基于CTC数据的高铁枢纽站股道运用系统的研究与应用

李云欢 中国铁路上海铁路局集团有限公司运输部

截止2021年底，我国铁路运营里程已突破15万km，其中高铁里程超过4万km，高铁线路已经实现了CTC全覆盖。随着高铁线路的不断建成和并网运行，大量的高铁列车跨局、跨线运行，在全国范围内形成了多个大型的高铁枢纽站，如北京南、南京南、上海虹桥、广州南等。车站股道运用是高铁枢纽车站运输组织的一项重要的基础性技术工作，它直接决定车站行车安全、正点和效率，以及整个区域节点、高铁路网的畅通，同时也间接影响到服务质量和运输成本。当前，列车调度员下发的阶段计划主要从线路通过能力出发，关注点相对宏观，无法点线结合，车站股道运用仍旧依靠经验丰富的运输人员人工编排，劳动强度高，安全压力大。

1 系统需求

在实际工作中，为增加作业安全系数，减少安全风险，改善旅客服务，降低作业人员劳动强度以及为设备维护保养提供便利等需要，股道运用自动调整系统需要围绕以下功能进行实现：

（1）对于早晚点列车，如果需要变更股道，系统可智能推荐合理股道，并以图形化方式提供股道计划预览，以供值班员参考决策。

（2）对于列车阶段计划股道安排出现时空冲突的情况，给出优化后的推荐解决方案，合理安排股道运用，提高列车作业的抗干扰性，减少咽喉区的进路冲突干扰，保证接发列车股道安排的整体优化

（3）在股道安排上，整体考虑多项作业因素，对旅客乘降进行整体安排，解决高铁车站工作组织的难点，并提供股道计划预览。

（4）股道智能调整系统应满足行车安全相关规章、站细、联锁图表等静态固有数据条件进行股道调整。车站临时增加列车或增加临时作业，如上水、吸污、超限、有无站台、股道连通性等，安排股道需满足对应站细约束条件方能安排，若需强制安排，系统应给出对应提示。

（5）股道智能调整系统的开发需考虑当前车站站场实际包括列车/调车进路冲突检查、封锁有电无电、股道占用等全方位的安全卡控和冲突检查情况，优先对晚点列车安排未使用股道，对于已有列车占用的股道，根据其计划发车时间顺序安排后续接车股道。

（6）程序界面应直观的反应列车安排的时空排序及冲突情况。在满足功能性的基础上做到简洁优美、风格统一。

2 调整原则

车站股道运用方案的质量直接决定了车站作业效率，尤其是在列车密集到发的高峰时段，合理安排股道运用，提高列车作业的抗干扰性，减少咽喉区的进路冲突干扰，保证接发列车的准点性和方便旅客是高铁车站工作组织的难点，因此通过不断的优化股道运用方案以提高股道运用方案质量是必不可缺的一项工作，因此在股道运用方案调整及优化过程中抓准股道运用方案必须满足的基本功能和卡控条件非常重要。

通过车站站细规定的咽喉进路交叉间隔时间、股道连续使用间隔时间等关键数值，并研究确定其时间冗余的合理数值。

2.1 咽喉进路交叉间隔时间

接车占用咽喉时间：T1=时刻t2（列车完全进入股道内方时间）-时刻t1（进站信号机开放时间）

发车占用咽喉时间：T2=时刻t4（列车全部越过出站信号机时间）-时刻t3（出站信号机开放时时间）

满足任意两列动车组在同一咽喉区有进路交叉重叠情况下不互相干扰的条件为：若为先接车后发车，该时间为第二列列车发车时刻与第一列车到达时刻之差；若为先发车后接车，该时间为第一列列车发车至列车全部进入第一离去区段时间与第二列列车越过进站信号机至完全进入股道内方时间之和。

先接车后发车：间隔时间=t3（第二列车发车时刻）-t2（第一列车到达时刻）

先发车后接车：间隔时间=T2（发车占用咽喉时间）+T1（接车占用咽喉时间）

2.2 股道连续使用间隔时间

满足任意两列动车组在使用同一股道的情况下不互相干扰的条件为：若为先发后接，该时间为第一列列车发车至列车全部进入第一离去区段时间与第二列列车越过进站信号机至完全进入股道内方时间之和（适用于同一咽喉发接）或第一列列车发车时刻至全部越过出站信号机时间与第二列列车由进站信号机外方至列车到达时刻时间之和（适用于不同咽喉发接）；若为先接后发，由于是同列车，该时间在理论上无需考虑。

同一咽喉发接：间隔时间=（第一列发车至列车全部进入第一离去区段时间）+（第二列列车越过进站信号机至完全进入股道内方时间）

不同咽喉发接：间隔时间=（第一列车发车时刻至全部越过出站信号机时间）+（第二列车由进站信号机外方至列车到达时刻时间）

2.3 基本条件

结合高铁客运站行车、客运及上水吸污作业要求和站房基础设备设施特点，一般而言，车站股道运用安排须满足以下基本条件：

（1）股道及其附属的设备技术条件需满足列车行车作业要求。如到发线属性、接触网、信号机设置、停车位置标等。

（2）股道及其附属的设备技术条件满足客运作业条件要求。如办客站台条件，上水吸污设备配置等。

（3）一条股道同时只能接发一列列车，列车一旦占用某条股道，至该列车离去为止，表现为不同动车组停放同一股道不会产生时间上的重叠，同时必须留有最小安全时间间隔。列车解编作业后发车作为特殊功能点，后期系统升级再考虑实现。

（4）在股道安排时充分利用平行进路提高股道安排的合理性。确保接发列车时在车站咽喉区在同一时间不会产生进路交叉，并留有必要的安全时间间隔，确保实际接发列车的可行性。

（5）股道满足特定方向可接入-发车股道范围限制。如联络线或动车走行线接入后向其他方向发车，受道岔条件限制，仅可接入车站部分股道。

2.4 优先条件

同时，需优先满足以下条件：

（1）在考虑咽喉交叉干扰和股道后续使用时尽可能预备一定的时间冗余，以便在列车运行时刻出现少量偏差（早点或晚点）时减少对后续列车接发作业的影响，降低因变更列车接发股道带来的行车组织和客运乘降的安全风险。

（2）避免或减少营业列车同站台作业。两趟车在同一时间段内在同一站台作业时，由于站台拥挤且进、出站客流极易形成对流问题，对站台乘降及中转换乘组织安全不利，同时也使旅客上错车的可能性增加。

（3）对客流较大，长编组的动车组列车尽可能安排在客运乘降组织条件较好的股道。

（4）在不同股道对应相同进出站口的情况下，避免和减少同进出站口股道同时接或发车形成进站口或出站口的拥堵，为进站口检票作业和出站口验票出站作业创造有利条件。

（5）在接发列车低峰时段将接发列车股道尽量安排在相邻的站台。便于旅客乘降组织，减少旅客漏乘情况。

（6）在条件许可的情况下，对同方向、同到站的短途城际列车及特定需求的高铁列车尽可能安排在同股道或同一站台面，便于旅客掌握和客运组织。

对于高铁客运站股道运用安排，以上基本条件缺一不可，是股道运用方案是否可行的必要条件。同时，优选条件也是判定股道运用方案是否可行的因素。

3 系统应用

结合以上需求和股道调整原则，并以上海虹桥站为对象，对系统进行开发。

系统根据车站阶段计划对晚点列车股道进行调整，对股道进行调整的前提是系统不对列车接发车时间进行调整，如果在当前计划时间下没有可用的调整方案，由值班员手工调整接发车时间，然后系统再根据最新的时间重新调整股道，系统以图形化方式显示智能股道推荐方案，并以不同底色显示与基本图及实时阶段计划的对比结果。未调整的方案以红色客车黑色货车方式显示，有调整的方案以黄色线条或其它清晰方式加以区别，并在右侧以文字形式显示调整方案，每个调整方案显示所有车次的推荐股道，若无合理股道安排，以文字报警或其它方式及时提示值班员加以关注。当推荐方案较多需要人工选择时，在左侧图形化界面提供预览，当优化方案只有一个时，实时显示在左侧图形化界面，以黄底色线条或其它清晰方式与原计划加以区分。当人工选中右侧不同优化方案时，左侧实时界面提供该方案的预览。确定后可转为当前方案。如果系统没有计算出相应的调整方案，会在相应的车次标注黄色感叹号进行标识（系统界面见图1）。

图1 高铁枢纽站股道运用系统界面

上海虹桥站股道运用的优化需求及其先后顺序如下：

（1）首先根据出入口连接关系、股道运用状态、是否满足列车作业需求、站细等要求，剔除不满足要求的股道。

（2）尽量避免或减少营业列车同一时间在同站台乘降作业，防止旅客上错车、乘降客流、换乘客流对流干扰及站台旅客存在的人身安全隐患。

（3）由于上海虹桥站一站台为基本站台且只有一端有进出站口，且出站闸机只有两台，为便于旅客进站及出站组织，尽量减少营业动车组停靠，尤其是避免安排大编组动车组列车和上下车人数较多的动车组停靠。

（4）为便于进京列车的二次安检及实名制验证工作，优先考虑将进京列车安排在固定的进站口、站台面，并在同时段内尽可能减少其他列车安排在这些股道，以便短时间内合围进行候车组织。

（5）由于上海虹桥站多为岛式站台，车站在股道安排时将尽量减少或杜绝出现两列同时放客的始发动车组安排在同一站台面相邻的两条股道上，有效防止站台乘降组织混乱和进站口拥堵问题。

（6）针对进站检票闸机相对较多的站台股道，为有效防止进站旅客排队过长和快速组织旅客进站，优先将大编组始发列车安排至该类股道。

（7）由于上海虹桥出站口分线群设置，为减轻出站口人员拥堵现象和便于出站口验票工作，同一到达线群终到的列车尽量留有五分钟以上时间间隔，并避免短时间内同线群集中到达终到列车。

（8）在上述条件均满足的前提下，尽可能将同一去向或终点站的列车安排在同一股道或同一站台面相邻的两条股道，以便客运组织和旅客掌握进站信息。

（9）在营业时间即将结束的低峰时段（22:30至24:00），某些站台面相邻两条股道减少或停止应用，以便于设备单位提前进行日常维修保养工作和降低该站台作业人员的作业时间。

4 结束语

客运枢纽站股道运用方案编制及优化是一个不断比较，不断验证，不断发展的复杂过程，而且由于前后列车股道安排时间与空间上的相关性，往往是牵一发而动全身，一趟列车股道调整，经常需要调整多趟列车的股道与之相适应，随着高速铁路不断发展，开行列车将越来越多，人工编制及优化股道运用方案亦将随之困难。本文以股道运用均衡为调整目标，能够提高车站设备利用率和车站接发车能力，同时由于考虑了进路间的交叉干扰，对车站股道运用计划的抗干扰能力也有所改善，通过本系统的应用，可有效提高铁路客运枢纽站股道运用计划编制的科学性和自动化水平。