既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程設計方案研究

周華鋒

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安 710043）

1 既有信號設備與CTCS-2級配套存在的問題分析

1）既有線區(qū)段未解決臨時限速問題，臨時限速時司機需根據(jù)調(diào)度命令行車。實施CTCS-2級配套改造后，系統(tǒng)可自動實現(xiàn)臨時限速功能。

2）既有線車站電碼化疊加ZPW-2000系列，未實現(xiàn)反向運行貫通發(fā)碼，不滿足鐵道部相關(guān)文件要求。

實施CTCS-2級配套改造后，按鐵運［2005］118號及鐵技運［2007］43號文對車站電碼化的要求調(diào)整相鄰到發(fā)線之間、接發(fā)車進路之間的載頻配置，增加反向發(fā)車進路，列控車載設備根據(jù)應答器的軌道信息報文對接收軌道電路信息載頻進行鎖定接收，從而達到抗鄰線干擾的目的。

2 既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程設計方案

2.1 列控系統(tǒng)

1）每個車站安裝二乘二取二安全冗余結(jié)構(gòu)的列控中心設備，并與站內(nèi)相關(guān)設備（CTC/TDCS、計算機聯(lián)鎖、微機監(jiān)測、LEU）接口。

2）每個車站設置2個LEU，進、出站口均設置有源和無源應答器組成的應答器組。

3）區(qū)間設置應答器（組），用于提供線路固定參數(shù)，如線路坡度、線路允許速度、軌道區(qū)段和鏈接信息等。

4）CTCS-2級區(qū)段與CTCS-0/CTCS-1級區(qū)段的分界處，設置級間轉(zhuǎn)換無源應答器組，以實現(xiàn)列控車載設備與列車運行監(jiān)控記錄裝置(LKJ)之間的轉(zhuǎn)換。

2.2 軌道電路

軌道電路完成列車占用檢測及列車完整性檢查，連續(xù)向列車傳送控制信息。當既有四顯示移頻自動閉塞系統(tǒng)在滿足牽引計算、追蹤間隔以及本線運輸能力要求的前提下，無需調(diào)整區(qū)間信號機布點和顯示方式；反向仍采用自動站間閉塞方式。因此，ZPW-2000A軌道電路可充分利用。

站內(nèi)電碼化調(diào)整，使站內(nèi)正線接、發(fā)車進路電碼化發(fā)送設備載頻交替設置，相鄰到發(fā)線的發(fā)送設備載頻交替設置；增加上、下行正線反向發(fā)車進路電碼化。根據(jù)線路運營速度及動車組性能調(diào)整站內(nèi)及區(qū)間低頻信息（如是否考慮L2、L3碼等），以滿足部頒《機車信號信息定義及分配》（TB/T3060-2002）規(guī)定。

2.3 CTC/TDCS設備

CTC/TDCS設備主要進行以下兩方面改造。

1）增加CTCS-2級區(qū)段臨時限速設置流程和操作顯示界面功能。

2）增加與車站列控中心通信接口，向車站列控中心發(fā)送臨時限速調(diào)度命令，并接收車站列控中心臨時限速設置狀態(tài)。

2.4 車站聯(lián)鎖設備

車站計算機聯(lián)鎖設備主要進行以下兩方面改造。

1）增加列車進路編號發(fā)送和進站信號機降級顯示功能。

2）增加與車站列控中心通信接口，向車站列控中心發(fā)送列車進路編號，并接收車站列控中心發(fā)送進站信號機降級顯示命令。

對于繼電聯(lián)鎖車站，增加與車站列控中心的繼電采集和驅(qū)動接口，以實現(xiàn)車站列控中心進路識別和進站信號機降級顯示控制功能。

2.5 微機監(jiān)測

配合CTCS-2級列控系統(tǒng)改造，微機監(jiān)測系統(tǒng)主要是增加與車站列控中心的通信接口，接收來自車站列控中心的監(jiān)測信息，監(jiān)測列控中心工作狀態(tài)、LEU及應答器工作狀態(tài)。

3 既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程設計方案中重點、難點問題分析

3.1 電碼化設計問題

1）電碼化載頻配置。

按照鐵運［2005］118號、鐵科技函［2006］747號、科技運［2007］43號等文件要求，既有車站電碼化載頻配置調(diào)整為：下行正線正向接車、反向接車載頻為1700-1/1700-2，下行正線正向發(fā)車、反向發(fā)車載頻為2300-1/2300-2；上行正線正向接車、反向接車載頻為2000-1/2000-2，上行正線正向發(fā)車、反向發(fā)車載頻為2600-1/2600-2；側(cè)線股道按方向分別設置：股道下行側(cè)采用下行頻率1700-1/2300-1，股道上行側(cè)采用上行頻率2000-1/2600-1，相鄰股道載頻交替設置。如圖1所示。

2）反向發(fā)車進路電碼化設計。

既有線反向按照自動站間閉塞運行，在車站反向出站口的有源和無源應答器提供至運行前方車站的線路參數(shù)。既有線CTCS-2級區(qū)段，動車組ATP車載設備控制的反向最高速度按線路允許速度設置。

既有線車站站內(nèi)電碼化均未設置上、下行正線反向發(fā)車進路電碼化，為了實現(xiàn)正、反向貫通發(fā)碼，既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程需增加上、下行正線反向發(fā)車進路電碼化設計。

①若既有為四線制疊加ZPW-2000A電碼化，則室外需要增加相應電碼化電纜、室外隔離盒，更換補償電容，室內(nèi)增加相應的匹配防雷調(diào)整組合、室內(nèi)電碼化軌道防雷組合等。

②若既有為二線制疊加ZPW-2000A電碼化，則室外需要增加相應電碼化電纜（既有送電電纜共用時），更換室外隔離盒、補償電容，室內(nèi)根據(jù)情況增加相應的匹配防雷調(diào)整組合、電碼化軌道防雷組合、電碼化隔離調(diào)整變壓器、室內(nèi)隔離盒等；發(fā)送設備可利舊使用，通過SIFMJ/XIIFMJ繼電器進行載頻切換。

3）電碼化發(fā)碼原則及區(qū)間碼序分析。

CTCS-2級列控系統(tǒng)采用既有的ZPW-2000系列軌道電路。根據(jù)《機車信號信息定義及分配》（TB/T3060-2002）和《既有線CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（暫行）》（科技運［2007］43號），CTCS-2級列控系統(tǒng)中軌道電路基本碼序為：

①停車碼序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U→HU;

②45 km/h側(cè)線接車進路碼序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U2→UU;

③80 km/h側(cè)線接車進路碼序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U2S→UUS。

軌道電路信息中3個信息碼具有明確的目標速度含義，它們分別是：

HU:0 km/h；UU:45 km/h；UU:80 km/h。

次高碼序及以下的各閉塞分區(qū)長度之和應滿足列車正常減速至規(guī)定值或停車的制動距離要求。車站電碼化及區(qū)間軌道電路基本碼序是否一定要發(fā)送L2、L3、L4、L5碼，需要根據(jù)線路運行速度確定。

①制動初速度為160 km/h、線路坡度為-20‰時，列車常用制動距離約為2.9 km；當碼序發(fā)送至L碼時，表示3個及以上閉塞分區(qū)空閑，3個閉塞分區(qū)長度之和應能滿足2.9 km的常用制動距離要求，因此，不需要發(fā)送至L2、L3碼。

②制動初速度為200 km/h、線路坡度為-20‰時，列車常用制動距離約為5.9 km；當碼序發(fā)送至L3碼時，表示5個及以上閉塞分區(qū)空閑，5個閉塞分區(qū)長度之和應能滿足5.9 km的常用制動距離要求，因此，不需要發(fā)送至L4、L5碼。

3.2 臨時限速解決方案

由于客運專線CTCS-2級列控中心技術(shù)條件與既有線CTCS-2級列控中心技術(shù)條件存在較大的差異，故臨時限速的設置方式、顯示界面及功能均有所不同。

1）既有線車站列控中心的臨時限速由車站值班員通過車站TDCS/CTC設備設置，管轄范圍是從本站進站信號機至前方站的出站信號機，在該管轄范圍外的臨時限速，將無法通過本站列控中心發(fā)送。因此，當列車運行前方車站出站信號機外方一定范圍內(nèi)有臨時限速時，前方站列控中心無法發(fā)送相應的臨時限速預告信息，列車仍按線路允許最高速度運行。前方站列控中心通過聯(lián)鎖控制進站信號機降級顯示黃燈，接近軌道區(qū)段發(fā)U碼，列車以出站信號機為停車目標點提前減速。當列車通過進站信號機，接收到進站口應答器發(fā)送的臨時限速信息后，控制列車以規(guī)定速度進入臨時限速區(qū)。該方式分為站內(nèi)限速和區(qū)間限速，限速等級共設45、60、80、120、160 km/h 5檔，相鄰兩車站間一個運行方向只能設置一處限速。

2）客運專線臨時限速由CTC中心集中管理，車站列控中心和中繼站列控中心，其單方向臨時限速管轄范圍從本站進站信號機開始至前方站出站口或中繼站第2個應答器組再加一個制動距離。該方式分為正線限速和側(cè)線限速，區(qū)間及站內(nèi)正線限速區(qū)域以閉塞分區(qū)為基本單位，限速等級共設45、80、120、160、200、250 km/h 6檔；車站側(cè)線限速以咽喉區(qū)和到發(fā)線為基本單位，限速等級設45 km/h一檔，18號（不含）以上道岔區(qū)段限速在以上6檔中選擇其中一檔。在其臨時限速管轄范圍內(nèi)，允許3處限速。

與既有線相比，客運專線列控中心管轄范圍擴大，取消了進站信號機的降級顯示，避免了進站信號機降級顯示引起“制動→加速→制動”的過程，提高了舒適度和運輸效率。因此，既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程中，按客運專線標準設置臨時限速更加合理，也便于調(diào)度臺臨時限速命令操作及顯示界面的統(tǒng)一。

3.3 既有線CTCS-2列控系統(tǒng)應答器設置原則

1）進、出站端處應答器設置。

進、出站端處設置由1個有源應答器和無源應答器組成的應答器組，有源應答器靠近信號機設置，距機械絕緣節(jié)的距離應大于車載應答器接收天線與軌道電路信息接收天線間的距離。按照科技運［2008］143文的要求，設置在進站信號機外方30±0.5 m，組內(nèi)相鄰應答器間的距離為5+0.5 m。

2）閉塞分區(qū)入口處應答器設置。

區(qū)間每隔2、3個閉塞分區(qū)（總長度小于4 000 m）設置應答器（組），設置在閉塞分區(qū)入口處，沿著列車正向運行方向，距調(diào)諧單元（BA）的距離應大于車載應答器接收天線與軌道電路信息接收天線間的距離。按照科技運［2008］143文的要求，設置在閉塞分區(qū)入口200±0.5 m，組內(nèi)相鄰應答器間的距離為5+0.5 m。

3）級間轉(zhuǎn)換應答器組設置。

級間轉(zhuǎn)換應在區(qū)間列車較少使用制動的低速區(qū)段（160 km/h及以下）進行，設正向預告點應答器、轉(zhuǎn)換執(zhí)行點應答器和反向預告點應答器。預告點應答器至執(zhí)行點應答器距離應滿足司機確認所需要的時間，一般按5 s設計（按240 m≈160 km/h×5 s）；執(zhí)行點應答器設置在距閉塞分區(qū)入口30±0.5 m處，距出站端距離應大于一個重聯(lián)動車組列車長度（約450 m）。

4）其他應答器設置。

分相區(qū)定位應答器組（DW-F）與相鄰應答器組共有，按部相關(guān)規(guī)定要求，應在分相區(qū)前方10 s、20 s外方兩個應答器組發(fā)送分相區(qū)信息。

斷鏈應答器（DL）與相鄰應答器組共有設置。

3.4 應答器報文的有關(guān)問題

既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)條件中，未定義“文本信息［ETCS-72］、里程信息［ETCS-79］”信息包，B類車（裝備有CTCS-2級列控車載設備和列車運行監(jiān)控記錄裝置（LKJ），200 km/h及以上動車組）是根據(jù)LKJ提供里程信息，確定列車在區(qū)間的位置。

A類車（裝備CTCS-2級列控車載設備和CTCS-3級列控車載設備，300 km/h及以上動車組）未裝設LKJ設備，若A類車在既有線CTCS-2級區(qū)段運行時將無法得到里程信息，也無法確定列車在區(qū)間的位置。因此，若A類車需要下線至既有線CTCS-2級區(qū)段，則需在區(qū)間應答器報文中增加ETCS-72、ETCS-79報文信息。

4 結(jié)束語

隨著我國客運專線建設高潮的掀起，大量普速鐵路也在進行既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)配套改造。本文對既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程的設計方案進行了研究，對重點、難點問題提出了一些解決方案，希望能對后續(xù)項目的工程設計有所借鑒。

[1]鐵運[2005]118號 既有線200 km/h動車組列控系統(tǒng)車載和地面設備配置及運用技術(shù)原則（暫行）補充規(guī)定[S].

[2]鐵科技函[2006]747號 既有線提速200 km/h技術(shù)條件（試行）[S].

[3]科技運[2007]43號 既有線CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（暫行）[S].

[4]科技運[2007]158號 客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)中心技術(shù)規(guī)范（暫行）[S].

[5]科技運[2008]143號 CTCS-2級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V1.0）[S].