區(qū)域性城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計(jì)

習(xí) 博

“珠三角”、“長(zhǎng)三角”和京津冀環(huán)渤海地區(qū)等已形成區(qū)域性城際鐵路交通網(wǎng)，作為快速客運(yùn)交通工具，城際鐵路可以為區(qū)域內(nèi)城市間旅客運(yùn)輸提供1～2h交通圈，縮短城市之間的時(shí)空距離。

雖然城際鐵路得到了迅速發(fā)展，但對(duì)應(yīng)的列車控制系統(tǒng)尚未建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)線路條件、供電制式等工程條件，其信號(hào)系統(tǒng)各有不同的解決方案。例如廣州到佛山城際軌道交通，采用城市軌道交通形式的直流供電，地鐵車型、站間距較密，與國(guó)鐵沒有互聯(lián)互通要求，信號(hào)系統(tǒng)采用了基于通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng) （CBTC）；廣珠城際鐵路、京津城際、滬寧城際則采用國(guó)鐵客運(yùn)專線制式，交流供電，動(dòng)車組與國(guó)鐵存在互聯(lián)互通要求，信號(hào)系統(tǒng)采用國(guó)鐵CTCS－2／3列控系統(tǒng)。

1 兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的城軌信號(hào)系統(tǒng)

1．城際鐵路采用城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，其信號(hào)系統(tǒng)一般采用CBTC，各線通常由各個(gè)不同的信號(hào)系統(tǒng)集成商集成提供地面和車載設(shè)備系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。不同系統(tǒng)集成商提供的列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) （ATS）設(shè)備互不兼容，沒有一套統(tǒng)一的ATS可以控制各類供貨商的列車自動(dòng)控制系統(tǒng) （ATC）、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) （CBI）等設(shè)備，要做到一套ATS中心設(shè)備管理全網(wǎng)很困難。采用CBTC系統(tǒng)的城際鐵路，不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，各線需獨(dú)立建設(shè)各自的信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備，設(shè)置在各條線路上或者集中放置在調(diào)度中心大樓。

圖1 采用城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2．城際鐵路采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)采用CTCS－2／CTCS－3列控系統(tǒng)，其行車調(diào)度采用調(diào)度集中系統(tǒng) （CTC）或者列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS），一般每個(gè)鐵路局都建設(shè)有一套獨(dú)立的CTC／TDCS中心系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)本路局管轄范圍內(nèi)的實(shí)施計(jì)劃接收、人工和自動(dòng)列車運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整、列車運(yùn)行監(jiān)視、列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃下達(dá)、人工和自動(dòng)進(jìn)路控制、實(shí)績(jī)運(yùn)行圖描繪、調(diào)度命令傳送、列車跟蹤及車次號(hào)校核等功能。信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

城際鐵路所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信號(hào)系統(tǒng)制式，決定了其中心設(shè)備的設(shè)計(jì)方案。采用城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路，需獨(dú)立建設(shè)各自的信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備；采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路CTC／TDCS中心系統(tǒng)，支持對(duì)整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)所有線路進(jìn)行管理，各城際線路在建設(shè)時(shí)不需裝備CTC／TDCS中心系統(tǒng)設(shè)備，僅考慮接入CTC／TDCS中心所需的調(diào)度臺(tái)、通信服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器等設(shè)備即可。

城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備的規(guī)劃、建設(shè)應(yīng)遵循 “統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)”的建設(shè)原則，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度指揮和一體化管理，最大程度地實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)的資源共享。同時(shí)應(yīng)兼顧線網(wǎng)內(nèi)不同線路的建設(shè)時(shí)序，合理統(tǒng)籌規(guī)劃，盡量減少后期線路對(duì)前期投產(chǎn)線路的影響。從目前發(fā)展的城際鐵路線路規(guī)劃、列車運(yùn)營(yíng)等方面來看，與國(guó)鐵交通線網(wǎng)存在互聯(lián)互通需求的城際鐵路適用范圍較廣?，F(xiàn)以正在建設(shè)中的某城際鐵路網(wǎng)為例，對(duì)采用國(guó)鐵信號(hào)系統(tǒng)制式的城際鐵路中心設(shè)備規(guī)劃方案進(jìn)行論述。

2 城際鐵路網(wǎng)中心設(shè)備

區(qū)域性城際鐵路網(wǎng)從線路規(guī)劃、列車運(yùn)營(yíng)等方面，一般要求與國(guó)鐵互聯(lián)互通，同時(shí)又具有 “區(qū)域自成網(wǎng)絡(luò)，公交化服務(wù)，客流量大”的實(shí)際要求。信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備主要包括CTC、列控中心 （TCC）、臨時(shí)限速服務(wù)器 （TSRS）、CBI、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)（CSM）等。采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)主要設(shè)備如圖3所示。

CTC、CSM包括中心設(shè)備和車站設(shè)備：CTC中心設(shè)備一般集中設(shè)置在調(diào)度中心，CTC車站設(shè)備設(shè)置在沿線各車站，調(diào)度中心和車站間通過2Mb／s雙通道組網(wǎng)方式通信；CSM中心設(shè)備一般設(shè)置在電務(wù)段或維修車間，也可設(shè)置在調(diào)度中心，CSM車站設(shè)備設(shè)置在各車站，以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)其他基礎(chǔ)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過集中維護(hù)專用廣域網(wǎng)（2Mb／s通道）將有關(guān)信息傳遞至電務(wù)段、車間及綜合工區(qū)。

TCC、TSRS、CBI沒有中心設(shè)備，TCC車站設(shè)備設(shè)置在沿線各車站 （有岔站及中繼站），CBI設(shè)備僅設(shè)置在沿線各有岔車站。列控系統(tǒng)中的臨時(shí)限速命令由TSRS實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一集中管理，一般設(shè)置于沿線車站，同時(shí)采用統(tǒng)一的通信接口協(xié)議與TCC、CTC等通信。TSRS設(shè)備受工程條件限制（安全數(shù)據(jù)網(wǎng)無法一次建成），不可能做到也沒有必要全部集中設(shè)置于同一處，需要結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃和工程條件以及設(shè)備容量進(jìn)行合理規(guī)劃布置，設(shè)置地點(diǎn)為車站信號(hào)機(jī)房?jī)?nèi)。

圖3 采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)主要設(shè)備

根據(jù)以上分析，需要考慮集中設(shè)置的信號(hào)中心設(shè)備有CTC中心設(shè)備以及CSM中心設(shè)備。

3 城際鐵路中心設(shè)備設(shè)置地點(diǎn)

城際鐵路中心設(shè)備的設(shè)置地點(diǎn)有3種方案。

方案1：在路局既有調(diào)度所擴(kuò)展場(chǎng)地，包括調(diào)度臺(tái)和機(jī)房設(shè)備用房，中心設(shè)備利用既有路局已投運(yùn)的主機(jī)設(shè)備，城際鐵路按接入考慮。

方案2：在路局既有調(diào)度所內(nèi)擴(kuò)展場(chǎng)地，但城際中心設(shè)備單獨(dú)配置。

方案3：獨(dú)立新建城際調(diào)度大樓，可將城際調(diào)度中心與公司管理機(jī)構(gòu)共設(shè)于同一建筑內(nèi)。

方案1在配套調(diào)度大廳、設(shè)備機(jī)房以及供電等設(shè)施費(fèi)用方面較為節(jié)省，但接入時(shí)影響已運(yùn)營(yíng)線路，適合由鐵路局代管模式，不適合城際鐵路公司獨(dú)立運(yùn)營(yíng)管理。方案2較方案1適應(yīng)性上較靈活，不影響前期運(yùn)營(yíng)線路，方便人員調(diào)度、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等，較適合城際鐵路委托路局運(yùn)維的模式。方案1、2實(shí)施的前提是既有調(diào)度所的機(jī)房面積和供電負(fù)荷要確保有余量。方案3在工程造價(jià)方面最高，且調(diào)度大樓的具體設(shè)置地點(diǎn)取決于具體工程條件，但較方便今后城際軌道交通線網(wǎng)的獨(dú)立成網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，適合規(guī)模成網(wǎng)且完全獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的城際鐵路模式。

4 城際鐵路中心設(shè)備設(shè)置原則

城際鐵路單獨(dú)配置中心設(shè)備時(shí)，CTC中心設(shè)備以及CSM主機(jī)設(shè)備設(shè)置有2個(gè)方案可供選擇：各線中心設(shè)備集中設(shè)置和分別獨(dú)立設(shè)置。2個(gè)方案優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析見表1。

集中設(shè)置方案較分散設(shè)置方案更有利于城際軌道交通網(wǎng)發(fā)展，具有線網(wǎng)運(yùn)輸協(xié)調(diào)性好、應(yīng)急指揮能力強(qiáng)、工程及運(yùn)營(yíng)投資省、與未來路網(wǎng)發(fā)展適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

5 建設(shè)實(shí)施方案

城際鐵路中心設(shè)備容量應(yīng)按管理整個(gè)線網(wǎng)考慮，設(shè)備配置應(yīng)結(jié)合建設(shè)時(shí)機(jī)采取一次規(guī)劃分步配套的原則，先期實(shí)施的項(xiàng)目應(yīng)預(yù)留后期項(xiàng)目接入條件，同時(shí)建設(shè)方案應(yīng)盡量與前期各線建設(shè)同步，最好與首批開通的線路同步投入使用，以減少過渡過程和運(yùn)營(yíng)干擾。

若不能與前期各線同期建成投入使用時(shí)，應(yīng)考慮過渡方案。由首批開通線路提供1套過渡中心設(shè)備，設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低，以滿足先期建設(shè)線路行車調(diào)度為原則。待后期新調(diào)度大樓所有中心設(shè)備安裝調(diào)試就位后，一次倒接到新中心，同時(shí)拆除原過渡設(shè)備。

對(duì)于城際線網(wǎng)后期建成各線，對(duì)CTC中心設(shè)備、CSM主機(jī)設(shè)備按接入修改設(shè)計(jì)，若該線路屬于已建調(diào)度臺(tái)管轄，則需對(duì)既有CTC調(diào)度臺(tái)進(jìn)行修改，若屬于本調(diào)度臺(tái)第一條新線，則按新建CTC調(diào)度臺(tái)考慮。

6 結(jié)束語(yǔ)

城際鐵路交通網(wǎng)是一種節(jié)約型交通系統(tǒng)，大規(guī)模建設(shè)城際鐵路交通網(wǎng)，與中國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平相適應(yīng)。城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備與列車運(yùn)行和調(diào)度息息相關(guān)，中心設(shè)備的規(guī)劃及實(shí)施，關(guān)系到整個(gè)城際線網(wǎng)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理。研究中心設(shè)備的規(guī)劃方案，根據(jù)實(shí)際情況制定實(shí)施方案，有利于綜合考慮旅客流量、線路狀況、設(shè)備狀況、環(huán)境因素及各種復(fù)雜的特殊情況，確保線網(wǎng)的運(yùn)輸效率；有利于適應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施的需要，靈活地進(jìn)行變更和擴(kuò)展；有利于降低建設(shè)成本，避免各線重復(fù)建設(shè)以及差錯(cuò)、漏項(xiàng)等問題；有利于指導(dǎo)城際鐵路線網(wǎng)各線設(shè)計(jì)，避免工程實(shí)施的盲目性，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

表1 中心設(shè)置方案綜合比較

［1］ 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司．珠江三角洲地區(qū)城際軌道交通規(guī)劃總體實(shí)施方案［Z］．武漢：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2009．

［2］ 石先明，習(xí)博．城際鐵路運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)及列車運(yùn)行控制系統(tǒng)功能定位研究［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011（4）：112－116．

［3］ 唐淼，施辰平．城際鐵路在城市交通中的定位與適應(yīng)性研究［J］．城市道橋與防洪，2014（2）：17－19．

［4］ 林瑜筠．城市軌道交通信號(hào)［M］．北京：中國(guó)鐵道出版社，2008．