沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐方案優(yōu)化研究

張海東

（1.中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司 通信信號院，陜西 西安 710043；2.中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司 軌道交通工程信息化國家重點實驗室，陜西 西安 710043)

根據(jù)長江經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要[1]，沿江高速鐵路(上?！啥?上?！戏识蔚囊?guī)劃、建設(shè)正在拉開序幕，此線路作為國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中的“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的重要一橫，其建成將對拉動沿線城市的經(jīng)濟發(fā)展有著舉足輕重的作用。合肥作為長江經(jīng)濟帶建設(shè)布局中的重要城市，按照《中國鐵路總公司和安徽省人民政府關(guān)于合肥鐵路樞紐規(guī)劃(2016—2030年)的批復(fù)》，明確要將合肥鐵路樞紐打造成大型放射狀樞紐[2]，樞紐內(nèi)高速鐵路及城際鐵路有合蚌高速鐵路(合肥—蚌埠)、合福高速鐵路(合肥—福州)、商合杭高速鐵路(在建) (商丘—合肥—杭州)、合安九高速鐵路(在建) (合肥—安慶—九江)、合新高速鐵路(擬建) (合肥—新沂)、合寧鐵路(合肥—南京)、合武鐵路(合肥—武漢)、合巢馬城際鐵路(擬建) (合肥—巢湖—馬鞍山)等；普速線路有合九鐵路(合肥—九江)、寧西鐵路(南京—西安)、淮南鐵路(淮南—裕溪口)等[3-4]。

1 沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐方案分析

1.1 既有調(diào)度劃分及臨時限速管轄范圍

既有合寧鐵路由肥東站引入合肥鐵路樞紐，其中合寧鐵路、南環(huán)線、合武鐵路為滬漢蓉通道的組成部分。合寧繞行線由肥東引出，經(jīng)三十里鋪、羅崗線路所至合肥站。商合杭高速鐵路南段亦經(jīng)由肥東站引入合肥鐵路樞紐[5-7]，合肥鐵路樞紐示意圖如圖1所示。

圖1 合肥鐵路樞紐示意圖Fig.1 Hefei railway hub

調(diào)度劃分情況：合肥鐵路樞紐內(nèi)合寧鐵路、南環(huán)線、合武鐵路屬寧武(南京一武漢段)行調(diào)臺管轄；合寧繞行線屬于淮南行調(diào)臺管轄；商合杭南段巢湖北至蕪湖北也屬于寧武行調(diào)臺管轄。淮南行調(diào)臺與寧武行調(diào)臺的調(diào)度分界在肥東站往合肥方向下行進站信號機處。肥東站作為商合杭鐵路引入合肥鐵路樞紐的接軌站，亦作為合寧線上的中間站，其調(diào)度劃分屬于寧武臺管轄。合肥鐵路樞紐(局部)調(diào)度劃分圖如圖2所示。

圖2 合肥鐵路樞紐(局部)調(diào)度劃分圖Fig.2 Local dispatching division diagram of Hefei railway hub

臨時限速服務(wù)器設(shè)置及管轄情況：合寧鐵路、南環(huán)線、合武鐵路的臨時限速命令由南環(huán)線臨時限速服務(wù)器系統(tǒng)(Temporary Speed Restriction Server，TSRS)管轄及下發(fā)；合寧繞行線的臨時限速命令亦由南環(huán)線TSRS管轄及下發(fā)；商合杭鐵路南段巢湖北至蕪湖北臨時限速命令由商合杭TSRS2管轄及下發(fā)。需要特殊說明的是，根據(jù)國家鐵路局發(fā)布的《臨時限速服務(wù)器技術(shù)條件》(TB/T3531-2018)中第7條規(guī)定“一臺TSRS宜對應(yīng)一個行調(diào)臺”[8]，合肥鐵路樞紐內(nèi)合寧繞行線屬于淮南行調(diào)臺，而合寧鐵路、南環(huán)線、合武鐵路屬于寧武行調(diào)臺，則合寧繞行線宜設(shè)置淮南TSRS來管轄其臨時限速命令，合寧鐵路、南環(huán)線、合武鐵路宜由南環(huán)線TSRS管轄臨時限速命令。而實際情況是淮南行調(diào)臺及寧武行調(diào)臺共用南環(huán)線TSRS下發(fā)臨時限速命令，這樣首先是為了滿足規(guī)范中所述“每臺TSRS在同一正線上連接不超過2個相鄰TSRS”的能力指標，而沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐后同樣存在此類問題，在此不再贅述。其次，規(guī)范中所述“一個TSRS對應(yīng)一個CTC-TSRS接口服務(wù)器”。由圖2中可知，南環(huán)線TSRS對應(yīng)了1個CTC-TSRS接口服務(wù)器，滿足規(guī)范。綜上，既有行調(diào)臺劃分及臨時限速服務(wù)器設(shè)置滿足規(guī)范要求。

1.2 引入沿江高速鐵路后調(diào)度劃分及臨時限速管轄范圍

沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐后(局部)調(diào)度劃分及TSRS管轄范圍圖如圖3所示。新建沿江高速鐵路由肥東站引入合肥鐵路樞紐，引入后對肥東站進行改造，利用既有南環(huán)線引進合肥南滬漢蓉場，合肥南往武漢方面是新建沿江高速鐵路合武段，形成了樞紐內(nèi)由肥東站至合肥南滬漢蓉場正線貫通的沿江高速鐵路主通道。而在肥東站至羅崗線路所之間新建三四線，主要作用是保證商合杭高速鐵路的動車組列車正線貫通肥東站，且經(jīng)由羅崗線路所直達合肥站。而既有合寧線車輛進入肥東站后主要由合寧繞行線經(jīng)由三十里鋪、羅崗線路所接入合肥站。這樣就避免了由于沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐后引起的樞紐內(nèi)通過能力不足的問題。

圖3 沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐后(局部)調(diào)度劃分及TSRS管轄范圍圖Fig.3 Dispatching division and TSRS Jurisdiction map of after connecting the high-speed railway along the Yangtze River with Hefei hub

調(diào)度劃分方案I：新設(shè)沿江高速鐵路行調(diào)臺，管轄范圍由蘇皖省界至合肥南(含)，預(yù)留沿江高速鐵路接入條件。樞紐內(nèi)合寧鐵路所屬的寧武行調(diào)臺與沿江高速鐵路行調(diào)臺的調(diào)度劃分在肥東站上行進站信號機處。商合杭高速鐵路南段所屬的寧武行調(diào)臺與沿江高速鐵路行調(diào)臺的調(diào)度劃分亦在肥東站上行進站信號機處?；茨闲姓{(diào)臺與沿江高速鐵路行調(diào)臺的調(diào)度分界在肥東站下行進站信號機處，如圖3所示。此方案的優(yōu)點是考慮到沿江通道建成后是合肥鐵路樞紐乃至整個長江三角洲地區(qū)客運主通道，對沿江正線可進行統(tǒng)一調(diào)度管理。

臨時限速服務(wù)器設(shè)置及管轄情況為，新設(shè)沿江高速鐵路TSRS對蘇皖省界至合肥南(含)臨時限速命令進行管轄及下發(fā)。樞紐內(nèi)其余TSRS設(shè)置情況維持既有，肥東站至羅崗線路所新增三四線臨時限速命令管轄及下發(fā)歸南環(huán)線TSRS管理。

1.3 調(diào)度方案存在的問題及制動距離分析計算

《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則》(TB/T 3484-2017)中B.6條規(guī)定出站應(yīng)答器組臨時限速范圍是“正向發(fā)車進路出站信號機處應(yīng)答器臨時限速管轄范圍應(yīng)從該應(yīng)答器位置開始至前方車站出站口應(yīng)答器再增加一個防護距離，防護距離應(yīng)涵蓋從防護距離處應(yīng)答器所在區(qū)段的線路最高允許碼降至HU碼的所有閉塞分區(qū)并延伸200 m”[9]。根據(jù)此規(guī)范，本站出站信號機處應(yīng)答器至前方車站出站口應(yīng)答器間的距離能夠確定，然而防護距離從線路最高允許碼降至HU碼所需的制動距離需精確計算后才能確定。如果計算后此防護距離終點未侵入南環(huán)線TSRS管轄范圍內(nèi)，商合杭TSRS同一正線上列車需跟沿江TSRS及皖贛TSRS建立通信，從而滿足規(guī)范要求。如果計算后防護距離終點侵入到南環(huán)線臨時限速服務(wù)器管轄內(nèi)部，則存在商合杭TSRS正線上列車既要與南環(huán)線TSRS建立通信，又要與沿江TSRS及皖贛TSRS建立通信，不能滿足“每臺TSRS同一正線上連接不超過2個TSRS”的要求。根據(jù)以上分析，需詳細計算從線路最高允許碼降至HU所需制動距離。本線引入合肥鐵路樞紐后由于樞紐內(nèi)采用CTCS-2及列控系統(tǒng)，線路最高允許速度按250 km/h考慮。

列車最大常用制動距離的計算需考慮眾多因素[10]，根據(jù)《列車牽引計算規(guī)程》，采用計算機軟件仿真計算可得CRH5型動車組列車由250 km/h制動到0 km/h的總制動距離為3 707.92 m，再考慮200 m的余量，即按線路最高允許碼降至HU所需制動距離為4.09 km，由此可得巢湖北站出站信號機應(yīng)答器處臨時限速范圍覆蓋到南環(huán)線TSRS管轄范圍內(nèi)，引起了商合杭TSRS與南環(huán)線TSRS之間的通信。臨時限速管轄范圍示意圖如圖4所示。同理，羅崗線路所往杭州方面線路所通過信號機處臨時限速范圍也覆蓋到商合杭TSRS管轄內(nèi)。經(jīng)計算，調(diào)度劃分方案I不能滿足“每臺TSRS同一正線上連接不超過2個TSRS”的要求。

圖4 臨時限速管轄范圍示意圖Fig.4 Jurisdiction of TSRS

2 沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐調(diào)度方案優(yōu)化

為了解決調(diào)度劃分方案I中存在的問題，本著臨時限速服務(wù)器宜與調(diào)度臺對應(yīng)的原則，對樞紐內(nèi)調(diào)度重新研究，提出調(diào)度劃分方案II。樞紐內(nèi)(局部)調(diào)度劃分及TSRS管轄范圍方案II如圖5所示方案。

圖5 樞紐內(nèi)(局部)調(diào)度劃分及TSRS管轄范圍方案IIFig.5 Division of local dispatching in hub and TSRS jurisdiction scheme II

調(diào)度劃分方案II：將南環(huán)線(含肥東站及合肥南滬漢蓉場)重新劃入到寧武行調(diào)臺，沿江高速鐵路行調(diào)臺與寧武行調(diào)臺的調(diào)度劃分在肥東站上行進站信號機處。此方案優(yōu)點是最大限度的保持樞紐內(nèi)調(diào)度劃分和TSRS管轄范圍維持既有，對調(diào)度中心改造小。存在的問題是，沿江高速鐵路建成后作為客運主通道，其進入合肥鐵路樞紐增加了調(diào)度臺的切換次數(shù)。

對應(yīng)行調(diào)臺設(shè)置沿江高速鐵路TSRS，負責本線臨時限速命令的下發(fā)及管轄。調(diào)度分界重新劃分以后，巢湖北站往合肥方向出站信號機臨時限速范圍雖然覆蓋到南環(huán)線臨時限速管轄范圍內(nèi)，即商合杭TSRS需與南環(huán)線TSRS建立通信，但商合杭TSRS正線上只需要與南環(huán)線TSRS及皖贛TSRS建立通信，南環(huán)線TSRS只需與商合杭TSRS建立通信，即解決了方案I中存在的問題。調(diào)度重新劃分后臨時限速管轄范圍示意圖如圖6所示。

圖6 調(diào)度重新劃分后臨時限速管轄范圍示意圖Fig.6 Jurisdiction scope of TSRS after division

調(diào)度劃分方案III：假設(shè)合肥鐵路樞紐內(nèi)調(diào)度劃分按方案II所述，存在以下場景，當杭州方面列車經(jīng)由合肥鐵路樞紐往商丘方向運行時，在合肥鐵路樞紐內(nèi)調(diào)度權(quán)的切換順序為商合杭行調(diào)臺—寧武行調(diào)臺—淮南行調(diào)臺—合福行調(diào)臺—商合杭行調(diào)臺，商丘經(jīng)合肥鐵路樞紐往杭州方面調(diào)度交權(quán)情況同理，使得調(diào)度人員辦理作業(yè)相當繁瑣。因此在合肥鐵路樞紐內(nèi)提出新的調(diào)度劃分方案，即新設(shè)一個樞紐調(diào)度臺。樞紐內(nèi)(局部)調(diào)度劃分及TSRS管轄范圍方案III如圖7所示。樞紐調(diào)度臺的調(diào)度范圍涵蓋了南環(huán)線，合寧、合武繞行線、增建三四線、合肥北城至合肥聯(lián)絡(luò)線，新設(shè)合肥鐵路樞紐TSRS可對樞紐內(nèi)臨時限速集中管理。該方案存在以下優(yōu)點：樞紐內(nèi)調(diào)度劃分更加清晰，各線進入合肥鐵路樞紐后調(diào)度交權(quán)次數(shù)大大減少，調(diào)度員作業(yè)量減少。同時存在以下缺點：合肥鐵路樞紐內(nèi)線路情況復(fù)雜，各個鐵路局集團公司對樞紐地區(qū)的運營維護要求不同，使得劃分調(diào)度臺管轄范圍的原則不盡相同，不同樞紐需要設(shè)置不同數(shù)量的調(diào)度臺，多個行調(diào)臺受線路引入的工期先后不同，導(dǎo)致樞紐內(nèi)往往難以做到調(diào)度區(qū)劃統(tǒng)籌一次到位，整合成一個樞紐臺工程難度大，對既有線運營的影響也較大。

3種樞紐調(diào)度劃分及TSRS設(shè)置方案比選表如表1所示。本次工程沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐調(diào)度劃分及TSRS設(shè)置推薦采用方案II。

圖7 樞紐內(nèi)(局部)調(diào)度劃分及TSRS管轄范圍方案IIIFig.7 Division of local dispatching in hub and TSRS jurisdiction scheme III

表1 3種樞紐調(diào)度劃分及TSRS設(shè)置方案比選表Tab.1 Comparison and selection of 3 kinds of hub dispatching division and TSRS setting schemes

3 結(jié)論

從工程設(shè)計角度出發(fā)，依據(jù)沿江高速鐵路引入合肥鐵路樞紐后工程實際情況，對樞紐內(nèi)調(diào)度劃分提出3種方案，分別分析了各方案的優(yōu)缺點，最終經(jīng)過比選提出最為合理的調(diào)度劃分，既提高了運輸調(diào)度能力，又從根本上解決了由于調(diào)度劃分引起臨時限速服務(wù)器接口容量不滿足規(guī)范的問題，在合肥鐵路樞紐內(nèi)調(diào)度劃分及TSRS設(shè)置主要借鑒的經(jīng)驗如下。

（1）分析樞紐內(nèi)TSRS的設(shè)置原則，尤其著重研究樞紐內(nèi)TSRS的設(shè)置與調(diào)度臺劃分的相互影響及制約關(guān)系。例如，調(diào)度區(qū)劃存在引起TSRS設(shè)置原則不滿足規(guī)范要求的問題。從既能滿足運輸需求又可合理設(shè)置TSRS的角度出發(fā)，提出樞紐TSRS設(shè)置原則及對樞紐調(diào)度區(qū)劃調(diào)整的建議措施。

（2）樞紐內(nèi)由于考慮到運輸能力的需求，一般存在兩站夾一短區(qū)間或規(guī)模較大站場的情況，復(fù)雜的站場及線路情況為樞紐內(nèi)調(diào)度的劃分及TSRS的設(shè)置帶來難度。尤其是當新建線路引入到既有接軌站時，則需要結(jié)合調(diào)度區(qū)劃等與TSRS設(shè)置之間的相互關(guān)聯(lián)性問題，對樞紐內(nèi)TSRS的設(shè)置方案進行綜合分析。