長(zhǎng)大隧道軌道電路穩(wěn)定性方案研究

熊志勇

軌道電路作為保證列車(chē)運(yùn)行安全的重要檢查設(shè)備，其工作的穩(wěn)定性受到了多方條件的限制，尤其是在長(zhǎng)大隧道中，控制因素更多。比如對(duì)于地下水系豐富的隧道，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)后，可能會(huì)產(chǎn)生滲漏水、積水等現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)造成道床電阻降低，如果隧道處于長(zhǎng)大下坡地段內(nèi)，列車(chē)長(zhǎng)時(shí)間處于制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，會(huì)造成鐵屑灑落軌面，影響道床參數(shù)的穩(wěn)定，從而影響信號(hào)軌道電路設(shè)備可靠的工作。

目前，高速鐵路橋隧比例通常較大，并且隧道內(nèi)采用板式無(wú)砟雙塊式整體道床，由于鋼軌下有比較密集的結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)，當(dāng)鋼軌傳輸電流時(shí)，會(huì)在整體道床內(nèi)鋼筋網(wǎng)上產(chǎn)生渦流，因此會(huì)對(duì)軌道電路鋼軌參數(shù)產(chǎn)生影響，縮短軌道電路的極限長(zhǎng)度，影響軌道電路的穩(wěn)定性。

國(guó)內(nèi)幾條通過(guò)山區(qū)、隧道的自動(dòng)閉塞采用軌道電路設(shè)備后，由于道床惡化造成軌道電路難于正常工作，對(duì)運(yùn)輸產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而軌道電路的極限長(zhǎng)度和機(jī)車(chē)信號(hào)的傳送距離都受到道床電阻與軌道電路分路不良的影響。低道床電阻和無(wú)砟軌道對(duì)軌道電路的干擾，已經(jīng)嚴(yán)重影響了自動(dòng)閉塞的使用，甚至影響了運(yùn)輸生產(chǎn)和安全。因此，對(duì)于長(zhǎng)大隧道需要采用合理可行的技術(shù)方案去解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。在深入研究ETCS-1級(jí)列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)大隧道諸多問(wèn)題進(jìn)行研究，提出控制方案加以解決。

1 ETCS-1級(jí)系統(tǒng)原理和構(gòu)成

ETCS-1級(jí)系統(tǒng)移動(dòng)授權(quán)通過(guò)在每一個(gè)閉塞分區(qū)入口處 (包括進(jìn)、出站信號(hào)機(jī))設(shè)置的有源應(yīng)答器向列車(chē)傳送，完成車(chē)-地信息傳輸。該應(yīng)答器組與帶越行指示燈的停車(chē)標(biāo)志牌相連。移動(dòng)授權(quán)包括列車(chē)前方的進(jìn)路信息，如信號(hào)開(kāi)放/停車(chē)標(biāo)志牌信息或者目視進(jìn)路信息。

ETCS-1級(jí)列控系統(tǒng)的地面設(shè)備包括ACC(區(qū)域控制計(jì)算機(jī))、帶越行指示燈的停車(chē)標(biāo)志牌、MSTT(通用現(xiàn)場(chǎng)單元控制器)和應(yīng)答器等。ETCS-1級(jí)列控系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備包括ETCS-1車(chē)載計(jì)算機(jī)、軌道電路接收天線(xiàn)、應(yīng)答器接收天線(xiàn)、速度傳感器、雷達(dá)傳感器等。

2 長(zhǎng)大隧道ETCS-1級(jí)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

長(zhǎng)大隧道可采用軌道電路+有源應(yīng)答器方案，軌道電路完成軌道占用檢查和斷軌檢查，有源應(yīng)答器完成車(chē)-地信息傳輸;也可采用計(jì)軸設(shè)備+有源應(yīng)答器方案，計(jì)軸設(shè)備完成軌道占用檢查，有源應(yīng)答器完成車(chē)-地信息傳輸。閉塞分區(qū)布置原則與全線(xiàn)保持一致，按照四顯示自動(dòng)閉塞布置，閉塞分區(qū)分界點(diǎn)設(shè)置四顯示自動(dòng)閉塞通過(guò)信號(hào)機(jī)。

2.1 軌道占用檢查

軌道占用檢查可使用軌道電路或計(jì)軸設(shè)備完成，分析如下。

1．采用ZPW-2000A軌道電路，受ZPW-2000A軌道電路電纜傳輸長(zhǎng)度要求的限制，需在隧道內(nèi)加設(shè)一處中繼站。同時(shí)，為了滿(mǎn)足軌道電路的可靠接收，要考慮軌道電路分割。在長(zhǎng)大隧道，ZPW-2000A軌道電路作為軌道占用檢查，當(dāng)?shù)来矖l件不良時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“紅光帶”現(xiàn)象。如果ZPW-2000A軌道電路能夠解決“紅光帶”問(wèn)題，軌道電路也可作為車(chē)-地信息傳輸通道，設(shè)置有源應(yīng)答器沒(méi)有必要。所以，此方案不可行。

2．采用25Hz相敏軌道電路，能夠滿(mǎn)足軌道占用檢查和斷軌檢查的要求，但該軌道電路只針對(duì)站內(nèi)使用，在區(qū)間無(wú)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，而且同樣存在“紅光帶”現(xiàn)象。

3．采用計(jì)軸完成閉塞分區(qū)以及兩站分界點(diǎn)至進(jìn)站信號(hào)機(jī)處大區(qū)間的占用檢查。計(jì)軸設(shè)備由室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備組成。室外每閉塞分區(qū)入口設(shè)置計(jì)軸室外設(shè)備，用于完成每閉塞分區(qū)的軌道占用檢查;在天棚和查漢諾車(chē)站分別設(shè)置一套計(jì)軸室內(nèi)設(shè)備，用于輪詢(xún)計(jì)軸室外設(shè)備取得計(jì)軸數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，確定計(jì)軸區(qū)間的狀態(tài)并輸出至軌道繼電器。聯(lián)鎖系統(tǒng)采集軌道繼電器的狀態(tài)，得到所需信息。另外，兩站間分界點(diǎn)至進(jìn)站信號(hào)機(jī)處設(shè)置大區(qū)間檢查計(jì)軸設(shè)備，但只給出表示信息，不參與聯(lián)鎖。

采用計(jì)軸設(shè)備完成軌道占用檢查，不受道床電電阻變化的限制，適合長(zhǎng)大隧道的特殊環(huán)境，推薦采用。

2.2 車(chē)-地信息傳輸

車(chē)-地信息傳輸由設(shè)于每個(gè)閉塞分區(qū)邊界的有源應(yīng)答器組完成，為列車(chē)提供前方軌道區(qū)段的占用情況，并向列車(chē)發(fā)送移動(dòng)授權(quán)。軌旁設(shè)備包括帶越行指示燈的停車(chē)標(biāo)志牌、MSTT(通用現(xiàn)場(chǎng)單元控制器)和應(yīng)答器。隧道兩端車(chē)站設(shè)置適用于E1控制的聯(lián)鎖設(shè)備，用于控制2個(gè)車(chē)站的聯(lián)鎖及ACC(區(qū)域控制計(jì)算機(jī));在區(qū)間適當(dāng)位置設(shè)置ACC，ACC之間通過(guò)光纜通信，ACC采集前方軌道電路的占用情況，通過(guò)MSTT將該信息傳送至軌旁有源應(yīng)答器，完成應(yīng)答器和在停車(chē)標(biāo)志板上安裝的越行指示燈的控制。

圖1 ETCS-1與CTCS-0間級(jí)間轉(zhuǎn)換示意圖

2.3 級(jí)間轉(zhuǎn)換

在隧道內(nèi)采用ETCS-1級(jí)列控系統(tǒng)，在本線(xiàn)其他地段采用CTCS-0級(jí)列控系統(tǒng)，參照CTCS-2與CTCS-0之間的級(jí)間轉(zhuǎn)換方式，ETCS-1與CTCS-0之間的級(jí)間轉(zhuǎn)換采用無(wú)源應(yīng)答器方式，級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)設(shè)于A站和B站區(qū)間適當(dāng)位置。如圖1所示。

2.4 車(chē)載設(shè)備

ETCS-1級(jí)車(chē)載系統(tǒng)主要硬件組成如下。

1．機(jī)柜，包含:2臺(tái) ETCS車(chē)載計(jì)算機(jī) (類(lèi)型:TCC)，1個(gè)風(fēng)扇，1臺(tái)安裝在19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)籠上的仲裁記錄器，軌道電路讀取器 (TCR)，連接頭。

2．2個(gè)應(yīng)答器天線(xiàn)。

3．2個(gè)速度傳感器。

4．2個(gè)雷達(dá)傳感器。

ETCS-1人機(jī)界面向司機(jī)顯示以下主要信息:列車(chē)實(shí)際速度、列車(chē)最高速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離。

由于機(jī)車(chē)在隧道以外的其他地段采用四顯示自動(dòng)閉塞+機(jī)車(chē)信號(hào)的方式，機(jī)車(chē)信號(hào)采用燈列式的顯示方式，為了保持人機(jī)界面的一致性，應(yīng)對(duì)ETCS-1人機(jī)界面進(jìn)行修改，與國(guó)內(nèi)機(jī)車(chē)信號(hào)的顯示方式和顯示含義保持一致。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)目前長(zhǎng)大隧道的各方面控制條件進(jìn)行分析，采用E1級(jí)列控系統(tǒng)方式在滿(mǎn)足控制電纜要求、防雷的條件下，可以有效地解決長(zhǎng)大隧道軌道電路分路不良問(wèn)題。

［1］ ZPW-2000A型無(wú)絕緣移頻自動(dòng)閉塞培訓(xùn)教材［Z］．北京鐵路信號(hào)工廠(chǎng)，2005，3．

［2］ 林瑜筠.新型移頻自動(dòng)閉塞［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社．2007．

(責(zé)任編輯:張 利)