基于CTC數(shù)據(jù)的高鐵樞紐站股道運(yùn)用系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

李云歡 中國鐵路上海鐵路局集團(tuán)有限公司運(yùn)輸部

截止2021年底，我國鐵路運(yùn)營里程已突破15萬km，其中高鐵里程超過4萬km，高鐵線路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了CTC全覆蓋。隨著高鐵線路的不斷建成和并網(wǎng)運(yùn)行，大量的高鐵列車跨局、跨線運(yùn)行，在全國范圍內(nèi)形成了多個(gè)大型的高鐵樞紐站，如北京南、南京南、上海虹橋、廣州南等。車站股道運(yùn)用是高鐵樞紐車站運(yùn)輸組織的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性技術(shù)工作，它直接決定車站行車安全、正點(diǎn)和效率，以及整個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)、高鐵路網(wǎng)的暢通，同時(shí)也間接影響到服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)輸成本。當(dāng)前，列車調(diào)度員下發(fā)的階段計(jì)劃主要從線路通過能力出發(fā)，關(guān)注點(diǎn)相對宏觀，無法點(diǎn)線結(jié)合，車站股道運(yùn)用仍舊依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)輸人員人工編排，勞動(dòng)強(qiáng)度高，安全壓力大。

1 系統(tǒng)需求

在實(shí)際工作中，為增加作業(yè)安全系數(shù)，減少安全風(fēng)險(xiǎn)，改善旅客服務(wù)，降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度以及為設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)提供便利等需要，股道運(yùn)用自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)需要圍繞以下功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

（1）對于早晚點(diǎn)列車，如果需要變更股道，系統(tǒng)可智能推薦合理股道，并以圖形化方式提供股道計(jì)劃預(yù)覽，以供值班員參考決策。

（2）對于列車階段計(jì)劃股道安排出現(xiàn)時(shí)空沖突的情況，給出優(yōu)化后的推薦解決方案，合理安排股道運(yùn)用，提高列車作業(yè)的抗干擾性，減少咽喉區(qū)的進(jìn)路沖突干擾，保證接發(fā)列車股道安排的整體優(yōu)化

（3）在股道安排上，整體考慮多項(xiàng)作業(yè)因素，對旅客乘降進(jìn)行整體安排，解決高鐵車站工作組織的難點(diǎn)，并提供股道計(jì)劃預(yù)覽。

（4）股道智能調(diào)整系統(tǒng)應(yīng)滿足行車安全相關(guān)規(guī)章、站細(xì)、聯(lián)鎖圖表等靜態(tài)固有數(shù)據(jù)條件進(jìn)行股道調(diào)整。車站臨時(shí)增加列車或增加臨時(shí)作業(yè)，如上水、吸污、超限、有無站臺(tái)、股道連通性等，安排股道需滿足對應(yīng)站細(xì)約束條件方能安排，若需強(qiáng)制安排，系統(tǒng)應(yīng)給出對應(yīng)提示。

（5）股道智能調(diào)整系統(tǒng)的開發(fā)需考慮當(dāng)前車站站場實(shí)際包括列車/調(diào)車進(jìn)路沖突檢查、封鎖有電無電、股道占用等全方位的安全卡控和沖突檢查情況，優(yōu)先對晚點(diǎn)列車安排未使用股道，對于已有列車占用的股道，根據(jù)其計(jì)劃發(fā)車時(shí)間順序安排后續(xù)接車股道。

（6）程序界面應(yīng)直觀的反應(yīng)列車安排的時(shí)空排序及沖突情況。在滿足功能性的基礎(chǔ)上做到簡潔優(yōu)美、風(fēng)格統(tǒng)一。

2 調(diào)整原則

車站股道運(yùn)用方案的質(zhì)量直接決定了車站作業(yè)效率，尤其是在列車密集到發(fā)的高峰時(shí)段，合理安排股道運(yùn)用，提高列車作業(yè)的抗干擾性，減少咽喉區(qū)的進(jìn)路沖突干擾，保證接發(fā)列車的準(zhǔn)點(diǎn)性和方便旅客是高鐵車站工作組織的難點(diǎn)，因此通過不斷的優(yōu)化股道運(yùn)用方案以提高股道運(yùn)用方案質(zhì)量是必不可缺的一項(xiàng)工作，因此在股道運(yùn)用方案調(diào)整及優(yōu)化過程中抓準(zhǔn)股道運(yùn)用方案必須滿足的基本功能和卡控條件非常重要。

通過車站站細(xì)規(guī)定的咽喉進(jìn)路交叉間隔時(shí)間、股道連續(xù)使用間隔時(shí)間等關(guān)鍵數(shù)值，并研究確定其時(shí)間冗余的合理數(shù)值。

2.1 咽喉進(jìn)路交叉間隔時(shí)間

接車占用咽喉時(shí)間：T1=時(shí)刻t2（列車完全進(jìn)入股道內(nèi)方時(shí)間）-時(shí)刻t1（進(jìn)站信號(hào)機(jī)開放時(shí)間）

發(fā)車占用咽喉時(shí)間：T2=時(shí)刻t4（列車全部越過出站信號(hào)機(jī)時(shí)間）-時(shí)刻t3（出站信號(hào)機(jī)開放時(shí)時(shí)間）

滿足任意兩列動(dòng)車組在同一咽喉區(qū)有進(jìn)路交叉重疊情況下不互相干擾的條件為：若為先接車后發(fā)車，該時(shí)間為第二列列車發(fā)車時(shí)刻與第一列車到達(dá)時(shí)刻之差；若為先發(fā)車后接車，該時(shí)間為第一列列車發(fā)車至列車全部進(jìn)入第一離去區(qū)段時(shí)間與第二列列車越過進(jìn)站信號(hào)機(jī)至完全進(jìn)入股道內(nèi)方時(shí)間之和。

先接車后發(fā)車：間隔時(shí)間=t3（第二列車發(fā)車時(shí)刻）-t2（第一列車到達(dá)時(shí)刻）

先發(fā)車后接車：間隔時(shí)間=T2（發(fā)車占用咽喉時(shí)間）+T1（接車占用咽喉時(shí)間）

2.2 股道連續(xù)使用間隔時(shí)間

滿足任意兩列動(dòng)車組在使用同一股道的情況下不互相干擾的條件為：若為先發(fā)后接，該時(shí)間為第一列列車發(fā)車至列車全部進(jìn)入第一離去區(qū)段時(shí)間與第二列列車越過進(jìn)站信號(hào)機(jī)至完全進(jìn)入股道內(nèi)方時(shí)間之和（適用于同一咽喉發(fā)接）或第一列列車發(fā)車時(shí)刻至全部越過出站信號(hào)機(jī)時(shí)間與第二列列車由進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方至列車到達(dá)時(shí)刻時(shí)間之和（適用于不同咽喉發(fā)接）；若為先接后發(fā)，由于是同列車，該時(shí)間在理論上無需考慮。

同一咽喉發(fā)接：間隔時(shí)間=（第一列發(fā)車至列車全部進(jìn)入第一離去區(qū)段時(shí)間）+（第二列列車越過進(jìn)站信號(hào)機(jī)至完全進(jìn)入股道內(nèi)方時(shí)間）

不同咽喉發(fā)接：間隔時(shí)間=（第一列車發(fā)車時(shí)刻至全部越過出站信號(hào)機(jī)時(shí)間）+（第二列車由進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方至列車到達(dá)時(shí)刻時(shí)間）

2.3 基本條件

結(jié)合高鐵客運(yùn)站行車、客運(yùn)及上水吸污作業(yè)要求和站房基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施特點(diǎn)，一般而言，車站股道運(yùn)用安排須滿足以下基本條件：

（1）股道及其附屬的設(shè)備技術(shù)條件需滿足列車行車作業(yè)要求。如到發(fā)線屬性、接觸網(wǎng)、信號(hào)機(jī)設(shè)置、停車位置標(biāo)等。

（2）股道及其附屬的設(shè)備技術(shù)條件滿足客運(yùn)作業(yè)條件要求。如辦客站臺(tái)條件，上水吸污設(shè)備配置等。

（3）一條股道同時(shí)只能接發(fā)一列列車，列車一旦占用某條股道，至該列車離去為止，表現(xiàn)為不同動(dòng)車組停放同一股道不會(huì)產(chǎn)生時(shí)間上的重疊，同時(shí)必須留有最小安全時(shí)間間隔。列車解編作業(yè)后發(fā)車作為特殊功能點(diǎn)，后期系統(tǒng)升級再考慮實(shí)現(xiàn)。

（4）在股道安排時(shí)充分利用平行進(jìn)路提高股道安排的合理性。確保接發(fā)列車時(shí)在車站咽喉區(qū)在同一時(shí)間不會(huì)產(chǎn)生進(jìn)路交叉，并留有必要的安全時(shí)間間隔，確保實(shí)際接發(fā)列車的可行性。

（5）股道滿足特定方向可接入-發(fā)車股道范圍限制。如聯(lián)絡(luò)線或動(dòng)車走行線接入后向其他方向發(fā)車，受道岔?xiàng)l件限制，僅可接入車站部分股道。

2.4 優(yōu)先條件

同時(shí)，需優(yōu)先滿足以下條件：

（1）在考慮咽喉交叉干擾和股道后續(xù)使用時(shí)盡可能預(yù)備一定的時(shí)間冗余，以便在列車運(yùn)行時(shí)刻出現(xiàn)少量偏差（早點(diǎn)或晚點(diǎn)）時(shí)減少對后續(xù)列車接發(fā)作業(yè)的影響，降低因變更列車接發(fā)股道帶來的行車組織和客運(yùn)乘降的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）避免或減少營業(yè)列車同站臺(tái)作業(yè)。兩趟車在同一時(shí)間段內(nèi)在同一站臺(tái)作業(yè)時(shí)，由于站臺(tái)擁擠且進(jìn)、出站客流極易形成對流問題，對站臺(tái)乘降及中轉(zhuǎn)換乘組織安全不利，同時(shí)也使旅客上錯(cuò)車的可能性增加。

（3）對客流較大，長編組的動(dòng)車組列車盡可能安排在客運(yùn)乘降組織條件較好的股道。

（4）在不同股道對應(yīng)相同進(jìn)出站口的情況下，避免和減少同進(jìn)出站口股道同時(shí)接或發(fā)車形成進(jìn)站口或出站口的擁堵，為進(jìn)站口檢票作業(yè)和出站口驗(yàn)票出站作業(yè)創(chuàng)造有利條件。

（5）在接發(fā)列車低峰時(shí)段將接發(fā)列車股道盡量安排在相鄰的站臺(tái)。便于旅客乘降組織，減少旅客漏乘情況。

（6）在條件許可的情況下，對同方向、同到站的短途城際列車及特定需求的高鐵列車盡可能安排在同股道或同一站臺(tái)面，便于旅客掌握和客運(yùn)組織。

對于高鐵客運(yùn)站股道運(yùn)用安排，以上基本條件缺一不可，是股道運(yùn)用方案是否可行的必要條件。同時(shí)，優(yōu)選條件也是判定股道運(yùn)用方案是否可行的因素。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

結(jié)合以上需求和股道調(diào)整原則，并以上海虹橋站為對象，對系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。

系統(tǒng)根據(jù)車站階段計(jì)劃對晚點(diǎn)列車股道進(jìn)行調(diào)整，對股道進(jìn)行調(diào)整的前提是系統(tǒng)不對列車接發(fā)車時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，如果在當(dāng)前計(jì)劃時(shí)間下沒有可用的調(diào)整方案，由值班員手工調(diào)整接發(fā)車時(shí)間，然后系統(tǒng)再根據(jù)最新的時(shí)間重新調(diào)整股道，系統(tǒng)以圖形化方式顯示智能股道推薦方案，并以不同底色顯示與基本圖及實(shí)時(shí)階段計(jì)劃的對比結(jié)果。未調(diào)整的方案以紅色客車黑色貨車方式顯示，有調(diào)整的方案以黃色線條或其它清晰方式加以區(qū)別，并在右側(cè)以文字形式顯示調(diào)整方案，每個(gè)調(diào)整方案顯示所有車次的推薦股道，若無合理股道安排，以文字報(bào)警或其它方式及時(shí)提示值班員加以關(guān)注。當(dāng)推薦方案較多需要人工選擇時(shí)，在左側(cè)圖形化界面提供預(yù)覽，當(dāng)優(yōu)化方案只有一個(gè)時(shí)，實(shí)時(shí)顯示在左側(cè)圖形化界面，以黃底色線條或其它清晰方式與原計(jì)劃加以區(qū)分。當(dāng)人工選中右側(cè)不同優(yōu)化方案時(shí)，左側(cè)實(shí)時(shí)界面提供該方案的預(yù)覽。確定后可轉(zhuǎn)為當(dāng)前方案。如果系統(tǒng)沒有計(jì)算出相應(yīng)的調(diào)整方案，會(huì)在相應(yīng)的車次標(biāo)注黃色感嘆號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)（系統(tǒng)界面見圖1）。

圖1 高鐵樞紐站股道運(yùn)用系統(tǒng)界面

上海虹橋站股道運(yùn)用的優(yōu)化需求及其先后順序如下：

（1）首先根據(jù)出入口連接關(guān)系、股道運(yùn)用狀態(tài)、是否滿足列車作業(yè)需求、站細(xì)等要求，剔除不滿足要求的股道。

（2）盡量避免或減少營業(yè)列車同一時(shí)間在同站臺(tái)乘降作業(yè)，防止旅客上錯(cuò)車、乘降客流、換乘客流對流干擾及站臺(tái)旅客存在的人身安全隱患。

（3）由于上海虹橋站一站臺(tái)為基本站臺(tái)且只有一端有進(jìn)出站口，且出站閘機(jī)只有兩臺(tái)，為便于旅客進(jìn)站及出站組織，盡量減少營業(yè)動(dòng)車組?？浚绕涫潜苊獍才糯缶幗M動(dòng)車組列車和上下車人數(shù)較多的動(dòng)車組?？俊?/p>

（4）為便于進(jìn)京列車的二次安檢及實(shí)名制驗(yàn)證工作，優(yōu)先考慮將進(jìn)京列車安排在固定的進(jìn)站口、站臺(tái)面，并在同時(shí)段內(nèi)盡可能減少其他列車安排在這些股道，以便短時(shí)間內(nèi)合圍進(jìn)行候車組織。

（5）由于上海虹橋站多為島式站臺(tái)，車站在股道安排時(shí)將盡量減少或杜絕出現(xiàn)兩列同時(shí)放客的始發(fā)動(dòng)車組安排在同一站臺(tái)面相鄰的兩條股道上，有效防止站臺(tái)乘降組織混亂和進(jìn)站口擁堵問題。

（6）針對進(jìn)站檢票閘機(jī)相對較多的站臺(tái)股道，為有效防止進(jìn)站旅客排隊(duì)過長和快速組織旅客進(jìn)站，優(yōu)先將大編組始發(fā)列車安排至該類股道。

（7）由于上海虹橋出站口分線群設(shè)置，為減輕出站口人員擁堵現(xiàn)象和便于出站口驗(yàn)票工作，同一到達(dá)線群終到的列車盡量留有五分鐘以上時(shí)間間隔，并避免短時(shí)間內(nèi)同線群集中到達(dá)終到列車。

（8）在上述條件均滿足的前提下，盡可能將同一去向或終點(diǎn)站的列車安排在同一股道或同一站臺(tái)面相鄰的兩條股道，以便客運(yùn)組織和旅客掌握進(jìn)站信息。

（9）在營業(yè)時(shí)間即將結(jié)束的低峰時(shí)段（22:30至24:00），某些站臺(tái)面相鄰兩條股道減少或停止應(yīng)用，以便于設(shè)備單位提前進(jìn)行日常維修保養(yǎng)工作和降低該站臺(tái)作業(yè)人員的作業(yè)時(shí)間。

4 結(jié)束語

客運(yùn)樞紐站股道運(yùn)用方案編制及優(yōu)化是一個(gè)不斷比較，不斷驗(yàn)證，不斷發(fā)展的復(fù)雜過程，而且由于前后列車股道安排時(shí)間與空間上的相關(guān)性，往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身，一趟列車股道調(diào)整，經(jīng)常需要調(diào)整多趟列車的股道與之相適應(yīng)，隨著高速鐵路不斷發(fā)展，開行列車將越來越多，人工編制及優(yōu)化股道運(yùn)用方案亦將隨之困難。本文以股道運(yùn)用均衡為調(diào)整目標(biāo)，能夠提高車站設(shè)備利用率和車站接發(fā)車能力，同時(shí)由于考慮了進(jìn)路間的交叉干擾，對車站股道運(yùn)用計(jì)劃的抗干擾能力也有所改善，通過本系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效提高鐵路客運(yùn)樞紐站股道運(yùn)用計(jì)劃編制的科學(xué)性和自動(dòng)化水平。