西安站改CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)方案研究

劉淑敏

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

西安站改CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)方案研究

劉淑敏

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

針對(duì)樞紐內(nèi)多條干線引入的大型客運(yùn)站改造項(xiàng)目中，常規(guī)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)方案很難實(shí)施的問(wèn)題，詳細(xì)闡述了西安站改CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)方案，重點(diǎn)介紹列控系統(tǒng)的臨時(shí)限速命令控制方式、列控中心、軌道電路、應(yīng)答器及LEU的設(shè)置原則。

樞紐；列控系統(tǒng)；限速控制；列控中心；應(yīng)答器

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.01.003

近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路的不斷提速，CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，主要面向于客運(yùn)專(zhuān)線、城際鐵路和提速干線。但針對(duì)樞紐內(nèi)多條干線引入的大型客運(yùn)站改造項(xiàng)目，常規(guī)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)方案很難實(shí)施，需結(jié)合具體項(xiàng)目適應(yīng)性改造以滿(mǎn)足功能需求，提高行車(chē)效率。以下結(jié)合西安樞紐內(nèi)列控系統(tǒng)的設(shè)置現(xiàn)狀，具體研究西安站改列控系統(tǒng)設(shè)置方案。

1 樞紐內(nèi)列控系統(tǒng)的設(shè)置現(xiàn)狀

根據(jù)路網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，鄭西、西寶、西成、大西等客運(yùn)專(zhuān)線引入西安樞紐新建西安北客運(yùn)站，同時(shí)修建聯(lián)絡(luò)線引入既有西安站；樞紐內(nèi)近期將形成西安和西安北兩處主要客運(yùn)站。樞紐內(nèi)列控系統(tǒng)的設(shè)置如圖1所示，其中與西安站、新建灞橋至西安三四線直接相關(guān)的為既有隴海線列控系統(tǒng)的設(shè)置情況。2009 年10月鄭西客專(zhuān)引入西安站新建臨潼東至窯村聯(lián)絡(luò)線按照CTCS-2級(jí)列控設(shè)計(jì)，并在既有隴海線窯村至西安段增設(shè)了CTCS-2級(jí)列控設(shè)備，包括西安站、西安東站、灞橋站車(chē)站列控中心及上下行進(jìn)站口應(yīng)答器、區(qū)間應(yīng)答器、臨潼東至窯村站間的C3/C2區(qū)段級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器和LEU等設(shè)備。2010年，西寶客專(zhuān)相關(guān)工程在三橋至西安北間按照CTCS-2級(jí)列控標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)動(dòng)車(chē)走行線，并在既有隴海線西安站至咸陽(yáng)西段增設(shè)了CTCS-2級(jí)列控設(shè)備。

圖1 樞紐內(nèi)列控系統(tǒng)設(shè)置示意圖

2 列控系統(tǒng)方案

2.1 列控方案及設(shè)置原則新建灞橋至西安三四線在灞橋東與隴海線貫通，改建既有隴海線在灞橋東與西康線貫通。為實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，新建三四線與既有隴海線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一致，改建西安至灞橋既有隴海線與西康線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一致。

根據(jù)西安鐵路局規(guī)劃西安將開(kāi)行至華山的動(dòng)車(chē)組，大西客專(zhuān)開(kāi)通后和鄭西客專(zhuān)將開(kāi)行少部分動(dòng)車(chē)組從臨潼東下線運(yùn)行至西安站，西安站改后西安至灞橋動(dòng)車(chē)組均調(diào)整到新建三四線運(yùn)行，既有隴海線僅開(kāi)行普速列車(chē)。灞橋至西安三、四線采用CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)。

新建灞橋至西安三四線按照CTCS-2級(jí)列控設(shè)計(jì)，西安至灞橋隴海線不再設(shè)置CTCS-2級(jí)列控設(shè)備。

2.2 CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)構(gòu)成CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)由臨時(shí)限速服務(wù)器（TSRS）、列控中心（TCC）、ZPW-2000（UM）系列軌道電路、應(yīng)答器和地面電子單元（LEU）以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等地面設(shè)備和車(chē)載設(shè)備組成。地面設(shè)備和車(chē)載設(shè)備間的信息采用軌道電路加應(yīng)答器的傳輸方式。

2.2.1 灞橋至西安三四線臨時(shí)限速命令控制方式

已建成的鄭西客專(zhuān)在西安北站設(shè)有臨時(shí)限速服務(wù)器，其管轄范圍至窯村站前一個(gè)閉塞分區(qū)。窯村至西安站方向的各車(chē)站臨時(shí)限速命令由既有TDCS網(wǎng)絡(luò)下達(dá)至各站列控中心。新設(shè)灞橋至西安三四線臨時(shí)限速命令控制方式經(jīng)研究設(shè)計(jì)了以下3個(gè)方案并進(jìn)行了利弊對(duì)比。

方案1：將西安站、灞橋站納入鄭西臨時(shí)限速服務(wù)器管轄。根據(jù)臨時(shí)限速服務(wù)器管轄與調(diào)度臺(tái)范圍一致性的原則，結(jié)合《關(guān)于印發(fā)臨時(shí)限速服務(wù)器技術(shù)規(guī)范暫行的通知》（鐵運(yùn)〔2012〕213號(hào)）文臨時(shí)限速服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)置要求，“每臺(tái)TSRS連接一個(gè)CTC-TSRS接口服務(wù)器”，因此該方案需將西安站、灞橋站行車(chē)調(diào)度指揮完全納入鄭西線調(diào)度臺(tái)管轄，隴海三四線與鄭西客專(zhuān)在臨潼東站實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)，同時(shí)在西安至西安西之間選擇臨時(shí)限速服務(wù)器與原TDCS的管轄范圍分界點(diǎn)。由于西安站為既有隴海線大型客站，調(diào)度指揮屬于西安調(diào)度所樞紐臺(tái)管轄，根據(jù)西安樞紐調(diào)度臺(tái)劃分要求、結(jié)合西安樞紐鐵路、城際鐵路引入的調(diào)度區(qū)規(guī)劃，將西安站納入鄭西客專(zhuān)調(diào)度臺(tái)的方案不便于西安樞紐行車(chē)組織和調(diào)度管理。

方案2：在西安站新設(shè)一臺(tái)樞紐地區(qū)臨時(shí)限速服務(wù)器（TSRS），與既有樞紐調(diào)度臺(tái)管轄范圍一致。

西安既有樞紐調(diào)度臺(tái)管轄車(chē)站有：窯村、灞橋、西安東、西安、西安西、三民村、三橋、黃家寨、咸陽(yáng)，以上車(chē)站均設(shè)有CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)，其臨時(shí)限速命令均由既有TDCS網(wǎng)絡(luò)下達(dá)。新設(shè)樞紐地區(qū)臨時(shí)限速服務(wù)器后，以上車(chē)站的臨時(shí)限速命令由TDCS網(wǎng)絡(luò)下達(dá)改為臨時(shí)限速服務(wù)器下達(dá)，同時(shí)樞紐地區(qū)TSRS與鄭西客專(zhuān)TSRS需互聯(lián)互通，并在咸陽(yáng)至咸陽(yáng)西之間選擇臨時(shí)限速服務(wù)器與原TDCS的管轄范圍分界點(diǎn)。本方案方便運(yùn)輸管理，但對(duì)既有隴海線改動(dòng)量較大，且投資較高。

方案3：西安站、灞橋站臨時(shí)限速命令由CTC系統(tǒng)下達(dá)。該方案西安站、灞橋站臨時(shí)限速命令的下達(dá)方式維持既有模式，由CTC調(diào)度中心直接下達(dá)給車(chē)站CTC分機(jī)，由CTC車(chē)站分機(jī)通過(guò)RS422接口傳遞給列控中心。由列控中心根據(jù)聯(lián)鎖提供的車(chē)站進(jìn)路狀態(tài)，生成用戶(hù)報(bào)文，再通過(guò)LEU通信單元控制LEU向有源應(yīng)答器發(fā)送臨時(shí)限速命令。本方案不涉及對(duì)鄭西客專(zhuān)臨時(shí)限速服務(wù)器的修改，也不需修改西安樞紐調(diào)度臺(tái)管轄范圍。此方案不改變既有運(yùn)輸組織管理模式，且工程量改動(dòng)較少，投資最省。

設(shè)計(jì)推薦采用方案3，維持既有臨時(shí)限速命令下達(dá)方式。

2.2.2 列控中心（TCC） 列控中心（TCC）是CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的核心，根據(jù)車(chē)站規(guī)模，西安站擬設(shè)置2套TCC、灞橋站設(shè)置1套TCC，其系統(tǒng)采用二乘二取二安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)作為主邏輯運(yùn)算單元，符合高安全、高可靠的要求。列控中心主要用于接收CTC下達(dá)的限速命令，根據(jù)臨時(shí)限速設(shè)置和列車(chē)進(jìn)路開(kāi)通情況，實(shí)現(xiàn)有源應(yīng)答器報(bào)文的實(shí)時(shí)組幀、編碼、校驗(yàn)和向LEU發(fā)送的功能；根據(jù)列車(chē)進(jìn)路和軌道區(qū)段狀態(tài)等信息，通過(guò)信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)完成軌道電路發(fā)送設(shè)備低頻編碼、載頻的控制、發(fā)送/接收端方向的控制；實(shí)現(xiàn)灞橋至西安三四線區(qū)間信號(hào)點(diǎn)燈控制及站間安全信息傳輸功能；具備自診斷與維護(hù)功能，將監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息和報(bào)警信息發(fā)送給集中監(jiān)測(cè)設(shè)備。

2.2.3 軌道電路 西安至灞橋新建三四線區(qū)間采用ZPW-2000（UM）系列電氣絕緣軌道電路，用于列車(chē)占用檢查和向列車(chē)提供前方閉塞分區(qū)空閑信息。西安站內(nèi)正線及側(cè)向股道采用ZPW-2000（UM）系列機(jī)械絕緣軌道電路，用以完成列車(chē)對(duì)軌道區(qū)段的占用檢查，同時(shí)作為CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)連續(xù)信息傳輸媒介，其余區(qū)段采用97型25 Hz軌道電路。ZPW-2000（UM）軌道區(qū)段編碼采用列控中心電子編碼，發(fā)送設(shè)備采用1+1熱備冗余方式，接收設(shè)備采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)用冗余方式。

本項(xiàng)目區(qū)間路基區(qū)段軌道電路設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不超過(guò)1 400 m，橋梁區(qū)段軌道電路設(shè)計(jì)長(zhǎng)度一般情況不超過(guò)1 000 m。軌道電路傳輸電纜長(zhǎng)度一般不超過(guò)7.5 km，特殊地段可延長(zhǎng)至10 km。區(qū)間、車(chē)站軌道電路載頻統(tǒng)一排列，絕緣節(jié)兩側(cè)采用不同載頻。其中，上行正線、上行側(cè)到發(fā)線采用2 000 Hz、2 600 Hz，下行正線、下行側(cè)到發(fā)線采用1 700 Hz、2 300 Hz。

列控中心通過(guò)CAN總線與軌道電路通信單元接口，軌道電路通信單元與軌道電路設(shè)備通信，向軌道電路設(shè)備發(fā)送載頻和低頻編碼命令，并接收軌道電路設(shè)備發(fā)送的軌道區(qū)段狀態(tài)信息和設(shè)備狀態(tài)信息。當(dāng)列控中心與軌道電路通信中斷后，軌道電路發(fā)送27.9 Hz的檢測(cè)碼，不影響列車(chē)軌道占用檢查。

2.2.4 應(yīng)答器及地面電子單元（LEU） 應(yīng)答器用于向CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備傳輸定位信息、進(jìn)路參數(shù)、線路參數(shù)、限速、停車(chē)等信息。西安站、灞橋站在正向及反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)處設(shè)置由1個(gè)有源、2個(gè)無(wú)源應(yīng)答器組成的應(yīng)答器組，正向及反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方（250±0.5）m處設(shè)置由單個(gè)應(yīng)答器構(gòu)成的定位應(yīng)答器組；西安站、灞橋站到發(fā)線和西安站有圖定轉(zhuǎn)線作業(yè)的隴海三四線正線出站信號(hào)機(jī)外方設(shè)置由1個(gè)有源、1個(gè)無(wú)源應(yīng)答器組成的應(yīng)答器組；區(qū)間每隔一個(gè)閉塞分區(qū)入口處設(shè)置由2個(gè)無(wú)源應(yīng)答器組成的區(qū)間無(wú)源應(yīng)答器組；灞橋站距18號(hào)道岔外方，在發(fā)送U2S閉塞分區(qū)入口處（200±0.5）m設(shè)置由1個(gè)有源、2個(gè)無(wú)源應(yīng)答器組成的應(yīng)答器組。

LEU負(fù)責(zé)接收從列控中心傳送的應(yīng)答器報(bào)文信息，并傳送給有源應(yīng)答器。LEU應(yīng)具備應(yīng)答器電纜短路、斷路監(jiān)測(cè)功能。LEU集中設(shè)置于信號(hào)機(jī)械室內(nèi)，1個(gè)LEU可控制4個(gè)有源應(yīng)答器?？刂七M(jìn)站信號(hào)機(jī)、線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)有源應(yīng)答器的LEU設(shè)備按1+ 1冗余設(shè)置，控制出站信號(hào)機(jī)、調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)、大號(hào)碼道岔處有源應(yīng)答器的LEU設(shè)備按N+1備用方式。LEU與有源應(yīng)答器間采用LEU專(zhuān)用應(yīng)答器數(shù)據(jù)傳輸電纜進(jìn)行連接，最遠(yuǎn)電纜長(zhǎng)度為2 500 m。若電纜長(zhǎng)度超過(guò)2 500 m，采用將LEU放置在室外有源應(yīng)答器附近。地面列控中心采用遠(yuǎn)距離安全控制。

2.2.5 安全數(shù)據(jù)網(wǎng) TCC與車(chē)站聯(lián)鎖電子設(shè)備通過(guò)信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸站間信息。其網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成的冗余雙環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間采用專(zhuān)用單模光纖連接，由通信專(zhuān)業(yè)在新建的西安至灞橋三四線兩側(cè)預(yù)留專(zhuān)用主備光纖各6芯。

3 結(jié)束語(yǔ)

西安鐵路樞紐是西北地區(qū)最大的鐵路樞紐，也是西北地區(qū)主要的客、貨集散地和中轉(zhuǎn)中心。西安站作為樞紐內(nèi)主要的客運(yùn)站，主要承擔(dān)普速客車(chē)的始發(fā)終到及通過(guò)作業(yè)，隨著周邊高速鐵路的發(fā)展，目前西安站能力嚴(yán)重不足，限制了樞紐進(jìn)一步增開(kāi)始發(fā)終到客車(chē)及少量動(dòng)車(chē)組，無(wú)法滿(mǎn)足客運(yùn)量日益增長(zhǎng)的需求。為滿(mǎn)足動(dòng)車(chē)組運(yùn)行，其中西安站改列控系統(tǒng)的配置尤為重要。

U284.48

A

1006-8686（2014）0006-03