張守帥， 李微， 閆海峰

（1.西南交通大學交通運輸與物流學院，四川成都 611756；2.成都高級技工學校，四川成都 610081）

0 引言

到發(fā)線有效長是高速鐵路車站設(shè)計的核心標準，其不僅影響到工程投資，而且與行車安全、行車效率息息相關(guān)。我國《鐵路車站及樞紐設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定?？块L編組列車時高速鐵路貫通式車站的到發(fā)線有效長應采用650 m，明顯長于日本（530 m）、德國（450 m）等國家的相關(guān)規(guī)定。

實際上，我國京滬高鐵車站到發(fā)線有效長大量在600 m左右，未滿足設(shè)計規(guī)范的相關(guān)要求。2019年1月5日，約440 m長的17輛超長編組“復興號”列車在京滬高鐵正式上線運行，表明我國目前的到發(fā)線有效長對絕大多數(shù)不運行17輛編組“復興號”的線路是有一定冗余的。

到發(fā)線有效長與列控系統(tǒng)、動車組牽引制動性能等有著密切關(guān)系，若無法與之合理匹配，則會導致司機對標停車困難、增加行車間隔甚至列車冒進信號等安全事故。考慮到我國列控系統(tǒng)已經(jīng)進行了多次優(yōu)化，有必要在分析高速鐵路到發(fā)線有效長影響因素的基礎(chǔ)

上，研究與當前技術(shù)條件相匹配的到發(fā)線有效長。

1 我國高速鐵路車站到發(fā)線有效長

與普速鐵路略有不同，高速鐵路到發(fā)線有效長是指到發(fā)線兩端警沖標間的距離。我國高速鐵路相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求到發(fā)線有效長為650 m，其中站臺長450 m，動車組停車標在站臺內(nèi)側(cè)15 m，出站信號機在站臺外側(cè)45 m，出站應答器組在信號機內(nèi)側(cè)距離≥20 m，警沖標在出站信號機外側(cè)55 m（見圖1）。

圖1 高速鐵路到發(fā)線有效長示意圖

2 高速鐵路車站到發(fā)線有效長確定依據(jù)

2.1 站臺長度

站臺長度應確保我國所有型號動車組中最長列車的停靠需求，同時還應留有一定冗余以保證在司機?？看嬖谝欢ㄕ`差時列車也全部在站臺范圍內(nèi)。除少量17輛編組“復興號”外，目前我國重聯(lián)狀態(tài)下最長的動車組型號為CRH380D，長度為430.6 m，單列最長的動車組型號為CRH1E，長度為428.9 m，可見當前站臺長度有約20 m的冗余，滿足動車組列車的?？恳蟆?/p>

2.2 2個出站信號機間的距離

2個出站信號機間的距離是指同一到發(fā)線出站信號機與反向出站信號機間的距離。該距離的確定依據(jù)主要是在早期列控系統(tǒng)技術(shù)條件下，當列車側(cè)向進站僅接收到軌道電路的UUS碼，而未接收到進站應答器信息的特殊情況下，列車轉(zhuǎn)為部分監(jiān)控，以80 km/h的速度進入車站，在股道接收到HU碼后采用最大常用制動的停車距離，停車距離是以制動距離相對較長的CRH2型動車組以85 km/h的初速度在連續(xù)2‰下坡道上的最大常用制動距離為依據(jù)確定的［1］，即為540 m。

2.3 停車標與出站信號機間的距離

動車組進站停車時需要按照列控系統(tǒng)的一次控車曲線行駛，我國列控系統(tǒng)在計算控車曲線時均考慮到列車運行過程中測速測距等各種誤差而預留了60 m的安全防護距離，即控車曲線的實際“0速”點位于打靶點—出站信號機—前60 m。若動車組停車位置標距出站信號機小于60 m，則司機在股道上會受到控車曲線的影響而未到達停車標時被迫停車，導致司機需再次啟動列車前移以完成對標，即所謂的“靠標停車困難”或“二次停車”［2］。因此，停車標應距出站信號機60 m及以上的距離，具體數(shù)值由各鐵路局集團公司自行確定，但一般按不小于80 m掌握。

2.4 出站應答器與警沖標間的距離

當發(fā)生進站信號機故障等特殊情況時，需要開放引導信號接車，此時列車以引導模式進站運行，若此時司機操縱失誤，有可能以引導模式冒進出站信號，此時出站應答器中的絕對停車包可起到最后一道防線的作用，因此出站應答器至警沖標間的距離應滿足列車緊急停車的要求，保證列車不沖出警沖標范圍。之前的列控系統(tǒng)中引導模式的允許速度為20 km/h，考慮到CRH3型動車組以25 km/h在2‰的下坡道，緊急制動距離為53 m，附加車頭至應答器信息接收單元的距離5 m，因此出站應答器距警沖標不應小于58 m。

2.5 出站應答器與出站信號機間的距離

考慮到車載應答器接收天線與地面應答器為準的匹配關(guān)系［3］，根據(jù)《CTCS-3級列控系統(tǒng)應答器應用原則》的要求，出站應答器組宜靠近站臺端設(shè)置，且距離出站信號機的距離不應小于20 m，同時應答器組內(nèi)相鄰應答器間的距離為5 m。

3 技術(shù)標準變化及對到發(fā)線有效長的影響分析

3.1 2個出站信號機間的距離

從坡度來看，我國相關(guān)標準規(guī)定［4］：到發(fā)線有效長度范圍應設(shè)在平道上，當設(shè)在坡道上時不大于1‰。從列控系統(tǒng)來看，已將部分監(jiān)控模式下的列車限速統(tǒng)一為45 km/h。

從邏輯上來看，當進站應答器丟失后，列車轉(zhuǎn)而以部分監(jiān)控模式進站，此時應屬非正常情況，列車只需保證在進入股道接收到HU碼時采取最大常用制動后的停車點不超出警沖標即可［5］，強制要求其停在出站信號機前是沒有依據(jù)的。以制動力較差的CRH380BK型動車組為例，其以50 km/h初速度在1‰下坡道上的最大常用制動距離為172 m，遠小于站臺長度。

綜上所述，部分監(jiān)控模式下的動車組制動距離不應再成為2個出站信號機間距離的限制因素。

3.2 停車標與出站信號機間的距離

在實際中經(jīng)常出現(xiàn)停車標與出站信號機間的距離過大或過小的情況，當二者距離過大時，意味著停車標更靠近站臺中部，導致部分較長的列車進站時無法保證車身全部在站臺范圍內(nèi)；當二者距離過小時，則會導致司機二次停車，影響行車效率［6］。因此停車標與出站信號機間的距離應當大于列控系統(tǒng)最大常用制動的安全防護距離，同時保證列車停穩(wěn)后尾部在站臺范圍內(nèi)。

目前我國各型列控系統(tǒng)（包括300T、300S、300H、200H等）均將緊急制動曲線、常用制動曲線的安全防護距離分別由50 m/60 m壓縮至30 m/40 m，因此目前停車標與出站信號機間的距離最小保持40 m即可。

3.3 出站應答器與警沖標間的距離

目前我國列控系統(tǒng)已經(jīng)將引導模式下的最高允許速度統(tǒng)一為40 km/h，當CRH380BK型動車組以45 km/h初速度進行緊急制動時，制動距離長達249 m，因此出站應答器與警沖標間的距離已遠不能滿足引導模式下司機誤操作后的安全防護需求，繼續(xù)保持原58 m的距離沒有意義。

4 當前技術(shù)條件下的高速鐵路到發(fā)線有效長優(yōu)化

4.1 高速鐵路到發(fā)線有效長計算

為便于分析，將出站信號機至警沖標、出站應答器至出站信號機、站臺邊緣至出站應答器、停車標至站臺邊緣的距離分別用x1、x2、x3、x4來代替（見圖2）。

圖2 高速鐵路車站到發(fā)線有效長分析圖

根據(jù)上文分析，停車標至出站信號機間的距離應不小于40 m［7］，即x1+x2+x3≥40。

當列車對標停車時，司機駕駛室與停車標對齊，列車頭部越過停車標約5 m，此時最長型號的列車（即長編組復興號，以440 m計）尾部應全部在站臺范圍內(nèi)，450-x4-（450-5）≥0。

同時，當列車對標停車時，應保證列車頭部不超出站臺范圍，同時給司機操縱留有一定冗余（5 m），要求x4≥10。

列車最前面輪對未壓上出站方面的軌道電路時，列車頭部不應越過警沖標，x1≥5。

根據(jù)應答器設(shè)置原則［8］，其距出站信號機應不小于20 m，x2≥20。

應答器組內(nèi)相鄰應答器間的距離為5 m，因此x3≥5。

到發(fā)線的有效長越短越有利于壓縮工程投資、提高行車效率［9］，因此目標為到發(fā)線有效長最小，即min（450+2x1+2x2+2x3）；同時考慮到出站應答器的主要作用是防止停站列車在出站信號機未開發(fā)時，司機誤操作啟動列車［10］，因此應在保證到發(fā)線有效長最小的前提下，盡量壓縮列車撞到應答器前的啟動加速距離，即min（x3+x4）。

通過對上述模型求解，可得x1=5、x2=35、x3=5、x4=10，此時的到發(fā)線有效長為540 m，相比目前壓縮了110 m。優(yōu)化后的到發(fā)線各技術(shù)設(shè)備布置方案見圖3。

圖3 高速鐵路到發(fā)線有效長優(yōu)化布置示意圖

4.2 優(yōu)化方案驗證

對立折作業(yè)和重聯(lián)摘解作業(yè)進行分析，驗證該方案的可行性。

立折作業(yè)以最不利的17輛編組復興號為例進行檢算，兩側(cè)停車標間的距離為430 m，列車長440 m，由于對標停車時列車頭部超出停車標5 m，因此其停穩(wěn)后恰好兩端司機室對應站臺兩側(cè)停車標，滿足立折要求。

重聯(lián)摘解作業(yè)則以我國最長的8輛編組CRH380D型動車組為例（列車長215.3 m），要求重聯(lián)和摘解后的列車司機室均能在停車標范圍內(nèi)，以便組織后續(xù)發(fā)車。組織重聯(lián)作業(yè)時，重聯(lián)后的列車長約431 m，顯然滿足在站臺范圍內(nèi)的條件；摘解作業(yè)時，需要將列車移動5 m以上，因此2列車外側(cè)車頭間距436 m，外側(cè)司機室間距約426 m，小于停車標430 m的間距。

綜上，本方案可滿足最長列車的立折作業(yè)和短編組列車的重聯(lián)摘解作業(yè)需求。

5 結(jié)論

到發(fā)線上的停車標、應答器、出站信號機、警沖標等技術(shù)設(shè)備相互耦合，關(guān)系復雜，共同決定了到發(fā)線的有效長。隨著我國列控系統(tǒng)的不斷優(yōu)化以及動車組制動能力的增強，在當前技術(shù)條件下到發(fā)線長度可壓縮110 m，即到發(fā)線有效長最小為540 m時仍可保證列車運行的安全、高效，這對提高運輸效率、減少工程投資均有重要意義。