沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽方案优化研究

张海东

（1.中铁第一勘察设计院集团有限公司 通信信号院，陕西 西安 710043；2.中铁第一勘察设计院集团有限公司 轨道交通工程信息化国家重点实验室，陕西 西安 710043)

根据长江经济带发展规划纲要[1]，沿江高速铁路(上海—成都)上海—合肥段的规划、建设正在拉开序幕，此线路作为国家中长期铁路网规划中的“八纵八横”高速铁路网的重要一横，其建成将对拉动沿线城市的经济发展有着举足轻重的作用。合肥作为长江经济带建设布局中的重要城市，按照《中国铁路总公司和安徽省人民政府关于合肥铁路枢纽规划(2016—2030年)的批复》，明确要将合肥铁路枢纽打造成大型放射状枢纽[2]，枢纽内高速铁路及城际铁路有合蚌高速铁路(合肥—蚌埠)、合福高速铁路(合肥—福州)、商合杭高速铁路(在建) (商丘—合肥—杭州)、合安九高速铁路(在建) (合肥—安庆—九江)、合新高速铁路(拟建) (合肥—新沂)、合宁铁路(合肥—南京)、合武铁路(合肥—武汉)、合巢马城际铁路(拟建) (合肥—巢湖—马鞍山)等；普速线路有合九铁路(合肥—九江)、宁西铁路(南京—西安)、淮南铁路(淮南—裕溪口)等[3-4]。

1 沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽方案分析

1.1 既有调度划分及临时限速管辖范围

既有合宁铁路由肥东站引入合肥铁路枢纽，其中合宁铁路、南环线、合武铁路为沪汉蓉通道的组成部分。合宁绕行线由肥东引出，经三十里铺、罗岗线路所至合肥站。商合杭高速铁路南段亦经由肥东站引入合肥铁路枢纽[5-7]，合肥铁路枢纽示意图如图1所示。

图1 合肥铁路枢纽示意图Fig.1 Hefei railway hub

调度划分情况：合肥铁路枢纽内合宁铁路、南环线、合武铁路属宁武(南京一武汉段)行调台管辖；合宁绕行线属于淮南行调台管辖；商合杭南段巢湖北至芜湖北也属于宁武行调台管辖。淮南行调台与宁武行调台的调度分界在肥东站往合肥方向下行进站信号机处。肥东站作为商合杭铁路引入合肥铁路枢纽的接轨站，亦作为合宁线上的中间站，其调度划分属于宁武台管辖。合肥铁路枢纽(局部)调度划分图如图2所示。

图2 合肥铁路枢纽(局部)调度划分图Fig.2 Local dispatching division diagram of Hefei railway hub

临时限速服务器设置及管辖情况：合宁铁路、南环线、合武铁路的临时限速命令由南环线临时限速服务器系统(Temporary Speed Restriction Server，TSRS)管辖及下发；合宁绕行线的临时限速命令亦由南环线TSRS管辖及下发；商合杭铁路南段巢湖北至芜湖北临时限速命令由商合杭TSRS2管辖及下发。需要特殊说明的是，根据国家铁路局发布的《临时限速服务器技术条件》(TB/T3531-2018)中第7条规定“一台TSRS宜对应一个行调台”[8]，合肥铁路枢纽内合宁绕行线属于淮南行调台，而合宁铁路、南环线、合武铁路属于宁武行调台，则合宁绕行线宜设置淮南TSRS来管辖其临时限速命令，合宁铁路、南环线、合武铁路宜由南环线TSRS管辖临时限速命令。而实际情况是淮南行调台及宁武行调台共用南环线TSRS下发临时限速命令，这样首先是为了满足规范中所述“每台TSRS在同一正线上连接不超过2个相邻TSRS”的能力指标，而沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽后同样存在此类问题，在此不再赘述。其次，规范中所述“一个TSRS对应一个CTC-TSRS接口服务器”。由图2中可知，南环线TSRS对应了1个CTC-TSRS接口服务器，满足规范。综上，既有行调台划分及临时限速服务器设置满足规范要求。

1.2 引入沿江高速铁路后调度划分及临时限速管辖范围

沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽后(局部)调度划分及TSRS管辖范围图如图3所示。新建沿江高速铁路由肥东站引入合肥铁路枢纽，引入后对肥东站进行改造，利用既有南环线引进合肥南沪汉蓉场，合肥南往武汉方面是新建沿江高速铁路合武段，形成了枢纽内由肥东站至合肥南沪汉蓉场正线贯通的沿江高速铁路主通道。而在肥东站至罗岗线路所之间新建三四线，主要作用是保证商合杭高速铁路的动车组列车正线贯通肥东站，且经由罗岗线路所直达合肥站。而既有合宁线车辆进入肥东站后主要由合宁绕行线经由三十里铺、罗岗线路所接入合肥站。这样就避免了由于沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽后引起的枢纽内通过能力不足的问题。

图3 沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽后(局部)调度划分及TSRS管辖范围图Fig.3 Dispatching division and TSRS Jurisdiction map of after connecting the high-speed railway along the Yangtze River with Hefei hub

调度划分方案I：新设沿江高速铁路行调台，管辖范围由苏皖省界至合肥南(含)，预留沿江高速铁路接入条件。枢纽内合宁铁路所属的宁武行调台与沿江高速铁路行调台的调度划分在肥东站上行进站信号机处。商合杭高速铁路南段所属的宁武行调台与沿江高速铁路行调台的调度划分亦在肥东站上行进站信号机处。淮南行调台与沿江高速铁路行调台的调度分界在肥东站下行进站信号机处，如图3所示。此方案的优点是考虑到沿江通道建成后是合肥铁路枢纽乃至整个长江三角洲地区客运主通道，对沿江正线可进行统一调度管理。

临时限速服务器设置及管辖情况为，新设沿江高速铁路TSRS对苏皖省界至合肥南(含)临时限速命令进行管辖及下发。枢纽内其余TSRS设置情况维持既有，肥东站至罗岗线路所新增三四线临时限速命令管辖及下发归南环线TSRS管理。

1.3 调度方案存在的问题及制动距离分析计算

《列控系统应答器应用原则》(TB/T 3484-2017)中B.6条规定出站应答器组临时限速范围是“正向发车进路出站信号机处应答器临时限速管辖范围应从该应答器位置开始至前方车站出站口应答器再增加一个防护距离，防护距离应涵盖从防护距离处应答器所在区段的线路最高允许码降至HU码的所有闭塞分区并延伸200 m”[9]。根据此规范，本站出站信号机处应答器至前方车站出站口应答器间的距离能够确定，然而防护距离从线路最高允许码降至HU码所需的制动距离需精确计算后才能确定。如果计算后此防护距离终点未侵入南环线TSRS管辖范围内，商合杭TSRS同一正线上列车需跟沿江TSRS及皖赣TSRS建立通信，从而满足规范要求。如果计算后防护距离终点侵入到南环线临时限速服务器管辖内部，则存在商合杭TSRS正线上列车既要与南环线TSRS建立通信，又要与沿江TSRS及皖赣TSRS建立通信，不能满足“每台TSRS同一正线上连接不超过2个TSRS”的要求。根据以上分析，需详细计算从线路最高允许码降至HU所需制动距离。本线引入合肥铁路枢纽后由于枢纽内采用CTCS-2及列控系统，线路最高允许速度按250 km/h考虑。

列车最大常用制动距离的计算需考虑众多因素[10]，根据《列车牵引计算规程》，采用计算机软件仿真计算可得CRH5型动车组列车由250 km/h制动到0 km/h的总制动距离为3 707.92 m，再考虑200 m的余量，即按线路最高允许码降至HU所需制动距离为4.09 km，由此可得巢湖北站出站信号机应答器处临时限速范围覆盖到南环线TSRS管辖范围内，引起了商合杭TSRS与南环线TSRS之间的通信。临时限速管辖范围示意图如图4所示。同理，罗岗线路所往杭州方面线路所通过信号机处临时限速范围也覆盖到商合杭TSRS管辖内。经计算，调度划分方案I不能满足“每台TSRS同一正线上连接不超过2个TSRS”的要求。

图4 临时限速管辖范围示意图Fig.4 Jurisdiction of TSRS

2 沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽调度方案优化

为了解决调度划分方案I中存在的问题，本着临时限速服务器宜与调度台对应的原则，对枢纽内调度重新研究，提出调度划分方案II。枢纽内(局部)调度划分及TSRS管辖范围方案II如图5所示方案。

图5 枢纽内(局部)调度划分及TSRS管辖范围方案IIFig.5 Division of local dispatching in hub and TSRS jurisdiction scheme II

调度划分方案II：将南环线(含肥东站及合肥南沪汉蓉场)重新划入到宁武行调台，沿江高速铁路行调台与宁武行调台的调度划分在肥东站上行进站信号机处。此方案优点是最大限度的保持枢纽内调度划分和TSRS管辖范围维持既有，对调度中心改造小。存在的问题是，沿江高速铁路建成后作为客运主通道，其进入合肥铁路枢纽增加了调度台的切换次数。

对应行调台设置沿江高速铁路TSRS，负责本线临时限速命令的下发及管辖。调度分界重新划分以后，巢湖北站往合肥方向出站信号机临时限速范围虽然覆盖到南环线临时限速管辖范围内，即商合杭TSRS需与南环线TSRS建立通信，但商合杭TSRS正线上只需要与南环线TSRS及皖赣TSRS建立通信，南环线TSRS只需与商合杭TSRS建立通信，即解决了方案I中存在的问题。调度重新划分后临时限速管辖范围示意图如图6所示。

图6 调度重新划分后临时限速管辖范围示意图Fig.6 Jurisdiction scope of TSRS after division

调度划分方案III：假设合肥铁路枢纽内调度划分按方案II所述，存在以下场景，当杭州方面列车经由合肥铁路枢纽往商丘方向运行时，在合肥铁路枢纽内调度权的切换顺序为商合杭行调台—宁武行调台—淮南行调台—合福行调台—商合杭行调台，商丘经合肥铁路枢纽往杭州方面调度交权情况同理，使得调度人员办理作业相当繁琐。因此在合肥铁路枢纽内提出新的调度划分方案，即新设一个枢纽调度台。枢纽内(局部)调度划分及TSRS管辖范围方案III如图7所示。枢纽调度台的调度范围涵盖了南环线，合宁、合武绕行线、增建三四线、合肥北城至合肥联络线，新设合肥铁路枢纽TSRS可对枢纽内临时限速集中管理。该方案存在以下优点：枢纽内调度划分更加清晰，各线进入合肥铁路枢纽后调度交权次数大大减少，调度员作业量减少。同时存在以下缺点：合肥铁路枢纽内线路情况复杂，各个铁路局集团公司对枢纽地区的运营维护要求不同，使得划分调度台管辖范围的原则不尽相同，不同枢纽需要设置不同数量的调度台，多个行调台受线路引入的工期先后不同，导致枢纽内往往难以做到调度区划统筹一次到位，整合成一个枢纽台工程难度大，对既有线运营的影响也较大。

3种枢纽调度划分及TSRS设置方案比选表如表1所示。本次工程沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽调度划分及TSRS设置推荐采用方案II。

图7 枢纽内(局部)调度划分及TSRS管辖范围方案IIIFig.7 Division of local dispatching in hub and TSRS jurisdiction scheme III

表1 3种枢纽调度划分及TSRS设置方案比选表Tab.1 Comparison and selection of 3 kinds of hub dispatching division and TSRS setting schemes

3 结论

从工程设计角度出发，依据沿江高速铁路引入合肥铁路枢纽后工程实际情况，对枢纽内调度划分提出3种方案，分别分析了各方案的优缺点，最终经过比选提出最为合理的调度划分，既提高了运输调度能力，又从根本上解决了由于调度划分引起临时限速服务器接口容量不满足规范的问题，在合肥铁路枢纽内调度划分及TSRS设置主要借鉴的经验如下。

（1）分析枢纽内TSRS的设置原则，尤其着重研究枢纽内TSRS的设置与调度台划分的相互影响及制约关系。例如，调度区划存在引起TSRS设置原则不满足规范要求的问题。从既能满足运输需求又可合理设置TSRS的角度出发，提出枢纽TSRS设置原则及对枢纽调度区划调整的建议措施。

（2）枢纽内由于考虑到运输能力的需求，一般存在两站夹一短区间或规模较大站场的情况，复杂的站场及线路情况为枢纽内调度的划分及TSRS的设置带来难度。尤其是当新建线路引入到既有接轨站时，则需要结合调度区划等与TSRS设置之间的相互关联性问题，对枢纽内TSRS的设置方案进行综合分析。