適應(yīng)300～350km/h動(dòng)車組下線運(yùn)行既有線C2改造方案研究

袁 娟

*中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 工程師，710043 西安

2007年，我國(guó)鐵路實(shí)施第六次大面積提速，在京哈、京滬、京廣、隴海、浙贛、膠濟(jì)、武九、廣深線等既有干線的有條件區(qū)段，投入使用動(dòng)車組，運(yùn)行速度達(dá)到200 km/h及以上。對(duì)應(yīng)信號(hào)系統(tǒng)也進(jìn)行了既有線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)改造，滿足動(dòng)車組ATP以一次曲線模式控制安全運(yùn)行的要求。本文主要討論在改造工程量最少的前提下，實(shí)現(xiàn)300～350 km/h動(dòng)車組下線運(yùn)行所需的列控系統(tǒng)改造方案。

1 既有線CTCS-2級(jí)適應(yīng)300～350 km/h動(dòng)車運(yùn)行必備的條件

由于300～350 km/h動(dòng)車組下線運(yùn)行是在客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)形成之前的過渡方式，而對(duì)于既有線C2的改造必然對(duì)運(yùn)輸產(chǎn)生巨大的影響，所以，沒必要將既有線C2完全升級(jí)為客專C2，應(yīng)分析既有線C2適應(yīng)300～350 km/h動(dòng)車組運(yùn)行所必備的條件，對(duì)既有線C2進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，使其能適應(yīng)300～350 km/h動(dòng)車組下線運(yùn)行即可。

300～350 km/h動(dòng)車組的C2車載設(shè)備與既有線C2動(dòng)車組車載設(shè)備，在結(jié)構(gòu)、功能、工作模式以及對(duì)列控信息的處理邏輯上基本一致，主要不同之處如下。

1．既有線C2動(dòng)車組由LKJ提供里程信息和車站名信息，300～350 km/h動(dòng)車組無(wú)LKJ設(shè)備，運(yùn)行至既有線C2區(qū)段將無(wú)法獲得里程信息和車站名信息，影響司機(jī)對(duì)動(dòng)車組運(yùn)行情況的掌握，對(duì)司機(jī)駕駛有一定影響。

2．既有線C2動(dòng)車組由磁鋼提供過分相信息，300～350 km/h動(dòng)車組要求應(yīng)答器提供過分相信息，運(yùn)行至既有線C2區(qū)段將無(wú)法獲得過分相信息，影響動(dòng)車正常運(yùn)行。

所以，必須在既有線C2區(qū)段適當(dāng)位置的應(yīng)答器中，增加 ETCS-72(文本信息包)，ETCS-79(里程信息包)以及ETCS-68(特殊信息包)，以滿足300～350 km/h動(dòng)車組的下線運(yùn)行。

2 既有線CTCS-2級(jí)列控方案存在的不足

受技術(shù)水平、既有線信號(hào)設(shè)備狀況、工程投資、系統(tǒng)設(shè)備開發(fā)周期等因素的限制，既有線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)技術(shù)方案存在一些不足之處。

為了適應(yīng)300～350 km/h動(dòng)車組下線運(yùn)行，需要對(duì)既有列控系統(tǒng)進(jìn)行改造，如果在改造的過程中，能夠通過增加少量投資和工程量，對(duì)臨時(shí)限速的設(shè)置原則進(jìn)行修改將是很有意義的。既有線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)列控中心單方向臨時(shí)限速管轄范圍如圖1所示。

圖1 既有列控中心臨時(shí)限速管轄范圍示意圖

列控中心單方向臨時(shí)限速的管轄范圍從本站進(jìn)站口開始至前方站出站信號(hào)機(jī)處，每個(gè)臨時(shí)限速管轄范圍內(nèi)僅允許設(shè)一處臨時(shí)限速。當(dāng)站內(nèi)正線發(fā)車進(jìn)路或離去區(qū)段內(nèi)有臨時(shí)限速時(shí)，該臨時(shí)限速信息并未發(fā)送至運(yùn)行于區(qū)間的動(dòng)車組，需對(duì)應(yīng)的進(jìn)站信號(hào)機(jī)降級(jí)點(diǎn)黃燈、接近區(qū)段發(fā)黃碼，以保證動(dòng)車組運(yùn)行安全。但對(duì)于普速列車，由于運(yùn)行速度低，制動(dòng)距離短，即使離去區(qū)段有臨時(shí)限速，對(duì)應(yīng)的進(jìn)站信號(hào)機(jī)也可不降級(jí)。對(duì)于既有線動(dòng)車組、普速列車混合運(yùn)行的運(yùn)輸模式，進(jìn)站信號(hào)機(jī)的降級(jí)顯示降低了普速列車的通過能力。

如果取消進(jìn)站信號(hào)機(jī)降級(jí)顯示，需延長(zhǎng)臨時(shí)限速的管轄范圍，按照客專CTCS-2級(jí)的要求，管轄范圍應(yīng)為從本站進(jìn)站口開始，至前方站出站口第2個(gè)有源應(yīng)答器組再增加1個(gè)制動(dòng)距離延伸100m+100m的45 km/h限速區(qū)段，如圖2所示。

圖2 客運(yùn)專線CTCS-2臨時(shí)限速管轄范圍示意圖

但是，管轄范圍延長(zhǎng)后又帶來另一個(gè)問題，由于既有線車站之間的距離較短，且既有線改造、養(yǎng)護(hù)等施工頻繁，經(jīng)常發(fā)生一個(gè)臨時(shí)限速管轄范圍內(nèi)同時(shí)需要不同級(jí)別限速的運(yùn)輸要求。如果每個(gè)臨時(shí)限速管轄范圍內(nèi)僅允許設(shè)一處臨時(shí)限速，勢(shì)必影響既有線的正常運(yùn)營(yíng)。所以，在延長(zhǎng)臨時(shí)限速管轄范圍的同時(shí)，必須保證管轄范圍內(nèi)可設(shè)多處限速(目前鐵路客運(yùn)專線技術(shù)管理辦法中規(guī)定為3處)。

為了取消降級(jí)顯示，減少既有線上動(dòng)車組運(yùn)行對(duì)普速列車的影響，將臨時(shí)限速設(shè)置進(jìn)行升級(jí)改造是必要的。

3 既有線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)改造方案

3.1 應(yīng)答器中增加 ETCS-72，ETCS-79以及ETCS-68報(bào)文信息內(nèi)容

為了盡量減少對(duì)既有應(yīng)答器報(bào)文的修改，分相區(qū)應(yīng)答器與區(qū)間應(yīng)答器組或進(jìn)站應(yīng)答器組共用，滿足該應(yīng)答器至分相區(qū)的距離為列車按該區(qū)段線路允許速度運(yùn)行大于5s的距離。與分相區(qū)相鄰的連續(xù)2組應(yīng)答器組提供過分相信息，正、反向均如此設(shè)置。由于過分相信息有方向性，需成對(duì)設(shè)置，若既有區(qū)間應(yīng)答器為單個(gè)設(shè)置，為了減少對(duì)既有應(yīng)答器報(bào)文的修改，將新增應(yīng)答器就近設(shè)于區(qū)間應(yīng)答器組內(nèi)，不改變組內(nèi)第1個(gè)應(yīng)答器的位置，也不改變既有應(yīng)答器組之間的鏈接關(guān)系，如圖3所示。

圖3 組內(nèi)增加應(yīng)答器位置示意圖

如按照鐵科技 ［2009］ 143號(hào)文的要求，在每個(gè)區(qū)間應(yīng)答器組內(nèi)寫入ETCS-72包和ETCS-79包報(bào)文，可能造成所有的既有應(yīng)答器容量均不足，需要大量增加應(yīng)答器，改造工程巨大;另一方面，由于ETCS-72，ETCS-79報(bào)文信息不參與控車邏輯，僅在DMI上顯示供司機(jī)駕駛參考之用，因此可在部分容量滿足要求的應(yīng)答器中寫入該信息包即可，如在新增的過分相應(yīng)答器內(nèi)寫入該報(bào)文，減少應(yīng)答器的修改量，減少行車干擾。

3.2 修改臨時(shí)限速設(shè)置原則

維持既有臨時(shí)限速下發(fā)途徑不變，對(duì)既有線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)臨時(shí)限速設(shè)置原則進(jìn)行升級(jí)，臨時(shí)限速設(shè)置流程、臨時(shí)限速管轄范圍、管轄范圍內(nèi)臨時(shí)限速的數(shù)量、限速區(qū)長(zhǎng)度、限速等級(jí)等設(shè)置原則，均按照客專CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造。

列控中心單方向臨時(shí)限速管轄范圍內(nèi)僅能設(shè)一處臨時(shí)限速，是受當(dāng)時(shí)有源應(yīng)答器報(bào)文為預(yù)存儲(chǔ)方式限制，每增加一處限速，列控中心預(yù)存儲(chǔ)的報(bào)文就要成指數(shù)倍增加。所以，要將臨時(shí)限速管轄范圍內(nèi)的臨時(shí)限速數(shù)量增加到3處，必須對(duì)列控中心的軟件和硬件 (更換個(gè)別功能板卡即可)進(jìn)行升級(jí)，使其支持動(dòng)態(tài)組幀算法。

4 結(jié)論

既有線 CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)增加 ETCS-72，ETCS-79以及ETCS-68報(bào)文之后，能夠適應(yīng)300～350 km/h動(dòng)車組下線運(yùn)行。為了提升系統(tǒng)的安全性和運(yùn)輸效率，同時(shí)應(yīng)對(duì)既有線CTCS-2級(jí)臨時(shí)限速設(shè)置原則進(jìn)行升級(jí)，使既有線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)更加完善。

鄭西客運(yùn)專線于2010年年初開通運(yùn)營(yíng)，西寶客運(yùn)專線將于2013年建成開通，這期間，為了擴(kuò)大乘客的乘車選擇，提高鐵路運(yùn)輸?shù)母?jìng)爭(zhēng)力，將300～350 km/h動(dòng)車組的運(yùn)行區(qū)間擴(kuò)大至寶雞，為此對(duì)隴海線西寶段列控系統(tǒng)進(jìn)行改造，于2010年11月完成開通，至今運(yùn)用良好，證明了本設(shè)計(jì)方案的正確性，可供類似項(xiàng)目借鑒。

［1］ 石先明．客運(yùn)專線CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案探討［Z］ ．2007年鐵路通信、信號(hào)、信息專業(yè)工程設(shè)計(jì)年會(huì)論文集.

［2］ 齊亞娜，聶影．既有線200km/h區(qū)段CTCS-2地面配套改造方案研究［J］ ．中國(guó)鐵路，2006，5.

［3］ 鄒少文．列控系統(tǒng)臨時(shí)限速設(shè)計(jì)方案探討［J］ ．鐵道工程學(xué)報(bào)，2008(2).