既有線實施ETCS 1列控系統(tǒng)方案研究

王海忠

（鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300251）

隨著京津城際工程的推進，有關(guān)部門提出京津城際動車組應(yīng)運行至天津濱海新區(qū)，同時對運行時間提出較嚴格要求。為滿足該要求，需要研究京津城際高速動車組如何經(jīng)既有京山線到達塘沽站，其中的難點之一是列控系統(tǒng)如何配置，才能在較短時間內(nèi)建成并達到安全控車的目的。

1 總體方案

京津城際工程列控系統(tǒng)地面配置了兼容CTCS-2級的ETCS 1級列控系統(tǒng)，可以同時滿足裝備了ETCS 1級或CTCS-2級列控車載設(shè)備的動車組（簡稱E1列車或C2列車）上線運行。而既有京山線天津至塘沽段（簡稱延長線）為四顯示自動閉塞區(qū)段，因此，從車載設(shè)備的角度看，可以有2種解決方案：一是E1列車在京津城際線和延長線均按E1模式運行；二是C2列車在京津城際線按C2模式運行，在延長線切換為C0模式運行。方案2工程內(nèi)容簡單，只需在2條線接口處設(shè)置列控模式切換點即可，地面基本無列控系統(tǒng)引起的改造工程，但C2列車的全程運行時間無法滿足要求，因此，無法采用方案2。必須重點對方案1進行研究。

2 ETCS 1列控方案

2.1 ETCS 1列控方案比選

從控車和臨時限速解決方案的角度，主要研究以下3個方案。

（1）動車組裝備LKJ方案

延長線屬于四顯示自動閉塞區(qū)段，列車運行速度一般限制在160 km/h，因此，首先研究采用既有線LKJ控車方案是否可行。LKJ控車涉及在動車組上為LKJ預(yù)留安裝位置以及與E1/C2車載設(shè)備接口，因設(shè)計初期沒有預(yù)留該接口，主管部門也明確在高速動車組上不考慮安裝LKJ，因此，如采用LKJ控車方案需要修改的內(nèi)容太多，短期內(nèi)無法實施。

（2）地面按ETCS 1級列控系統(tǒng)要求改造，臨時限速由調(diào)度命令解決

地面在列車信號機處均設(shè)置LEU和有源應(yīng)答器，通過采集軌道電路編碼確定空閑區(qū)間數(shù)，經(jīng)LEU和有源應(yīng)答器編碼后發(fā)送給E1列車，傳遞移動授權(quán)信息。為了簡化列控方案，建議臨時限速由調(diào)度命令解決。該方案沒有解決臨時限速自動控制問題，在安全性要求越來越高的情況下，該方案存在明顯缺陷，不適宜采用。

（3）地面按ETCS 1級列控系統(tǒng)要求改造，并由列控系統(tǒng)解決臨時限速方案

這是一個相對比較完善的解決方案，移動授權(quán)和臨時限速均由列控系統(tǒng)解決，列車處于完全監(jiān)控模式下，提供安全運行的基本保障。下面重點研究地面ETCS 1級列控系統(tǒng)臨時限速的解決方案。

2.2 臨時限速方案比選

方案1：延長線與京津城際線采用相同臨時限速控制方案，從技術(shù)上保持京津城際高速動車組運營線路上列控模式的一致。

方案2 ：參照既有線CTCS-2級提速區(qū)段臨時限速控制方案，各站配備列控中心和串口LEU，控制進出站信號機處有源應(yīng)答器完成移動授權(quán)和臨時限速報文的發(fā)送。

方案3 ：在車站運轉(zhuǎn)室設(shè)置一個臨時限速盤，對應(yīng)每個閉塞分區(qū)設(shè)一檔限速按鈕（多設(shè)信息量不足，并口LEU每臺最多16條信息），如45 km/h，該按鈕信息對應(yīng)驅(qū)動3個繼電器，含義 分別 為 ：“200→ 45”、“45→ 45”和“45→停車”，由這3個繼電器分別作為觸發(fā)停車碼序的條件，在限速區(qū)之前的一個閉塞分區(qū)入口發(fā)送限速信息，避免列車提前停車。有源應(yīng)答器最多輸入條件包括：前方5個閉塞分區(qū)空閑信息（對應(yīng)U碼至L3碼）、停車信息（對應(yīng)HU碼）、臨時限速信息（3條信息）、正線引導(dǎo)信息、側(cè)線接車、側(cè)線引導(dǎo)、默認等共13種信息。如再增加一檔，如80 km/h，除上述類似信息外，還存在“80→45”及“45→80”等組合信息，信息量不夠。限速報文采用ETCS第65包。臨時限速的3種信息，分別如圖1所示。

方案1優(yōu)點是高速線與既有線標準一致，技術(shù)上可行；缺點是由于該方案涉及外方供貨的有關(guān)合同談判、采購、設(shè)計和調(diào)試等，非常繁瑣，工期很難保證，并且投資高。方案2優(yōu)點是在既有線CTCS-2級提速區(qū)段取得一定經(jīng)驗，采用ETCS 1車載設(shè)備可以識別的應(yīng)答器報文，從技術(shù)上是可行的；缺點是增加列控中心需要研發(fā)調(diào)試，為了與既有線列控中心臨時限速設(shè)置保持一致，報文數(shù)量巨大，驗證和聯(lián)調(diào)聯(lián)試都存在一定難度。方案3優(yōu)點是按閉塞分區(qū)設(shè)置臨時限速，簡單易行，易于驗證；缺點是正線上每個有源應(yīng)答器處需增加6芯控制電纜（實用），臨時限速只能設(shè)置一檔。方案2與方案3相比投資相差不大，方案3投資少一些，但限速等級只有一檔，今后如向CTCS-2級列控系統(tǒng)改造，需增加的設(shè)備較多。因此，推薦采用方案2作為臨時限速的解決方案。

2.3 臨時限速實施方案

2.3.1 臨時限速設(shè)置方式

列控中心從TDCS系統(tǒng)獲取臨時限速信息，選擇相應(yīng)報文，通過串口LEU和有源應(yīng)答器發(fā)送至E1列車。

2.3.2 應(yīng)答器設(shè)置原則

應(yīng)答器設(shè)置如圖2所示。

2.3.3 列控中心的信息采集

（1）從TDCS系統(tǒng)獲取臨時限速信息。

（2）區(qū)間第一架通過信號機處LEU的編碼條件，包括L3-L2-L-LU-U-HU、U2。

（3）從計算機聯(lián)鎖以進路號形式得到進路開放信息，包括接車引導(dǎo)進路。

2.3.4 列控中心接口

列控中心與TDCS、聯(lián)鎖、LEU之間接口通信協(xié)議采用既有線列控中心通信協(xié)議。

2.3.5 臨時限速設(shè)置原則

臨時限速按照既有線臨時限速設(shè)置原則進行設(shè)置，臨時限速起點以100 m為單位，長度設(shè)100、500、1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、6 000 m共8檔；速度為45、60、80、120、160 km/h共5檔。

當長度超過6 000 m時，設(shè)置全區(qū)間限速。

臨時限速管轄范圍為從本站出站信號機開始至下一個站出站信號機。在本站管轄范圍內(nèi)，臨時限速編號（NID_TSR）采用統(tǒng)一編號。如圖3所示。

臨時限速編號（NID_TSR）以車站為單位按線路編號，分界點以出站信號機為界。當臨時限速跨出出站信號機時，本站只發(fā)送出站信號機外方的限速信息，出站信號機內(nèi)方的臨時限速信息，由前方站進站信號機處的應(yīng)答器發(fā)送。

2.3.6 降級顯示

當出站信號機內(nèi)方有臨時限速，并且不能滿足列車從進站信號機開始制動的制動距離時，則列控中心給聯(lián)鎖發(fā)送降級顯示命令，聯(lián)鎖驅(qū)動降級顯示繼電器。該繼電器納入?yún)^(qū)間信號機處LEU控制電路，控制接近區(qū)段的區(qū)間有源應(yīng)答器發(fā)送出站信號機前方停車的移動授權(quán)報文。

進站信號機處LEU控制電路不考慮該繼電器接點條件，根據(jù)出站信號機開放狀態(tài)和區(qū)間閉塞分區(qū)空閑狀態(tài)發(fā)送相應(yīng)的移動授權(quán)。

降級顯示與既有線降級顯示不同，降級顯示繼電器不控制進站信號機顯示和軌道電路發(fā)碼，減少對既有非ATP列車的影響。

2.3.7 報文編制

臨時限速，采用臨時限速設(shè)置信息包【ETCS-65】設(shè)置，如表1所示，不使用臨時限速取消信息包【ETCS-66】，當列車經(jīng)過臨時限速區(qū)段后，該臨時限速信息自動失效。

表1 臨時限速設(shè)置信息包【ETCS-65】

應(yīng)答器鏈接信息，對于提供臨時限速報文的應(yīng)答器，當鏈接失敗時，車載設(shè)備采用常用制動。停車后，司機與調(diào)度員聯(lián)系，根據(jù)調(diào)度命令運行，當列車運行至下一個閉塞分區(qū)，接收到新的移動授權(quán)信息后，車載設(shè)備將轉(zhuǎn)換到全監(jiān)控模式。

3 結(jié)束語

在既有線實施ETCS 1級列控系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要考慮既有線客貨混運的運輸要求和特定行車指揮方式。如臨時限速在客運專線是按閉塞分區(qū)設(shè)置，數(shù)據(jù)量減少很多，易于驗證。但既有線LKJ的臨時限速管理按100 m為長度設(shè)置，要求車站值班員對不同等級的列車分別設(shè)置臨時限速是不現(xiàn)實的，也容易發(fā)生問題。因此，ETCS 1級的臨時限速只能納入既有線臨時限速管轄范疇，通過TDCS系統(tǒng)與LKJ統(tǒng)一設(shè)置和管理。既有線實施ETCS 1級列控系統(tǒng)同客運專線一樣，也應(yīng)按照系統(tǒng)試驗、集成試驗和試運行的步驟組織調(diào)試驗收，經(jīng)過動態(tài)試驗驗證其系統(tǒng)功能。