京沪高速铁路北京南站发车追踪间隔研究

聂英杰，胡志垚

（中国铁路设计集团有限公司运输规划研究院，天津300251)

京沪高速铁路(北京南—上海虹桥)连接环渤海经济区和长三角经济区2个国家级城市群，沿线经过我国客货运输最繁忙、增长潜力巨大的交通走廊。目前，京沪高速铁路北京南站、上海虹桥站最小到达间隔为4 min，最小发车间隔为5 min，其余车站最小到达间隔、发车间隔均为4 min；区间最小追踪间隔为4 min。徐州东至蚌埠南段为最繁忙区段，开行列车144对/d，运输能力趋于紧张。提升运输能力的根本措施是进一步压缩列车的追踪间隔，而调整北京南站发车追踪间隔是压缩全线追踪间隔的控制因素之一[1-2]。

1 京沪高速铁路北京南站发车追踪间隔影响因素分析

北京南站京沪场于2008年8月1日与京津城际铁路(北京南—天津)同步建成。根据高速铁路列车追踪间隔的研究，影响北京南站发车追踪间隔的因素主要有以下2个方面。

（1）受道岔和曲线限速、列控系统模式影响，列车出站速度较低[3]。北京南站京沪场除正线XIII道发车外，其他到发线发车均需要通过侧向道岔。出发咽喉均铺设图号为专线4223A的18号道岔，侧向允许通过速度为75 km/h；同时受地形限制，部分股道缓和曲线长度不足，引起工务限速。根据中国铁路总公司《CRH系列动车组操作规则》，列车始发采用CTCS-2级列控系统控制发车，CTCS-2发车条件下车载设备的控车模式有部分监控和完全监控2种模式。部分监控模式是列控车载设备接收到轨道电路允许行车信息，而缺少应答器提供的线路数据或限速数据时使用的模式，部分监控模式下限速45 km/h。完全监控模式是列车的正常运行模式，列控车载设备根据控车数据自动生成目标距离模式曲线，司机依据人机界面显示的列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离等信息控制列车运行[4]。出站信号机开放后，列车按照部分监控运行，限速45 km/h，越过出站信号机后，列控中心(TCC)控制股道发送双黄码。CTCS-2级列控系统发车限速为45 km/h，列车完全进入直股前需要保持一个车长，部分发车进路需要列车尾部越过反向进路信号机后提速，部分发车股道需要列车尾部越过反向进站信号机后提速，导致出发列车通过咽喉区速度较低。

（2）咽喉区过长，列车出站走行距离长[5]。受地形限制，设计阶段北京南站在咽喉区设置了发车进路信号机。实际运营中，为实现发车进路的一次办理，将出发进路作为一整条出站进路处理，即出清一离去后再办理后行列车的出发进路。而北京南站出站信号机至区间第一个通过信号机距离最远为2 389 m，列车启动至出清一离去走行时间约为4 min，影响列车发车追踪间隔时间。

除上述2个主要因素外，影响因素还包括调度集中系统(CTC)触发周期过长引起的延迟、司机作业流程安排不合理、动车出入段与到发列车交叉干扰、进路冲突时人工办理进路不及时及司机操作水平不达标等。

2 京沪高速铁路北京南站发车追踪间隔方案研究

根据京沪高速铁路北京南站设施设备具体情况，针对影响发车追踪间隔的因素及方案实施可行性，研究提出压缩发车追踪间隔的技术方案及方案的组合应用。根据现有设备性能数据，采用CRH380AL-16辆编组、CRH380BL-16辆编组，对各技术方案效果进行理论分析。

2.1 提高道岔侧向通过速度(方案Ⅰ)

结合各发车进路实际道岔布置和可能达到的行车速度，开展行车模拟试验，验证图号为专线4223A的18号道岔侧向通过速度能否提高到80 km/h，重点验证列车的安全性和旅客的舒适性[6]。如果道岔具备提速到80 km/h的条件，现有条件下出站信号机可以开放UUS码(双黄闪码)。通过对CRH380AL-16辆编组列车、CRH380BL-16辆编组列车的理论分析，与北京南站现状相比，12道至15道(12道、14道、15道由于R-400 m缓和曲线长度不足，限速50 ～ 60 km/h，下同)自列车启动至出清一离去的走行时间与现状相同(其中，13道为正线不受道岔限速影响，12道、14道、15道由于有限速，出站信号机无法开放UUS)，10道—11道自列车启动至出清一离去的走行时间缩短约40 s，8道至9道、18道至19道自列车启动至出清一离去的走行时间缩短约84 s。

2.2 降低开放UUS码的要求(方案Ⅱ)

高速铁路《技术管理规程》第477条第2款第10项规定，UUS码表示“列车接近的地面信号机开通经18号及以上道岔侧向位置的进路，且进路允许速度不低于80 km/h”。针对北京南站道岔限速为75 km/h仅略低于80 km/h的实际情况，在发车进路略低于80 km/h限速(道岔限速和曲线限速)情况下，侧向发车信号开放后TCC控制对应的发车股道发送UUS码；同时出站信号机前方应答器向列车发送线路允许速度信息[7]。列车以CTCS-2模式发车，通过出站信号机转为完全监控模式，随后可以提速至线路允许速度。通过对CRH380AL-16辆编组列车、CRH380BL-16辆编组列车理论分析，与北京南站现状相比，13道自列车启动至出清一离去的走行时间与现状相同，12道、14道、15道自列车启动至出清一离去的走行时间缩短约24 ～ 31 s，10道—11道自列车启动至出清一离去的走行时间缩短约36 s，8道至9道、18道至19道自列车启动至出清一离去的走行时间缩短约76 s。

2.3 采用CTCS-3列控模式发车(方案III)

在CTCS-3列控模式下发车，列车启动运行至出站应答器前采用目视行车，限速40 km/h；接收应答器信息后转入完全监控并且保持1个列车长度，按线路限速运行[8]。采用CTCS-3列控模式发车，研究认为存在2个方面的风险。

（1）列车越过警冲标的风险。CTCS-3列控模式下发车，列车压入出站信号机前方应答器之前，司机采用目视行车。如果出站信号未开放而司机违规启动列车，虽然应答器设置了目视行车危险报文(CTCS-137)，可以保证在出站信号机未开放情况下触发紧急制动，但北京南站各股道应答器距离警冲标(紧急制动距离)仅为26 ～ 36 m，而8辆编组列车的停车标距离应答器(可能的加速距离)约为214 ～ 231 m，列车在人为操作失误情况下，自列车启动至越过出站信号机开始启动紧急制动，最终停车位置存在越过警冲标的风险。为避免这种情况的发生，可以将各股道出发应答器位置向站中心方向移动一段距离(北京南站各条到发线出站信号机距离16辆编组停车标位置大约120 m，移动距离约80 m)的改进措施。经过对CRH3-350 (4D-4T)8辆编组列车、CRH2-350 (6D-2T)8辆编组列车、CRH2-380AL (14D-2T)16辆编组列车和CRH3-380BL (8D-8T) 16辆编组列车的理论检算，出发列车加速到出发应答器位置时如果收到危险报文，可以确保列车在警冲标内侧停稳，从而消除上述风险。

（2）司机输入错误的风险。与CTCS-2列控模式发车比较，司机需要输入电话号码和ID号与无线闭塞中心(RBC)建立对应关系，存在输入风险[9]。为消除该风险，近期可以通过提升司机责任心来缓解，未来可以通过各种技术手段解决。在采用CTCS-3列控模式发车的情况下，通过对CRH380AL-16辆编组列车、CRH380BL-16辆编组列车的理论分析，与北京南站现状相比较，13道自列车启动至出清一离去的走行时间缩短约11 s，12道、14道、15道自列车启动至出清一离去时间缩短约25 ～ 32 s，10道—11道自列车启动至出清一离去时间缩短约35 s，8道—9道、18道—19道自列车启动至出清一离去时间缩短约82 ～ 85 s。

2.4 发挥总出站信号机作用(方案IV)

针对京沪高速铁路北京南站设置进路信号机的特定情况，改进CTC的控制模式，运用总出站信号机将发车进路一次性办理分解为分段办理[10]。总出站信号机防护进路空闲作为发车进路办理的条件，CTC可以先办理出站信号机至总出发信号机的进路，待出清一离去后再办理总出发信号机至反向进站信号机的进路，以提高车站咽喉通过能力。

方案IV中，对前、后行列车的运行轨迹进行了详细研究。理论计算表明，正常运行条件下，前行列车出清一离去、为后行列车办理完远端出发进路前，后行列车距离总出站信号机有足够的紧急制动距离，保证后行列车能够在总出站信号机前停车；前行列车运行正常条件下，后行列车发车全过程不会产生限速。因此，分段办理发车进路方案在北京南站是成立的。

分段办理发车进路的前提条件是把2段进路作为一个整体考虑。该方案存在一定的运营风险，即后行列车运行至总出站信号机前方，信号未开放(由于种种原因远端进路未办理完成)，后行列车需要在总出站信号机前的直线段(约400 m)停车，从而影响其他进路办理。通过对CRH380AL-16辆编组列车、CRH380BL-16辆编组列车的理论分析，采用分段办理发车进路的情况下，各股道列车出发追踪间隔时间约为141 ～ 234 s。

2.5 各种方案的组合应用(方案V)

为进一步压缩京沪高速铁路北京南站的出发追踪间隔，通过对CRH380AL-16辆编组列车、CRH380BL-16辆编组列车的理论计算，方案II、方案IV组合后，各股道出发追踪间隔时间为146 ～165 s；方案I、方案II、方案IV组合后，各股道出发追踪间隔时间为142 ～ 158 s；方案III、方案IV组合后，各股道出发追踪间隔为146 ～ 163 s，均满足京沪高速铁路北京南站出发追踪间隔时间为3 min的设计目标。

3 结束语

根据京沪高速铁路北京南站既有设施设备条件，在确保安全和可实施的前提下，通过调整部分规章和规定，优化调度集中控制原理等措施，京沪高速铁路北京南站出发追踪间隔可以实现3 min的设计目标。对京沪高速铁路北京南站出发追踪间隔的研究，涉及包括《铁路技术管理规程》在内的多项规章制度，以及运输、电务、工务、机务等多个专业，还与北京南站既有的设施设备情况密切相关，有待通过运营模拟试验加以验证，以适应客流需求变化，为其他繁忙高速铁路线路车站提供示范和借鉴。