基于SAM系統縮短株洲北站北發線行車間隔的研究

王 健，馬 燦，蘇陽平，胡宸瀚

株洲北編組站位于株洲市區東北部,地處京廣、滬昆兩大鐵路干線的交匯處,承擔著京廣、滬昆、石長三大鐵路干線五個方向貨物列車的到解、編發及大量地區車流的集散,是華南地區最大的編組站,在路網中主要承擔華北、東北等北部地區與中南、西南等南部地區的客貨交流運輸和長江以南東部沿海地區與西南內陸地區的客貨交流運輸。株洲北編組站綜合自動化系統（簡稱SAM系統）于2017年8月正式開通,其中北發線（I-VI場聯線）是株洲北站上行系統開行京廣線列車的唯一徑路,北發線的列車開行情況直接影響株洲北站上行系統的運輸組織。當車流密集到發時,如果北發線開行不暢,會造成上行系統乃至株洲北樞紐的擁堵。株洲北編組站依托SAM系統,在使用進路自動辦理功能的基礎上,開發出進路分段排列、進路命令擇機下達的功能,以提高北發線通過效率。

SAM系統的進路自動辦理功能,是按照接發車計劃、調車作業鉤計劃及現場的作業進度與設備狀態,選擇最佳時機自動排列進路。計算機自動排列進路相較于人工排列進路,具有判斷條件準、反應速度快的優勢,可縮短進路準備時間,進而輔助縮短列車通過時間。

進路自動分段排列是在進路自動辦理的基礎上,將長進路命令分割為若干短進路命令逐段自動下發,可提前列車啟動時機,縮短列車通過時間。然而在列車緊接續到達時,進路分段排列會遇到“進路接近鎖閉”導致的“進路延時解鎖”問題。根據北發線的具體情況,設計分段進路命令的下發時機,避免“進路延時解鎖”影響列車通行。

1 自動分段排列進路

根據車站接續辦理列車通過的需求,在自動排列進路的基礎上實現自動分段排列進路。

針對如圖1所示站場,當VI場VI8G和VI9G的列車準備先后通過北發線開往I場以外的方向,按常規辦理方法,VI場先排列SVI8至SL10進路,I場再排列SL10至XBB的進路。VI8G的列車完全出清I_VIG2之前,無法排列SVI9至SL10的進路,后續列車只能在VI9G上等待,待I_VIG2出清后才能排列SVI9至SL10的進路。

圖1 株洲北站北發線及VI場（部分）信號平面示意圖

為了提高北發線列車開行密度,車站值班員希望能緊接續地辦理列車通過北發線。即前序列車出清I_VIG2之前,為后續列車排列VI9G至SL8的進路,允許后續列車預先啟動,以縮短線路空置時間,提高通過效率。

針對這一需求,SAM系統對此條進路實現自動分段排列。將VI場存車股道至SL10的進路分割為2段短進路,第一段為停車股道至SL8,第二段為SL8至SL10。前序列車出清BFG后,自動下發VI場VI9G至SL8的進路命令；前序列車出清I_VIG2后,自動下發SL8至SL10的進路命令。

SAM系統替代人工排路自動分段下發進路命令,可實現北發線緊接續辦理列車通過的目標,使北發線的開行間隔大幅縮短,通過效率明顯提升。

2 進路延時解鎖及應對

2.1 緊接續行車引發的進路延時解鎖

當VI場VI8G和VI9G的列車準備先后通過北發線開往I場,按進路分段排列的辦理方法,VI8G的列車出清BFG后,VI9G至BFG的進路開放（如圖2所示）,VI9G的列車可向BFG行進。

圖2 后續進路排列至BFG

通常情況下后續列車行至BFG時,前序列車早已出清I_VIG2。但如果I場沒有及時為前序列車開放信號,會造成兩列車同時停留在I_VIG2和BFG的情況。前序列車駛離I-VIG2后,后序列車停在BFG等待SL8信號開放,如圖3。

圖3 后序列車停在BFG等待SL 8信號開放

此時,前序列車已出清I_VIG2和N1/N3道岔區段,但進路延時解鎖,無法排列SL8至SL10進路,使得北發線通過效率降低。

2.2 進路延時解鎖原因分析

株洲北編組站I場和VI場分別采用了TYJLADX型和TYJL-II型計算機聯鎖系統。依照施工圖中的進路表,I場向VI場排列XBB至SL10（始、終端信號機）的進路時,敵對信號為SL10,SL10的接近區段為“（I_VIG2）”,在I場計算機聯鎖的站場平面圖上,如圖4,“（I_VIG2）”是SL8至SL10之間的區段。

圖4 株洲北I場計算機聯鎖操作表示機站場平面圖

I場計算機聯鎖采集條件時,將VI場的I_VIG2和BFG合并作為SL10的接近區段,該區段的占用狀態判斷條件見表1。

表1 以I_VIG2和BFG的狀態判斷SL10的接近區段的狀態

因此,VI場向I場排列的SL10至XBB進路,當進路解鎖時,如果SL10的接近區段占用,按照接近鎖閉條件,進路延時解鎖。

為避免由“進路接近鎖閉”導致的“進路延時解鎖”情況,可以在SL8信號機對側增加列車信號機,使SL10的接近區段不再包含BFG,則BFG的占用不會導致進路接近鎖閉。但這一改動涉及計算機聯鎖系統及室外信號機等設備,牽涉面廣、修改周期長。

2.3 進路接近鎖閉的應對

根據北發線的具體情況,設定適當的進路命令下發時機,可避免“進路接近鎖閉”導致的“進路延時解鎖”問題。

根據前述分析,進路接近鎖閉的原因是后續列車過早地駛入BFG,形成圖3的情況。后續列車過早地駛入BFG,是因為后續列車進路開放過早,即圖2所示情形作為后續進路開放時機過早。

若等待前序列車完全出清N1/N3道岔進路解鎖后（如圖5）,再為后續列車排列進路,雖然不會導致接近鎖閉,但后續進路開放時機過晚,線路空置時間長,不能達到縮短北發線行車間隔的目的。

圖5 前序列車完全出清N1/N3道岔

仍以VI場VI8G和VI9G的列車準備先后通過北發線開往I場為例,為盡量縮短列車間隔,應盡早地排列后續列車VI9G至BFG的進路。

列車到達圖2所示位置后,暫不開放VI9G至BFG的進路,先開放通過N1/N3道岔的信號,見圖6。

如果以下條件成立,圖6所示情況即為排列VI9G至BFG的最佳時機:

圖6 通過N1/N3道岔的信號開放

條件一:設SL10信號開放至列車啟動的時間間隔為T0。列車在SL10信號開放后立即啟動,T0≈0。

條件二:設列車從I_VIG2啟動至完全越過N1/N3道岔的用時為T1；VI9G至BFG進路準備時間為T2；后續列車從VI9G行至XL15信號機的用時為T3。T0+T1

應用計算機聯鎖系統排列一條進路的時間一般為幾秒到幾十秒,進路越長進路準備時間越長；列車通過一條進路的時間一般為幾分鐘到幾十分鐘。依經驗,對同一條進路來說,進路建立用時遠小于列車走行用時,即T2<

按照“嚴格按信號顯示要求行車,確保列車安全正點”的要求,列車在SL10信號開放后應立即啟動。條件一成立,且T0<

據此,條件二簡化為:T1

N1/N3道岔的實際長度明顯小于VI9G至XL15信號機的距離（包含6個道岔）,列車從靜止開始啟動的運行速度基本相當,可推斷T1明顯小于T3。VI場各個存車股道至XL15信號機的距離基本相等。

綜上,圖6所示情況為最佳進路排列時機。利用進路命令自動下發的功能,將后續列車進路下發時機設定為圖6所示,通過功能的改進避免進路接近鎖閉,最大程度地縮小北發線列車運行間隔,此方法已在實踐中得到驗證。

實際作業可能出現特殊情況,如果遇到T0+T1≥T2+T3的情況,可引入T延時,當系統檢測到圖6情況時再延后T延時下發進路命令。T延時可根據實際調整,保證T0+T1

3 總結

北發線是株洲北編組站上行系統開行京廣線列車的唯一徑路,北發線高效通暢對株洲北站運輸工作具有重要意義。為了滿足車站值班員緊接續地辦理列車通過北發線的需求,SAM系統采用了自動分段排列進路的技術,實現縮短列車運行間隔；對于列車運行間隔縮小引發的進路接近鎖閉,采取擇機下發進路命令的方法解決,并推算出了進路命令下發的最佳時機。

通過SAM系統修改進路命令自動下發時機,改動范圍小、周期短,不需要修改計算機聯鎖系統或室外設備,達到了縮小北發線行車間隔,提高通過效率的目的,充分發揮了株洲北編組站SAM系統的技術優勢。