京津城際信號(hào)系統(tǒng)與災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

張文匯

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

隨著我國(guó)高速鐵路和客運(yùn)專線建設(shè)的快速發(fā)展，列車運(yùn)行速度越來(lái)越高，對(duì)鐵路安全的要求也隨之提高。在這種背景下，災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在落物、地震、風(fēng)、雨、雪等對(duì)列車運(yùn)行安全造成威脅的災(zāi)害發(fā)生時(shí)，災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)將這些災(zāi)害信息及時(shí)傳送到鐵路的各相關(guān)系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)行安全方面承擔(dān)著至關(guān)重要的作用，所以，信號(hào)系統(tǒng)與災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)的接口及信號(hào)系統(tǒng)收到災(zāi)害報(bào)警信息后的反應(yīng)成為高速鐵路和客運(yùn)專線信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。

京津城際鐵路作為我國(guó)第一條時(shí)速350 km/h的客運(yùn)專線，率先使用了災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)。京津城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)與災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)的成功結(jié)合運(yùn)用，為其他300 km/h及以上高速鐵路和客運(yùn)專線的建設(shè)提供了指導(dǎo)和參考，也為將來(lái)鐵道部制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)打下了基礎(chǔ)。

1 京津城際信號(hào)系統(tǒng)組成

京津城際信號(hào)系統(tǒng)采用CTCS-3D列控系統(tǒng)，兼容CTCS-2級(jí)。CTCS-3D系統(tǒng)通過(guò)地面應(yīng)答器組向列車傳遞運(yùn)行許可，并通過(guò)車載軌道電路讀取器向車載ATP提供注入信息，以彌補(bǔ)點(diǎn)式信息的不足。

CTCS-3D系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的CTC和西門(mén)子公司的SIMIS W聯(lián)鎖列控一體化設(shè)備（端站除外），每個(gè)閉塞分區(qū)都設(shè)置有源應(yīng)答器組，有源應(yīng)答器由SIMIS W的區(qū)域控制計(jì)算機(jī)（ACC）控制。CTCS-3D和CTCS-2系統(tǒng)共用聯(lián)鎖和應(yīng)答器，同時(shí)全線使用ZPW-2000A軌道電路并由列控中心控制其實(shí)現(xiàn)CTCS-2級(jí)發(fā)碼。端站采用國(guó)產(chǎn)DS6-K5B聯(lián)鎖，通過(guò)列控中心控制有源應(yīng)答器。CTCS-3D車載系統(tǒng)同時(shí)配備軌道電路讀取器（TCR），在接收到的軌道電路碼序有突變時(shí)，向車載設(shè)備注入信息，由車載安全計(jì)算機(jī)控制列車實(shí)施最大常用制動(dòng)。

目前，京津城際的災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)只有落物報(bào)警系統(tǒng)已投入使用，其他災(zāi)害的報(bào)警系統(tǒng)尚未實(shí)施。信號(hào)系統(tǒng)預(yù)留了與其他災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)的接口。

2 京津城際信號(hào)系統(tǒng)與落物報(bào)警系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)

落物報(bào)警的目的是在鐵路上方有公路或鐵路立交橋、路塹地段、隧道口等可能會(huì)有物體從上方落到鐵路線路上的地點(diǎn)，一旦發(fā)生落物的情況及時(shí)報(bào)警，使列控系統(tǒng)盡快采取措施，盡量以避免線路上正在運(yùn)行的列車發(fā)生危險(xiǎn)。

京津城際線路大部分為高架橋，無(wú)隧道和路塹地段，故落物報(bào)警系統(tǒng)只安裝在鐵路線路上方的立交橋處。

全線共有5處跨鐵路的立交橋由落物報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行落物監(jiān)測(cè)，其中4處在區(qū)間，1處在天津站內(nèi)。在區(qū)間的4處中有1處在北京南站X2LQ區(qū)段，其他3處距車站較遠(yuǎn)。

2.1 報(bào)警信息傳遞

落物報(bào)警系統(tǒng)在落物發(fā)生時(shí)，在北京局調(diào)度所調(diào)度指揮中心有報(bào)警和視頻顯示。

在調(diào)度中心，CTC系統(tǒng)與落物報(bào)警系統(tǒng)相連，CTC終端針對(duì)每處落物監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置“恢復(fù)通車”和“臨時(shí)恢復(fù)通車”的按鈕及表示燈?！芭R時(shí)恢復(fù)通車”的按鈕及表示燈分上、下行或分區(qū)設(shè)置。

在與落物監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)的信號(hào)機(jī)械室或信號(hào)集裝箱內(nèi)設(shè)置以下繼電器以傳遞報(bào)警信息：落物繼電器LWJ、臨時(shí)通車?yán)^電器LTJ（分上、下行或分區(qū)設(shè)置）。繼電器由落物報(bào)警系統(tǒng)通過(guò)電纜驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)落物發(fā)生后，落物報(bào)警系統(tǒng)電網(wǎng)被破壞，落物繼電器LWJ落下，向信號(hào)系統(tǒng)傳遞報(bào)警。在電網(wǎng)修復(fù)前，若物體已移出鐵路線路，經(jīng)人工確認(rèn)，調(diào)度員可按下“臨時(shí)恢復(fù)通車”按鈕，由落物報(bào)警系統(tǒng)控制臨時(shí)通車?yán)^電器LTJ吸起，向信號(hào)系統(tǒng)傳遞可臨時(shí)恢復(fù)通車的信息。電網(wǎng)修復(fù)后，落物繼電器LWJ不能自動(dòng)吸起，由調(diào)度員按下“恢復(fù)通車”按鈕，落物報(bào)警系統(tǒng)控制落物繼電器LWJ吸起、臨時(shí)通車?yán)^電器LTJ落下，向信號(hào)系統(tǒng)傳遞恢復(fù)通車的信息。

2.2 報(bào)警后信號(hào)系統(tǒng)的處理

1）區(qū)間落物防護(hù)。

與落物監(jiān)測(cè)區(qū)段相關(guān)的列控中心（TCC）和SIMIS W聯(lián)鎖的區(qū)域控制計(jì)算機(jī)（ACC）同時(shí)采集落物報(bào)警系統(tǒng)傳送的報(bào)警信息。

一旦監(jiān)測(cè)到有落物發(fā)生，若區(qū)間線路處在正向追蹤運(yùn)行狀態(tài)，由TCC控制落物所在的閉塞分區(qū)和前一閉塞分區(qū)內(nèi)的軌道電路發(fā)H碼，其他軌道電路碼序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。對(duì)配備CTCS-2級(jí)車載設(shè)備的列車，ATP車載設(shè)備根據(jù)軌道電路信息生成一條至落物區(qū)段停車的監(jiān)控曲線控制列車停車。區(qū)間落物防護(hù)如圖1所示。

對(duì)配備CTCS-3D車載設(shè)備的列車，如果車載軌道電路讀取器（TCR）接收到的軌道電路信息碼序有突變，則向CTCS-3D車載注入信息，這使得已經(jīng)臨近落物區(qū)的列車在到達(dá)下一個(gè)閉塞分區(qū)入口處的有源應(yīng)答器組前，由車載安全計(jì)算機(jī)控制列車實(shí)施最大常用制動(dòng)。同時(shí)，由ACC向軌旁的有源應(yīng)答器組發(fā)送相應(yīng)的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列車到達(dá)下一個(gè)有源應(yīng)答器組時(shí)，能夠收到適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)信息。

以下情況認(rèn)為軌道電路的碼序發(fā)生了突變：同一閉塞分區(qū)內(nèi)軌道電路信息碼發(fā)生降級(jí)；相鄰閉塞分區(qū)信息碼未按順序（L5—L4—L3—L2—L—LU—U—HU）的降級(jí)；軌道電路信息碼為H碼。

CTCS-3D系統(tǒng)在區(qū)間反向的落物區(qū)前設(shè)有防護(hù)的有源應(yīng)答器組，在區(qū)間線路處于反向站間閉塞運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，一旦監(jiān)測(cè)到有落物發(fā)生，前方站內(nèi)聯(lián)鎖關(guān)閉向本線路發(fā)車的信號(hào)機(jī)，并取消相應(yīng)的運(yùn)行許可。列控中心控制落物所在區(qū)段及其之前所有的區(qū)間軌道電路發(fā)H碼，對(duì)區(qū)間內(nèi)還沒(méi)有到達(dá)落物區(qū)的列車，配備CTCS-2級(jí)車載設(shè)備的列車，車載設(shè)備根據(jù)軌道電路信息控制列車緊急制動(dòng)。配備CTCS-3D級(jí)車載設(shè)備的列車，在到達(dá)防護(hù)落物區(qū)的有源應(yīng)答器組前，通過(guò)TCR注入制動(dòng)信息，由車載安全計(jì)算機(jī)控制列車實(shí)施最大常用制動(dòng)。同時(shí)，由ACC向軌旁的有源應(yīng)答器組發(fā)送相應(yīng)的CTCS-3D列控信息，使未到達(dá)落物區(qū)的CTCS-3D列車到達(dá)防護(hù)落物區(qū)的有源應(yīng)答器組時(shí)，同樣能夠收到相應(yīng)制動(dòng)信息。落物區(qū)所在區(qū)段之后的軌道電路信息碼不變，使已經(jīng)越過(guò)落物區(qū)的列車照常行駛。

正向追蹤運(yùn)行時(shí)落物所在的閉塞分區(qū)和前一閉塞分區(qū)內(nèi)的軌道電路均發(fā)H碼是由于CTCS-3D系統(tǒng)的特殊要求，如果僅針對(duì)CTCS-2級(jí)系統(tǒng)而言，只要落物所在的閉塞分區(qū)的軌道電路發(fā)H碼，其他軌道電路碼序相應(yīng)調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)CTCS-2列車的落物防護(hù)。

京津城際在反向站閉塞運(yùn)行時(shí)，區(qū)間軌道電路發(fā)追蹤碼序。發(fā)生落物后，雖然對(duì)CTCS-2級(jí)系統(tǒng)而言，可以和正方向追蹤運(yùn)行一樣，只要落物所在的閉塞分區(qū)的軌道電路發(fā)H碼，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)未到達(dá)落物區(qū)的CTCS-2列車的落物防護(hù)，而不必所有落物之前軌道電路都發(fā)H碼，使得區(qū)間內(nèi)未到達(dá)的CTCS-2列車無(wú)論距離多遠(yuǎn)均產(chǎn)生緊急制動(dòng)，但CTCS-3D系統(tǒng)是將反向整個(gè)區(qū)間視為一個(gè)閉塞分區(qū)，如果軌道電路發(fā)碼和正方向追蹤運(yùn)行一樣，有可能使得距落物區(qū)較遠(yuǎn)位置的列車上的軌道電路讀取器監(jiān)測(cè)不到碼序突變，無(wú)法對(duì)CTCS-3D車載注入信息，只有到列車運(yùn)行到落物前的防護(hù)應(yīng)答器組時(shí)才能收到制動(dòng)信息，失去了對(duì)落物防護(hù)的功能。所以綜合兩個(gè)系統(tǒng)的安全考慮，京津城際按落物所在區(qū)段及其之前所有的區(qū)間軌道電路均發(fā)H碼設(shè)計(jì)，這也體現(xiàn)了京津城際信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性的一個(gè)方面。

2）靠近車站的區(qū)間落物防護(hù)。

在北京南站2LQ區(qū)段設(shè)有一處落物監(jiān)測(cè)點(diǎn)，落物報(bào)警信息同時(shí)送到北京南站信號(hào)樓和相鄰的中繼站。北京南站DS6-K5B聯(lián)鎖和列控中心、相鄰中繼站的列控中心和ACC同時(shí)采集落物報(bào)警信息。

一旦檢測(cè)到有落物發(fā)生，若區(qū)間對(duì)北京南站來(lái)說(shuō)是發(fā)車方向，則自落物所在的閉塞分區(qū)至北京南站的進(jìn)站信號(hào)機(jī)的軌道電路均發(fā)H碼，同時(shí)北京南站內(nèi)關(guān)閉向區(qū)間發(fā)車的信號(hào)機(jī)，并取消相應(yīng)運(yùn)行許可，進(jìn)路上的ZPW-2000A軌道電路發(fā)低頻27.9 Hz碼。

若區(qū)間對(duì)北京南站來(lái)說(shuō)是接車方向，信號(hào)系統(tǒng)對(duì)落物報(bào)警的處理與區(qū)間落物防護(hù)相同。

3）車站內(nèi)落物防護(hù)。

天津站落物監(jiān)測(cè)點(diǎn)橫跨下行咽喉區(qū)，天津站列控中心和K5B聯(lián)鎖同時(shí)采集報(bào)警信息。

一旦檢測(cè)到有落物發(fā)生，落物所在區(qū)段及其前后相鄰區(qū)段的ZPW-2000A軌道電路均發(fā)H碼。關(guān)閉站內(nèi)防護(hù)落物所在區(qū)段的所有列車和調(diào)車信號(hào)機(jī)，并取消相應(yīng)運(yùn)行許可，進(jìn)路上所有區(qū)段均發(fā)H碼。

3 京津城際信號(hào)系統(tǒng)預(yù)留與地震報(bào)警系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)

京津城際地震報(bào)警系統(tǒng)尚未實(shí)施，考慮到地震災(zāi)害的破壞性很強(qiáng)，信號(hào)系統(tǒng)按地震發(fā)生后所有列車全部停車設(shè)計(jì)。

SIMIS W聯(lián)鎖系統(tǒng)的全部ACC和各列控中心（TCC）均預(yù)留地震災(zāi)害的報(bào)警信息的繼電器接點(diǎn)采集接口。一旦發(fā)生報(bào)警，TCC控制所有軌道電路發(fā)送H碼。對(duì)配備CTCS-2級(jí)車載設(shè)備的列車，ATP車載設(shè)備根據(jù)軌道電路信息控制列車緊急制動(dòng)。對(duì)配備CTCS-3D級(jí)車載設(shè)備的列車，在到達(dá)下一個(gè)有源應(yīng)答器組前，通過(guò)車載TCR注入制動(dòng)信息，由車載安全計(jì)算機(jī)控制列車實(shí)施最大常用制動(dòng)。同時(shí)， SIMIS W聯(lián)鎖系統(tǒng)通過(guò)ACC向軌旁的有源應(yīng)答器組發(fā)送相應(yīng)的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列車到達(dá)下一個(gè)有源應(yīng)答器組時(shí)，同樣能夠收到緊急制動(dòng)信息。

4 京津城際信號(hào)系統(tǒng)預(yù)留與風(fēng)、雨、雪等災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)

京津城際風(fēng)、雨、雪等災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)尚未實(shí)施。由于不同級(jí)別的這類災(zāi)害對(duì)鐵路運(yùn)輸造成的影響不同，大部分情況下是要考慮臨時(shí)限速，而不是停運(yùn)，信號(hào)系統(tǒng)若要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)根據(jù)不同類型、不同級(jí)別的災(zāi)害進(jìn)行不同速度級(jí)的臨時(shí)限速非常困難，故信號(hào)系統(tǒng)按人工設(shè)置臨時(shí)限速考慮。

CTC系統(tǒng)預(yù)留與風(fēng)、雨、雪等災(zāi)害的報(bào)警信息的接口，如果發(fā)生報(bào)警，由人工根據(jù)災(zāi)害情況設(shè)置相應(yīng)級(jí)別的臨時(shí)限速。

[1]徐嘯明．CTCS-2級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)用叢書(shū)[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2007．

[2]石耀忠．京津城際軌道交通防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)析[J]．鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2008（4）：03-06.