京滬高鐵列車追蹤間隔探討

張志輝

(1．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

京滬高鐵列車追蹤間隔探討

張志輝1，2

(1．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

研究高鐵列車追蹤間隔計(jì)算辦法，并用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，并針對(duì)京滬高鐵實(shí)現(xiàn)列車追蹤間隔3 min余量較小，提出進(jìn)一步縮短列車運(yùn)行間隔的措施。

高速鐵路；列控系統(tǒng)；追蹤間隔

截止2015年底，中國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)1.9萬(wàn)km，取得巨大成就，但高速鐵路列車追蹤間隔關(guān)鍵問(wèn)題還需深入研究。在京滬高鐵運(yùn)營(yíng)中，當(dāng)前列車最小追蹤間隔時(shí)間為5 min，還沒(méi)有采用3 min追蹤間隔運(yùn)營(yíng)。為此，本文以京滬高鐵為對(duì)象，對(duì)高速鐵路列車追蹤間隔進(jìn)行研究和探討。

1　問(wèn)題的提出

京滬高鐵起自北京南站、終到上海虹橋站，全長(zhǎng)約1 318 km。全線共設(shè)高速客站24個(gè)、7個(gè)線路所，目前列車最高運(yùn)行速度310 km/h。

目前，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，京滬高鐵列車追蹤間隔最小為5 min，不能完全滿足沿線客運(yùn)量快速增長(zhǎng)的需求。所以，本線列車追蹤間隔能否進(jìn)一步縮短？能否達(dá)到3 min追蹤間隔的目標(biāo)值？這些問(wèn)題自然擺在我們面前，有必要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

2　高鐵列車追蹤間隔計(jì)算辦法

我們?cè)谔接懢哞F列車追蹤間隔前，首先通過(guò)研究確定以下計(jì)算辦法。

1） 列車追蹤間隔時(shí)間I追是指列車同向運(yùn)行的列車追蹤間隔時(shí)間。I追需要計(jì)算列車在區(qū)間追蹤間隔時(shí)間I區(qū)、在車站的發(fā)車追蹤間隔時(shí)間I發(fā)、在車站的到達(dá)追蹤間隔時(shí)間I到和通過(guò)車站的追蹤間隔時(shí)間I通，并取其最大值。

2） 列車在區(qū)間追蹤間隔時(shí)間I區(qū)的計(jì)算如圖1所示，其間隔按公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

3） 列車在車站出發(fā)追蹤間隔時(shí)間I發(fā)的計(jì)算如圖2所示，其間隔按公式（2）進(jìn)行計(jì)算。

4） 列車到達(dá)追蹤間隔時(shí)間I到的計(jì)算如圖3所示，其間隔按公式（3）進(jìn)行計(jì)算。

5） 列車通過(guò)車站追蹤間隔時(shí)間I通的計(jì)算如圖4所示，其間隔按公式（4）進(jìn)行計(jì)算。

3　京滬高鐵列車追蹤間隔計(jì)算分析

3.1計(jì)算的基礎(chǔ)條件

1） 在新建京滬高鐵信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)閉塞設(shè)計(jì)時(shí)，牽引計(jì)算采用新一代CRH2型16輛的動(dòng)車組（當(dāng)時(shí)，此種型號(hào)動(dòng)車組的列車常用制動(dòng)距離最長(zhǎng)），列車監(jiān)控模式曲線是采用常用全制動(dòng)的0.82。

2） 因投入運(yùn)行的動(dòng)車組CRH380BK型是目前所有動(dòng)車組中制動(dòng)距離最長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)小間隔追蹤最為困難，所以，本次增加CRH380BK型動(dòng)車組的驗(yàn)算結(jié)果。

3.2京滬高鐵列車追蹤間隔計(jì)算結(jié)果

通過(guò)計(jì)算，京滬高鐵全線中北京南站、濟(jì)南西站、徐州東站、南京南站和虹橋站為列車追蹤的主要瓶頸點(diǎn)，如表1所示。

根據(jù)表1，京滬高鐵列車追蹤間隔時(shí)間以到達(dá)間隔時(shí)間為最長(zhǎng)，最大值為濟(jì)南西站到達(dá)間隔236 s。

表1　京滬高鐵列車追蹤間隔時(shí)間計(jì)算結(jié)果

3.3影響追蹤間隔的主要因素

通過(guò)表1可以看出，影響京滬高鐵追蹤間隔的主要是到達(dá)追蹤間隔I到和出發(fā)追蹤間隔I發(fā)。

依據(jù)計(jì)算公式分析，制約追蹤間隔的主要因素是：進(jìn)路作業(yè)時(shí)間（主要包括設(shè)備反應(yīng)及運(yùn)算時(shí)間：占用、出清、解鎖、道岔轉(zhuǎn)換、CTC防護(hù)、ATP接收等），列車進(jìn)出車站咽喉的運(yùn)行時(shí)間，列車進(jìn)站前制動(dòng)時(shí)間等。因此，要縮短追蹤間隔，也應(yīng)該主要從這幾方面著手。

4　探討京滬高鐵列車追蹤間隔3 min的可行性

根據(jù)表1可以看出，京滬高鐵在列車發(fā)車和到達(dá)地段要實(shí)現(xiàn)列車追蹤間隔3 min還比較困難，列車出發(fā)追蹤和到達(dá)追蹤是全線實(shí)現(xiàn)3 min追蹤間隔運(yùn)行的限制地段。為此，我們通過(guò)研究，提出實(shí)現(xiàn)3 min間隔運(yùn)行的3條措施。

1） 前行列車發(fā)車時(shí)，列車出清站區(qū)（尾部越過(guò)反向進(jìn)站）即刻辦理后行列車的發(fā)車作業(yè)。按照現(xiàn)有CTC排列方式，前行列車出清一離去后，CTC按照先檢查一離去空閑后，再檢查道岔區(qū)空閑。當(dāng)兩者都空閑時(shí)，才辦理后行列車的發(fā)車進(jìn)路。這樣做就失去了在設(shè)計(jì)時(shí)增加總出站信號(hào)機(jī)的作用，沒(méi)有最大限度提高發(fā)車能力。如果北京南站CTC按照列車出清反向進(jìn)路信號(hào)機(jī)即刻辦理后行列車的發(fā)車作業(yè)的要求修改后，我們通過(guò)計(jì)算下行發(fā)車間隔就可在表1的基礎(chǔ)上縮短30 s左右，從而實(shí)現(xiàn)3 min發(fā)車追蹤運(yùn)行。

2） 列車在大站應(yīng)以CTCS-3模式發(fā)車，充分發(fā)揮站內(nèi)18號(hào)及18號(hào)以上道岔的作用，最大可能實(shí)現(xiàn)接車、發(fā)車時(shí)列車運(yùn)行速度與線路允許速度的統(tǒng)一。同時(shí)大站應(yīng)盡量采用電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)以縮短進(jìn)路轉(zhuǎn)換時(shí)間。

3） 適當(dāng)延長(zhǎng)追蹤列車的站間通到運(yùn)行時(shí)分，實(shí)現(xiàn)3 min追蹤間隔運(yùn)行。

我們對(duì)表1中到達(dá)間隔時(shí)間不能滿足3 min的車站進(jìn)行多趟列車追蹤運(yùn)行速度曲線的仿真研究，認(rèn)為適當(dāng)延長(zhǎng)追蹤列車的站間通到運(yùn)行時(shí)分，就可以實(shí)現(xiàn)3min追蹤間隔運(yùn)行。由于受篇幅限制，以濟(jì)南西站下行到達(dá)為例進(jìn)行說(shuō)明。

在德州東站-濟(jì)南西站下行方向經(jīng)過(guò)多趟列車3 mim間隔追蹤運(yùn)行仿真（列車追蹤運(yùn)行方式是在德州東站通過(guò)，在濟(jì)南西站停車），得出要實(shí)現(xiàn)濟(jì)南西站下行到達(dá)追蹤間隔由236 s縮短到3 min，只需要第二趟G003次列車比G001次首車、第三趟G005次列車比第二趟G003次列車適當(dāng)延長(zhǎng)德州東站-濟(jì)南西站站間的通到運(yùn)行時(shí)分，第四趟及以后追蹤列車按照第三趟的站間通到運(yùn)行時(shí)分運(yùn)行即可。

通過(guò)采取以上3個(gè)方面的措施，京滬高鐵在理論計(jì)算上可以達(dá)到3 min追蹤運(yùn)行的要求。

表2　濟(jì)南西站下行后車追蹤列車比前車站間通到運(yùn)行時(shí)分延長(zhǎng)值

5　進(jìn)一步縮短京滬高鐵列車追蹤間隔的措施

根據(jù)確定的高鐵列車追蹤間隔計(jì)算辦法可以看出，不論是區(qū)間追蹤間隔時(shí)間，還是車站到達(dá)間隔時(shí)間及通過(guò)車站間隔時(shí)間，其決定列車追蹤間隔時(shí)間大小的主要因素是動(dòng)車組的制動(dòng)性能、車載列控制動(dòng)模式曲線計(jì)算模型的效率、列車運(yùn)行速度、線路坡道、車站咽喉區(qū)長(zhǎng)度和進(jìn)出站道岔限制速度。

京滬高鐵在理論計(jì)算上雖然可以達(dá)到3 min追蹤運(yùn)行的要求，但由于計(jì)算的余量較小，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為困難。為此通過(guò)研究建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步縮短京滬高鐵列車追蹤間隔。

1） 規(guī)范動(dòng)車組制動(dòng)距離確定原則

根據(jù)《技規(guī)》（高速鐵路部分）第169條規(guī)定：動(dòng)車組列車制動(dòng)初速度為300 km/h時(shí)，緊急制動(dòng)距離3 800 m。而根據(jù)車輛廠提供的CRH380BK型動(dòng)車組列車的制動(dòng)參數(shù)計(jì)算，緊急制動(dòng)距離為6 633 m，常用制動(dòng)距離6 660 m。

廠家提出時(shí)速300 km的CRH380B型動(dòng)車組的緊急制動(dòng)距離遠(yuǎn)超《技規(guī)》規(guī)定的3 800 m，其長(zhǎng)度是規(guī)范規(guī)定的175%。另外，廠家提出的緊急制動(dòng)距離和常用制動(dòng)距離基本接近，延長(zhǎng)了列控監(jiān)控模式曲線的常用制動(dòng)距離。因此，我們建議應(yīng)結(jié)合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的研究，不僅對(duì)動(dòng)車組的緊急制動(dòng)參數(shù)要予以規(guī)范，而且還要對(duì)常用制動(dòng)參數(shù)予以規(guī)范。在確保行車安全的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步縮短列車制動(dòng)距離，為實(shí)現(xiàn)3 min間隔運(yùn)行提供良好的基礎(chǔ)。

2） 建議規(guī)范列控監(jiān)控模式曲線計(jì)算模型，提高車載監(jiān)控效率。

目前，我國(guó)列控監(jiān)控模式曲線計(jì)算模型不論是300T型，還是300S型和300H型，其計(jì)算模型的效率仍有提升空間。建議通過(guò)研究并規(guī)范列控監(jiān)控模式曲線計(jì)算模型，進(jìn)一步縮短監(jiān)控曲線的制動(dòng)起模點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)的距離。

3）應(yīng)深入開展移動(dòng)閉塞的研究工作，實(shí)現(xiàn)CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)與移動(dòng)閉塞技術(shù)的結(jié)合，在大站局部制約追蹤間隔的線路，部分采用移動(dòng)閉塞技術(shù)，進(jìn)一步提升追蹤間隔能力。

4）建議優(yōu)化運(yùn)輸組織，在系統(tǒng)能力一定時(shí)，使運(yùn)輸能力最大化。

如圖5所示，優(yōu)化運(yùn)輸組織是實(shí)現(xiàn)3 min運(yùn)行間隔的重要保證，一般列車在單位時(shí)間內(nèi)會(huì)集中發(fā)出數(shù)列追蹤列車，對(duì)于始發(fā)站相同，終點(diǎn)站不同的一組追蹤列車來(lái)說(shuō)，盡可能安排圖5（a）的運(yùn)行方式，避免采用圖5（b）的運(yùn)行方式，減少在車站到通運(yùn)輸組織的次數(shù)，提高運(yùn)行圖的通過(guò)能力利用率。

圖5（a）和圖5（b）中4趟列車始發(fā)站都是G站，4趟列車到達(dá)車站不同。圖5（a）中4趟列車安排的到達(dá)站是先遠(yuǎn)后近；圖5（b）中4趟列車安排的到達(dá)站是先近后遠(yuǎn)。由于前行列車通過(guò)車站、后行列車到達(dá)車站停車的通到間隔容易實(shí)現(xiàn)3 min間隔，而前行列車到達(dá)車站停車、后行列車通過(guò)車站的到通間隔不容易實(shí)現(xiàn)3 min間隔。所以，我們應(yīng)優(yōu)先采用圖5（a）的列車運(yùn)行圖鋪畫方案。

The paper studies the method of calculating the headway between high-speed trains, gives the simulated calculation of the headway between CRH380BK trains running on Beijing-Shanghai high-speed railway line and puts forward the measures of farther shortening the headway considering the calculation result having less margin to achieve the headway of 3min.

high-speed railway; train control system; headway

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.03.002

2015-06-02）