【《高铁客运站到发线运用方案编制基础综述》9700字】

参考文献高铁客运站到发线运用方案编制基础综述目录TOC\o"1-3"\h\u261301.1高速铁路客运设备 1106521.1.1高速铁路客运站设备 1274281.1.2动车维修基地 4314321.2高铁客运站工作组织 494921.1.1高铁客运站技术作业组织 5227071.1.2高速铁路车站客运工作组织 6112001.3高铁列车追踪间隔时间 762871.3.1高铁列车区间追踪间隔时间 8207811.3.2高铁列车出发追踪间隔时间 9223721.3.3高铁列车通过追踪间隔时间 10278941.3.4高铁列车到达追踪间隔时间 11190241.4高铁车站间隔时间 12215101.4.1同方向列车到通间隔时间和通发间隔时间 1276191.4.2同方向列车发通间隔时间 14264621.5到发线运用对到达追踪间隔的影响 15173581.5.1进路一次解锁 15147631.5.2进路分段解锁 16209241.5.3最小到达追踪间隔时间 161.1高速铁路客运设备1.1.1高速铁路客运站设备高速铁路客运站不仅是服务铁路旅客的窗口，同时也是一座城市的窗口与起点，能够体现城市的形象，因此高速铁路客运站设备的布局与设置至关重要。高速铁路客运站设备包括站房、站场、站前广场三部分。（1）站房站房是高铁客运站的主体建筑，相较于普速铁路站房，高速铁路客运站站房设计在整体“以人为本”的理念指导下更加系统、先进，打破原有“管理为本”的思想，体现在内部和外部两个不同的层面。外部层面，站房作为高速铁路与城市的衔接点，在符合城市总体规划的方案要求下，通常会与周边城市交通设施、商业建筑有机结合，在站房外观设计上也会尽量体现所在城市的地域文化特色；内部层面，高速铁路的运营特点决定了车站内部设施设备、服务方式与普速铁路的区别。普速铁路客运站站房区域分明，为避免乘客流线交叉，售票厅、候车厅、行包房往往位于不同的区域；而高铁客运站的站房往往只有一个综合大厅，提供有票务服务、检票服务、乘降换乘服务、信息引导服务等。高铁车站的票务服务依赖于自助售票机，可以实现售票、充值、退改签、打印发票等功能。同时也保留人工售票窗口为有特殊需求的乘客提供服务；检票服务采用自动检票和人工检票相结合的方式完成服务，目前大部分高铁车站可以实现刷卡、刷码乘车，部分高铁车站可以实现刷脸乘车，对纸质票的依赖进一步降低，在省去了兑换车票的手续外也达到了节能减排的目的。人工检票的作用是查验学生证、军官证等特殊票种的证明材料；乘降换乘服务是指客运站为旅客在站内的走行过程服务，包括检票上下车、站内换乘、平面走行等等。检票方面主要体现在检票口的数量和位置布局，普速铁路的站房是根据车站规模确定检票口数量，中小型车站通常只有一个检票口，大型车站的检票口数量相对较多但也是多条到发线公用一个检票口，即乘客在检票通过检票口后还要通过廊桥或地下换乘通道去往列车停靠的站台。前面提到高铁站房是以候车厅为中心实现多种功能，而高铁车站的检票口设置也更加便捷、人性化，高铁车站站房内每条到发线均对应设置两个检票口命名为“数字A”与“数字B”，用于区分长编组列车的前部和后部。也就是说所有乘客自候车厅去往站台候车的距离已经足够优化，前文文献综述部分提到的部分学者以乘客站内走行距离最短为目标之一进行到发线运用优化显然研究意义不大。对于换乘而言，还要求站房内有足够的垂直电梯、平面扶梯等基础设施来实现并减轻乘客的换乘负担。信息引导服务是指站房通过车站大屏、时钟等设备为旅客提供引导标识与信息通知，方便旅客乘降、换乘、出入站。总结来说，高铁客运站的站房是以候车厅为中心辅以各种基础设施的综合站房，实行“自助售取票-候车厅候车-自助检票进站-自助检票出站”的模式，在压缩人力成本的同时也能为旅客提供更加便捷、舒适的站房服务。（2）站场站场是列车通过、停靠的地点，包括站线、站台、跨线设备等设施。站线站线包括正线、到发线。通常情况下高速铁路正线不能作为到发线使用，只办理通过列车作业，这也是下文到发线运用方案编制模型中的约束条件之一。根据《高速铁路设计规范》，高铁车站越行站应设2条到发线，中间站应设2～4条，始发终到站的到发线数量与车站衔接线路数量、运输组织模式、列车种类及数量（通过、始发、终到、立折）、开行方案、停站时分等因素密切相关，其数量可按表2-1确定。表2-1客运专线始发站到发线数量列车换算对数到发线数量（条）70及以下571-1106-8111-1508-10151-19010-12线间距的确定原则如下：1.区间及站内正线线间距采用5.0m。1.车站到发线与正线线间考虑设置接触网杆柱，线间距采用6.5m。站台客运站站台数量及位置取决于站房布置、到发线数量、列车作业内容等。站台有侧式和岛式两种形式：侧式站台即是与站房用地相连的站台，可以方便车辆进入进行作业也称基本站台；岛式站台也成中间站台，是布置于站场中到发线之间的相互孤立的站台，通过地上或地下的跨线设备连接。高速铁路车站最广泛的布置形式是“两台夹两线”，即两个站台之间设两条到发线。高速铁路客运站站台的设计规定：1.为满足16编组动车组停靠，中间岛式站台长度应设置为450m。1.为保证上下车的安全性与便捷性，站台高度应设置为1.25m。3.站台宽度应根据车站类型、站台类型、客流量、作业内容、安全防护空间等因素确定，可按表2-2采用。表2-2高铁车站站台宽度计算位置大型站及以上(m)中型站(m)小型站(m)临靠站房的基本站台15.0-20.011.0-15.0≥8.0岛式中间站台11.5-11.010.5-11.010.0-11.0侧式中间站台8.5-9.07.5-8.07.0-8.04.为便于旅客乘降以及司机观望，站台宜设在直线上。5.站台端部最小宽度不宜小于5.0m。咽喉及道岔车站两端道岔集中布置的区域是各种列车作业均会经过的地方，被称为车站两端的咽喉区，也是车站作业的瓶颈区域。在车站办理的行车和调车作业的运行路径即是列车进路，简称进路。车站咽喉区布置是否合理，对于保证车站必要通过能力、避免进路冲突、保证行车安全、提高工作效率有着重要的影响，此外对于站场规模会有直接影响，包括但不限于站坪长度、道岔数量、用地面积等等。所以合理的咽喉区布置有以下几个基本要求：保证必要的平行作业进路，避免高等级列车进路交叉、压缩咽喉区长度、减少铺设的道岔数量，也可以概括为通、活、紧、省。道岔咽喉区构成的基础部分，也是咽喉区乃至整个车站的薄弱环节，因为道岔的侧向容许速度影响了列车在咽喉区的走行速度，也间接影响了列车的追踪间隔时间，在论文1.3节详细介绍。（3）站前广场站前广场是客流、车流和货流集散的地方，主要功能包括集散旅客、与城市交通接驳、为旅客提供户外活动场所等。为避免流线交叉造成拥挤与安全隐患，根据客运站地理位置和特点，规划合理的交通组织方案是站前广场设计中至关重要的问题。1.1.2动车维修基地动车维修基地根据其具体的设备配置及作业内容可以分为动车段、动车运用维修所和动车运用所。动车段可以承担返厂维修意外的全部动车组一至五级维修作业，同时配有一定数量的动车组，具有管理基地、连接周边车站的整体管理功能；而动车所没有配属的动车组，运用维修所可承担折返停留、夜间存车、日常检查和一级维修任务。运用所只能承担折返停留、夜间存车以及检查、整备任务。动车段（所）往往设置在大型车站附近，与车站横列或纵列式布置，通过站线连接，因此高速铁路列车的出入段作业可以近似看作列车的接发车作业，这也为后文模型构建提供基础。而动车组在动车段（所）内部的作业方式有定位和移位两种作业方式，定位式作业即是动车组在一个区域的一条到发线上完成全部的整备检修作业；移位式作业是指动车段（所）内部根据不同作业内容划分为不同的区域，动车组需要在不同的区域之间走行来完成全部整备检修作业。1.2高铁客运站工作组织我国高速铁路客运站主要分类包括越行站、中间站、枢纽站、始发终到站四种，不同类型车站的工作内容及特点有所区别。（1）越行站越行站办理的主要作业为高速列车或高等级列车越行低速或低等级列车，无站房不办理客运作业。（2）中间站中间站主要办理客运作业和少量的技术作业，客运作业包括售票、候车、旅客乘降等；技术作业主要是接、发停站通过列车、办理不停站通过列车的通过作业。在枢纽站或始发终到站存车线能力紧张的情况下，也可以办理少量的高速列车的夜间停留。（3）枢纽站位于城市综合交通枢纽或衔接线路较多的高铁车站被称为枢纽站，与中间站相比站场规模更大，作业量也更大。因为枢纽站是多个线路的汇集点，往往表现为放射状高铁网络的中心，因此需要满足大量的旅客换乘需求，站房规模要求较高。此外还办理部分列车的始发终到作业以及少量的动车组合并分解作业。（4）始发终到站始发终到站位于线路的起讫点，也被称为端点站。始发终到站的列车作业类型主要是始发终到作业；技术作业包括动车组出入段、技术检查、整备作业等。1.1.1高铁客运站技术作业组织（1）车站技术作业概述根据高速铁路调度系统的工作逻辑，高铁站内车场固定使用安排已在基本计划中确定。同时因为高铁列车相对于普速列车速度更快、接发作业更为密集、停站时间更短，因此不同于普速铁路的到发线运用方案属于车站作业计划的一部分，高铁必须在编制列车运行图时就要确定列车选择的进路与停靠的到发线，从而保证高铁列车运行计划的可执行性。此外，在列车运行时出现线路条件不良、接触网异物悬挂等导致列车晚点、运行秩序混乱问题也直接由调度中心指挥进行统一调整，一般情况下不需要车站干预。所以，高铁车站的技术作业仅包括接、发、通过列车作业，调车作业和动车组检修等车辆作业。车站接发车作业过程包括办理接发车进路、设置信号、接发列车等步骤。调车作业主要是动车组出入段、紧急救援等内容，作业过程包括准备调车进路、开放信号、调车等步骤。动车组检修主要包括列车整备、检查、等级维修等内容，在动车段（所）或综合工区进行。（2）接、发、通过列车作业设置动车段（所）的大型高铁车站接发的列车类型主要有始发、终到列车和停站通过列车，很少办理不停站通过列车。停站通过列车的车站作业主要包括接车作业、旅客乘降作业、发车作业。通过列车从正线通过，所需办理的车站作业为列车通过作业。始发终到列车的车站作业主要包括列车出段、入段作业，旅客乘降作业，接车、发车作业。立即折返列车是为了快速折返运用车底而设置的一种特殊的始发终到列车形式，该类列车运行于小交路中，从始发站到终到站后不需要进行列车入段整备、检修作业。因此为了快速折返、增加车底利用率，立折列车只需要在到发线上进行短暂的整备即可向来时方向折返发车。立折列车可采用本线折返与转线折返种折返方式。转线折返列车即是正向接入正向发出，但是中间需要转线过程；本线折返列车是指列车正接反发或者反接正发。例如，某下行列车的接车进路横切进站一端咽喉去往上行场停车，发车时正常发出，则该列车为反接正发列车；某上行列车接车时正常接入，发车进路横切进站一端咽喉，则该列车为正接反发列车。但无论具体是哪一种折返方式，本线折返一定会在接车或发车时横切一端咽喉，与反方向列车作业形成冲突，需要在到发线运用方案编制过程中加以考虑。（3）调车作业因为高铁列车固定编组的特点，在高铁站内动车组调车作业采取自动力走行方式，也就是无需额外的动力车推拉实现调车进路走行，行车依据为地面信号机与车内信号显示；而对于救援机车以及无动力车辆等特殊车辆可以连挂其他机车车辆。在自走行方式下进行调车作业时，为便于司机确认前方进路状况，司机应在动车组运行方向的前段进行操作；在极特殊情况下司机只能在后端进行操作时，应安排随车运行的机械师或其他车站工作人员在运行方向前端指挥，当发现进路冲突、异常或存在其他安全隐患时使用紧急停车按钮或电话警报通知司机停车。（4）动车组相关技术作业除了接发、通过列车等基本作业外，动车组列车还可能会在高铁车站内进行解编、重联等技术作业。重联是指两列型号、硬件软件配置完全一致的高铁动车组之间连接组合，最常见的即是将两列8编组动车组重联为一列16编组的动车组，从而增加运能。解编即是重联列车完成运行计划后重新拆解为两列动车组的作业。站内动车组列车重联时，前车应关闭驾驶台作为被控车，后车作为主控车与前车连接。站内动车组列车解编时，重联动车组在车站到发线停车，其中一列小编组列车作为主控车，另一列车作为被控车，在确保主控列车前进方向有足够的安全距离条件下，可将重联列车分解为两列车。此外，更多的动车组技术作业是对于动车组列车的整备、检查、等级维修等作业，整备作业主要包括上水、洗刷、吸污，根据列车类型和到发线支持作业内容在到发线上或动车段（所）内进行。1.1.2高速铁路车站客运工作组织客运站是铁路旅客运输生产过程的起点和终点，从运输组织的角度，高铁客运站客运工作主要包括售票、候车、检票、旅客乘降、进出站。在现有铁路计算机客票发售及预订系统广泛应用的基础上，通过应用自动售检票系统（AFC）、移动端车站大屏、车站自动引导标识等先进的信息管理系统，引导旅客快捷进出车站，简化进站流程，缩短在站停留时间。其中售票、候车、检票等工作内容与到发线运用和进路选择无直接关联，对本文研究内容影响较小因此不做重点介绍。目前高铁以网络售票与车站自动售票为主要售票方式，在2020年通过12306销售车票占据全年销售总量的88.6%。但是考虑到铁路的公益性与国家属性，传统的窗口售票、代售点售票、电话售票方式依旧保留，形成了多种方式为一体的车票销售综合网络。而候车、检票等服务过程则是以车站综合站房为中心实行“自动售取票→自动检票进站→候车室与站台候车→上车→列车服务→下车→自动检票出站”的模式，压缩人力成本的同时能够简化进站流程。旅客乘降涉及站台的运用，也是到发线运用的约束条件之一。为实现“以人为本”的服务理念，便捷、快速的换乘是客运工作组织的重要内容：（1）具有接续关系的两列车应停靠在同一站台的两侧到发线；（2）旅客乘降时间存在重叠的两始发、终到列车不能安排在临靠同一站台的到发线上，两列车的乘降客流会在站台上对流造成安全隐患；（3）对于有特殊需求的列车要为其安排停靠基本站台，车辆可以进入基本站台进行作业。1.3高铁列车追踪间隔时间高铁列车的间隔时间的定义及分类尚没有统一明确的标准，根据研究内容的侧重点区分可以达到十余种，目前接受程度较高的一种定义是将间隔时间宏观分为列车追踪间隔时间和车站间隔时间两大类，其中列车追踪间隔时间只包括列车区间追踪间隔时间I追、列车出发追踪间隔时间I发、列车到达追踪间隔时间I到和列车通过追踪间隔时间I通，其余均为车站间隔时间。列车追踪间隔时间I是指在自动闭塞区段同一方向追踪运行的两列车间的最小间隔时间，是I追、I发、I到和I通中的最大者。列车追踪间隔时间是列车运行图的重要组成要素和计算区间通过能力的主要依据，是反映铁路运输能力水平的重要指标。高速铁路列车追踪间隔时间，是指在采用CTC调度集中控制系统和CTCS-2/CTCS-3级列车运行控制系统条件下，同一方向前后行列车间的最小间隔时间。高铁装备C2、C3级列控设备，采用连续式一次速度控制模式曲线控制列车运行，与既有线160km/h以下客货列车采用的分级速度控制模式曲线不同，因此高铁列车的追踪间隔时间计算方法不同于普速铁路。图2-1分级速度控制模式曲线图2-2一次速度控制模式曲线1.3.1高铁列车区间追踪间隔时间列车区间追踪间隔的计算是以前行列车所处闭塞分区的入口前附加一定防护距离为目标点，在满足制动距离的基础上，后行列车正常运行时与前行列车之间必须满足的最短距离，对应的运行时间即为列车区间追踪间隔时间，包括制动时间、附加时间、安全防护时间，如图2-3与图2-4所示。图2-3高铁列车区间追踪间隔时间示意图图2-4高铁列车区间追踪间隔计算示意图计算公式为：（2-1）I追L制L防L闭L列v区间t附加由公式2-1可知，前后行列车以正常速度行驶时，列车区间追踪间隔距离除了与闭塞分区长度、防护距离、附加时间有关外，主要受到列控系统的监控制动距离影响。在目前的移动设备、固定设备条件下，当列车运行速度处于200km/h-350km/h，I追均不超过3分钟，并不是区间能力限制因素。1.3.2高铁列车出发追踪间隔时间出发追踪间隔时间定义是自前行列车发出时起，至由该站再发出另一列同方向列车时止所必须满足的最小间隔时间。包括前行列车自到发线出发至出清车站最外侧道岔时间和后行列车在站内到发线上办理出发作业的时间，如图２-5与图2-6所示。图2-5高铁列车出发追踪间隔时间示意图图2-6高铁列车出发追踪间隔计算示意图计算公式为：（2-2）I发L信L进路————v出发t作业由公式2-2可知，列车出发追踪间隔时间主要取决于列车长度、闭塞分区长度、出发作业办理时间和列车出发进路走行时间。前几项均为经验值或规定值，只有进路走行时间取决于咽喉区长度及咽喉区限制速度，具备一定的优化空间，即可以通过优化到发线运用方案来控制列车站内进路长度从而压缩出发追踪间隔时间。但是列车出发时速度较低，牵引计算结果表明出发追踪间隔也可以实现3分钟，因此出发追踪间隔不作为本文研究内容。1.3.3高铁列车通过追踪间隔时间I通是指自前行列车通过车站时起，至该站再次通过同方向列车时止所必须满足的最小间隔时间。它包括前行列车出清离去后办理后行列车通过作业的时间、后行列车以正常速度通过车站的时间和安全防护时间，如图2-7和图2-8所示。图2-7高铁列车通过追踪间隔时间示意图图2-8高铁列车通过追踪间隔计算示意图计算公式为：（2-3）I发L信v出发t作业由公式2-3可知，I通的计算因素均为经验值或规定值，在固定设备不更新、信号、列控系统无跨越式发展的背景下很难有优化空间，可以看作是前后行列车通过车站所需满足的约束条件之一。1.3.4高铁列车到达追踪间隔时间到达追踪间隔时间是自前行列车到达车站时起，至该站再次到达同方向列车时止所必须满足的最小间隔时间。I到包括办理后行列车到达作业时间、后行列车自占用接车进路至解锁接车进路的时间、安全防护时间，如图2-9和图2-10所示。图2-9高铁列车到达追踪间隔时间示意图图2-10高铁列车到达追踪间隔时间示意图计算公式为：（2-4）I到L进路v到达t作业类似于I发，I到的大小取决于前、后行列车接车进路的选择。在进路一次解锁的条件下，如果前行列车占用到发线已经确定，影响列车到达追踪间隔时间的决定因素是后行列车在咽喉区的走行距离，受限于咽喉区行车速度后行列车进路长度越短I到越小，反之越大；在分段解锁的条件下，影响列车到达追踪间隔时间的决定因素是前后行列车接车进路的重合程度，也就是前后行列车的关联道岔数量，前后行列车的关联道岔越少，则能够越早为后行列车办理接车作业，从而压缩I到。到发线运用对到达追踪间隔时间的影响机理在下文1.4中详细介绍。1.4高铁车站间隔时间高速铁路的车站间隔时间数量总共有十二种，如果考虑延续进路则达到十五种，但是并非所有的车站间隔时间在运行图上都有所体现，部分间隔时间与车站的布置特点、到发线规模有关，本文只介绍在大型高铁客运站中常见的几种车站间隔时间。1.4.1同方向列车到通间隔时间和通发间隔时间同方向列车到通间隔时间是指自前行列车到达车站时起，至车站通过同方向列车时止所必须满足的最小间隔时间，包括办理后行列车通过作业的时间、后行列车通过车站的时间、安全防护时间；同方向列车通发间隔时间则是自前行通过列车通过车站时起，至该站向同方向发出列车时止所必须满足的最小间隔时间，包括前行通过列车以正常运行速度通过车站至出清离去的时间和办理后行列车出发作业的时间。I到通与I通发往往成对出现，两种间隔时间是体现在完整的高等级通过列车越行低等级停站列车过程的到达和出发阶段，只是到达和出发阶段时的列车前后顺序发生了变化，见图2-11。列车通过的时间是指通过车站中心的时间。图2-11同方向列车到通间隔时间示意图图2-12同方向列车到通间隔计算示意图计算公式：（2-5）I到通v通过t作业计算公式：（2-6）I通发L标v出发t作业需要说明的是，有部分学者将I到通和I通发归类于列车追踪间隔时间，但是考虑到I到通和I通发是列车在车站进行越行时需要满足的一组间隔时间，且本文研究内容重点关注到达追踪间隔时间，对研究影响不大，所以将I到通和I通发归类于车站间隔时间。1.4.2同方向列车发通间隔时间同方向列车发通间隔时间是指自前行列车由车站发出时起，至同方向后行通过列车通过车站时止所必须满足的最小间隔时间。列车出发时速度较慢，后车通过按正常速度行驶，因此为避免追尾发通间隔时间数值很大，包括前行列车自到发线出发至出清车站最外侧道岔时间、办理后行列车通过作业的时间、后行列车通过车站的时间、安全防护时间。图2-13同方向列车发通间隔时间示意图图2-14同方向列车发通间隔计算示意图计算公式：（2-7）I发通v通过v出发t作业1.5到发线运用对到达追踪间隔的影响制约高速铁路通过能力的一个关键要素就是列车追踪间隔时间，现有研究表明到达追踪间隔时间是高速铁路追踪间隔的主要限制瓶颈，以京沪高铁为例，作为我国最繁忙的高速线路之一，目前京沪高