CTCS-2/CTCS-3等級(jí)線路引入京津城際工程中列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

張 弛

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

京津城際鐵路是我國(guó)設(shè)計(jì)建造的第一條時(shí)速300?km以上的高速鐵路，信號(hào)系統(tǒng)采用德國(guó)西門子公司的Simis?W聯(lián)鎖列控一體化系統(tǒng)，結(jié)合ZPW-2000型軌道電路和LKD2-T2型列控中心等系統(tǒng)設(shè)備，補(bǔ)充軌道電路連續(xù)信息，形成了獨(dú)特的CTCS-3D級(jí)（簡(jiǎn)稱C3D）等級(jí)列控系統(tǒng)。北京南站作為京津城際的起始站，其C3D等級(jí)線路包括城際場(chǎng)和動(dòng)車走行線，與北京動(dòng)車段和京津正線貫通。京滬高鐵高速場(chǎng)開通后，需要將城際場(chǎng)與動(dòng)車走行線接入高速場(chǎng)和普速場(chǎng)，以滿足C3D和CTCS-2（簡(jiǎn)稱C2）等級(jí)動(dòng)車組在北京南樞紐中無(wú)縫運(yùn)行的需求。

1 北京南站列控系統(tǒng)

1.1 北京南站及動(dòng)車走行線

2008年北京南站城際場(chǎng)開通，2009年動(dòng)車走行線開通，城際場(chǎng)的C3D和C2動(dòng)車組可經(jīng)動(dòng)車走行線進(jìn)入北京動(dòng)車段。2011年高速場(chǎng)開通，C2等級(jí)動(dòng)車組亦通過(guò)動(dòng)車走行線運(yùn)行至動(dòng)車段。高速場(chǎng)和城際場(chǎng)均可接發(fā)京滬高鐵的動(dòng)車組，但城際場(chǎng)不能接發(fā)CTCS-3等級(jí)動(dòng)車組。高速場(chǎng)CTCS-3等級(jí)動(dòng)車組如果發(fā)車至動(dòng)車走行線，須進(jìn)入C2等級(jí)后才可以發(fā)車。北京南站站場(chǎng)示意如圖1所示。

動(dòng)車走行線區(qū)間布置雙向區(qū)間停車標(biāo)志牌，每個(gè)標(biāo)志牌外方布置有源應(yīng)答器組，有源應(yīng)答器由MSTT現(xiàn)場(chǎng)控制單元器控制，發(fā)送標(biāo)志牌防護(hù)方向有效的應(yīng)答器報(bào)文，地面軌道電路按照閉塞和進(jìn)路情況發(fā)送相應(yīng)的低頻信息。由于C3D動(dòng)車組不按照軌道電路發(fā)送的低頻信息運(yùn)行，所以需要在接近區(qū)段的應(yīng)答器中提前發(fā)送導(dǎo)向安全側(cè)的進(jìn)路信息和限速報(bào)文，使動(dòng)車組在進(jìn)站時(shí)能夠?qū)⑺俣瓤刂圃谝?guī)定速度以下。

動(dòng)車走行線的區(qū)間布置示意如圖2所示。

1.2 北京南站列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

在C3D列控系統(tǒng)中，西門子MSTT控制有源應(yīng)答器發(fā)送報(bào)文，該設(shè)備與Simis?W聯(lián)鎖系統(tǒng)的區(qū)域控制計(jì)算機(jī)（ACC）通過(guò)ISDN通信連接，從ACC獲取進(jìn)路信息和臨時(shí)限速信息。由于MSTT設(shè)備容量限制，最多只能存儲(chǔ)16條不同的報(bào)文（不含默認(rèn)報(bào)文）。C3D列控系統(tǒng)的限速區(qū)域以閉塞分區(qū)為最小單位。C2列控系統(tǒng)與聯(lián)鎖設(shè)備、臨時(shí)限速服務(wù)器通過(guò)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，限速區(qū)域以m為最小單位，所以需要在限速信息發(fā)送上保證C3D和C2列控系統(tǒng)的一致性。

從動(dòng)車段發(fā)車的動(dòng)車組經(jīng)過(guò)SD和SDN信號(hào)機(jī)去往城際場(chǎng)、高速場(chǎng)和普速場(chǎng)，SD和SDN應(yīng)答器由MSTT控制，所以不可能做到與列控中心控制的應(yīng)答器一樣發(fā)送同等精確描述線路信息的報(bào)文。如果考慮將這兩處的應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送方式改為由列控中心控制，則由于動(dòng)車走行線上應(yīng)答器報(bào)文的冗余關(guān)系，導(dǎo)致動(dòng)車走行線上所有有源應(yīng)答器都需要改為列控中心控制。否則，列控中心就必須仍然按照C3D的報(bào)文體系發(fā)送報(bào)文從而失去了修改的意義，同時(shí)列控中心也不具備控制同組內(nèi)兩臺(tái)有源應(yīng)答器的功能，因此必須繼續(xù)采用原有設(shè)備。

SL6應(yīng)答器報(bào)文可以控制從京滬正線接入的C2等級(jí)動(dòng)車組、動(dòng)車走行線接入的C2和C3D動(dòng)車組運(yùn)行至城際場(chǎng)，XZ2應(yīng)答器報(bào)文則可將城際場(chǎng)的C2和C3D動(dòng)車組發(fā)車至京滬正線（僅C2等級(jí)動(dòng)車組）或動(dòng)車走行線。由于這兩處應(yīng)答器是新增設(shè)備，因此可以由列控中心控制，但是因?yàn)橐嫒軨3D列控系統(tǒng)的需求，所以需要增加發(fā)送C3D報(bào)文的控制條件。

北京南站各個(gè)站場(chǎng)有不同的運(yùn)營(yíng)需求，因此每個(gè)站場(chǎng)只會(huì)接發(fā)特定的動(dòng)車組。C3D等級(jí)動(dòng)車組只會(huì)在城際場(chǎng)接發(fā)車，不考慮接入普速場(chǎng)和高速場(chǎng)。高速場(chǎng)的動(dòng)車組去往動(dòng)車走行線會(huì)以C2等級(jí)發(fā)車，城際場(chǎng)的動(dòng)車組可以C3D等級(jí)或C2等級(jí)運(yùn)行至動(dòng)車走行線。

2 臨時(shí)限速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

北京南站高速場(chǎng)的臨時(shí)限速由京滬高鐵新設(shè)的臨時(shí)限速服務(wù)器管理，與之銜接的動(dòng)車走行線也納入新設(shè)的臨時(shí)限速服務(wù)器統(tǒng)一管理臨時(shí)限速。動(dòng)車走行線的限速設(shè)定為只有一檔45?km/h，且只能下達(dá)3處限速。

動(dòng)車走行線臨時(shí)限速仍按照現(xiàn)有的閉塞分區(qū)限速方式，由京滬高速鐵路CTC調(diào)度臺(tái)或北京南站高速場(chǎng)聯(lián)鎖對(duì)每個(gè)閉塞下達(dá)臨時(shí)限速命令。高速場(chǎng)列控中心根據(jù)設(shè)置的臨時(shí)限速，對(duì)應(yīng)每個(gè)閉塞分區(qū)設(shè)置一個(gè)臨時(shí)限速繼電器，該繼電器常態(tài)處于吸起狀態(tài)，當(dāng)從臨時(shí)限速服務(wù)器接收到臨時(shí)限速信息后，列控中心驅(qū)動(dòng)該繼電器落下。

京滬正線臨時(shí)限速按照實(shí)際里程設(shè)置限速。對(duì)于站內(nèi)限速，為了滿足動(dòng)車走行線有源應(yīng)答器預(yù)告站內(nèi)臨時(shí)限速信息，設(shè)置京滬正線站內(nèi)臨時(shí)限速繼電器，當(dāng)京滬正線站內(nèi)有臨時(shí)限速時(shí)，驅(qū)動(dòng)站內(nèi)限速繼電器落下，進(jìn)站應(yīng)答器組根據(jù)站內(nèi)進(jìn)路發(fā)送進(jìn)路限速報(bào)文。

3 C3D與C2報(bào)文設(shè)計(jì)

在C3D等級(jí)的線路運(yùn)行時(shí)，C3D和C2等級(jí)動(dòng)車組根據(jù)接收到的應(yīng)答器報(bào)文（ETCS-27包）完成動(dòng)車組速度控制，臨時(shí)限速信息包（CTCS-2包）只提供無(wú)限速信息使C2等級(jí)動(dòng)車組保持完全監(jiān)控模式。在提供進(jìn)路信息方面，需要發(fā)送C3D等級(jí)動(dòng)車組所需的移動(dòng)授權(quán)信息（ETCS-12包）和C2等級(jí)動(dòng)車組所需的C2軌道區(qū)段信息（CTCS-1包），同時(shí)滿足兩種等級(jí)的列車運(yùn)行需求。

由于C3D列控系統(tǒng)的限制，相關(guān)應(yīng)答器的報(bào)文需要根據(jù)進(jìn)路情況和道岔區(qū)段的限速狀態(tài)來(lái)簡(jiǎn)單分類，滿足大多數(shù)情況下的控車需求。

3.1 SD與SDN應(yīng)答器報(bào)文設(shè)計(jì)

由于C3D動(dòng)車組不能進(jìn)入高速場(chǎng)，且SL4、SL8和SL10只能開放至高速場(chǎng)的進(jìn)路，所以無(wú)論SL4、SL8和SL10是否開放，SD應(yīng)答器都會(huì)發(fā)送移動(dòng)授權(quán)為0?m的信息，使C3D動(dòng)車組停車；C2動(dòng)車組因不處理移動(dòng)授權(quán)信息所以不會(huì)停車，可按照C2線路數(shù)據(jù)和速度信息行車進(jìn)入高速場(chǎng)。

當(dāng)C2或C3D動(dòng)車組需要接入城際場(chǎng)時(shí)，SL6開放，SD/SDN應(yīng)答器以SL6至城際場(chǎng)最短進(jìn)路長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)股道的出站信號(hào)機(jī)為終點(diǎn)發(fā)送移動(dòng)授權(quán)長(zhǎng)度以及至高速場(chǎng)XIIG股道的線路數(shù)據(jù)信息，限速由ETCS-27包按照區(qū)段限速的方式提供，CTCS-2包的臨時(shí)限速信息為全進(jìn)路無(wú)限速信息。動(dòng)車組運(yùn)行至SL6信號(hào)機(jī)前，如果開放至城際場(chǎng)，則在SL6信號(hào)機(jī)前會(huì)收到UU碼和移動(dòng)授權(quán)報(bào)文，動(dòng)車組會(huì)按照上述信息繼續(xù)前進(jìn)。如果SL6關(guān)閉或開放至高速場(chǎng)，則C3D等級(jí)動(dòng)車組只能在SL6前停車，而C2等級(jí)動(dòng)車組可以相應(yīng)的停車或接入高速場(chǎng)。為了節(jié)省報(bào)文容量，只要SD至進(jìn)路信號(hào)機(jī)的區(qū)段有限速，就將整個(gè)進(jìn)路限速，因?yàn)榱熊囋诒本┠媳厝煌＼?，不需要更加精確的描述限速。

由于容量限制，SD應(yīng)答器只在排列基本接車進(jìn)路時(shí)，才能發(fā)出進(jìn)路報(bào)文。排列變更進(jìn)路時(shí)，只能發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。

SD應(yīng)答器的報(bào)文發(fā)送邏輯如表1所示。

表1 SD應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送邏輯表

SDN的處理邏輯與SD完全一致。

3.2 SL6應(yīng)答器報(bào)文設(shè)計(jì)

進(jìn)路信號(hào)機(jī)SL4、SL8、SL10由于不會(huì)通過(guò)C3D動(dòng)車組，所以相關(guān)應(yīng)答器只發(fā)送C2的接車進(jìn)路信息。如果列車由SL6接車至城際場(chǎng)，列控中心控制SL6應(yīng)答器發(fā)送進(jìn)入各個(gè)股道的移動(dòng)授權(quán)報(bào)文和C2線路數(shù)據(jù)，固定限速45?km/h；如果接車至高速場(chǎng)，則發(fā)送移動(dòng)授權(quán)為0?m的信息（ETCS-12包），使C3D動(dòng)車組停車，C2動(dòng)車組按照線路數(shù)據(jù)和限速信息進(jìn)入城際場(chǎng)。

SL6應(yīng)答器的報(bào)文發(fā)送邏輯如表2所示。

表2 SL6應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送邏輯表

3.3 XZ2應(yīng)答器報(bào)文設(shè)計(jì)

總出站信號(hào)機(jī)XZ4、XZ6、XZ8由于不會(huì)通過(guò)C3D動(dòng)車組，所以相關(guān)應(yīng)答器只發(fā)送C2的發(fā)車進(jìn)路信息。如果開放至動(dòng)車走行線的進(jìn)路，由于SD和SDN應(yīng)答器并不會(huì)發(fā)送走行線區(qū)間方向的臨時(shí)限速信息和移動(dòng)授權(quán)信息，因此XZ2應(yīng)答器發(fā)送的臨時(shí)限速管轄范圍和移動(dòng)授權(quán)最遠(yuǎn)覆蓋至二離去區(qū)間標(biāo)志牌的同向有源應(yīng)答器，由一離去的區(qū)間應(yīng)答器更新臨時(shí)限速。限速信息是根據(jù)閉塞分區(qū)的臨時(shí)限速繼電器的狀態(tài)確定，通過(guò)速度信息包（ETCS-27包）發(fā)送；C2數(shù)據(jù)則為描述至二離去信號(hào)機(jī)的無(wú)限速報(bào)文。如果開放至京滬高鐵正線的進(jìn)路，則發(fā)送移動(dòng)授權(quán)為0米的信息和標(biāo)準(zhǔn)C2發(fā)車報(bào)文，使C3D動(dòng)車組不會(huì)發(fā)車至京滬高鐵正線，C2動(dòng)車組可以正常通過(guò)。

XZ2的報(bào)文發(fā)送邏輯如表3所示。

4 實(shí)際運(yùn)用的情況

在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)，因?yàn)镸STT的容量限制，所以SD和SDN的報(bào)文都是限定按照基本進(jìn)路提供進(jìn)路數(shù)據(jù)，但是由于車站值班員并不知道MSTT在開放非基本進(jìn)路時(shí)會(huì)發(fā)送默認(rèn)報(bào)文導(dǎo)致列車制動(dòng)。因此需要提前跟運(yùn)營(yíng)單位說(shuō)明情況。SL6和XZ2應(yīng)答器是由列控中心控制，因此可以避免這種問(wèn)題。

5 綜述

從北京南樞紐的列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以看出，由于京津城際使用的C3D列控系統(tǒng)屬于比較獨(dú)立的系統(tǒng)，一般難以改造，因此引入客專C2/C3等級(jí)線路時(shí)，要首先考慮盡量減少C3D列控系統(tǒng)修改的方案。

C3D列控系統(tǒng)的移動(dòng)授權(quán)采用應(yīng)答器發(fā)送，而C2列控系統(tǒng)是采用軌道電路的低頻信息來(lái)發(fā)送前方空閑信息，所以兩者在發(fā)送的信息含義必須保持一致。但是根據(jù)運(yùn)營(yíng)需求不同，有時(shí)需要發(fā)送特定信息使C3D動(dòng)車組不會(huì)與C2動(dòng)車組運(yùn)行同樣的進(jìn)路，或需要補(bǔ)充額外的信息，來(lái)彌補(bǔ)C3D列控系統(tǒng)因容量限制導(dǎo)致的無(wú)法精確描述的缺陷。

表3 XZ2應(yīng)答器報(bào)文發(fā)送邏輯表

C3D列控系統(tǒng)的臨時(shí)限速采用限速繼電器觸發(fā)限速報(bào)文的方式，而C2/C3列控系統(tǒng)普遍采用臨時(shí)限速服務(wù)器。如果出現(xiàn)管轄范圍的重疊，在C3D列控系統(tǒng)無(wú)法修改的情況下，可以用臨時(shí)限速服務(wù)器采集相關(guān)限速繼電器，并用列控中心按照限定的限速繼電器的控制區(qū)域歸檔并發(fā)送報(bào)文。如果不具備采集條件，就需要在確認(rèn)流程上保證限速下達(dá)的一致性。

對(duì)于C3D列控系統(tǒng)因限制無(wú)法滿足的情況，應(yīng)該提前與運(yùn)營(yíng)單位溝通。

[1]劉朝英.京津城際高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)集成[M].北京：中國(guó)鐵路出版社，2010.

[2]科技運(yùn)[2010]136號(hào) CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V2.0）[S].