高速铁路长大下坡地段对区间追踪间隔的影响分析

高速铁路长大下坡地段对区间追踪间隔的影响分析

王贶煜

中铁上海设计院集团有限公司上海200070

摘要：由于动车组牵引性能强，对长大坡度的适应性好，高速铁路选线尤其是山区铁路设计时往往从工程经济节省的角度使用长大坡度，而忽视了长大坡度对线路追踪间隔和通过能力的影响。文章研究了高速铁路长大下坡地段制动距离及区间追踪间隔原理，并以池州至黄山铁路为例，分析存在问题，提出提高线路通过能力的方案，为高速铁路平纵断面选线设计提供参考。

关键词：高速铁路；长大下坡；追踪间隔

0引言

高速铁路最大坡度取值一般不宜大于20‰，困难条件下不应大于30‰。为保证动车组在大坡道上的运行速度不低于设计速度的80%~85%，《高速铁路设计规范》仅从上坡速度损失角度给出了大坡道上坡地段长度的取值建议，规定：最大设计坡度采用15‰时，坡段长度不宜大于10km；最大设计坡度采用20‰时，坡段长度不宜大于6km；最大设计坡度采用25‰时，坡段长度不宜大于4km；最大设计坡度采用30‰时，坡段长度不宜大于3km。并未从列车制动及追踪间隔角度对大坡道下坡地段长度选取做出规定。

随着我国高速铁路的快速发展与山区高速铁路的不断建设，在设计及建设过程中暴露过一些问题。中国铁路总公司要求为保障列车在通过高速铁路20‰及以上长大坡道区段时的运输能力，进一步规范和明确设计各阶段有关区间闭塞分区划分与检算工作重点，高速铁路建设项目各阶段增加区间闭塞分区划分与检算有关内容，要求在长大坡段上采用不限速方案。

1高速铁路区间追踪间隔计算方法

在工程设计阶段，决定高速铁路通过能力的主要因素是铁路线路和铁路信号设备条件。高速铁路列车间隔时间的研究是在调度集中（ＣＴＣ）行车指挥方式和一次速度模式曲线列控方式条件下进行的[1]，根据《高速铁路设计规范》,高速铁路设计速度300km/h及以上时应采用CTCS-3级列控系统，设计速度250km/h时宜采用CTCS-3级列控系统。因此，设计速度250km/h及以上的高速铁路通常采用CTCS-3级列控系统。高速铁路CTCS2和CTCS3模式均是采用准移动闭塞方式。文章在CTCS-3级列控系统下计算追踪间隔。

区间追踪间隔时间是以前行列车所在闭塞分区入口附加一定的安全防护距离为追踪目标点，在满足目标制动距离条件下，后行列车正常运行而必须间隔的最短距离范围内的走行时间。列车区间追踪间隔距离如图1所示。

图1列车区间追踪间隔示意图

L区——列车区间追踪间隔距离（m）

V运——列车运行速度（km/h）

L列——列车长度（m）

L分区——闭塞分区长度（m）

L防——安全防护距离（m）

L制——列控车载设备监控制动距离（m）

t附——列车区间追踪运行附加时间（s）

2影响区间追踪间隔的因素分析

由以上计算原理可以看出，L列、L防、t附一般为给定值。I区主要受制动距离的影响，影响制动距离最主要的因素为动车组及车载设备性能、设计速度、线路坡度。

（1）动车组及车载设备性能

目前常用的350km/h速度等级的动车组列车有：CR400AF、CR400BF、CRH380AL、CRH380BL、CRH380CL等。经过比选，CRH380BL动车组在通号院CRH380BK_TH_300T_SB_CTCS-3列控系统下制动性能较差，文章制动距离及追踪间隔时间检算在该条件下进行。[3]

（2）设计速度

高速铁路设计速度是高速铁路最主要的技术标准之一，是影响制动距离的关键，在同一车型及车载设备条件下，速度越高所需制动距离越长，相应的区间追踪间隔时间也就越大。

（3）线路坡度

通号院CRH380BK_TH_300T_SB_CTCS-3列控系统下，CRH380BL动车组在各种坡度条件下的制动距离如表1所示。

表1CRH380BL动车组制动距离表

根据模拟计算，区间追踪间隔时间与监控制动距离长度的平均坡度关系如表2所示。即当后行列车运行速度为350km/h时，位置与前行列车所在闭塞分区入口的距离为13364m，且该范围平均下坡不超过-2‰时，可以满足区间3min追踪间隔。当列车受停站、小半径曲线等因素的影响，区间实际运行速度并未达到最高速度，制动距离范围内下坡略超过-2‰时也可满足3min区间追踪间隔。

表2追踪间隔与线路坡度匹配表

3池州至黄山铁路区间追踪间隔时间检算

（1）池州至黄山铁路概况

池州至黄山铁路线路全长123.5km，设车站4座，其中改建既有车站1座（池州站），新建车站3座（九华山站、黄山西站、黟县东站）。设计速度目标值为350km/h。线路北近长江，南越黄山，线路走行于皖南山区。沿线地貌由剥蚀丘陵河谷过渡至皖南中低山区，最终接入休宁凹陷盆地。总体地势呈北低南高的波伏状“驼峰型”，皖南山区经由九华山山脉及黄山山脉，地势起伏较大。全线超过15‰的坡度地段达35.6km，占线路总长的28.8%，其中上行方向有一处长10.95km（DK102+750~DK113+700）的-19.5‰长大下坡。文章以上行线为例分析区间追踪间隔时间。

（2）追踪间隔时间检算

经过检算，池州至黄山铁路不满足3min区间追踪间隔的区段如表3所示。

表3不满足3min区间追踪间隔区段统计

经过检算，池州至黄山铁路上行线仅接近黟县东站附近4个长大下坡区段不满足3min追踪的要求，但均可满足4min追踪，线路接入黟县东站前采用1处半径3200m的曲线，限速250km/h，适当减小了长大下坡对区间追踪间隔时间的影响。

（3）解决措施

为提升池州至黄山铁路通过能力，可通过在长大下坡地段限速来缩短区间追踪间隔时间。限速原则为在长大下坡地段限速，限速值应在该坡度条件下能够满足3min追踪的要求；根据表2计算结果，例如该长大下坡坡度为-14‰，则该段应限速至250km/h以下才能保证3min追踪的要求；并在进入长大下坡前逐段阶梯限速，使长大下坡开始地段各区间能够满足3min追踪要求。

根据池州至黄山铁路客运量预测情况，项目远期全日动车组开行对数仅为78对，线路能力有较大富余。5min追踪间隔能够满足运输需求。如项目建成后，客流量较预测情况有较大增长，可在长大下坡地段适当限速，以缩短追踪间隔时间提高线路能力。限速后旅行时间增加约3.5min，时长增长约7%，旅客感受不明显，但可有效提升线路能力，平图能力提升约1/3，可增加开行列车约50对/日。

4结论及建议

通过以上分析，为实现高速铁路3min追踪间隔时间的要求、提升线路通过能力，在设计阶段应注意长大坡度的使用，长大下坡地段可采用逐段阶梯限速的方式来缩短区间追踪间隔时间；提高动车组制动性能及车载设备技术条件可以缩短区间追踪间隔时间。

参考文献

[1]汤杰，耿敬春，肖春光.长大下坡动车组运行速度与区间追踪间隔关系的研究[J].中国铁路，2016，31（1）：41-45.

[2]田长海，张守帅，张岳松，姜昕良.高速铁路列车追踪间隔时间研究[J].铁道学报，2015，37（10）：1-6.

[3]崔衍渠.长大坡度对高速铁路区间通过能力影响分析[J].高速铁路技术，2017，8（4）：19-23.

[4]TB10621—2014高速铁路设计规范[S].北京.中国铁道出版社.2015