基于SAM系统缩短株洲北站北发线行车间隔的研究

王 健，马 灿，苏阳平，胡宸瀚

株洲北编组站位于株洲市区东北部,地处京广、沪昆两大铁路干线的交汇处,承担着京广、沪昆、石长三大铁路干线五个方向货物列车的到解、编发及大量地区车流的集散,是华南地区最大的编组站,在路网中主要承担华北、东北等北部地区与中南、西南等南部地区的客货交流运输和长江以南东部沿海地区与西南内陆地区的客货交流运输。株洲北编组站综合自动化系统（简称SAM系统）于2017年8月正式开通,其中北发线（I-VI场联线）是株洲北站上行系统开行京广线列车的唯一径路,北发线的列车开行情况直接影响株洲北站上行系统的运输组织。当车流密集到发时,如果北发线开行不畅,会造成上行系统乃至株洲北枢纽的拥堵。株洲北编组站依托SAM系统,在使用进路自动办理功能的基础上,开发出进路分段排列、进路命令择机下达的功能,以提高北发线通过效率。

SAM系统的进路自动办理功能,是按照接发车计划、调车作业钩计划及现场的作业进度与设备状态,选择最佳时机自动排列进路。计算机自动排列进路相较于人工排列进路,具有判断条件准、反应速度快的优势,可缩短进路准备时间,进而辅助缩短列车通过时间。

进路自动分段排列是在进路自动办理的基础上,将长进路命令分割为若干短进路命令逐段自动下发,可提前列车启动时机,缩短列车通过时间。然而在列车紧接续到达时,进路分段排列会遇到“进路接近锁闭”导致的“进路延时解锁”问题。根据北发线的具体情况,设计分段进路命令的下发时机,避免“进路延时解锁”影响列车通行。

1 自动分段排列进路

根据车站接续办理列车通过的需求,在自动排列进路的基础上实现自动分段排列进路。

针对如图1所示站场,当VI场VI8G和VI9G的列车准备先后通过北发线开往I场以外的方向,按常规办理方法,VI场先排列SVI8至SL10进路,I场再排列SL10至XBB的进路。VI8G的列车完全出清I_VIG2之前,无法排列SVI9至SL10的进路,后续列车只能在VI9G上等待,待I_VIG2出清后才能排列SVI9至SL10的进路。

图1 株洲北站北发线及VI场（部分）信号平面示意图

为了提高北发线列车开行密度,车站值班员希望能紧接续地办理列车通过北发线。即前序列车出清I_VIG2之前,为后续列车排列VI9G至SL8的进路,允许后续列车预先启动,以缩短线路空置时间,提高通过效率。

针对这一需求,SAM系统对此条进路实现自动分段排列。将VI场存车股道至SL10的进路分割为2段短进路,第一段为停车股道至SL8,第二段为SL8至SL10。前序列车出清BFG后,自动下发VI场VI9G至SL8的进路命令；前序列车出清I_VIG2后,自动下发SL8至SL10的进路命令。

SAM系统替代人工排路自动分段下发进路命令,可实现北发线紧接续办理列车通过的目标,使北发线的开行间隔大幅缩短,通过效率明显提升。

2 进路延时解锁及应对

2.1 紧接续行车引发的进路延时解锁

当VI场VI8G和VI9G的列车准备先后通过北发线开往I场,按进路分段排列的办理方法,VI8G的列车出清BFG后,VI9G至BFG的进路开放（如图2所示）,VI9G的列车可向BFG行进。

图2 后续进路排列至BFG

通常情况下后续列车行至BFG时,前序列车早已出清I_VIG2。但如果I场没有及时为前序列车开放信号,会造成两列车同时停留在I_VIG2和BFG的情况。前序列车驶离I-VIG2后,后序列车停在BFG等待SL8信号开放,如图3。

图3 后序列车停在BFG等待SL 8信号开放

此时,前序列车已出清I_VIG2和N1/N3道岔区段,但进路延时解锁,无法排列SL8至SL10进路,使得北发线通过效率降低。

2.2 进路延时解锁原因分析

株洲北编组站I场和VI场分别采用了TYJLADX型和TYJL-II型计算机联锁系统。依照施工图中的进路表,I场向VI场排列XBB至SL10（始、终端信号机）的进路时,敌对信号为SL10,SL10的接近区段为“（I_VIG2）”,在I场计算机联锁的站场平面图上,如图4,“（I_VIG2）”是SL8至SL10之间的区段。

图4 株洲北I场计算机联锁操作表示机站场平面图

I场计算机联锁采集条件时,将VI场的I_VIG2和BFG合并作为SL10的接近区段,该区段的占用状态判断条件见表1。

表1 以I_VIG2和BFG的状态判断SL10的接近区段的状态

因此,VI场向I场排列的SL10至XBB进路,当进路解锁时,如果SL10的接近区段占用,按照接近锁闭条件,进路延时解锁。

为避免由“进路接近锁闭”导致的“进路延时解锁”情况,可以在SL8信号机对侧增加列车信号机,使SL10的接近区段不再包含BFG,则BFG的占用不会导致进路接近锁闭。但这一改动涉及计算机联锁系统及室外信号机等设备,牵涉面广、修改周期长。

2.3 进路接近锁闭的应对

根据北发线的具体情况,设定适当的进路命令下发时机,可避免“进路接近锁闭”导致的“进路延时解锁”问题。

根据前述分析,进路接近锁闭的原因是后续列车过早地驶入BFG,形成图3的情况。后续列车过早地驶入BFG,是因为后续列车进路开放过早,即图2所示情形作为后续进路开放时机过早。

若等待前序列车完全出清N1/N3道岔进路解锁后（如图5）,再为后续列车排列进路,虽然不会导致接近锁闭,但后续进路开放时机过晚,线路空置时间长,不能达到缩短北发线行车间隔的目的。

图5 前序列车完全出清N1/N3道岔

仍以VI场VI8G和VI9G的列车准备先后通过北发线开往I场为例,为尽量缩短列车间隔,应尽早地排列后续列车VI9G至BFG的进路。

列车到达图2所示位置后,暂不开放VI9G至BFG的进路,先开放通过N1/N3道岔的信号,见图6。

如果以下条件成立,图6所示情况即为排列VI9G至BFG的最佳时机:

图6 通过N1/N3道岔的信号开放

条件一:设SL10信号开放至列车启动的时间间隔为T0。列车在SL10信号开放后立即启动,T0≈0。

条件二:设列车从I_VIG2启动至完全越过N1/N3道岔的用时为T1；VI9G至BFG进路准备时间为T2；后续列车从VI9G行至XL15信号机的用时为T3。T0+T1

应用计算机联锁系统排列一条进路的时间一般为几秒到几十秒,进路越长进路准备时间越长；列车通过一条进路的时间一般为几分钟到几十分钟。依经验,对同一条进路来说,进路建立用时远小于列车走行用时,即T2<

按照“严格按信号显示要求行车,确保列车安全正点”的要求,列车在SL10信号开放后应立即启动。条件一成立,且T0<

据此,条件二简化为:T1

N1/N3道岔的实际长度明显小于VI9G至XL15信号机的距离（包含6个道岔）,列车从静止开始启动的运行速度基本相当,可推断T1明显小于T3。VI场各个存车股道至XL15信号机的距离基本相等。

综上,图6所示情况为最佳进路排列时机。利用进路命令自动下发的功能,将后续列车进路下发时机设定为图6所示,通过功能的改进避免进路接近锁闭,最大程度地缩小北发线列车运行间隔,此方法已在实践中得到验证。

实际作业可能出现特殊情况,如果遇到T0+T1≥T2+T3的情况,可引入T延时,当系统检测到图6情况时再延后T延时下发进路命令。T延时可根据实际调整,保证T0+T1

3 总结

北发线是株洲北编组站上行系统开行京广线列车的唯一径路,北发线高效通畅对株洲北站运输工作具有重要意义。为了满足车站值班员紧接续地办理列车通过北发线的需求,SAM系统采用了自动分段排列进路的技术,实现缩短列车运行间隔；对于列车运行间隔缩小引发的进路接近锁闭,采取择机下发进路命令的方法解决,并推算出了进路命令下发的最佳时机。

通过SAM系统修改进路命令自动下发时机,改动范围小、周期短,不需要修改计算机联锁系统或室外设备,达到了缩小北发线行车间隔,提高通过效率的目的,充分发挥了株洲北编组站SAM系统的技术优势。