车头时距出现平均最小车头时距
能力的计算分析方法，从不同角度出发都可以得出
前车后车
/ s
频次
/ s
AA183.570
不同的通过能力。例如，从旅客的需求来看，车
AB183.522
站的通过能力就是高峰时段，是列车期望的运输流
AC158.5 3
与速度、列车径路数的组合以及相关基础设备的质
BA303.520
量要求，以尽可能地缩短旅行时间，实现相关的
BB292.5 2214.9
所有长期、短期的市场诱导因素转化为荷载；从基
BC158.5 1
础设施的规划角度来看，车站通过能力计算方法可
CA512.5 4
以从列车路径的期望平均数，期望的速度混合与车
CB512.5 0
辆平均数，以及期望的基础设施质量等因素进行
CC249.5 0
计算。
基于给定的车站作业计划和列车路径排列方
价标准，不同线路能力利用率上限值如表3所示。
案，借鉴UIC406方法提出的压缩线路运行图方法，
京津城际铁路区间通过能力目前较为富裕，还有
压缩列车路径之间的缓冲时间，以评估车站通过能
一定的提升空间，具备一定的临时添加运行线的
力利用率。缓冲时间是列车路径产生冲突的最大间
条件。
隔时间，在某些情况下，如停站通过慢速列车避
表3 不同线路能力利用率上限值
%
Tab.3 Upper limit of capacity utilization of different lines
让不停站通过快速列车，其中任一列车的作业时间
提前或推迟都可能与另一列车的路径产生冲突，因
线路种类高峰时间日常时间
城际客运专线8570
而可以选择压缩列车路径之间的缓冲时间，不会减
高速铁路7560
少车站作业时间区间。
客货混跑7560
3 结束语
铁路车站能力也是制约京津城际铁路通过能力
随着京津城际铁路客运需求的不断增加，京
的一个重要因素。当前国际对铁路车站通过能力的
津城际运输能力的合理估算及其有效提升的方法成
计算定义是：在一定的时间内，分析径路混合条件
为人们越来越关心的问题。在多种等级列车混跑的
下列车在实际运行过程中所有的径路。UIC406方
情况下，根据其实际实时运行坐标进行追踪运行
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铁道运输与经济
基于UIC406的铁路区间通过能力计算研究 张 伦 等
是最直接有效的压缩列车运行图、提高运输能力的
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%
，目前较为富
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裕，具有较大的提升空间。另外，还可以采用运
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责任编辑：
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金 颖
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