朔黄铁路三显示改四显示通过能力变化分析

王秋燕

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 概述

朔黄铁路与神朔铁路、包神铁路一并形成我国继大秦铁路之后西煤东运的第2条重载运输大通道。但该线目前轨道电路等设备已满大修期服役，既有信号机三显示分布也不符合我国重载铁路闭塞制式的发展趋势和要求，故急需进行四显示升级改造［1-3］。

四显示升级改造首要内容是区间闭塞分区分布，区间闭塞分区分布在满足安全性要求，即满足列车制动距离要求并预留一定安全条件的基础上，需尽量兼顾缩短列车追踪间隔时间［4-5］。在此基础上，通过牵引模拟计算，结合现行列车运行图技术资料及运输组织相关内容［6-8］，分析四显示改造后通过能力变化及适应情况［9］，为线路运营提供基础及保障。

朔黄铁路为双线电气化自动闭塞重载线路，线路限制坡度为12‰，其中神池南—原平南、南湾—西柏坡段线路允许速度为80 km/h，原平南—南湾、西柏坡—黄骅港段线路允许速度为90 km/h。

目前线路以开行1万t 列车为主，同时开行2万t 列车、部分普通列车。其中2 万t 列车采用2 台HXD+可控列尾、4 台SS4+可控列尾编组；1 万t 列车采用1 台HXD+普通列尾、2 台SS4+普通列尾编组；普通列车采用1 台SS4+普通列尾编组［1］。货物列车编组方案见表1。

表1 货物列车编组方案

2 既有区间闭塞分区划分及通过能力

2.1 既有区间闭塞分区划分

朔黄铁路既有地面信号机为三显示分布。以上行重车方向信号机（不含进出站及进路信号机）分布为基础进行统计，自神池南—黄骅港港前作业区运营长度588 km，上行共分布区间通过信号机221架，区间闭塞分区单分区最大长度为2 227 m，分布于龙宫—北大牛区间通590（中心里程K58+956）—通612（中心里程K61+183）信号机之间；最小长度为1 400 m，分布于李天木—黄骅南区间通5318（中心里程K531+820）—通5332（中心里程K533+220）信号机之间；单分区平均长度为1 842 m。

三显示条件下，前后列车保持3个闭塞分区追踪运行，上行3 分区最大长度为6 361 m，分布于博野—蠡县区间通3750（中心里程K374+892）—通3812（中心里程K381+253）信号机之间；最小长度为4 549 m，分布于李天木—黄骅南区间通5302（中心里程K530+101）—通5346（中心里程K534+650）信号机之间；3分区平均长度为5 512 m。

2.2 既有追踪时间

朔黄铁路既有地面信号采用三显示闭塞制式，但机车信号增加了LU 码显示，实际为按照车载模拟四显示运行。

按照车载模拟四显示运行模式，根据线路平纵断面、限速条件及既有信号机分布情况，采用1 万t 列车（1台HXD+普通列尾）编组进行模拟牵引计算可知：全线区间追踪间隔时间最大值为11 min，出现在博野—蠡县区间通3750（中心里程K374+892）—通3812（中心里程K381+253）信号机所在地段。列车出发追踪间隔时间最大值为11 min，出现在神池南站见黄灯发车条件下。

2.3 既有通过能力

2．3．1 既有天窗开设方案

朔黄铁路目前采用的天窗开设方案为：冬季1、2、3、11、12月，1次/周，3 h/次；夏季4、6、7、8、9月，2 次/周，4 h/次；5、6 月为集中天窗，3 次/周，4 h/次。其中3 h 天窗时间总共为22 d，约占全年的6%；4 h 天窗时间总共为70 d，约占全年的19.2%；无天窗日为273 d，约占全年的74.8%。

2．3．2 既有线路通过能力

朔黄铁路目前以开行1万t 列车为主，以1万t列车车载模拟四显示运行模式下追踪间隔时间11 min，并考虑天窗前后影响运输各1 h 的额外附加时间即120 min 进行计算，朔黄铁路既有线路通过能力如下［2-4］：

3 h 天窗时为 103 对/d，4 h 天窗时为 98 对/d，无天窗时为130对/d，线路平均通过能力为122对/d。

3 四显示区间闭塞分区划分及通过能力

3.1 列车制动距离分析

四显示自动闭塞下，列车采用2个分区实行分级制动以保证追踪安全，列车制动距离计算应首先对列车速度进行分级。该次研究以线路允许速度为基础，以保证列车从任一级速度由规定的速度降至下一级速度所走行的距离基本相同为原则，按照80—65—0 km/h、90—75—0 km/h进行速度分级［5-6］。

朔黄铁路开行2 万t 列车尾部编挂可控列尾，2 万t列车的制动性能优于1 万t 列车。按照最不利制动因素考虑，采用1 万t 列车（1 台HXD+普通列尾编组）进行制动距离计算，不同速度分级下各坡度对应的常用制动距离结果见表2。

表2 货物列车常用制动距离 m

由表2 可见，下坡道为12‰以内时，信号机四显示分布闭塞分区长度基本在1 000～1 700 m。

3.2 四显示区间闭塞分区划分

全线各站进、出站及进路信号机均维持既有不变，仅对区间通过信号机做四显示重新布点，并以此为基础进行牵引模拟计算及相关统计。

在满足货物列车制动距离及相关要求条件下，结合既有线路平纵断面条件，以表2数据为依据，对朔黄铁路全线区间通过信号机重新布点，进行四显示分布，并统计上行重车方向对应区间闭塞分区划分，结果如下：

上行共分布区间通过信号机347架，区间闭塞分区单分区长度最大为1 602 m，分布于安国—博野区间出3602（中心里程K360+296）—通3618（中心里程K361+898）信号机之间；最小为1 200 m，分布于灵寿—行唐区间通2758（中心里程K275+717）—通2770（中心里程K276+917） 信号机之间；单分区平均长度为1 354 m。

四显示条件下，前后列车保持4个闭塞分区追踪运行，上行4分区最大长度为5 920 m，分布于太师庄—河间区间出4180（中心里程K418+015）—通4240（中心里程K423+935）信号机之间；最小长度为5 000 m，分布于行唐—新曲区间通2992（中心里程K299+163）—通3042（中心里程K304+163）信号机之间；4 个分区平均长度为5 400 m。四显示列车追踪距离见图1。

图1 四显示列车追踪距离

3.3 四显示追踪时间

根据四显示区间闭塞分区划分结果，结合线路平纵断面及限速条件，采用1 万t 列车（1 台HXD+普通列尾）编组进行模拟牵引计算可知：

全线区间追踪间隔时间最大值为10.1 min，出现在龙宫—北大牛区间进405（中心里程K40+556）—通474（中心里程K47+440）信号机所在地段。列车出发追踪间隔时间最大值为10 min，出现在神池南站见黄灯发车条件下。

3.4 四显示下线路通过能力

在维持既有天窗开设方案不变的条件下，朔黄铁路信号机四显示分布后，按照1 万t 列车追踪间隔时间10 min计算，线路通过能力如下：

3 h天窗时为114对/d、4 h天窗时为108对/d、无天窗时为144对/d，线路平均通过能力为135对/d［7-9］。

4 “三改四”追踪时间及通过能力变化分析

综上所述，由三显示闭塞系统改造至四显示自动闭塞后，上行重车方向区间闭塞分区单分区平均长度由之前的1 842 m缩短至1 354 m，列车平均追踪间隔距离由之前的5 512 m缩短至5 400 m。

4.1 区间追踪间隔时间变化分析

三显示闭塞系统下，区间追踪间隔时间最大值为11 min，出现在博野—蠡县区间通3750（中心里程K374+892）—通3812（中心里程K381+253）信号机所在地段。该地段连续3 个闭塞分区长度为6 361 m，是三显示闭塞系统下全线列车追踪间隔距离最大的地段；同时该追踪间隔距离内连续分布11 个坡段，坡度自-4.0‰～1.5‰不等，线路坡段长度短、坡度起伏大，列车需持续牵引运行，因此列车区间追踪间隔时间较长。

全线信号机按四显示重新布点后，三显示闭塞系统下区间追踪间隔时间限制区段列车追踪间隔距离由6 361 m缩短至5 350 m、区间追踪间隔时间由11 min缩短至5.8 min，不再成为四显示自动闭塞下区间追踪间隔时间的限制区段。四显示自动闭塞下，全线区间追踪间隔时间最大值为10 min，出现在龙宫—北大牛区间进405（中心里程K40+556）—通474（中心里程K47+440）信号机所在地段，该范围内线路连续长大下坡，列车需周期制动以满足线路允许速度及《铁路技术管理规程》规定的下坡道制动限速要求，故列车区间追踪间隔时间较长。

4.2 列车出发追踪间隔时间变化分析

无论是三显示闭塞系统还是四显示自动闭塞，列车出发追踪间隔时间最大值均出现在神池南站，受神池南站咽喉区分布过长，列车出发限速距离较长（站中心至出站方向3.3 km范围内限速45 km/h），离去区段闭塞分区分布较大等因素影响。

三显示闭塞系统下，神池南站黄灯发车时，列车出发追踪间隔距离为4.659 km，车载模拟四显示运行条件下，1万t列车出发追踪间隔时间为11 min。

四显示自动闭塞下，神池南站黄灯发车时，列车出发追踪间隔距离为4.505 km，1 万t 列车出发追踪间隔时间为10 min，较三显示闭塞系统缩短1 min。

4.3 通过能力变化分析

根据朔黄铁路1 万t 列车追踪间隔时间由三显示闭塞系统下的11 min 压缩至四显示自动闭塞下的10 min，计算线路平均通过能力由三显示闭塞系统下的122 对/d提高至四显示自动闭塞下的135 对/d，通过能力提高约10%［7-8］。

5 结论

三显示自动闭塞由于采用1个分区制动，单闭塞分区长度较长。根据线路允许速度及列车编组方案的不同，一般情况下三显示自动闭塞单分区长度在1 300～2 600 m；列车按照3 个闭塞分区追踪，其追踪距离一般在5 400～6 000 m。

四显示自动闭塞列车采用2个闭塞分区实行分级制动以保证追踪安全，单闭塞分区长度较短，一般在1 000～1 400 m；列车按照4个闭塞分区追踪，其追踪距离一般在4 400～5 600m。

四显示闭塞系统列车追踪距离较三显示闭塞系统缩短400～1 000 m，列车追踪间隔可以压缩0.4～1.0 min，因此，在线路条件及列车编组方案等因素相同的条件下，四显示自动闭塞较三显示闭塞能够提高线路通过能力［10-11］。