青藏鐵路那曲物流中心ITCS系統(tǒng)方案研究

王朝存

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

1 概述

青藏線格拉段那曲站為青藏鐵路有始發(fā)終到列車作業(yè)的一中間站，本次物流中心引入后，為了滿足物流中心特殊的作業(yè)要求，在既有到發(fā)線5條(含正線)基礎(chǔ)上，增加3條到發(fā)線，增加48組聯(lián)鎖道岔;在車站對(duì)側(cè)橫列布置散堆裝物流區(qū)的裝卸線，從車站站房同側(cè)北咽喉引出綜合物流區(qū)的裝卸線。其中散堆裝區(qū)的裝卸線分為2個(gè)線束(每束按2個(gè)車列縱列式并排布置)，滿足本務(wù)機(jī)車走行及整列轉(zhuǎn)線、格爾木方面的整列接發(fā)車作業(yè)。同時(shí)根據(jù)車站辦理始發(fā)終到貨物列車的需要，設(shè)機(jī)務(wù)折返段，布置在車站南咽喉對(duì)側(cè)，并與救援列車基地合建。

針對(duì)物流中心戰(zhàn)略裝車地的要求，以及盡量組織直達(dá)、直通列車及編組成組列車的需要，需結(jié)合既有那曲站ITCS系統(tǒng)的應(yīng)用，優(yōu)化ITCS系統(tǒng)方案和控制范圍、控車模式，以提高機(jī)車、車輛利用效率和貨物送達(dá)速度。

2 既有那曲站ITCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

既有那曲站(如圖1上半部分所示)設(shè)到發(fā)線5條(含正線)，16組聯(lián)鎖道岔，信號(hào)控制采用ITCS系統(tǒng)。ITCS系統(tǒng)是集虛擬自動(dòng)閉塞、車站聯(lián)鎖控制(適合于規(guī)模較小車站)和列車運(yùn)行超速防護(hù)控制于一身，基于GSM-R無線通信和GPS衛(wèi)星定位的信號(hào)系統(tǒng)。設(shè)置有ITCS系統(tǒng)的無線閉塞中心(RBC)、安全型邏輯控制器(VHLC)以及GPS衛(wèi)星定位差分站等設(shè)備，主要負(fù)責(zé)采集聯(lián)鎖(計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖)信息、接收CTC行車命令、管理對(duì)相鄰車站的站間閉塞、管理相鄰區(qū)間各半個(gè)區(qū)間內(nèi)的閉塞分區(qū)，以及向列車發(fā)送列控信息等任務(wù)。其控制模式采用目標(biāo)距離一次速度曲線控制模式，利用列尾裝置實(shí)現(xiàn)列車完整性檢查。站內(nèi)列車運(yùn)行以車載顯示作為行車憑證;調(diào)車時(shí)以地面調(diào)車信號(hào)機(jī)顯示運(yùn)行，同時(shí)列控系統(tǒng)提供限速防護(hù)。

3 那曲物流中心ITCS系統(tǒng)方案研究

3.1 ITCS系統(tǒng)控制范圍的確定

根據(jù)物流中心的作業(yè)特點(diǎn)，對(duì)ITCS的控車范圍從以下3個(gè)方案進(jìn)行分析(圖1)。

方案1:對(duì)那曲站既有ITCS系統(tǒng)進(jìn)行改造，將新增的 6G、7G、8G、SH1G、SH2G、SH3G、SH4G、SH5G、SH6G、SH7G、SH8G、SH9G、SH10G 股道和相關(guān)列車進(jìn)路、信號(hào)機(jī)的開放條件、道岔的狀態(tài)信息，以及既有股道和列車進(jìn)路全部納入ITCS系統(tǒng)控制。

該方案的主要優(yōu)勢(shì)是:維持全線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、便于調(diào)度員和司機(jī)指揮和操作。不足之處在于散堆裝區(qū)和既有那曲車站距離較遠(yuǎn)(最遠(yuǎn)股道相距約300 m)，現(xiàn)有ITCS系統(tǒng)控制困難，此方案的投資較高，且工期不能滿足物流中心工程建設(shè)需要;散堆裝區(qū)作業(yè)性質(zhì)復(fù)雜，不利于ITCS系統(tǒng)控制。

方案2:對(duì)那曲站既有ITCS系統(tǒng)進(jìn)行改造，僅將新增的6G、7G、8G股道及相關(guān)列車進(jìn)路，以及既有股道和列車進(jìn)路納入ITCS系統(tǒng)控制，其余新增股道及列車進(jìn)路按地面信號(hào)行車。

該方案的主要優(yōu)勢(shì)是:能夠滿足物流中心運(yùn)輸需求，最大程度維持全線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，車站規(guī)模符合ITCS系統(tǒng)控制能力。此方案投資適中且工期能夠滿足物流中心工程建設(shè)需要，缺點(diǎn)是ITCS系統(tǒng)無法控制散堆裝區(qū)股道。

方案3:對(duì)那曲站既有ITCS系統(tǒng)進(jìn)行改造，維持ITCS系統(tǒng)控制范圍，本次工程引入變化后的咽喉區(qū)納入ITCS控制，其余新增股道及列車進(jìn)路按地面信號(hào)行車。

該方案對(duì)于ITCS系統(tǒng)修改來講，基本沒有變化，雖然節(jié)省了投資，但是，新增的6G、7G、8G股道不納入ITCS系統(tǒng)控制，對(duì)于進(jìn)入該兩股道的列車運(yùn)行將造成諸多不便。

綜合以上分析和比較，推薦方案2作為物流中心ITCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。1G至5G股道按ITCS系統(tǒng)控制模式接發(fā)通過或會(huì)讓列車;6G、7G、8G股道按ITCS控制模式接車，只接終到那曲站的列車;6G、7G、8G股道發(fā)車和散貨區(qū)其他股道的接發(fā)列車按地面信號(hào)顯示接發(fā)列車。

圖1 那曲物流中心ITCS系統(tǒng)控制示意

3.2 ITCS系統(tǒng)的修改原則

那曲引入物流中心后，由于其站場(chǎng)規(guī)模變化很大，已大于既有那曲站ITCS系統(tǒng)的控制能力、系統(tǒng)容量、范圍。需要對(duì)ITCS系統(tǒng)進(jìn)行修改，其原則是維持既有ITCS系統(tǒng)控制范圍和功能基礎(chǔ)上，僅將新增的6G、7G、8G股道、和相關(guān)列車進(jìn)路，以及既有股道和列車進(jìn)路全部納入ITCS系統(tǒng)控制范圍，對(duì)ITCS系統(tǒng)進(jìn)行局部修改，最大限度節(jié)省工程投資。

3.3 ITCS系統(tǒng)的修改內(nèi)容

3.3.1 既有ITCS系統(tǒng)的優(yōu)化

(1)控制范圍內(nèi)的新增信號(hào)機(jī)(D9、D11、D13、D15)的開放條件、道岔(7/11、17/19、13/15、25、27、31)的狀態(tài)信息輸入至VHLC;對(duì)VHLC和RBC的應(yīng)用軟件進(jìn)行修改;為了正確的描述新的軌道配置和ITCS系統(tǒng)控制區(qū)域界限，需要更新ITCS系統(tǒng)所需的線路圖。

(2)有1個(gè)CBI-VHLC接口與每個(gè)相鄰站間軌道區(qū)間的發(fā)車進(jìn)路設(shè)置相關(guān)聯(lián)。包括1個(gè)CBI控制的發(fā)車請(qǐng)求繼電器和1個(gè)VHLC控制的發(fā)車許可繼電器。發(fā)車請(qǐng)求繼電器向VHLC提供1個(gè)輸入，發(fā)車允許繼電器向CBI提供1個(gè)輸出。由于持續(xù)保持2種同樣的方式出站，因此該物理界面將不會(huì)因車站擴(kuò)展而受到影響，控制發(fā)車允許繼電器的VHLC應(yīng)用軟件也不會(huì)受到影響。但是需要進(jìn)行測(cè)試，以確認(rèn)其沒有受到任何影響。

(3)當(dāng)列車在車站限界內(nèi)丟失位置時(shí)，CBI控制車站的VHLC應(yīng)用軟件還將用于LOI區(qū)間封鎖傳輸至站間軌道區(qū)間。

(4)RBC應(yīng)用軟件用于向OBC發(fā)送(從VHLC接收到的)信號(hào)和道岔狀態(tài)信息，并向VHLC發(fā)送(從OBC接收到的)虛擬區(qū)間占用和LOI封鎖狀態(tài)信息。RBC應(yīng)用軟件將進(jìn)行修改發(fā)送附加信號(hào)和道岔狀態(tài)信息至OBC，并識(shí)別OBC報(bào)告的區(qū)間占用數(shù)據(jù)的最新配置。

(5)CBI車站控制下ITCS系統(tǒng)的主要功能是當(dāng)列車在位于車站界限內(nèi)運(yùn)行時(shí)保持列車位置。當(dāng)列車駛離干線并進(jìn)入側(cè)線時(shí)，ITCS列車位置功能會(huì)導(dǎo)致位置誤差。該誤差同干線軌道中心線與側(cè)線中心線之間的距離是成比例的。該位置測(cè)量誤差的最差情況數(shù)值將被加入到ITCS安全緩沖設(shè)置中，青藏線應(yīng)用的數(shù)值約為6 m。雖然那曲站的擴(kuò)展將導(dǎo)致一定數(shù)量的側(cè)線軌道超出干線中心線和側(cè)線中心線之間的最大距離，但采用ITCS局部控制后，存在問題的股道將不會(huì)在更新后的ITCS控制區(qū)域內(nèi)。

(6)ITCS系統(tǒng)切入、切出點(diǎn)的定義

①根據(jù)控制區(qū)域劃分，物流中心需設(shè)置3個(gè)ITCS系統(tǒng)的切出點(diǎn)。切出點(diǎn)1設(shè)在17號(hào)道岔前(與綜合物流區(qū)的切換)，切出點(diǎn)2設(shè)在25號(hào)道岔后(與散堆裝物流區(qū)的切換)，切出點(diǎn)3設(shè)在J10號(hào)道岔前(與機(jī)務(wù)折返段的切換)。當(dāng)列車到達(dá)切出點(diǎn)時(shí)，司機(jī)將會(huì)得到CLD提示，要求切換到“ITCS OUT”模式。

②當(dāng)列車從非ITCS控制區(qū)域進(jìn)入ITCS控制區(qū)域，列車根據(jù)地面信號(hào)需要運(yùn)行到ITCS切入點(diǎn)之后，切入“ITCS IN”模式。良好狀態(tài)下，每個(gè)ITCS切入點(diǎn)盡可能設(shè)置在接近進(jìn)站信號(hào)機(jī)處，但是這個(gè)點(diǎn)需要距離車站足夠遠(yuǎn)的距離，以及要求距離正線20 m的范圍內(nèi)沒有平行軌道。切入點(diǎn)必須在單股道范圍內(nèi)，否則系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉OBC。ITCS系統(tǒng)的切入點(diǎn)設(shè)置在進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方，區(qū)間第一閉塞分區(qū)內(nèi)。

(7)當(dāng)配置ITCS系統(tǒng)車載設(shè)備的機(jī)車在股道上，通信故障、車載設(shè)備關(guān)機(jī)、丟失位置時(shí)，僅對(duì)本股道有影響，并同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)LOI標(biāo)識(shí);行車指揮系統(tǒng)采集到這個(gè)標(biāo)識(shí)后，僅需消除故障即可，不會(huì)對(duì)全站的信號(hào)造成影響。

3.3.2車站設(shè)備更改

那曲物流中心ITCS系統(tǒng)改造共需要增加37個(gè)VHLC采集點(diǎn)、4個(gè)VGPIO模塊、2個(gè)端子排，VHLC機(jī)柜本身不需要增加。僅需對(duì)VHLC和RBC安裝新的應(yīng)用軟件EPROMS。

3.3.3 ITCS線路圖修改

需要對(duì)新增關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行GPS衛(wèi)星測(cè)繪，并修訂本次工程引起的關(guān)鍵點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合物流中心車站規(guī)模大、作業(yè)復(fù)雜、與救援列車基地工程同期實(shí)施等特點(diǎn)，針對(duì)青藏線ITCS系統(tǒng)的應(yīng)用情況，通過方案比選，提出了那曲物流中心信號(hào)控制系統(tǒng)的解決方案，即采用ITCS系統(tǒng)局部控制方式，節(jié)省了工程投資，又確保了工程實(shí)施和建設(shè)進(jìn)度。同時(shí)也為ITCS系統(tǒng)控制車站改造工程的方案設(shè)計(jì)提供了借鑒。

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