CTCS-2級列控系統(tǒng)地面設備發(fā)碼設計及若干問題的探討

黃 榮

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063）

采用CTCS-2級列控系統(tǒng)的客運專線，區(qū)間自動閉塞采用ZPW-2000系列無絕緣移頻軌道電路，車站采用ZPW-2000系列移頻軌道電路或25 Hz相敏軌道電路疊加電碼化。區(qū)間正向按自動閉塞方式追蹤運行，反向按站間閉塞方式運行，軌道電路按追蹤碼序發(fā)碼?？紤]滿足動車組運行的安全性和舒適性，追蹤碼序最高可發(fā)至L5，軌道電路采用追蹤碼序為：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，軌道電路或電碼化采用標準載頻為1 700、2 000、2 300、2 600 Hz。

1 站內軌道電路的編碼設計

1.1 列車正向運行

列車正線運行時，將接車進路和股道、發(fā)車進路和前方區(qū)間1LQ區(qū)段定義為一個發(fā)碼分區(qū)，并與區(qū)間閉塞分區(qū)一并發(fā)追蹤碼序。

站內采用電碼化方式的車站，發(fā)碼通道常態(tài)為斷開狀態(tài)，軌道上無碼，在進路建立且列車壓入后，接通發(fā)碼通道，向軌道發(fā)追蹤碼，列車出清后斷開發(fā)碼通道。站內采用移頻軌道電路的區(qū)段，進站信號機未開放、接發(fā)車進路未建立時，進站信號機內方接車進路中除股道外的各區(qū)段均發(fā)JC碼（27.9 Hz），股道發(fā)HU碼；接車進路建立后發(fā)追蹤碼序。列車進入接車進路后，接車進路上前方區(qū)段有車占用時，后方區(qū)段發(fā)JC碼。當出站信號機未開放、發(fā)車進路未建立時，發(fā)車進路各區(qū)段均發(fā)JC碼，前方閉塞分區(qū)發(fā)追蹤碼序；發(fā)車進路建立后發(fā)追蹤碼序。發(fā)車進路上前方某區(qū)段有車占用時，后方區(qū)段發(fā)JC碼。

1.2 列車反向運行

列車反向運行時，將反向接車進路和股道、反向發(fā)車進路與前方進站信號機外方的正向接近區(qū)段（例如區(qū)間1LQG與2LQG）合并為一個發(fā)碼分區(qū)，接發(fā)車進路建立后與區(qū)間閉塞分區(qū)一并發(fā)追蹤碼序。進路建立前后站內各區(qū)段發(fā)碼方式同正向運行。

1.3 有折返作業(yè)的多個區(qū)段發(fā)碼

站內設移頻軌道電路時，由于同一時刻僅可能有一端發(fā)送低頻信息，因此需要考慮折返作業(yè)過程中區(qū)段的正、反向發(fā)碼情況。對于兩背向的進路信號機之間的區(qū)段或股道，有折返作業(yè)而該區(qū)段沒有分割點時，列車占用該軌道區(qū)段后，軌道區(qū)段發(fā)送方向不應改變，故反方向無碼，在反方向的進路建立后，由列控中心控制該軌道區(qū)段改變發(fā)送方向、正向無碼反向有碼；有折返作業(yè)而區(qū)段有分割點時（即由多個區(qū)段組成），列車占用前一個軌道區(qū)段時，列控中心即控制后方的軌道區(qū)段改變發(fā)送方向、正向無碼反向有碼，列車占用的最前方區(qū)段則在反方向進路建立后才由列控中心控制改變發(fā)送方向。

站內采用電碼化方式的股道，由于正、反方向上均設置有移頻發(fā)送盒，故不存在上述發(fā)碼倒換方向問題。

1.4 轉頻碼

動車組應采用由應答器提供轉頻信息的方案。在有普速車或有貨車上線的客運專線，由于普速車或貨車無法接收到應答器的轉頻信息，根據(jù)需要，可考慮通過地面軌道區(qū)段發(fā)轉頻碼的方式實現(xiàn)車載設備的自動轉頻。

1）采用全進路發(fā)碼的車站，在轉線的渡線道岔區(qū)段處發(fā)轉頻碼

對全列車進路發(fā)碼的車站，辦理了轉線接車（或發(fā)車）進路并開放信號后，咽喉區(qū)發(fā)JC碼，股道發(fā)正常碼。當列車由下行線轉到上行線時，在列車運行到下行線的最后一個道岔區(qū)段,上行線的第一個相鄰的道岔區(qū)段開始發(fā)轉頻碼（25.7 Hz），該道岔區(qū)段解鎖后，恢復發(fā)檢測（JC）碼。

2）僅正線和股道發(fā)碼的車站，在股道和發(fā)車進路的最后一個區(qū)段發(fā)轉頻碼

對僅采用股道及正線電碼化的25Hz軌道電路的車站，轉線發(fā)車時，可在發(fā)車進路最后一個區(qū)段發(fā)轉頻碼，利用在電碼化發(fā)車進路通道，有條件接通發(fā)碼通道，其電碼化轉頻發(fā)碼通道修改如圖1所示，采用列控中心輸出一個轉頻繼電器（ZPJ）的方案,將ZPJ條件并接到最后一個軌道區(qū)段（2DG）的發(fā)碼通道上。當列車運行到該區(qū)段時，接通發(fā)碼通道，由列控中心編碼后向該區(qū)段發(fā)轉頻碼，實現(xiàn)車載設備自動轉頻。

列車轉線接車進入股道時，可在股道上先發(fā)2 s的轉頻碼，再發(fā)正常的追蹤信息碼，實現(xiàn)車載設備自動轉頻。需要注意的是，由于在股道上先發(fā)2 s的轉頻碼，會延長列車收到有效信息碼時機，當動車組在規(guī)定的運行距離或時間內未收到股道發(fā)出的有效信息碼時，會觸發(fā)B7制動，因此，采用此方案時應考慮動車組側線接車最高允許速度及動車組車載設備的相關參數(shù)要求。

3）列車在疏解線上正向運行時需從下行線轉到上行線，可在線路所渡線道岔區(qū)段處轉頻

以福州樞紐為例，如圖2所示，為實現(xiàn)列車在疏解線上正向運行時的自動轉頻，在疏解線上溫福線路所6DG、福廈線路所4DG兩個特殊區(qū)段，采用先發(fā)2 s的轉頻碼，后再發(fā)追蹤碼的方式實現(xiàn)列車在疏解線自動轉頻。對于樟林線路所4DG和溫福線路所6DG發(fā)轉頻碼的區(qū)段，其區(qū)段長度應滿足在最高運行速度下2 s的轉頻碼和2 s的追蹤碼的收碼和解碼時間，以保證列車在該區(qū)段運行時不會產生制動。

2 股道疊加電碼化、發(fā)轉頻碼帶來的問題及解決方案

根據(jù)工程經(jīng)驗，由于ZPW-2000軌道電路平時即處于發(fā)碼狀態(tài)，列車只要進入該區(qū)段范圍，車載設備即開始接收地面低頻信息并譯碼，相對于25Hz軌道電路疊加后占用發(fā)碼的方式，能保證列車進入股道后較早地收到有效碼。

對于站內采用25Hz軌道電路的車站，當車站設有1/18號道岔側向進路接車時，側線接車速度可能提高到80 km/h；CTCS-2車站低頻信息碼編碼往往由列控中心進行邏輯控制；這時股道電碼化采用占用后疊加發(fā)碼方式、甚至轉線進入股道的進路又采用了先發(fā)25.7 Hz轉頻碼的方式，容易導致列車在規(guī)定區(qū)域或時間內接收不到有效的低頻信息碼，產生列車瞬間制動，影響動車組的正常開行。

分析列車無法有效收到低頻信息碼的原因在于列車進入股道區(qū)段直至列車譯出低頻碼的時間間隔較大，這期間包括：1）列車壓入—股道GJ落下；2）GJ落下—聯(lián)鎖/列控信息采集；3）列控信息處理—低頻信息發(fā)送給列車；4）車載處理時間；5）如果有轉頻碼時,還要考慮2 s的轉頻碼時間，所有時間相加，則列車收到低頻碼的時機超出車載設定的范圍，車載設備認為掉碼引發(fā)B7制動。鑒于上述情況，可考慮采用股道預疊加發(fā)碼方式，即股道前一個軌道區(qū)段列車占用時預先發(fā)碼，該方式下1）～4）時間均在股道前一個軌道區(qū)段列車占用時處理完畢，可以有效改善列車收到有效碼的時機。

股道電碼化預發(fā)碼通道修改如圖3所示，以下行3股道接車為例，當列車進入股道的前一個區(qū)段時，由列控中心或聯(lián)鎖系統(tǒng)驅動一個3股道下行接車預發(fā)碼繼電器（3G-XJMJ），提前接通3G的發(fā)碼通道。

進一步分析可以發(fā)現(xiàn)，股道預疊加發(fā)碼方式無法有效解決轉線進入股道、股道發(fā)轉頻碼時列車因掉碼觸發(fā)瞬間制動的情況。此時，由于轉線進入股道，股道預疊加發(fā)送的載頻與轉線前的線路載頻不同、列車無法收到；轉頻時機的控制依然為GJ落下后2 s，因此上文分析的1）～5）時間均無法利用預疊加方式縮短，股道掉碼可能性依舊。

因此，當站內含有18號及以上道岔的接車進路時，應優(yōu)先采用ZPW-2000軌道電路；采用電碼化發(fā)送低頻信息時，建議股道使用疊加發(fā)碼方式；動車組進路上建議取消25.7的轉頻信息碼。

3 1LQ長度過短帶來的問題及解決方案

如果一離去區(qū)段（1LQ）長度過短（短于列車最高允許速度制動到零的常用制動距離），對站內側向發(fā)車進路不發(fā)碼的車站，在完全監(jiān)控模式下，動車組以1LQ前方的信號點為目標制動距離運行，在收到1LQ區(qū)段允許通過的信息碼之前會觸發(fā)制動，影響列車運行的舒適性；在部分監(jiān)控模式下，動車組發(fā)車到達1LQ區(qū)段時，其運行速度可能會超過以1LQ前方信號點為目標制動距離的速度要求，影響行車安全。為防止上述情況的發(fā)生，1LQ長度應滿足發(fā)車時最高速度制動到零的最大常用制動距離要求，特殊情況下無法滿足要求時，可采用站內發(fā)車進路補發(fā)區(qū)間1LQ信息碼的方式，以彌補區(qū)間1LQ長度的不足。當因條件限制發(fā)車進路不能實現(xiàn)補碼時，可采用股道降級發(fā)碼（UUS降級為UU碼）。

當側線發(fā)車時，站內發(fā)車進路補發(fā)區(qū)間1LQ的信息碼，其發(fā)碼通道可借用圖1中的發(fā)車進路電碼化轉頻通道，并規(guī)定ZPJ在側線發(fā)車時均吸起，以接通補碼通道。

4 不同速度等級結合處的碼序設計

在客運專線與普速線或既有線結合處，由于在不同地段運行速度不同、制動距離不同，因此需要不同的最高信息碼，在分界處應考慮碼序的銜接，并根據(jù)不同運行速度合理設計最高信息碼。下面以寧波樞紐為例（如圖4所示），說明不同運行速度線路結合處最高信息碼設計情況。

從圖4看出，當不同的高速度的分界不在閉塞分區(qū)分界點時，應將有較高信息碼分段范圍推至速度較低的一端的閉塞分區(qū)或發(fā)碼分區(qū)分界處，以保證列車運行的安全性和舒適性。

5 臨時限速降級發(fā)碼

雖然臨時限速命令會通過列控中心下達至有源應答器并傳送至車載設備，基于安全性考慮，側向的接車進路上有低于80 km/h的臨時限速或線路固定限速時，進路建立后，進站或進路信號機的接近區(qū)段由UUS碼降級為UU碼；當側向發(fā)車進路或離去區(qū)段有低于80 km/h的臨時限速或線路固定限速時，進路建立后，股道上發(fā)碼由UUS碼降級為發(fā)UU碼。

6 短區(qū)間反向運行降級發(fā)碼

根據(jù)站間區(qū)間點設置情況，特定條件下反向運行可考慮降級發(fā)碼。以福州樞紐疏解線上的福廈線路所為例（如圖2所示），當福廈線路所SF信號機向福州方向反向接車時，根據(jù)相關規(guī)范，進站內方的4#道岔為18號道岔，SF信號機顯示可為一個黃色閃光和一黃色燈光，SF接近區(qū)段發(fā)UUS碼。此時，如果前方樟林線路所的SXF信號機為關閉狀態(tài)，列車越過SF出站信號機后即收到HU碼，雖然前方的自動距離能夠滿足列車自動要求（2.3 km），但會給司機正常運行帶來壓力，因此考慮當前方SXF信號機未開放時，將SF信號機降級為顯示兩個黃色燈光，SF接近區(qū)段的發(fā)碼降級為UU碼。

7 小結

C T C S-2級列控系統(tǒng)的碼序是列車安全運行的重要憑證，為滿足列車在各種情況下安全、舒適運行，設計前應統(tǒng)籌規(guī)劃區(qū)間布點及碼序關系等。

動車組應采用應答器提供轉頻信息的方案，列車信號機絕緣節(jié)兩端應采用不同的載頻；區(qū)間1LQ長度應滿足車載設備目標距離制動的要求，條件不滿足時可采用站內補碼或將股道降級發(fā)碼方案。

根據(jù)工程經(jīng)驗，當站內含有18號及以上道岔的進路時，站內發(fā)碼區(qū)段應優(yōu)先采用與區(qū)間一致的移頻軌道電路。在有普速車及貨車上線的客運專線上，采用向軌道電路發(fā)轉頻碼的方案實現(xiàn)車載設備的自動轉頻時，應用不當容易引起車載設備的制動，需謹慎采用。

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[2]鐵標/T3060-2002 機車信號低頻信息定義及分配[S].

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