基于CTC數據的高鐵樞紐站股道運用系統的研究與應用

李云歡 中國鐵路上海鐵路局集團有限公司運輸部

截止2021年底，我國鐵路運營里程已突破15萬km，其中高鐵里程超過4萬km，高鐵線路已經實現了CTC全覆蓋。隨著高鐵線路的不斷建成和并網運行，大量的高鐵列車跨局、跨線運行，在全國范圍內形成了多個大型的高鐵樞紐站，如北京南、南京南、上海虹橋、廣州南等。車站股道運用是高鐵樞紐車站運輸組織的一項重要的基礎性技術工作，它直接決定車站行車安全、正點和效率，以及整個區域節點、高鐵路網的暢通，同時也間接影響到服務質量和運輸成本。當前，列車調度員下發的階段計劃主要從線路通過能力出發，關注點相對宏觀，無法點線結合，車站股道運用仍舊依靠經驗豐富的運輸人員人工編排，勞動強度高，安全壓力大。

1 系統需求

在實際工作中，為增加作業安全系數，減少安全風險，改善旅客服務，降低作業人員勞動強度以及為設備維護保養提供便利等需要，股道運用自動調整系統需要圍繞以下功能進行實現：

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

（2）對于列車階段計劃股道安排出現時空沖突的情況，給出優化后的推薦解決方案，合理安排股道運用，提高列車作業的抗干擾性，減少咽喉區的進路沖突干擾，保證接發列車股道安排的整體優化

（3）在股道安排上，整體考慮多項作業因素，對旅客乘降進行整體安排，解決高鐵車站工作組織的難點，并提供股道計劃預覽。

（4）股道智能調整系統應滿足行車安全相關規章、站細、聯鎖圖表等靜態固有數據條件進行股道調整。車站臨時增加列車或增加臨時作業，如上水、吸污、超限、有無站臺、股道連通性等，安排股道需滿足對應站細約束條件方能安排，若需強制安排，系統應給出對應提示。

（5）股道智能調整系統的開發需考慮當前車站站場實際包括列車/調車進路沖突檢查、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，優先對晚點列車安排未使用股道，對于已有列車占用的股道，根據其計劃發車時間順序安排后續接車股道。

（6）程序界面應直觀的反應列車安排的時空排序及沖突情況。在滿足功能性的基礎上做到簡潔優美、風格統一。

2 調整原則

車站股道運用方案的質量直接決定了車站作業效率，尤其是在列車密集到發的高峰時段，合理安排股道運用，提高列車作業的抗干擾性，減少咽喉區的進路沖突干擾，保證接發列車的準點性和方便旅客是高鐵車站工作組織的難點，因此通過不斷的優化股道運用方案以提高股道運用方案質量是必不可缺的一項工作，因此在股道運用方案調整及優化過程中抓準股道運用方案必須滿足的基本功能和卡控條件非常重要。

通過車站站細規定的咽喉進路交叉間隔時間、股道連續使用間隔時間等關鍵數值，并研究確定其時間冗余的合理數值。

2.1 咽喉進路交叉間隔時間

接車占用咽喉時間：T1=時刻t2（列車完全進入股道內方時間）-時刻t1（進站信號機開放時間）

發車占用咽喉時間：T2=時刻t4（列車全部越過出站信號機時間）-時刻t3（出站信號機開放時時間）

滿足任意兩列動車組在同一咽喉區有進路交叉重疊情況下不互相干擾的條件為：若為先接車后發車，該時間為第二列列車發車時刻與第一列車到達時刻之差；若為先發車后接車，該時間為第一列列車發車至列車全部進入第一離去區段時間與第二列列車越過進站信號機至完全進入股道內方時間之和。

先接車后發車：間隔時間=t3（第二列車發車時刻）-t2（第一列車到達時刻）

先發車后接車：間隔時間=T2（發車占用咽喉時間）+T1（接車占用咽喉時間）

2.2 股道連續使用間隔時間

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

同一咽喉發接：間隔時間=（第一列發車至列車全部進入第一離去區段時間）+（第二列列車越過進站信號機至完全進入股道內方時間）

不同咽喉發接：間隔時間=（第一列車發車時刻至全部越過出站信號機時間）+（第二列車由進站信號機外方至列車到達時刻時間）

2.3 基本條件

結合高鐵客運站行車、客運及上水吸污作業要求和站房基礎設備設施特點，一般而言，車站股道運用安排須滿足以下基本條件：

（1）股道及其附屬的設備技術條件需滿足列車行車作業要求。如到發線屬性、接觸網、信號機設置、停車位置標等。

（2）股道及其附屬的設備技術條件滿足客運作業條件要求。如辦客站臺條件，上水吸污設備配置等。

（3）一條股道同時只能接發一列列車，列車一旦占用某條股道，至該列車離去為止，表現為不同動車組停放同一股道不會產生時間上的重疊，同時必須留有最小安全時間間隔。列車解編作業后發車作為特殊功能點，后期系統升級再考慮實現。

（4）在股道安排時充分利用平行進路提高股道安排的合理性。確保接發列車時在車站咽喉區在同一時間不會產生進路交叉，并留有必要的安全時間間隔，確保實際接發列車的可行性。

（5）股道滿足特定方向可接入-發車股道范圍限制。如聯絡線或動車走行線接入后向其他方向發車，受道岔條件限制，僅可接入車站部分股道。

2.4 優先條件

同時，需優先滿足以下條件：

（1）在考慮咽喉交叉干擾和股道后續使用時盡可能預備一定的時間冗余，以便在列車運行時刻出現少量偏差（早點或晚點）時減少對后續列車接發作業的影響，降低因變更列車接發股道帶來的行車組織和客運乘降的安全風險。

（2）避免或減少營業列車同站臺作業。兩趟車在同一時間段內在同一站臺作業時，由于站臺擁擠且進、出站客流極易形成對流問題，對站臺乘降及中轉換乘組織安全不利，同時也使旅客上錯車的可能性增加。

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

（4）在不同股道對應相同進出站口的情況下，避免和減少同進出站口股道同時接或發車形成進站口或出站口的擁堵，為進站口檢票作業和出站口驗票出站作業創造有利條件。

（5）在接發列車低峰時段將接發列車股道盡量安排在相鄰的站臺。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面，便于旅客掌握和客運組織。

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

3 系統應用

結合以上需求和股道調整原則，并以上海虹橋站為對象，對系統進行開發。

系統根據車站階段計劃對晚點列車股道進行調整，對股道進行調整的前提是系統不對列車接發車時間進行調整，如果在當前計劃時間下沒有可用的調整方案，由值班員手工調整接發車時間，然后系統再根據最新的時間重新調整股道，系統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時階段計劃的對比結果。未調整的方案以紅色客車黑色貨車方式顯示，有調整的方案以黃色線條或其它清晰方式加以區別，并在右側以文字形式顯示調整方案，每個調整方案顯示所有車次的推薦股道，若無合理股道安排，以文字報警或其它方式及時提示值班員加以關注。當推薦方案較多需要人工選擇時，在左側圖形化界面提供預覽，當優化方案只有一個時，實時顯示在左側圖形化界面，以黃底色線條或其它清晰方式與原計劃加以區分。當人工選中右側不同優化方案時，左側實時界面提供該方案的預覽。確定后可轉為當前方案。如果系統沒有計算出相應的調整方案，會在相應的車次標注黃色感嘆號進行標識（系統界面見圖1）。

圖1 高鐵樞紐站股道運用系統界面

上海虹橋站股道運用的優化需求及其先后順序如下：

（1）首先根據出入口連接關系、股道運用狀態、是否滿足列車作業需求、站細等要求，剔除不滿足要求的股道。

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

（3）由于上海虹橋站一站臺為基本站臺且只有一端有進出站口，且出站閘機只有兩臺，為便于旅客進站及出站組織，盡量減少營業動車組?？?，尤其是避免安排大編組動車組列車和上下車人數較多的動車組?？?。

（4）為便于進京列車的二次安檢及實名制驗證工作，優先考慮將進京列車安排在固定的進站口、站臺面，并在同時段內盡可能減少其他列車安排在這些股道，以便短時間內合圍進行候車組織。

（5）由于上海虹橋站多為島式站臺，車站在股道安排時將盡量減少或杜絕出現兩列同時放客的始發動車組安排在同一站臺面相鄰的兩條股道上，有效防止站臺乘降組織混亂和進站口擁堵問題。

（6）針對進站檢票閘機相對較多的站臺股道，為有效防止進站旅客排隊過長和快速組織旅客進站，優先將大編組始發列車安排至該類股道。

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

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

（9）在營業時間即將結束的低峰時段（22:30至24:00），某些站臺面相鄰兩條股道減少或停止應用，以便于設備單位提前進行日常維修保養工作和降低該站臺作業人員的作業時間。

4 結束語

客運樞紐站股道運用方案編制及優化是一個不斷比較，不斷驗證，不斷發展的復雜過程，而且由于前后列車股道安排時間與空間上的相關性，往往是牽一發而動全身，一趟列車股道調整，經常需要調整多趟列車的股道與之相適應，隨著高速鐵路不斷發展，開行列車將越來越多，人工編制及優化股道運用方案亦將隨之困難。本文以股道運用均衡為調整目標，能夠提高車站設備利用率和車站接發車能力，同時由于考慮了進路間的交叉干擾，對車站股道運用計劃的抗干擾能力也有所改善，通過本系統的應用，可有效提高鐵路客運樞紐站股道運用計劃編制的科學性和自動化水平。