高铁货运动车组装卸线股道 有效长设置方法研究

近年来，国家出台了一系列政策支持高铁货运快速发展，中央财经委员会第八次会议提出要加强高铁货运能力建设[1]，《交通强国建设纲要》提出推动时速250公里级高速轮轨货运列车技术的突破[2]，《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》[3]提出要发展高铁快运等铁路快捷货运产品。高铁货运作为现代流通体系中的新模式和新业态，目前缺乏相关设计规范支撑，学者们关于高铁货运场站研究主要集中在基地功能区设计、装备配置、网络布局等方面。丁小东等[4]采用系统布置规划模型研究了高铁货运基地功能区划分方法，许植深等[5]采用Anylogic仿真方法研究高铁快运基地作业组织动线和装备配置方案，周凌云等[6]采用最大覆盖模型研究了高铁货运网络布局方法；此外，张玲[7]研究了动车段(所)股道存车线有效长设置方法，孙海富等[8-10]研究了动车组列车存车线有效长度设计方法。由于高铁货运动车组的外形尺寸、场站作业工艺、货运作业空间等与高速铁路载客动车组差异较大，因而现行的高速铁路载客动车组到发线和存车线股道有效长不适应高铁货运动车组作业要求。研究借鉴高速铁路客运车站和动车运用所存车线股道有效长设置经验，结合高铁货运动车组研制情况、高铁货运作业工艺要求等，研究列车模式和调车模式下高铁货运动车组装卸线有效长设置方法。高铁货运动车组装卸线股道有效长直接影响高铁货运装卸站台设置和高铁货运基地功能区布局，研究成果可为全国高铁货运基地设计提供参考，对研究制定我国高铁货运基地设计规范具有一定的理论支撑意义。

1 高铁货运动车组装卸线股道有效长影响因素分析

1.1 列车行车方式

（1）列车作业方式。在列车模式下，高铁货运动车组以列车作业方式接入到发线且一次停车到位，高铁货运动车组根据列控车载设备要求，需要设置必要的安全防护距离。该种作业方式简单，作业效率高，停车时间短，是高铁货运动车组接入到发线最常见的停车方式。缺点是受安全防护距离的影响，到发线的长度较长。

（2）调车作业方式。在调车模式下，高铁货运动车组由司机对位停车，除了考虑高铁货运动车组长度外，仅需考虑必要的停车余量即可。调车防护系统根据进路状态，向列控车载设备发送相应的报文信息，高铁货运动车组以ATP车载设备调车模式运行时，调车防护系统应对动车组冒进信号提供有限防护。高铁货运基地动车组调车作业以地面信号显示作为行车凭证，调车防护系统是高铁货运动车组调车作业防护的辅助系统。该种作业方式可以缩短存车线长度，缺点是作业效率较低。

（3）先列车作业方式再调车作业方式。将高铁货运装卸线通过中间设置分隔信号机划分为2段，高铁货运动车组以列车作业方式接入第一段装卸线，允许停车后转为调车模式接入第二段装卸线，则第二段可不设置安全保护距离，存车线有效长可相应缩短，但这种作业方式下停车转换模式对运输效率有一定影响，对于作业繁忙或作业相对集中的高铁货运基地影响较大。

1.2 列车编组及停靠方式

（1）列车编组方式。目前我国正在探索发展高铁货运动车组，主要思路是对既有载客动车组进行货运改造和新造整列货运动车组，目前高铁货运动车组列车长度、编组方式等尚未定型。因此在高铁货运基地装卸线股道有效长设置时，首先需要考虑载客动车组列车尺寸和编组方式。目前我国主型载客动车组可分为CRH1，CRH2，CRH3，CRH5，CR400AF，CR400BF 5个系列，部分系列包括标准组(8辆编组)、重联组(16辆编组)、长编组(17辆编组)等。中国载客动车组主要车型参数如表1所示。

表1 中国载客动车组主要车型参数Tab.1 Main model parameters of passenger EMUs in China

（2）列车停靠方式。按照列车停靠方式可分为一线一位、一线多位2种模式。在一线一位模式下，一条装卸线停靠1列高铁货运动车组。借鉴载客动车组发展经验，高铁货运动车组分为标准组和重联组，一般情况若按重联组进行设置，也可满足标准组和长编组的停靠要求；在一线多位模式下，同一条装卸线同时停靠多列高铁货运动车组，按照客运场站和动车运用所的股道有效长的设置经验来看，一般以一线2列为主，因此在一线多位模式下，按照同时满足2列标准组动车组停靠要求设置。

2 高铁货运动车组装卸线股道有效长计算模型

2.1 高铁货运动车组装卸线股道有效长设置

在尽头式装卸站台中，高铁货运动车组装卸线股道有效长是指进站警冲标与停车车档之间的距离。尽头式站台高铁货运动车组装卸线股道有效长设置示意图如图1所示。在通过式装卸站台中，高铁货运动车组股道有效长指进站警冲标与出站警冲标之间的距离。通过式站台高铁货运动车组装卸线股道有效长设置示意图如图2所示。在高铁货运站台设计时要求有效长股道为直线段，一般在股道有效长覆盖范围内根据安全防护需要，需设置信号灯、平交道口、应答器组、停车标、警冲标等设备。在分析高铁货运动车组装卸线股道有效长设置时，需要分设安全防护系统和不设安全防护系统2种情况，其中不设安全防护系统主要适用于用地紧张或选址困难高铁货运站台设计。

图1 尽头式站台高铁货运动车组装卸线股道有效长设置示意图Fig.1 Effective length setting for loading and unloading tracks of the HSR freight EMUs at a terminal platform

图2 通过式站台高铁货运动车组装卸线股道有效长设置示意图Fig.2 Effective length setting for loading and unloading tracks of the HSR freight EMUs at a passing platform

2.2 列车模式装卸线股道有效长计算方法

国内学者已对高铁货运站台进行了探索研究，总体认为考虑到高铁货运动车组运载的货物主要为电商快递等小件货物，该类货物具有发送方向多、单方向运量小等特点，考虑到短驳卡车运输的快件一般包括多个方向，故推荐选用尽头式站台布局模式，在站台尽头区域设置集装器交互区域，便于不同股道货物交流。因此，在研究高铁货运动车装卸线股道有效长时采用尽头式站台方案测算，不讨论通过式站台方案。

在尽头式站台方案下，需要在进站信号灯与高铁货运动车组之间设置一组无源应答器组，在出站信号灯与高铁货运动车组之间设置一组有源应答器组。设安全防护系统的高铁货运动车组装卸线股道有效长设置方案如公式 ⑴ 与公式 ⑵ 所示，其中D1表示1条装卸线允许停靠1列高铁货运动车组，D2表示1条装卸线允许同时停靠2列高铁货运动车组。1条装卸线允许停靠1列高铁货运动车组装卸线股道有效长设置方法如图3所示。1条装卸线允许停靠2列高铁货运动车组装卸线股道有效长设置方法如图4所示。

图3 1条装卸线允许停靠1列高铁货运动车组装卸线股道有效长设置方法Fig.3 Effective length setting for loading and unloading tracks under the mode featuring one line & one train

图4 1条装卸线允许停靠2列高铁货运动车组装卸线股道有效长设置方法Fig.4 Effective length setting for loading and unloading tracks under the mode featuring one line & two trains

式中：d1为停车车档与信号灯之间的距离，m；在设安全防护系统情景中d2表示信号灯与无源应答器组之间的距离，在不设安全防护系统情景中d2表示信号灯与停车标之间的距离，m；d3为应答器之间距离，m；d4为应答器组与停车标之间的距离，m；d5为高铁货运动车组长度，m；在设安全防护系统情景中d6表示信号灯与有源应答器组之间的距离，在不设安全防护系统情景中d6表示信号灯与停车标之间的距离，m；d7为进站警冲标与信号灯之间的距离，m。

2.3 调车模式装卸线股道有效长计算方法

在调车模式下，仅需设置停车车档、进站信号灯、出站信号灯、警冲标。不设安全防护系统和设安全防护系统的高铁货运动车组装卸线股道有效长D1′和D2′计 算方法 分 别如公式 ⑶ 与 公式 ⑷ 所示 。

式中：d1′为停车车档与信号灯之间的距离，m；在设安全防护系统情景中d2′表示信号灯与无源应答器组之间的距离，在不设安全防护系统情景中d2′表示信号灯与停车标之间的距离，m；d5′为高铁货运动车组长度，m；在设安全防护系统情景中d6′表示信号灯与有源应答器组之间的距离，在不设安全防护系统情景中d6′表示信号灯与停车标之间的距离，m；d7′为进站警冲标与信号灯之间的距离，m。

3 高铁货运动车组装卸线股道有效长设置方案

3.1 高铁货运动车组装卸线股道有效长参数取值分析

（1）高铁货运动车组长度。高铁货运动车组有2种研制方式，一种是将既有的高速铁路载客动车组进行货运改造，使其具备载运货物功能；另一种是新造高铁货运动车组。因此高铁货运动车组需要考虑既有高速铁路载客动车组的长度和新造载客动车组的长度，目前中国中车股份有限公司(以下简称“中车股份”)基于CR400AF/BF技术平台，正探索研制新型高铁货运动车组。由表1可知高速铁路载客动车组标准组(8辆编组)和长编组(16辆或者17辆编组)的最大长度分别为215.3 m和439.3m，据此高铁货运动车组标准组、重联组和长编组长度分别取216 m，432 m和440 m。

（2）安全防护系统长度。目前由于高铁货运动车组尚未下线运营，缺乏高铁货运动车组安全防护技术要求，本次研究主要参考高速铁路动车段(所)安全防护系统相关要求。根据《动车段(所)调车防护系统暂行技术条件》(铁总运[2014]260号)，无源应答器组距信号机的距离按20 m计算(困难条件下可取15 m)，有源应答器组距信号机的距离按25 m计算(困难条件下可取15 m)，即d2∈[15，20]，d6∈ [15，25]。

（3）应答器长度。根据《CTCS-3级列控系统应答器应用原则》的要求，一般情况下应答器间距为5 m，困难条件下可按3 m计算，即d3∈ [3，5]。

（4）列车停靠预留距离。根据动车运用所和高速铁路客运车站设计要求，停车标志牌和应答器之间的间距按10 m考虑，即d4= 10 m。

3.2 列车模式高铁货运动车组装卸线股道有效长

列车模式下高铁货运动车组股道和站台设置方案如表2所示。

表2 列车模式下高铁货运动车组股道和站台设置方案 mTab.2 Track and platform setting for HSR freight EMUs under train mode

（1）一线一列位装卸线股道有效长。在一线一列位模式下，1条装卸线允许停靠1列高铁货运动车组，该模式可分为停靠1列短编高铁货运动车组、1列长编高铁货运动车组、1列重联高铁货运动车组3种情景，这3种情景d5取值分别为216 m，432 m和440 m，运用公式 ⑴ 可计算出一线一列位停靠模式下，高铁货运动车组装卸线股道有效长。

（2）一线两列位装卸线股道有效长。在一线两列位模式下，1条装卸线允许同时停靠2列标准动车组，该情景d5取值为216 m，运用公式 ⑵ 可计算出一线两列位停靠模式下，高铁货运动车组装卸线股道有效长。

3.3 调车模式高铁货运动车组装卸线股道有效长

调车模式下高铁货运动车组股道和站台设置方案如表3所示。

表3 调车模式下高铁货运动车组股道和站台设置方案 mTab.3 Track and platform setting for HSR freight EMUs under shunting mode

（1）一线一列位装卸线股道有效长。在一线一列位模式下，1条装卸线允许停靠1列高铁货运动车组，该模式可分为停靠1列短编高铁货运动车组、1列长编高铁货运动车组、1列重联高铁货运动车组3种情景，这3种情景d5取值分别为216 m，432 m和440 m，运用公式 ⑶ 可计算出一线一列位停靠模式下，高铁货运动车组装卸线股道有效长。

（2）一线两列位装卸线股道有效长。在一线两列位模式下，1条装卸线允许同时停靠2列标准动车组，该情景d5取值为216 m，运用公式 ⑷ 可计算出一线两列位停靠模式下，高铁货运动车组装卸线股道有效长。

4 实例研究

4.1 实例介绍

某高铁快运基地选址在高铁站附近，车站南侧设有高速铁路动车存车场及综合维修车间，利用该场段的动车走行线引入车站，可与车站衔接的所有方向联通。基地周边分布有农田、村庄、工厂、河渠等，在交通设施连接方面，目前有高速公路、省道等。该高铁快运基地通过高铁站接轨，利用动车存车场、综合维修车间的走行线引入车站。高铁快运基地占地332 833 m2，核心区内布置有装卸作业区、办公区、散货分拣及掏装箱区、综合服务区、仓储分拨区、流通加工区、产业物流集聚区、保税物流区。

4.2 装卸线有效长设置方案

该高铁快运基地定位为全国重要的区域性快递分拨中心、全路高铁快运基地示范项目、地方空高联运品牌工程，建成后将辐射区域快运市场，并联通全国主要中心城市的区域高铁快运分拨枢纽，预计到2035年基地日到发量可达4 282 t，可向杭州、北京、广州、武汉、西安等城市每日开行高铁货运动车组列车。

考虑到该高铁快运基地到发量较大，为了不影响车站客运作业，因此在高铁快运基地装卸线股道有效长设置时采用列车模式。在车辆长度测算时，目前中车股份唐山车辆厂研制的高铁货运动车组基于复兴号CR400BF技术平台研制，其长度为210 m，为了节省用地，车辆长度按215.5 m计算；由于受用地条件限制，应答器组与停车标之间距离按5 m计算。故高铁快运基地装卸线股道有效长为581 m。某市高铁快运基地装卸线股道有效长设置方案如图5所示。

4.3 装卸站台长度设置方案

为了满足高铁货运动车组快速装卸的要求，高铁货运动车组停靠范围内需要设置站台，如图5中2列货运动车组左侧区域需要全部被高铁货运站台覆盖。一般可将警冲标和进站信号灯设置在站台外部，在装卸线股道有效长的基础上减去25 m，装卸站台长度按556 m计算，按照设计习惯通常取整，故按560 m建设。某市高铁快运基地站台设置方案如图6所示。

图5 某市高铁快运基地装卸线股道有效长设置方案Fig.5 Effective length setting for loading and unloading tracks of a HSR express logistics base

图6 某市高铁快运基地站台设置方案Fig.6 Platform setting of a HSR express logistics base

5 研究结论

结合高铁货运动车组研制情况，综合考虑载客动车组尺寸、高速铁路客运场站和动车运用所存车线股道有效长设置方案，研究提出了高铁货运动车组装卸线股道有效长设置方案，形成以下主要结论。

（1）在列车模式下，当1条装卸线停靠1列标准组、重联组、长编组高铁货运动车组时，装卸线股道有效长设置区间分别为[282，301]，[498，517]，[506，525]，对应装卸站台的设置区间分别为[254，261]，[470，477]，[478，485]； 当1条装卸线同时停靠2列标准组高铁货运动车组时，装卸线股道有效长设置区间为[554，592]，对应装卸站台的设置区间为[526，552]。

（2）在调车模式下，当1条装卸线停靠1列标准组或重联组或长编组高铁货运动车组时，装卸线股道有效长设置区间分别为[256，271]，[472，487]，[480，495]，对应装卸站台的设置区间分别为[228，231]，[444，447]，[452，455]； 当1条装卸线同时停靠2列标准组高铁货运动车组时，装卸线股道有效长设置区间为[502，532]，对应装卸站台的设置区间为[474，492]。

（3）如果不受用地条件限制，建议高铁货运基地装卸线股道有效长按列车模式一线两位设置方案，装卸线股道有效长按600m设计，站台按560m设计。