歐俊杰，柏 赟，駱 暉，劉海東，杜慎旭

（1.北京交通大學(xué) 綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044；2.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線站處，湖北 武漢 430060)

0 引言

我國(guó)高速鐵路采用準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)制式，這種制式將行車區(qū)間劃分為若干閉塞分區(qū)，相鄰列車間隔數(shù)個(gè)閉塞分區(qū)追蹤運(yùn)行。分區(qū)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，會(huì)增大列車追蹤間隔，并降低線路通過(guò)能力；反之，分區(qū)長(zhǎng)度過(guò)短則會(huì)影響列車追蹤安全，同時(shí)也會(huì)增大分區(qū)信號(hào)機(jī)(標(biāo)志牌)以及軌道電路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本。因此，合理劃分高速鐵路閉塞分區(qū)對(duì)于提高鐵路線路通過(guò)能力、保證列車運(yùn)行安全與降低線路建設(shè)成本具有重要意義。

對(duì)于閉塞分區(qū)布置優(yōu)化問(wèn)題，國(guó)外學(xué)者大多針對(duì)地鐵或普速鐵路進(jìn)行研究，對(duì)高速鐵路閉塞分區(qū)優(yōu)化問(wèn)題涉及較少。Ke 等[1]以列車運(yùn)行能耗最小為目標(biāo)，利用蟻群算法優(yōu)化地鐵固定閉塞分區(qū)布置方案。Burdett[2]從數(shù)學(xué)規(guī)劃的角度分別以通過(guò)能力最大、建設(shè)成本最小為目標(biāo)構(gòu)建鐵路閉塞分區(qū)布置優(yōu)化模型，并求解最優(yōu)布置方案。Vignali 等[3]利用OpenTrack 軟件仿真計(jì)算不同閉塞分區(qū)布置方案下的車站追蹤間隔，求解可滿足通過(guò)能力需求的最佳閉塞分區(qū)布置方案。

相比普速鐵路，高速鐵路在布置閉塞分區(qū)時(shí)需額外考慮列車過(guò)電分相、追蹤安全等更復(fù)雜的約束。針對(duì)準(zhǔn)移動(dòng)閉塞條件下的高速鐵路閉塞分區(qū)優(yōu)化問(wèn)題，高國(guó)隆等[4]利用遺傳算法對(duì)高速鐵路區(qū)間閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化，在不增大建設(shè)成本的基礎(chǔ)上提高線路通過(guò)能力。劉海東等[5-6]采用模擬手工設(shè)計(jì)閉塞分區(qū)的啟發(fā)式仿真算法求解最小區(qū)間閉塞分區(qū)數(shù)量，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)改進(jìn)的差分進(jìn)化算法求解準(zhǔn)移動(dòng)閉塞分區(qū)布置優(yōu)化問(wèn)題。

軌道電路需在閉塞分區(qū)布置方案確定后，根據(jù)地形條件對(duì)閉塞分區(qū)進(jìn)行分割。上述研究在優(yōu)化閉塞分區(qū)布置方案時(shí)未能充分考慮地形條件對(duì)軌道電路劃分的影響，所求得的閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)方案不能較好地節(jié)省軌道電路分割成本。為此，張?zhí)盏萚7]模擬手工布置方法提出軌道電路自動(dòng)分割算法，劉菁華[8]使用模擬退火算法，求解給定閉塞分區(qū)布置方案下的最小軌道電路分割點(diǎn)數(shù)量與分割方案，但二者均未考慮優(yōu)化調(diào)整閉塞分區(qū)方案對(duì)軌道電路分割的影響。

綜上所述，既有研究在優(yōu)化閉塞分區(qū)方案時(shí)較少考慮軌道電路分割成本。因此，考慮高速鐵路軌道電路的實(shí)際分割要求，構(gòu)建模型優(yōu)化閉塞分區(qū)分界點(diǎn)的數(shù)量與位置，在保證線路通過(guò)能力與行車安全的前提下，降低軌道電路分割成本以及分區(qū)信號(hào)機(jī)(標(biāo)志牌)建設(shè)成本。

1 高速鐵路閉塞分區(qū)優(yōu)化方案分析

高速鐵路線路通常使用標(biāo)志牌作為分界點(diǎn)區(qū)分兩相鄰閉塞分區(qū)。各閉塞分區(qū)內(nèi)設(shè)置若干軌道電路區(qū)段用以檢測(cè)列車占用情況，閉塞分區(qū)布置方案示意圖如圖1 所示?？紤]到軌道電路工作的穩(wěn)定性，其長(zhǎng)度通常存在上限。因此，應(yīng)在閉塞分區(qū)的分界點(diǎn)或軌道電路極限長(zhǎng)度處設(shè)置軌道電路分割點(diǎn)，以保證軌道電路的正常工作。

閉塞分區(qū)分界點(diǎn)的布設(shè)數(shù)量Ns與位置不僅決定了分區(qū)標(biāo)志牌或信號(hào)機(jī)建設(shè)成本，也對(duì)軌道電路分割成本產(chǎn)生影響。如圖1 中，閉塞分區(qū)分界點(diǎn)處需設(shè)置軌道電路分割點(diǎn)，分界點(diǎn)數(shù)量與軌道電路分割點(diǎn)數(shù)量直接相關(guān)。同時(shí)，分界點(diǎn)布設(shè)位置也會(huì)影響軌道電路分割點(diǎn)數(shù)量，如圖1 中方案一分界點(diǎn)布設(shè)位置未能充分利用軌道電路極限長(zhǎng)度，調(diào)整為方案二后可減小1 個(gè)軌道電路分割點(diǎn)。

圖1 閉塞分區(qū)布置方案示意圖Fig.1 Schematic diagram of block section layout

在設(shè)計(jì)閉塞分區(qū)方案時(shí)不能為節(jié)省標(biāo)志牌或信號(hào)機(jī)建設(shè)成本而過(guò)于增大閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，還需要考慮列車運(yùn)行間隔約束。高速鐵路列車以閉塞分區(qū)的占用情況作為是否繼續(xù)追蹤前車運(yùn)行的依據(jù)，閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加列車出清分區(qū)時(shí)間，從而增加列車追蹤間隔，使閉塞分區(qū)布置方案無(wú)法滿足線路通過(guò)能力需求。

除考慮建設(shè)成本與線路通過(guò)能力對(duì)區(qū)間閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)的影響外，還應(yīng)考慮設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)閉塞分區(qū)分界點(diǎn)設(shè)計(jì)位置與設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的要求，以及列車運(yùn)行安全。例如，高速鐵路列車通過(guò)電分相時(shí)的運(yùn)行安全，確保列車能夠在閉塞分區(qū)標(biāo)志牌前因故停車時(shí)能夠安全駛出電分相，列車在上坡處閉塞分區(qū)標(biāo)志牌前因故停車時(shí)能夠克服坡道阻力順利啟動(dòng)等。

綜上，通過(guò)優(yōu)化閉塞分區(qū)分界點(diǎn)的布設(shè)數(shù)量Ns與位置，得到滿足設(shè)計(jì)規(guī)范、行車安全與通過(guò)能力需求等約束條件，且分區(qū)標(biāo)志牌/信號(hào)機(jī)建設(shè)成本與軌道電路分割成本更優(yōu)的閉塞分區(qū)布置方案。

2 高速鐵路閉塞分區(qū)布置優(yōu)化模型

2.1 優(yōu)化目標(biāo)

以降低信號(hào)機(jī)(標(biāo)志牌)建設(shè)成本與軌道電路分割成本為優(yōu)化目標(biāo)，設(shè)計(jì)滿足通過(guò)能力需求、設(shè)計(jì)規(guī)范與行車安全等條件的閉塞分區(qū)布置方案，優(yōu)化目標(biāo)如公式 ⑴ 所示。

式中：Z為閉塞分區(qū)布置方案建設(shè)成本，元；α為信號(hào)機(jī)單位建設(shè)成本，元；β為軌道電路分割點(diǎn)單位建設(shè)成本，元；Ns為閉塞分區(qū)分界點(diǎn)數(shù)量，個(gè)；Ng為軌道電路分割點(diǎn)數(shù)量，個(gè)。

2.2 約束條件

布置閉塞分區(qū)的約束條件分為3 類：閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位置約束、軌道電路分割長(zhǎng)度約束、追蹤間隔與運(yùn)行安全約束，其中追蹤間隔與運(yùn)行安全約束需結(jié)合列車仿真進(jìn)行計(jì)算。

2.2.1 閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位置約束

閉塞分區(qū)分界點(diǎn)必須安放在規(guī)定的限界內(nèi)，即位于運(yùn)行后方車站反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)和運(yùn)行前方車站進(jìn)站信號(hào)機(jī)之間，且不能與其他既有信號(hào)機(jī)重合，如公式 ⑵ 所示。

式中：為運(yùn)行后方車站出站信號(hào)機(jī)位置；為運(yùn)行前方車站進(jìn)站信號(hào)機(jī)位置；為區(qū)間其他固定信號(hào)機(jī)位置；為閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位置。

閉塞分區(qū)長(zhǎng)度必須要在合理的范圍內(nèi)，且所有閉塞分區(qū)長(zhǎng)度之和與區(qū)間長(zhǎng)度相等，各閉塞分區(qū)長(zhǎng)度需要滿足的條件[9]如公式 ⑶ 所示。

式中：為閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，m；lmin為閉塞分區(qū)最小長(zhǎng)度，通常取300 m；lmax為閉塞分區(qū)最大長(zhǎng)度，通常取3 000 m[9]；lsec為區(qū)間長(zhǎng)度，m。

一般情況下，閉塞分區(qū)分界點(diǎn)與電分相的距離不宜小于550 m[10]，如公式 ⑷ 所示。

式中：為電分相左斷電標(biāo)位置；為右合電標(biāo)位置。

同時(shí)，車站第三接近分區(qū)和第一離去分區(qū)不能放置電分相，即任意分相的右合電標(biāo)位置不能超過(guò)第三接近分區(qū)分界點(diǎn)，如公式 ⑸ 所示。

式中：為第三接近分區(qū)分界點(diǎn)位置；Nf為區(qū)間電分相數(shù)量。

任意分相的左斷電標(biāo)位置須超過(guò)第一離去信號(hào)機(jī)，如公式 ⑹ 所示。

式中：為第一離去分區(qū)分界點(diǎn)位置。

在列車運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)列車因前方分區(qū)被占用需在閉塞分區(qū)前停車時(shí)，若該閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位于較大上坡處，列車可能因啟動(dòng)牽引力不足而無(wú)法重新啟動(dòng)，則分界點(diǎn)后方坡道不可大于列車正常啟動(dòng)坡度，如公式 ⑺ 所示。

式中：為分界點(diǎn)后方坡度；imax為列車正常啟動(dòng)最大坡度。

2.2.2 軌道電路分割長(zhǎng)度約束

軌道電路在有砟/無(wú)砟道床，以及不同軌道結(jié)構(gòu)類型的區(qū)段有不同的極限長(zhǎng)度要求[11]，如公式⑻所示。

式中：為軌道電路分割點(diǎn)位置；lcir為軌道電路極限長(zhǎng)度，m。

2.2.3 追蹤間隔與運(yùn)行安全約束

閉塞分區(qū)布置方案需兼顧線路的設(shè)計(jì)通過(guò)能力與安全運(yùn)行要求，具體包括區(qū)間追蹤間隔、車站出發(fā)間隔、車站到達(dá)間隔和車站通過(guò)間隔滿足能力需求，以及列車追蹤碼序信息可安全預(yù)告前車位置。

CTCS-2/3 級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的軌道電路傳輸碼序信息為：L5—L4—L3—L2—L—LU—U—HU。區(qū)間追蹤間隔與碼序約束示意圖如圖2 所示。為保證列車安全追蹤運(yùn)行，列車所能接收到的最大預(yù)測(cè)距離須滿足追蹤安全距離要求[12]，如公式 ⑼所示。

式中：Node為碼序數(shù)量，通常為7 (L5 碼序備用)；為列車當(dāng)前追蹤碼序上的閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，m；lbrake為列車常用制動(dòng)距離，m；lf為各種設(shè)備動(dòng)作時(shí)間及司機(jī)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)走行距離，m；lsafe為安全防護(hù)距離，通常取100 m。

對(duì)于區(qū)間內(nèi)閉塞分區(qū)i對(duì)應(yīng)分界點(diǎn)，其追蹤間隔的計(jì)算如圖2 所示，此時(shí)前方列車位于閉塞分區(qū)i的終點(diǎn)處，后方列車與分界點(diǎn)的距離大于安全距離、制動(dòng)距離與附加時(shí)分內(nèi)列車運(yùn)行距離之和，定義為滿足以上追蹤條件的最近位置處，則點(diǎn)的區(qū)間追蹤間隔Ii[12]，如公式 ⑽ 所示。車站通過(guò)間隔與區(qū)間追蹤間隔的計(jì)算方法相同，即將車站內(nèi)區(qū)域視為一個(gè)閉塞分區(qū)。

圖2 區(qū)間追蹤間隔與碼序約束示意圖Fig.2 Schematic diagram of tracking interval and code sequence constraint

式中：H為線路設(shè)計(jì)追蹤間隔，s；f(x)為列車在區(qū)間不同位置處的運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù)，可根據(jù)線路數(shù)據(jù)與列車數(shù)據(jù)通過(guò)仿真獲得；為閉塞分區(qū)i的終點(diǎn)位置；為以為目標(biāo)且滿足追蹤條件的最近位置。

第一離去分區(qū)長(zhǎng)度約束示意圖如圖3 所示，當(dāng)前方出站列車出清第一離去信號(hào)機(jī)時(shí)，后車即可辦理發(fā)車作業(yè)，并生成以第一離去信號(hào)機(jī)為行車許可終點(diǎn)的控車曲線(圖3 中虛線)，后車實(shí)際之間的列車運(yùn)行時(shí)間即為分界速度曲線如圖中實(shí)線所示，為充分利用車站道岔限速大小以及防止列車出站過(guò)程中因“觸碰”控車曲線而減速，需滿足公式 ⑾ 約束[12]。

同時(shí)，還需考慮第一離去閉塞分區(qū)長(zhǎng)度對(duì)列車出發(fā)間隔的影響[12]。圖3 中出站信號(hào)機(jī)開(kāi)放時(shí)前方列車位置與后方站臺(tái)停車位置間的距離為列車出發(fā)追蹤間隔距離，該距離包括安全距離lsafe，出站信號(hào)機(jī)與反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)間隔距離lsig，第一離去分區(qū)長(zhǎng)度lsec，出站作業(yè)時(shí)間內(nèi)列車運(yùn)行距離lf，列車長(zhǎng)度ltrain。列車出發(fā)間隔Id的計(jì)算過(guò)程參照區(qū)間追蹤間隔Ii。

圖3 第一離去分區(qū)長(zhǎng)度約束示意圖Fig.3 Schematic diagram of length constraint of first block section to leave the station

第二接近分區(qū)長(zhǎng)度約束示意圖如圖4 所示。列車在區(qū)間追蹤需進(jìn)站停車時(shí)，在到達(dá)第二接近信號(hào)機(jī)前按圖4 中控車曲線運(yùn)行。此時(shí)默認(rèn)前方進(jìn)站信號(hào)機(jī)關(guān)閉，列車不可進(jìn)入車站，目標(biāo)停車點(diǎn)為進(jìn)站信號(hào)機(jī)前方(附加一定安全距離)。當(dāng)列車到達(dá)第二接近信號(hào)機(jī)后，更新前方車站信息，若接車進(jìn)路未準(zhǔn)備完畢，則繼續(xù)按控車曲線運(yùn)行，如圖4中虛線所示；若接車進(jìn)路準(zhǔn)備完畢，則重新生成進(jìn)站運(yùn)行曲線控制列車運(yùn)行[12]?？芍诙咏盘?hào)機(jī)位置決定列車到達(dá)間隔大小Ia，其計(jì)算過(guò)程參照區(qū)間追蹤間隔Ii。

圖4 第二接近分區(qū)長(zhǎng)度約束示意圖Fig.4 Schematic diagram of length constraint of second block section to approach the station

3 模型求解算法設(shè)計(jì)

上述模型以閉塞分區(qū)分界點(diǎn)里程作為變量，由不同的取值組合成閉塞分區(qū)布置方案，較大的計(jì)算規(guī)模使其難以用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法求解，此外，軌道電路分割點(diǎn)需結(jié)合閉塞分區(qū)布置方案與線路條件進(jìn)行確定，難以用解析法直接求解。為此，將閉塞分區(qū)布置優(yōu)化問(wèn)題分解為兩階段進(jìn)行求解。第一階段利用免疫遺傳算法生成并優(yōu)化閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位置，在此基礎(chǔ)上，第二階段利用軌道電路自動(dòng)分割算法生成完整的閉塞分區(qū)布置方案，并計(jì)算建設(shè)成本作為免疫遺傳算法的尋優(yōu)指標(biāo)。

3.1 閉塞分區(qū)優(yōu)化算法

（1）個(gè)體編碼。采用長(zhǎng)度為n的染色體(x1，x2，…，xn)來(lái)表示閉塞區(qū)間布置方案，以實(shí)數(shù)形式進(jìn)行編碼，染色體中的各個(gè)體基因(i=0，1，…，Ns)代表著閉塞分區(qū)分界點(diǎn)的具體坐標(biāo)。

（2）初始種群生成。質(zhì)量較好的初始種群可加快算法的收斂速度與求解效率，初始種群生成算法是在確定種群規(guī)模Q后，根據(jù)區(qū)間長(zhǎng)度lsec以及最大、最小閉塞分區(qū)長(zhǎng)度lmax，lmin，隨機(jī)生成可行的閉塞分區(qū)分界點(diǎn)數(shù)量以此等分區(qū)間得到單位基本長(zhǎng)度s，并逐次在[s×k-r，s×k+r]范圍內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生閉塞分區(qū)分界點(diǎn)坐標(biāo)，其中k∈[1，Ns]，r為[100，300]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。

（3）適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算。以閉塞分區(qū)分界點(diǎn)數(shù)量以及軌道電路分割點(diǎn)數(shù)量最小作為優(yōu)化目標(biāo)，定義適應(yīng)度函數(shù)如式 ⑿ 所示。

式中：Pa，Pb，Pc分別表示個(gè)體中不符合2.2 節(jié)中3 類約束的閉塞分區(qū)分界點(diǎn)數(shù)量；δ，λ，η為相應(yīng)的懲罰因子。

（4）免疫操作。免疫算法以個(gè)體的親和力作為個(gè)體克隆選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)，親和力由解與問(wèn)題的適應(yīng)值以及解與解之間的相似度計(jì)算；執(zhí)行交叉操作時(shí)，考慮到不同個(gè)體閉塞分區(qū)布置數(shù)量存在差異，算法首先隨機(jī)取出需要交配的個(gè)體對(duì)，再選取閉塞分區(qū)數(shù)相同的個(gè)體實(shí)施交叉操作，交換各自的指定基因，形成新的個(gè)體；執(zhí)行變異操作時(shí)，以變異概率p隨機(jī)對(duì)某個(gè)基因上的多個(gè)閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位置進(jìn)行0～100 m 的調(diào)整。

3.2 軌道電路分割算法

高速鐵路閉塞分區(qū)長(zhǎng)度在2 000 m 左右，使用的ZPW-2000A 軌道電路因所處道床類型與地形條件不同，其極限長(zhǎng)度為500 m 到1 400 m 不等，因軌道電路長(zhǎng)度小于閉塞分區(qū)長(zhǎng)度，各閉塞分區(qū)需由多段軌道電路區(qū)段組成，即需要對(duì)閉塞分區(qū)進(jìn)行分割。

通過(guò)模擬人工軌道電路分割方法，基于不同地形條件下的軌道電路極限長(zhǎng)度取值，按最小化分割點(diǎn)數(shù)量的原則布置軌道電路分割點(diǎn)，軌道電路自動(dòng)分割算法流程如圖5 所示。算法核心是求解每次分割軌道電路的最大長(zhǎng)度，由于單次分割長(zhǎng)度內(nèi)可能存在多種地形條件，按分割范圍內(nèi)地形特征劃分3種情形。

圖5 軌道電路自動(dòng)分割算法流程Fig.5 Automatic segmentation algorithm for track circuit

（1）僅存在單一地形條件。若是單一地形即可按照該地形條件下軌道電路極限長(zhǎng)度均勻分割閉塞分區(qū)，而后從下一閉塞分區(qū)起點(diǎn)處執(zhí)行下一輪操作。

（2）非單一地形條件且分割起點(diǎn)處極限長(zhǎng)度更小。若該閉塞分區(qū)不是單一地形，此時(shí)判斷當(dāng)前分割起點(diǎn)處極限長(zhǎng)度覆蓋范圍內(nèi)是否有極限長(zhǎng)度更小的地形，若沒(méi)有，則說(shuō)明可按分割起點(diǎn)處極限長(zhǎng)度執(zhí)行本次分割。

（3）非單一地形條件且分割范圍內(nèi)存在更小極限長(zhǎng)度。若當(dāng)前極限長(zhǎng)度覆蓋范圍內(nèi)存在極限長(zhǎng)度更小的地形，此時(shí)判斷從當(dāng)前起點(diǎn)至更小的極限長(zhǎng)度范圍內(nèi)，是否包括了使極限長(zhǎng)度縮小的地形。若包含，則說(shuō)明必須以更小的極限長(zhǎng)度執(zhí)行下次分割；若不包含，則說(shuō)明極限長(zhǎng)度更小的地形起點(diǎn)存在于分割起點(diǎn)處極限長(zhǎng)度與更小的極限長(zhǎng)度之間，此時(shí)應(yīng)以當(dāng)前地形末端位置(下一地形起點(diǎn))作為分割點(diǎn)，即可保證不超過(guò)當(dāng)前地形極限長(zhǎng)度取值，且不影響下一地形的分割，同時(shí)可最大化利用軌道電路極限長(zhǎng)度。

4 案例分析

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

選擇某高速鐵路長(zhǎng)度為39.97 km 的A—B 區(qū)間為例進(jìn)行驗(yàn)證，以案例線路中CRH3型動(dòng)車組作為仿真列車，CRH3 型動(dòng)車組數(shù)據(jù)如表1 所示。優(yōu)化目標(biāo)中單位成本系數(shù)α，β分別設(shè)為1 000 與18 000[13]。

表1 CRH3 型動(dòng)車組數(shù)據(jù)Tab.1 Data of CRH3 EMU

不同道床類型的軌道電路極限長(zhǎng)度如表2 所示[11]，表中標(biāo)準(zhǔn)分路電路取0.15 Ω 表示線路為無(wú)砟道床，取0.25 Ω 表示線路為有砟道床。

表2 不同道床類型的軌道電路極限長(zhǎng)度Tab.2 Length limit of track circuit for different types of track bed

4.2 計(jì)算結(jié)果分析

考慮到實(shí)際高速鐵路閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)以提高通過(guò)能力為主要目標(biāo)，為保證所求解閉塞分區(qū)布置方案能在不降低通過(guò)能力的前提下減少建設(shè)成本，在求解布置方案時(shí)不改變第一離去、第二接近分界點(diǎn)位置。

根據(jù)4.1 節(jié)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)閉塞分區(qū)分界點(diǎn)位置與數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化前后閉塞分區(qū)布置方案對(duì)比如圖6 所示。由圖6 可以看出，紅色實(shí)線標(biāo)記框處調(diào)整后的軌道電路分割點(diǎn)數(shù)量減少，同時(shí)在圖中藍(lán)色虛線標(biāo)記框處增加一個(gè)閉塞分區(qū)分界點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算，優(yōu)化后建設(shè)成本降低了6.3%。

圖6 優(yōu)化前后閉塞分區(qū)布置方案對(duì)比Fig.6 Comparison of block section layout before and after optimization

優(yōu)化前后閉塞分區(qū)布置方案數(shù)據(jù)如表3 所示。由表3 知，優(yōu)化后閉塞分區(qū)分界點(diǎn)數(shù)量由15 個(gè)增加至16 個(gè)。通過(guò)調(diào)整除第一離去、第二接近分界點(diǎn)外的其余分界點(diǎn)位置，可使軌道電路分割點(diǎn)數(shù)量由46 個(gè)減少至43 個(gè)。

表3 優(yōu)化前后閉塞分區(qū)布置方案數(shù)據(jù)Tab.3 Data of block section layout before and after optimization

追蹤間隔檢算結(jié)果對(duì)比如表4 所示。因優(yōu)化后增加一個(gè)閉塞分區(qū)分界點(diǎn)，區(qū)間追蹤間隔減少4 s，使區(qū)間通過(guò)能力提高了2.3%，但受車站追蹤間隔的影響，線路通過(guò)能力保持不變。說(shuō)明優(yōu)化后閉塞分區(qū)布置方案可在不降低線路通過(guò)能力的前提下，優(yōu)化閉塞分區(qū)建設(shè)成本。

表4 追蹤間隔檢算結(jié)果對(duì)比 sTab.4 Comparison of tracking interval check results

5 結(jié)束語(yǔ)

在分析高速鐵路閉塞分區(qū)布置的目標(biāo)與影響因素基礎(chǔ)上，構(gòu)建準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式下的區(qū)間閉塞分區(qū)布置優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)閉塞分區(qū)優(yōu)化算法與軌道電路自動(dòng)分割算法，實(shí)現(xiàn)了高速鐵路閉塞分區(qū)布置的優(yōu)化。案例分析結(jié)果表明：優(yōu)化后閉塞分區(qū)布置方案不僅滿足設(shè)計(jì)規(guī)范與行車安全約束，而且在不降低線路通過(guò)能力的前提下，使閉塞分區(qū)建設(shè)成本降低了6.3%，區(qū)間通過(guò)能力也得到一定程度的提高。在給定建設(shè)成本上限約束的情況下，可進(jìn)一步研究以線路通過(guò)能力最大化為優(yōu)化目標(biāo)的閉塞分區(qū)布置方法；另外，閉塞分區(qū)需在線路設(shè)計(jì)方案確定后進(jìn)行布置，兩者間具有設(shè)計(jì)耦合關(guān)系并會(huì)影響線路通過(guò)能力與綜合建設(shè)成本，線路平縱斷面設(shè)計(jì)與閉塞分區(qū)布置協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題也可作為下一步的研究方向。