C2級(jí)鐵路引入既有線信號(hào)系統(tǒng)集成方案與實(shí)施

王滿意

隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，CTCS－2級(jí)、CTCS－3級(jí)列控技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。在信號(hào)系統(tǒng)集成工程中，列控技術(shù)引入既有車站是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。根據(jù)運(yùn)營(yíng)速度、控制方式、站場(chǎng)布置的不同，引入時(shí)所應(yīng)對(duì)的問(wèn)題也不盡相同。以漢宜鐵路引入宜昌東Ⅱ場(chǎng)為例，對(duì)時(shí)速200～250km，CTCS－2級(jí)鐵路引入CTCS－0級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖車站的信號(hào)系統(tǒng)集成方案進(jìn)行如下論述。

1 工程概況

既有宜昌東Ⅱ場(chǎng)與漢宜線接軌的咽喉區(qū)平面布置圖如圖1所示。宜昌東Ⅱ場(chǎng)為宜萬(wàn)線端站，采用CTCS－0級(jí)列控系統(tǒng)，站內(nèi)采用97型25Hz軌道電路疊加ZPW－2000A電碼化，反向發(fā)車進(jìn)路無(wú)電碼化，低頻碼序最高為L(zhǎng)2。宜昌東Ⅱ場(chǎng)兩端線路所均納入該站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖直接控制，線路所與Ⅱ場(chǎng)間采用自動(dòng)閉塞。由于該站站場(chǎng)布置的特殊性，以及CTCS－0級(jí)與CTCS－2級(jí)列控系統(tǒng)對(duì)地面信號(hào)設(shè)計(jì)的差異，本次工程涵蓋了較多CTCS－2線路引入既有線的技術(shù)因素。下面從系統(tǒng)方案、工程接口和施工幾個(gè)方面進(jìn)行分析和總結(jié)。

圖1 既有宜昌東Ⅱ場(chǎng)與漢宜線接軌的咽喉區(qū)平面布置圖

圖2 漢宜線調(diào)度劃分及C2／C0級(jí)間切換應(yīng)答器組的設(shè)置

2 信號(hào)系統(tǒng)方案

2．1 列控中心

為滿足漢宜線動(dòng)車組按CTCS－2級(jí)列控方式引入宜昌東Ⅱ場(chǎng)的要求，需在宜昌東Ⅱ場(chǎng)新設(shè)置一套列控中心設(shè)備。由列控中心完成站間聯(lián)系電路功能，實(shí)現(xiàn)站間安全信息的傳輸，向本站和鄰站提供所需信號(hào)顯示、軌道占用和運(yùn)行方向等信息。因既有線車站電碼化采用繼電編碼并已開(kāi)通，故本站列控中心不需對(duì)軌道電路低頻編碼。

具體要點(diǎn)：①TX、TXF內(nèi)方接、發(fā)車編碼模式均為追蹤碼，最高L2；②反向運(yùn)行時(shí)，原1LQ與2LQ合并發(fā)碼；③宜昌東Ⅱ場(chǎng)站內(nèi)繼電編碼電路所需要的信息由列控中心代傳，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器條件；④由于本站信號(hào)樓與TX進(jìn)站距離大于2．5km，因此在室外設(shè)置LEU單元，用于應(yīng)答器報(bào)文傳輸。

2．2 級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的設(shè)置

宜昌東Ⅱ場(chǎng)為C2列控端站，且相鄰宜萬(wàn)線車站無(wú)列控中心設(shè)備，因此為滿足漢宜線C2動(dòng)車組跨線運(yùn)行要求，需在適當(dāng)位置設(shè)置C0／C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)。其中，漢宜動(dòng)車組按C2列控方式，經(jīng)過(guò)宜昌東Ⅱ場(chǎng)向宜萬(wàn)線方向運(yùn)行時(shí)，在Ⅱ場(chǎng)與宜昌西線路所間的區(qū)間，設(shè)C2→C0等級(jí)轉(zhuǎn)換應(yīng)答器組；宜萬(wàn)線和宜昌站方面動(dòng)車組按C0方式，經(jīng)過(guò)Ⅱ場(chǎng)往武漢方向運(yùn)行時(shí)，在Ⅱ場(chǎng)與宜昌東線路所間的區(qū)間，設(shè)C0→C2等級(jí)轉(zhuǎn)換應(yīng)答器組。

2．3 臨時(shí)限速

圖2為漢宜線調(diào)度劃分，及Ⅱ場(chǎng)S、SF進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方區(qū)間，設(shè)置C2／C0級(jí)間切換應(yīng)答器組的布置示意圖。根據(jù)漢宜線調(diào)度區(qū)劃，將宜昌東Ⅱ場(chǎng)納入漢宜線新設(shè)寧蓉二臺(tái)管轄，本站臨時(shí)限速相應(yīng)地歸屬漢宜線臨時(shí)限速服務(wù)器集中管理。

根據(jù) 《客運(yùn)專線列控系統(tǒng)臨時(shí)限速技術(shù)規(guī)范（V1．0）》（科技運(yùn) ［2008］151號(hào)）要求，宜昌東Ⅱ場(chǎng)列控中心向萬(wàn)州方向的臨時(shí)限速管轄范圍，為本站進(jìn)站口開(kāi)始，至等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)向外延伸一個(gè)線路最高允許速度減速到45km／h的制動(dòng)距離，Ⅱ場(chǎng)有源應(yīng)答器的臨時(shí)限速有效區(qū)段長(zhǎng)度與其臨時(shí)限速管轄范圍一致。

本線調(diào)度臺(tái)與宜萬(wàn)線調(diào)度臺(tái) （武康一臺(tái)）調(diào)度分界，為宜昌東Ⅱ場(chǎng)TS、TSF信號(hào)機(jī)。為保證Ⅱ場(chǎng)列控中心臨時(shí)限速數(shù)據(jù)完整性，武康一臺(tái)調(diào)度管轄范圍內(nèi)的部分區(qū)段，需納入Ⅱ場(chǎng)列控中心向萬(wàn)州方向的臨時(shí)限速管轄范圍，且其臨時(shí)限速命令應(yīng)由漢宜線調(diào)度臺(tái)值班員擬定，通過(guò)漢宜線調(diào)度臺(tái)下發(fā)給漢宜線臨時(shí)限速服務(wù)器，由臨時(shí)限速服務(wù)器下發(fā)給宜昌東Ⅱ場(chǎng)的列控中心。

2．4 相關(guān)設(shè)備的適應(yīng)性改造

由于C2線路引入，既有車站的信號(hào)設(shè)備需要進(jìn)行如下適應(yīng)性改造。

1．聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)依據(jù)新的進(jìn)路表、顯示關(guān)系圖，進(jìn)行硬件接口改造和軟件換裝，使車站引入口具備與列控中心的信息交互功能。

2．對(duì)電源屏進(jìn)行擴(kuò)容。計(jì)算電源屏容量，使之滿足增加AC220V列控中心和室外LEU單元電源模塊條件，增設(shè)相應(yīng)5路輸出 （列控中心2路，LEU單元3路）。

3．CTC設(shè)備進(jìn)行硬件接口的改造和軟件換裝，增加與列控中心信息交互功能。

4．微機(jī)監(jiān)測(cè)設(shè)備增加采集硬件設(shè)備，修改軟件，增加傳感器以滿足新增開(kāi)關(guān)量、移頻信息、絕緣測(cè)試等監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

5．繼電器室工程改造，新增組合并進(jìn)行相應(yīng)的配線施工。

6．通信專業(yè)配合，測(cè)試、熔接列控中心與室外LEU單元通信的光纖，使光纖傳輸特性滿足列控中心通信需求。

3 工程接口

3．1 列控與聯(lián)鎖接口

宜昌東Ⅱ場(chǎng)TX、TXF由列控中心控制改方，電路設(shè)計(jì)與CTCS－2級(jí)一致，通過(guò)驅(qū)動(dòng)ZGFJ、FGFJ來(lái)動(dòng)作FJ，實(shí)現(xiàn)改方功能，并采集方向繼電器狀態(tài)，向鄰站和本站聯(lián)鎖設(shè)備傳遞方向和相關(guān)信息。方向電路驅(qū)動(dòng)采集電路圖如圖3所示，宜昌東Ⅱ場(chǎng)出站信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈、軌道電路編碼，以及接近鎖閉條件，需鄰站提供TX和TXF外方上行線5個(gè)離去和下行線5個(gè)接近軌復(fù)示條件，此功能由本站列控中心直接驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)GJF繼電器實(shí)現(xiàn)。

列控與聯(lián)鎖接口電路圖如圖4所示，以上行TSII的2LQ為例，由列控中心驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的QGJ和防護(hù)該區(qū)段的紅燈繼電器 （HDSJ），并將QGJ和HDSJ串聯(lián)作為2LQGJ的勵(lì)磁條件。下行接近軌同理，但由于反向無(wú)信號(hào)機(jī)，只需要相應(yīng)的QGJ勵(lì)磁JGJ即可。

圖3 方向電路驅(qū)動(dòng)采集電路圖

由于線路所的進(jìn)路信號(hào)機(jī)TS系列、車站的出站信號(hào)機(jī)SⅡ系列點(diǎn)燈電路，以及軌道電路編碼電路均需要使用LQ和JG條件，故最好對(duì)應(yīng)TS、SⅡ分別使用復(fù)示繼電器，各自命名，以便于故障查找。

宜昌東Ⅱ場(chǎng)內(nèi)TX、TXF燈光轉(zhuǎn)移所需的DJ條件由聯(lián)鎖采集，通過(guò)列控中心傳至鄰站。接口采用RJ－45網(wǎng)線連接，通信接口、應(yīng)用數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)包按照 《客運(yùn)專線列控中心列控與聯(lián)鎖接口規(guī)范V1．2》執(zhí)行。

圖4 列控與聯(lián)鎖接口電路圖

3．2 電碼化接口

3．2．1 MJ電路

首先要對(duì)涉及開(kāi)通區(qū)間正向運(yùn)行的MJ電路進(jìn)行復(fù)核，檢查MJ自閉電路的站內(nèi)DGJ和區(qū)間QGJ是否預(yù)留正確。如有誤需拆配線處理，然后增加反向發(fā)車進(jìn)路的MJ電路。由于既有線時(shí)速按低于160km標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，只考慮接車和正向發(fā)車電碼化，反向按站間閉塞行車，因此要改變與時(shí)速200km匹配的追蹤碼，需要增加反向發(fā)車電碼化。

3．2．2 編碼電路

電碼化編碼電路必須與顯示關(guān)系一致，在編碼電路設(shè)計(jì)中，要對(duì)接車、發(fā)車、正向、反向進(jìn)路逐條進(jìn)行核對(duì)。

對(duì)于增設(shè)的反向發(fā)車進(jìn)路，本工程利用既有發(fā)送器，使用新增設(shè)的MJ前接點(diǎn)來(lái)選擇編碼條件，同時(shí)根據(jù)需要利用該MJ對(duì)載頻進(jìn)行切換。

3．2．3 預(yù)疊加電路

預(yù)疊加電路主要是對(duì)既有發(fā)送通道進(jìn)行檢查，增加反向發(fā)車的發(fā)送電路和設(shè)備。如果在編碼電路設(shè)計(jì)中使用了既有發(fā)送器，就需要在既有發(fā)送通道中使用MJ接點(diǎn)切換。

由于C2范圍已涵蓋本站，除了上面舉例的SⅠ反向發(fā)車進(jìn)路外，還要在上行咽喉增設(shè)XⅡ發(fā)車進(jìn)路，方式與SⅠ進(jìn)路相同。

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根據(jù)目前的設(shè)備情況，室內(nèi)隔離盒配線為插頭式，增改配線必須整體插拔，如既有車站未預(yù)留隔離設(shè)備，在工程實(shí)施中就會(huì)影響相應(yīng)進(jìn)路，注意一定要在 “天窗”點(diǎn)內(nèi)施工。

3．2．4 站內(nèi)自動(dòng)閉塞區(qū)段

本站中站內(nèi)自動(dòng)閉塞區(qū)段是較特殊的部分。為了滿足區(qū)域聯(lián)鎖中線路所和車站之間的通過(guò)性，這些區(qū)段主要改造編碼條件，仍需要逐區(qū)段的復(fù)核。在本站中，需要將4LQ、5LQ和1JG、2JG條件接入正反向編碼電路。

3．2．5 N＋1電路

N＋1電路的特點(diǎn)是各條進(jìn)路的發(fā)碼通道全部并聯(lián)，配線是順序環(huán)接的，牽一發(fā)而動(dòng)全身。必須仔細(xì)研究既有原理圖和側(cè)面配線圖，破環(huán)的位置要考慮清楚，不然不但系統(tǒng)功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，還會(huì)引發(fā)新的故障。

4 工程施工要點(diǎn)

本站屬于既有線改造施工，尤其是室內(nèi)工程，涉及在原設(shè)備上改配線較多，安全壓力很大，需要在現(xiàn)場(chǎng)施工中，制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟鹋渚€表，以及包含每次作業(yè)的 “天窗”點(diǎn)時(shí)間、影響范圍、人員職責(zé)、應(yīng)急處理等的施工方案。

4．1 室外部分

由于沒(méi)有站形變化，室外施工主要有電纜敷設(shè)、LEU單元和應(yīng)答器安裝，以及反向發(fā)車進(jìn)路在未預(yù)留電碼化條件下軌道電路設(shè)備的改造等。

電纜工程施工時(shí)，既要保護(hù)既有電纜安全，也要保護(hù)新敷設(shè)光電纜質(zhì)量。電纜敷設(shè)的前提是設(shè)備定位要準(zhǔn)確，尤其是室外LEU單元沒(méi)有固定位置，需要選擇一個(gè)便于維修、避免客車污染、便于接地又能保護(hù)設(shè)備安全的地點(diǎn)。

25Hz軌道電路設(shè)備的電碼化改造，除了軌道變壓器、扼流變壓器和室外隔離盒等設(shè)備外，還要核對(duì)既有電纜使用是否為對(duì)絞組。如電纜全部新設(shè)，則 “天窗”點(diǎn)內(nèi)采用整體拆除、倒接的方法，比較易于控制。

4．2 室內(nèi)部分

室內(nèi)施工主要包含設(shè)備改造、組合安裝和改配線。設(shè)備改造基本都是在 “天窗”點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，在施工之前，應(yīng)在不影響安全的情況下同時(shí)進(jìn)行2套或以上設(shè)備的改造，可以減少資源的浪費(fèi)；對(duì)新增加的改方組合、區(qū)間軌道繼電器組合、接近離去組合和電碼化組合布置等，應(yīng)與既有設(shè)備一致，分散固定。不但易于維修，也節(jié)省配線；由于改動(dòng)內(nèi)容較多，樞紐 “天窗”點(diǎn)有限，就必須按功能分類，完成一項(xiàng)試驗(yàn)一項(xiàng)。

5 總結(jié)

對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)集成工程而言，既有線引入是一項(xiàng)點(diǎn)多面廣、安全壓力大的工作。需要系統(tǒng)方案、工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查實(shí)施幾個(gè)部分有機(jī)結(jié)合、相互協(xié)調(diào)，才能安全準(zhǔn)確的完成工程改造任務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

本文僅對(duì)一個(gè)CTCS－2線路引入既有CTCS－0車站的特定案例進(jìn)行說(shuō)明和總結(jié)，所涵蓋內(nèi)容有限，無(wú)法面面俱到。各條鐵路建設(shè)工程情況不同，系統(tǒng)方案也千變?nèi)f化，這就需要不斷地研究、摸索、交流，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化、功能完善的目標(biāo)。

［1］ 中華人民共和國(guó)鐵道部．科技運(yùn)［2010］138號(hào)．列控中心技術(shù)規(guī)范［S］．2010．

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部．科技運(yùn)［2010］136號(hào)．CTCS－2列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則［S］．2010．

［3］ 徐嘯明．CTCS－2級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)應(yīng)用叢書(shū)：列控地面設(shè)備［M］．北京：中國(guó)鐵道出版社，2007．

［4］ 林瑜筠，張鐵增．區(qū)間信號(hào)自動(dòng)控制［M］．北京：中國(guó)鐵道出版社，2005．