胡志垚

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 交通運(yùn)輸規(guī)劃研究院，天津 300251)

我國(guó)鐵路客運(yùn)專線的設(shè)計(jì)發(fā)車追蹤間隔一般為3 min，但受認(rèn)識(shí)水平和技術(shù)水平影響，目前已開通客運(yùn)專線的追蹤間隔大部分無法實(shí)現(xiàn)3 min，部分設(shè)有發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)的大型客站現(xiàn)行運(yùn)行圖最小發(fā)車追蹤間隔時(shí)間仍采取5 min。通過對(duì)我國(guó)某大型客站的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，測(cè)得平均發(fā)車追蹤間隔時(shí)間為4 min 35 s。發(fā)車追蹤間隔作為全線壓縮追蹤間隔的控制因素[1]，有必要對(duì)其限制因素進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的措施和建議，以進(jìn)一步提高高鐵線路的通過能力，從而提高我國(guó)高速鐵路的經(jīng)濟(jì)效益和綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

趙欣苗等人通過仿真法鋪畫現(xiàn)狀高鐵線路運(yùn)行圖，制定壓縮列車追蹤間隔的開行方案[2]。田長(zhǎng)海等人通過確立高速列車追蹤間隔時(shí)間的計(jì)算方法，提出計(jì)算公式中各參數(shù)的取值，檢算我國(guó)高速鐵路可實(shí)現(xiàn)的高速列車追蹤間隔時(shí)間，分析影響高速列車追蹤間隔時(shí)間的因素，并提出改進(jìn)建議[3]。張志輝采用CRH380BK型動(dòng)車組列車對(duì)京滬高鐵列車追蹤間隔時(shí)間進(jìn)行仿真計(jì)算，提出進(jìn)一步縮短列車運(yùn)行間隔的措施[4]。楊曉利用Opentrack軟件仿真驗(yàn)證影響追蹤間隔因素與列車追蹤間隔的關(guān)系，并提出減小列車追蹤間隔、提升線路通過能力的優(yōu)化建議[5]。齊向春等人從列車出發(fā)追蹤間隔卡控、列車運(yùn)行速度控制、列車區(qū)間追蹤間隔調(diào)控、測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)分析等方面，研究列車追蹤間隔測(cè)試過程控制，提出一套完整的高速鐵路運(yùn)行試驗(yàn)列車追蹤間隔測(cè)試體系，為列車追蹤測(cè)試提供參考和依據(jù)[6]。 張?jiān)浪傻热私梃b普速鐵路列車間隔時(shí)間的計(jì)算方法，給出高速鐵路列車間隔時(shí)間(4種追蹤間隔時(shí)間和7種車站間隔時(shí)間)的定義及計(jì)算方法，為制定規(guī)范和統(tǒng)一的高速鐵路列車間隔時(shí)間計(jì)算辦法提供理論依據(jù)[7]。借鑒相關(guān)理論研究，提出進(jìn)路分段辦理的措施，壓縮大型客站的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間，進(jìn)而提高高速鐵路的通過能力。

1 大型客站發(fā)車追蹤間隔限制因素分析

對(duì)影響大型客站發(fā)車追蹤間隔時(shí)間的因素進(jìn)行分析。

1.1 列車出站限速過低

目前，我國(guó)高速鐵路大型客站咽喉區(qū)大多鋪設(shè)18號(hào)道岔，站內(nèi)道岔限速80 km/h，如無其他固定限速，按照總公司機(jī)務(wù)相關(guān)規(guī)章規(guī)定(鐵總運(yùn)[2015]214號(hào)《CRH系列動(dòng)車組操作規(guī)則》)，列車始發(fā)作業(yè)列控按CTCS-2級(jí)發(fā)車，CTC控制股道發(fā)送“UUS碼”，列車越過出站信號(hào)機(jī)前采取部分監(jiān)控，運(yùn)行速度不超過45 km/h，列車越過出站信號(hào)機(jī)后轉(zhuǎn)為完全監(jiān)控，限速80 km/h，待出清反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)后開始提速。部分客站受地形限制，站內(nèi)有低于80 km/h的固定限速，按照《技規(guī)》等相關(guān)規(guī)定，出站信號(hào)開放后，如果發(fā)車進(jìn)路有低于80 km/h的限速(道岔限速、曲線限速等固定限速)，CTC控制股道發(fā)送“UU碼”，列車從啟動(dòng)后在越過反向出站信號(hào)機(jī)前限速45 km/h，待出清反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)后開始提速。因此，列車在發(fā)車過程中，站內(nèi)走行速度太低，導(dǎo)致出站時(shí)間過長(zhǎng)，從而影響連發(fā)追蹤間隔時(shí)間。

1.2 列車發(fā)車進(jìn)路長(zhǎng)

部分大型客站在咽喉區(qū)設(shè)置了發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)列車發(fā)車進(jìn)路的分段辦理，但為防護(hù)列車運(yùn)行安全，目前均為使用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)，仍將發(fā)車進(jìn)路包括總發(fā)車進(jìn)路在內(nèi)作為一整條發(fā)車進(jìn)路處理。同時(shí)，設(shè)置發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)也延長(zhǎng)了發(fā)車進(jìn)路的長(zhǎng)度。以北京南站為例，各股道出站信號(hào)機(jī)至區(qū)間第一架通過信號(hào)機(jī)距離在2 370～2 389 m，列車啟動(dòng)至出清-離去的走行時(shí)間約為4 min，影響了列車的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間。

1.3 CTC產(chǎn)生的延遲

CTC系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路時(shí)，發(fā)車進(jìn)路可提前5 min辦理、接車進(jìn)路可提前15個(gè)閉塞分區(qū)辦理；CTC在辦理自動(dòng)觸發(fā)進(jìn)路時(shí)，一般的觸發(fā)辦理周期為30 s，當(dāng)自動(dòng)觸發(fā)失敗時(shí)，需30 s后再重新觸發(fā)檢查辦理?xiàng)l件是否滿足。當(dāng)觸發(fā)失敗時(shí)，CTC系統(tǒng)提示辦理失敗提示，在實(shí)際作業(yè)中列車調(diào)度員頻繁采取人工干預(yù)的作業(yè)方式，影響列車連發(fā)追蹤間隔時(shí)間。

1.4 司機(jī)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)

按照規(guī)定，司機(jī)在信號(hào)開放、具備發(fā)車條件后，需操作ATP、確認(rèn)列車管壓力、確認(rèn)車門關(guān)閉、確認(rèn)開車信號(hào)等，實(shí)際作業(yè)中一般需15～25 s左右。

1.5 交叉嚴(yán)重

部分大型客站咽喉區(qū)同時(shí)設(shè)置正線與動(dòng)車出入段線，正線主要承擔(dān)列車的到發(fā)作業(yè)，動(dòng)車出入段線主要承擔(dān)列車的回段和出段作業(yè)。由于列車到發(fā)、出入段等作業(yè)交錯(cuò)復(fù)雜，在安排正線到發(fā)作業(yè)與動(dòng)車出入段作業(yè)的過程中會(huì)產(chǎn)生交叉作業(yè)，應(yīng)合理安排作業(yè)，正確使用正線與動(dòng)車出入段線，避免產(chǎn)生交叉作業(yè)。

由于車站固定設(shè)備無法改變，部分固定限速也無法取消，本文重點(diǎn)對(duì)設(shè)有發(fā)車進(jìn)站信號(hào)機(jī)的大型客站進(jìn)行研究，通過有效運(yùn)用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)提高列車的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間

2 利用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)分段辦理發(fā)車進(jìn)路

2.1 發(fā)車進(jìn)路分段辦理原理

部分大型客站設(shè)置了出站信號(hào)機(jī)、進(jìn)站信號(hào)機(jī)和進(jìn)路信號(hào)機(jī)。按照高速鐵路技術(shù)管理規(guī)程：車站進(jìn)站信號(hào)機(jī)應(yīng)設(shè)在距進(jìn)站最外方道岔尖軌尖端(順向?yàn)榫瘺_標(biāo))不小于50 m的地點(diǎn)，根據(jù)需要可適當(dāng)延長(zhǎng)；車站正線和到發(fā)線出站信號(hào)機(jī)應(yīng)設(shè)在每一發(fā)車線的警沖標(biāo)內(nèi)方(對(duì)向道岔為尖軌尖端外方)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)；進(jìn)路信號(hào)機(jī)是用來指示列車從站內(nèi)一個(gè)車場(chǎng)到另一個(gè)車場(chǎng)運(yùn)行的信號(hào)機(jī)，進(jìn)路信號(hào)機(jī)的設(shè)置可以提高列車在站內(nèi)的運(yùn)行速度，縮短列車占用進(jìn)路的時(shí)間，提高運(yùn)輸效率。

在CTC進(jìn)行自動(dòng)排路時(shí)，運(yùn)用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)車進(jìn)路分段辦理功能，將發(fā)車進(jìn)路一次性辦理分解為兩段辦理。即發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)防護(hù)進(jìn)路空閑作為發(fā)車進(jìn)路辦理的條件，CTC可先辦理出站信號(hào)機(jī)至發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)的進(jìn)路，待一離去出清后再辦理發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)至反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)的進(jìn)路，以便壓縮車站出發(fā)列車的連發(fā)追蹤間隔時(shí)間。

運(yùn)用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)對(duì)列車發(fā)車進(jìn)路的辦理過程進(jìn)行分解后，CTC的發(fā)車控制流程修改為：

1)前行列車出清反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)后，CTC向聯(lián)鎖下達(dá)辦理出站信號(hào)機(jī)至發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)進(jìn)路(近端進(jìn)路)的命令；

2)CTC檢查近端進(jìn)路辦理完成后，開放出站信號(hào)機(jī)，后行列車啟動(dòng)；

3)待前行列車出清一離去，CTC向聯(lián)鎖下達(dá)辦理發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)至反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)進(jìn)路(遠(yuǎn)端進(jìn)路)的命令；

4)CTC檢查遠(yuǎn)端進(jìn)路辦理完成后，開放發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)，后行列車越過發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)。

該過程與發(fā)車進(jìn)路的一次性辦理相比，可以節(jié)省為后行列車辦理近端進(jìn)路的時(shí)間和前行列車出清-離去的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)改變發(fā)車進(jìn)路長(zhǎng)度、縮短連發(fā)追蹤間隔時(shí)間的目標(biāo)。發(fā)車進(jìn)路分段辦理流程如圖1所示，列車的出站作業(yè)流程如圖2所示。

圖1 發(fā)車進(jìn)路分段辦理流程

圖2 列車出站作業(yè)流程

通過運(yùn)用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)對(duì)列車的發(fā)車進(jìn)路進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)發(fā)車進(jìn)路的分段辦理，從而壓縮出發(fā)列車的連發(fā)追蹤間隔時(shí)間，但也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，即當(dāng)后行列車運(yùn)行至發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)前方時(shí)，信號(hào)未開放(由于種種原因遠(yuǎn)端進(jìn)路未辦理完成)，后行列車需要在發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)前占用咽喉區(qū)停車，從而影響其他進(jìn)路的辦理。

2.2 發(fā)車進(jìn)路分段辦理?xiàng)l件

為保證后行列車的正常啟動(dòng)和完整接續(xù)，進(jìn)行發(fā)車進(jìn)路辦理時(shí)必須滿足后行列車不減速通過發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)。根據(jù)列車實(shí)際運(yùn)行情況，列車在加速及勻速運(yùn)行過程中會(huì)參照控車模式曲線運(yùn)行，與目標(biāo)停車點(diǎn)始終保持一段距離(安全防護(hù)距離和列車制動(dòng)距離)，此處稱之為限制距離，當(dāng)目標(biāo)停車點(diǎn)與發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)重合時(shí)，發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)以內(nèi)限制距離處稱為“安全點(diǎn)”，即當(dāng)列車運(yùn)行到“安全點(diǎn)”時(shí)，其目標(biāo)停車點(diǎn)正好為發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)。因此，當(dāng)列車運(yùn)行至“安全點(diǎn)”時(shí)，發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)必須保證開放狀態(tài)，否則列車開始減速制動(dòng)，所以運(yùn)用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)路分段辦理的關(guān)鍵是保證列車在運(yùn)行至“安全點(diǎn)”時(shí)辦理好遠(yuǎn)端進(jìn)路，開放發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)。

對(duì)發(fā)車過程進(jìn)行分析，首先分別統(tǒng)計(jì)前行列車從出清反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)至為后行列車辦理完遠(yuǎn)端進(jìn)路的時(shí)間(記為時(shí)間段1)、從開始為后行列車辦理近端進(jìn)路至后行列車運(yùn)行到“安全點(diǎn)”的時(shí)間(記為時(shí)間段2)，記從為后行列車辦理完遠(yuǎn)端進(jìn)路至后行列車運(yùn)行到“安全點(diǎn)”的時(shí)間為安全運(yùn)行時(shí)間(t安全)，其中：

安全運(yùn)行時(shí)間(t安全)=時(shí)間段2-時(shí)間段1.

安全運(yùn)行時(shí)間(t安全)越長(zhǎng)，表示列車到達(dá)“安全點(diǎn)”之前越早開放遠(yuǎn)端進(jìn)路，即運(yùn)用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)壓縮列車連發(fā)追蹤間隔時(shí)間越可靠，安全性越高；如果安全運(yùn)行時(shí)間為負(fù)值，說明列車在運(yùn)行到“安全點(diǎn)”時(shí)，遠(yuǎn)端進(jìn)路并不能保持開放狀態(tài)，此時(shí)列車需要進(jìn)行制動(dòng)，所以在分析連發(fā)追蹤間隔時(shí)間時(shí)，首先需要對(duì)其可行性進(jìn)行驗(yàn)證。如果時(shí)段2>時(shí)段1，說明列車在運(yùn)行至“安全點(diǎn)”時(shí)，發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)保持開放狀態(tài)，即說明利用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)分段辦理進(jìn)路方案可行；如果時(shí)段2<時(shí)段1，說明列車在運(yùn)行至“安全點(diǎn)”時(shí)發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)保持不能保持開放狀態(tài)，該方案不可行。

3 發(fā)車進(jìn)路分段辦理效果分析

3.1 大型客站基本情況說明

某大型客站為盡頭式車站，共設(shè)置12條到發(fā)線、6座站臺(tái)，左端場(chǎng)咽喉區(qū)設(shè)置兩條正線和兩條動(dòng)車出入段線，正線主要承擔(dān)動(dòng)車的到發(fā)作業(yè)，動(dòng)車出入段線主要承擔(dān)動(dòng)車的回段和出段作業(yè)，車站左端咽喉區(qū)采用圖號(hào)為專線4223A(60Kg18號(hào))的單開道岔，該道岔側(cè)向允許速度為75 km/h，車站布置如圖3所示，站內(nèi)各股道發(fā)車進(jìn)路長(zhǎng)度如表1所示。

圖3 某大型客站咽喉區(qū)布置

基本進(jìn)路始端信號(hào)機(jī)終端信號(hào)機(jī)進(jìn)路總長(zhǎng)度/m8X8SN25299X9SN252910股X10SN252811X11SN2527XIIXXIISN2526XIIIXXIIISN2523XIVXXIVSN2521XVXXVSN251816X16SN251717X7SN251718X18SN251419X19SN2516

3.2 現(xiàn)狀大型客站發(fā)車追蹤間隔時(shí)間分析

現(xiàn)狀條件下，對(duì)該大型客站發(fā)車追蹤間隔時(shí)間進(jìn)行分析，出發(fā)列車按照CTCS-2列控系統(tǒng)發(fā)車，出站信號(hào)開放后，CTC控制發(fā)車股道開放“UU碼”，CTCS-2模式發(fā)車限速45 km/h。XIII股道(正線)受曲線影響，列車車尾需越過曲線末端后開始提速；除XIII股道外，其他各股道的列車受曲線和道岔限速的影響，均需以45 km/h的速度運(yùn)行至尾部越過反向進(jìn)路信號(hào)機(jī)或反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)后提速。分析現(xiàn)狀發(fā)車過程，根據(jù)380AL-14D-2T列車的牽引特性理論計(jì)算列車的出站時(shí)間，如表2所示。

分析表3，除正線外，其他各股道出站時(shí)間均較長(zhǎng)，變化范圍為140.38～235.17 s，平均出站時(shí)間為197.87 s。

除列車出站時(shí)間外，發(fā)車追蹤間隔時(shí)間還包括為后行列車辦理出發(fā)進(jìn)路時(shí)間取35 s，信號(hào)接收延遲時(shí)間取6 s，司機(jī)動(dòng)作時(shí)間取18 s，列車發(fā)車追蹤間隔時(shí)間如表3所示。

表2 380AL-14D-2T列車現(xiàn)狀各股道出站時(shí)間表

表3 380AL-14D-2T列車現(xiàn)狀各股道發(fā)車追蹤間隔時(shí)間表

分析表3，現(xiàn)狀條件下各股道列車發(fā)車追蹤間隔時(shí)間變化范圍為199.38～394.17 s，平均發(fā)車追蹤間隔時(shí)間為256.87 s。

3.3 利用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)分段辦理進(jìn)路追蹤間隔時(shí)間分析

受CTCS-2模式發(fā)車以及車站曲線的限制，正線列車越過出站信號(hào)機(jī)后需要保持一個(gè)車尾，12、XIII、XIV、15股道列車在車尾越過曲線末端之前均需保持曲線限速運(yùn)行，因此，車站各股道列車的啟動(dòng)加速過程不盡相同。分析進(jìn)路分段辦理后發(fā)車過程，根據(jù)380AL-14D-2T列車的牽引特性理論計(jì)算列車的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間，如表4所示。

表4 380AL-14D-2T列車進(jìn)路分段辦理各股道發(fā)車追蹤間隔時(shí)間表

分析表4，進(jìn)路分段辦理?xiàng)l件下，各股道列車發(fā)車追蹤間隔時(shí)間變化范圍為158.49～233.08 s，平均發(fā)車追蹤間隔時(shí)間為204.95 s，部分股道可達(dá)到3 min的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間，較現(xiàn)狀平均減少51.92 s。

3.4 利用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)分段辦理進(jìn)路風(fēng)險(xiǎn)分析

對(duì)利用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)分段辦理發(fā)車進(jìn)路進(jìn)行分析，XIII股道正線列車啟動(dòng)后以45 km/h勻速運(yùn)行，車尾越過出站信號(hào)機(jī)后加速到60 km/h，勻速運(yùn)行至車尾越過曲線末端后加速運(yùn)行至“安全點(diǎn)”，檢驗(yàn)?zāi)芊褶k理好遠(yuǎn)端進(jìn)路，如果可以辦理好遠(yuǎn)端進(jìn)路，則繼續(xù)加速，直至出清-離去，否則，開始減速。10、11、12、XIV、15股道列車啟動(dòng)后以45 km/h勻速運(yùn)行至“安全點(diǎn)”，檢驗(yàn)?zāi)芊褶k理好遠(yuǎn)端進(jìn)路，如果可以辦理好遠(yuǎn)端進(jìn)路，則勻速運(yùn)行至車尾越過反向進(jìn)路信號(hào)機(jī)后開始加速，直至出清-離去，否則，開始實(shí)施制動(dòng)。8、9、16、17、18、19道啟動(dòng)后以45 km/h勻速運(yùn)行至“安全點(diǎn)”，檢驗(yàn)?zāi)芊褶k理好遠(yuǎn)端進(jìn)路，如果可以辦理好遠(yuǎn)端進(jìn)路，則勻速運(yùn)行至車尾越過反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)后開始加速，直至出清-離去，否則，開始實(shí)施制動(dòng)。根據(jù)380AL-14D-2T列車的牽引特性和制動(dòng)特性對(duì)其安全性進(jìn)行分析，如表5所示。

表5 發(fā)車進(jìn)路分段辦理安全性檢查表

分析表5，各股道后行列車在到達(dá)“安全點(diǎn)”之前遠(yuǎn)端進(jìn)路均能保持開放狀態(tài)，且能有較長(zhǎng)的一段安全運(yùn)行時(shí)間，t安全的變化范圍是33.55～44.08 s，安全性相對(duì)較高。

4 結(jié) 語

通過改變CTC系統(tǒng)自動(dòng)辦理進(jìn)路的流程，縮短列車的發(fā)車進(jìn)路長(zhǎng)度，壓縮列車連發(fā)追蹤間隔時(shí)間。運(yùn)用發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)將發(fā)車進(jìn)路一次性辦理分解為兩段辦理，即發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)防護(hù)進(jìn)路空閑作為發(fā)車進(jìn)路辦理?xiàng)l件，CTC可先辦理出站信號(hào)機(jī)至發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)的進(jìn)路，待一離去出清后再辦理發(fā)車進(jìn)路信號(hào)機(jī)至反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)的進(jìn)路，從而可以減少前行列車出清-離去的時(shí)間和為后行列車辦理近端進(jìn)路的時(shí)間，達(dá)到壓縮出發(fā)列車的連發(fā)追蹤間隔時(shí)間的效果，各股道列車連發(fā)追蹤間隔時(shí)間可以縮短至2 min 21 s～3 min 54 s。

因此，通過發(fā)車進(jìn)路分段辦理的措施可壓縮車站的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間，從而提高車站的作業(yè)效率。

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