客運(yùn)專線鐵路大號(hào)碼道岔應(yīng)答器組設(shè)置方案探析

王 杰

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

1 概述

客運(yùn)專線為實(shí)現(xiàn)不同線路間列車跨線運(yùn)行，需設(shè)置跨線聯(lián)絡(luò)線。聯(lián)絡(luò)線與正線接軌一般設(shè)置1/18號(hào)及以上道岔，為提高跨線動(dòng)車組運(yùn)輸效率，經(jīng)常選用1/42號(hào)道岔。選用大號(hào)碼道岔后，需在大號(hào)碼道岔外方設(shè)置應(yīng)答器組[1-2]，用于向列控系統(tǒng)車載設(shè)備提前預(yù)告前方大號(hào)碼道岔的側(cè)向允許速度，列控系統(tǒng)車載設(shè)備收到預(yù)告信息后，根據(jù)接受到的允許速度控制動(dòng)車組運(yùn)行。

在工程實(shí)踐中可能遇到的問(wèn)題是，聯(lián)絡(luò)線的設(shè)置及接軌道岔選用僅考慮了運(yùn)輸組織、接軌站引入方案、征地拆遷等因素，并未考慮列控系統(tǒng)對(duì)大號(hào)碼應(yīng)答器組的設(shè)置要求[1]。這樣就使得動(dòng)車組通過(guò)1/42號(hào)大號(hào)碼道岔時(shí)，列控中心不具備發(fā)送大號(hào)碼道岔數(shù)據(jù)包的條件，僅發(fā)送通過(guò)報(bào)文，當(dāng)TCC和CBI設(shè)備通信中斷后，向大號(hào)碼道岔應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。這會(huì)造成動(dòng)車組僅能以80 km/h的側(cè)向速度運(yùn)行，影響運(yùn)輸效率[3]。

2 大號(hào)碼應(yīng)答器組設(shè)置及報(bào)文發(fā)送原則

2.1 大號(hào)碼應(yīng)答器組的設(shè)置原則

采用CTCS-2/3級(jí)列控系統(tǒng)客運(yùn)專線，動(dòng)車組以車載設(shè)備ATP[4]作為行車憑證。在距大號(hào)碼道岔外方，發(fā)送U2S或UUS碼的閉塞分區(qū)入口處設(shè)置由一個(gè)有源應(yīng)答器和兩個(gè)無(wú)源應(yīng)答器構(gòu)成的應(yīng)答器組[5-6]，用于向動(dòng)車組提供大號(hào)碼道岔數(shù)據(jù)包，大號(hào)碼應(yīng)答器組的設(shè)置示意見(jiàn)圖1。

圖1 大號(hào)碼應(yīng)答器組設(shè)置示意

2.2 大號(hào)碼應(yīng)答器組的報(bào)文發(fā)送原則

大號(hào)碼應(yīng)答器組的報(bào)文由列控中心(TCC)控制發(fā)送。符合大號(hào)碼道岔報(bào)文發(fā)送條件時(shí)，列控中心向應(yīng)答器組發(fā)送大號(hào)碼道岔應(yīng)答器數(shù)據(jù)包；不符合報(bào)文發(fā)送條件時(shí)，發(fā)送允許通過(guò)報(bào)文[3，8]。

3 大號(hào)碼應(yīng)答器組的設(shè)置條件

對(duì)于具備大號(hào)碼道岔的側(cè)向進(jìn)路，當(dāng)側(cè)向接車時(shí)進(jìn)站信號(hào)機(jī)開(kāi)放USU，機(jī)車信號(hào)顯示一個(gè)雙半黃色閃光[7]，且同時(shí)滿足進(jìn)路行車許可長(zhǎng)度超過(guò)制動(dòng)距離檢查范圍，側(cè)向進(jìn)路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段制動(dòng)距離內(nèi)無(wú)低于大號(hào)碼道岔側(cè)向允許速度的臨時(shí)限速兩個(gè)條件時(shí)，列控中心才發(fā)送大號(hào)碼道岔數(shù)據(jù)包[8-9]。

3.1 進(jìn)路行車許可長(zhǎng)度

進(jìn)路行車許可長(zhǎng)度可按公式(1)計(jì)算

L行>L制動(dòng)+V側(cè)向×2.5+L防護(hù)

(1)

式中L行——行車許可長(zhǎng)度，m，計(jì)算的起點(diǎn)為防護(hù)該大號(hào)碼道岔的進(jìn)站信號(hào)機(jī)，終點(diǎn)為動(dòng)車組運(yùn)行前方車站(場(chǎng))進(jìn)站信號(hào)機(jī)；

L制動(dòng)——?jiǎng)榆嚱M由160 km/h的速度制動(dòng)到0 km/h的距離，m，該距離應(yīng)按制動(dòng)距離最長(zhǎng)的車型、實(shí)際坡道等計(jì)算；

V側(cè)向——大號(hào)碼道岔側(cè)向允許速度，m/s，1/42號(hào)道岔側(cè)向速度為160 km/h，約為45 m/s；

L防護(hù)——列車安全防護(hù)距離，m，區(qū)間按110 m考慮[12-13]。

3.2 離去區(qū)段制動(dòng)距離

離去區(qū)段制動(dòng)距離為動(dòng)車組在離去口以線路最高允許速度制動(dòng)到45 km/h的距離(m)。

如果工程條件不滿足大號(hào)碼應(yīng)答器組的設(shè)置要求，動(dòng)車組通過(guò)1/42號(hào)大號(hào)碼道岔時(shí)，列控中心僅發(fā)送通過(guò)報(bào)文，動(dòng)車組只能降速以80 km/h的側(cè)向速度運(yùn)行。

4 大號(hào)碼應(yīng)答器組設(shè)置特殊場(chǎng)景說(shuō)明

在工程條件滿足進(jìn)路行車許可長(zhǎng)度超過(guò)制動(dòng)距離檢查范圍，側(cè)向進(jìn)路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段制動(dòng)距離內(nèi)無(wú)低于大號(hào)碼道岔側(cè)向允許速度的臨時(shí)限速兩個(gè)條件，才可在該道岔外方設(shè)置大號(hào)碼應(yīng)答器組。但由于線路條件及固定設(shè)備設(shè)施的限制，聯(lián)絡(luò)線的線路允許速度在大號(hào)碼道岔出站口外方設(shè)置有120 km/h的固定限速，造成離去區(qū)段制動(dòng)距離范圍內(nèi)存在固定限速小于大號(hào)碼道岔的側(cè)向允許速度的特殊場(chǎng)景存在，具體場(chǎng)景見(jiàn)圖2。

圖2 特殊場(chǎng)景大號(hào)碼應(yīng)答器組設(shè)置示意

5 特殊運(yùn)行場(chǎng)景理論分析

針對(duì)上述場(chǎng)景，離去區(qū)段制動(dòng)距離范圍內(nèi)設(shè)置的固定限速(120 km/h)小于大號(hào)碼道岔的側(cè)向允許速度，大號(hào)碼應(yīng)答器組發(fā)送的大號(hào)碼道岔[CTCS-4]數(shù)據(jù)包中描述的側(cè)向允許速度為160 km/h，動(dòng)車組存在超速的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)該特殊場(chǎng)景下動(dòng)車組是否超速詳細(xì)分析如下。

(1)大號(hào)碼道岔應(yīng)答器組(B0232)中發(fā)送的大號(hào)碼道岔[CTCS-4]數(shù)據(jù)包[5-6]速度為160 km/h。

(2)進(jìn)站信號(hào)機(jī)(S)建立正線接車進(jìn)路，進(jìn)站應(yīng)答器組(BS)中的有源應(yīng)答器發(fā)送應(yīng)答器鏈接[ETCS-5]、臨時(shí)限速[CTCS-2]包，無(wú)源應(yīng)答器發(fā)送線路坡道[ETCS-21]包[5-6]。

(3)反向出站應(yīng)答器組(BXII)中的有源應(yīng)答器發(fā)送應(yīng)答器鏈接[ETCS-5]、線路速度[ETCS-27](出站信號(hào)機(jī)SII外方7285 m)、軌道區(qū)段[CTCS-1](出站信號(hào)機(jī)SII外方6104 m)包[5-6]。

(4)出站信號(hào)機(jī)(SII)建立側(cè)向發(fā)車進(jìn)路，出站應(yīng)答器組(BSII)中的有源應(yīng)答器發(fā)送應(yīng)答器鏈接[ETCS-5]、線路速度[ETCS-27](數(shù)據(jù)范圍至出站口XLF外方6 385 m)、軌道區(qū)段[CTCS-1](數(shù)據(jù)范圍至出站口XLF外方3 379 m)、臨時(shí)限速[CTCS-2]包[5-6]。

動(dòng)車組由上行正向經(jīng)舉例B站IIG正線接車，并向聯(lián)絡(luò)線上行正向發(fā)車時(shí)，動(dòng)車組車載設(shè)備將先后接收到地面應(yīng)答器組BXII、BSII中有源應(yīng)答器提供的線路速度[ETCS-27]包，并據(jù)此及時(shí)更新了前方線路速度，且提供的線路速度覆蓋范圍包含離去區(qū)段設(shè)置的120 km/h固定限速[12-13]。車載設(shè)備將綜合分析接收到的大號(hào)碼道岔[CTCS-4]數(shù)據(jù)包和線路速度[ETCS-27]包，實(shí)時(shí)計(jì)算并更新目標(biāo)距離連續(xù)速度控制模式曲線，動(dòng)車組ATP將按更新后的速度曲線對(duì)列車超速進(jìn)行自動(dòng)防護(hù)[14]。

聯(lián)絡(luò)線XLF離去區(qū)段120 km/h的固定限速速度變化點(diǎn)距離大號(hào)碼道岔111號(hào)道岔岔尖的距離為1 554 m，滿足動(dòng)車組由160 km/h降速至120 km/h的制動(dòng)距離要求[15]，故動(dòng)車組可以160 km/h的速度通過(guò)大號(hào)碼道岔，不存在超速的可能。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)大號(hào)碼應(yīng)答器設(shè)置原則及大號(hào)碼道岔數(shù)據(jù)包發(fā)送條件的分析，結(jié)合特殊場(chǎng)景下大號(hào)碼應(yīng)答器的設(shè)置情況，對(duì)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景進(jìn)行了理論分析，明確了大號(hào)碼應(yīng)答器組設(shè)置的條件以及條件不滿足時(shí)的處理措施，并得出離去區(qū)段設(shè)置的固定限速不對(duì)大號(hào)碼應(yīng)答器組的設(shè)置及大號(hào)碼道岔數(shù)據(jù)包的發(fā)送構(gòu)成影響的結(jié)論。