新建高鐵引入既有樞紐信號(hào)系統(tǒng)工程方案優(yōu)化與實(shí)踐

袁衛(wèi)東， 賈華強(qiáng)， 高建， 于長(zhǎng)洪， 王繼星， 柳志鹍

（1. 鄭萬(wàn)鐵路客運(yùn)專線河南有限責(zé)任公司，河南鄭州 450015；2. 通號(hào)工程局集團(tuán)有限公司，北京 100070；3. 北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

1 工程概況與計(jì)劃方案

1.1 鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐

鄭萬(wàn)鐵路、鄭徐客專、京廣高鐵、鄭西高鐵、鄭濟(jì)客專（預(yù)留）、鄭開城際和鄭機(jī)城際交匯于鄭州東樞紐，其中鄭開城際和鄭機(jī)城際采用CTCS-2 級(jí)列控系統(tǒng)，其余鐵路均采用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)。

鄭萬(wàn)鐵路正線接入鄭州東徐蘭場(chǎng)（臨時(shí)限速納入鄭徐臨時(shí)限速服務(wù)器1（TSRS1）管轄），新設(shè)鄭萬(wàn)高鐵臺(tái)及鄭萬(wàn)TSRS1。鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐線路和站場(chǎng)布置示意見(jiàn)圖1。

1.2 商合杭鐵路引入商丘樞紐

商合杭鐵路、鄭徐客專、京九高鐵（預(yù)留）、隴海線（普速）和京九線（普速）交匯于商丘樞紐，其中商合杭鐵路、鄭徐客專和京九高鐵采用CTCS-3 級(jí)列控系統(tǒng)。

商合杭鐵路新建商合杭場(chǎng)經(jīng)商丘商合杭上、下行聯(lián)絡(luò)線與鄭徐客專正線銜接，商合杭鐵路河南段調(diào)度指揮納入既有鄭徐高鐵臺(tái)，臨時(shí)限速納入既有鄭徐臨時(shí)限速服務(wù)器。商合杭場(chǎng)納入商合杭無(wú)線閉塞中心1（RBC1）管轄，商丘鄭徐場(chǎng)由鄭徐無(wú)線閉塞中心2（RBC2）控制，鄭徐RBC2與商合杭RBC1在商合杭上、下行聯(lián)絡(luò)線區(qū)間信號(hào)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無(wú)線閉塞中心（RBC）通信切換。商合杭鐵路引入商丘樞紐線路和站場(chǎng)布置示意見(jiàn)圖2。

圖1 鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐線路和站場(chǎng)布置示意圖

圖2 商合杭鐵路引入商丘樞紐線路和站場(chǎng)布置示意圖

1.3 涉及既有信號(hào)系統(tǒng)軟件的修改情況

鄭萬(wàn)、商合杭鐵路引入樞紐共涉及中國(guó)鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司調(diào)度所（簡(jiǎn)稱鄭州局調(diào)度所）調(diào)度集中（CTC）系統(tǒng)擴(kuò)容及軟件修改；鄭州東RBC 中心徐蘭場(chǎng)RBC、鄭徐RBC2、鄭徐TSRS1 軟件修改；鄭州東徐蘭場(chǎng)、曹古寺線路所、商丘鄭徐場(chǎng)、商丘西線路所等的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、列控中心、CTC 站機(jī)、微機(jī)監(jiān)測(cè)軟件修改；鄭徐中繼13～中繼16 列控中心軟件修改，相關(guān)車站CTC 站間透明軟件修改［1]。信號(hào)系統(tǒng)軟件主要修改內(nèi)容見(jiàn)表1。

1.4 計(jì)劃方案

鄭萬(wàn)鐵路計(jì)劃2019年5月20日完成信號(hào)各系統(tǒng)軟件發(fā)布，6月19日前完成各系統(tǒng)軟件仿真測(cè)試，開始樞紐軟件換裝施工，7月25日前完成鄭州樞紐軟件換裝試驗(yàn)具備動(dòng)態(tài)驗(yàn)證條件。商合杭鐵路河南段計(jì)劃2019年6月20日完成信號(hào)各系統(tǒng)軟件發(fā)布，7月24日前完成各系統(tǒng)軟件仿真測(cè)試，開始樞紐軟件換裝施工，8月29日前完成商丘樞紐軟件換裝試驗(yàn)具備動(dòng)態(tài)驗(yàn)證條件。引入樞紐工程分現(xiàn)場(chǎng)施工安裝、軟件換裝2個(gè)施工階段，其中軟件換裝階段按照安全數(shù)據(jù)網(wǎng)及CTC 網(wǎng)絡(luò)接入改造、各系統(tǒng)軟件兼容性試驗(yàn)、中心配合車站站機(jī)軟件換裝試驗(yàn)、車站站機(jī)配合中心軟件換裝試驗(yàn)及動(dòng)態(tài)驗(yàn)證5 個(gè)步驟進(jìn)行［2-3]。軟件換裝階段計(jì)劃實(shí)施進(jìn)度及安排見(jiàn)表2。

2 優(yōu)化方案

2.1 難點(diǎn)分析

（1）鄭萬(wàn)、商合杭鐵路引入樞紐均需要修改鄭州局調(diào)度所鄭徐高鐵臺(tái)和鄭徐Tsrs1 軟件。因2 條鐵路工期相差1個(gè)月，商合杭鐵路引入樞紐信號(hào)軟件換裝相應(yīng)要滯后鄭萬(wàn)鐵路1個(gè)月，因此需前后針對(duì)同一設(shè)備編制2版軟件，軟件編制工作量大、電務(wù)仿真試驗(yàn)量大，工期和質(zhì)量很難保證。

表1 信號(hào)系統(tǒng)軟件主要修改內(nèi)容

（2）從表2 可知，每次引入樞紐軟件換裝施工需5個(gè)步驟，每一步的天窗數(shù)量及每次天窗時(shí)長(zhǎng)又必須確保兌現(xiàn)。因2條鐵路工期相鄰，鄭萬(wàn)鐵路完成后，緊接著就要開展商合杭鐵路引入樞紐的現(xiàn)場(chǎng)軟件換裝施工，1個(gè)月內(nèi)要完成全部天窗點(diǎn)施工任務(wù)，周期長(zhǎng)且天窗時(shí)間安排緊密，無(wú)論是施工計(jì)劃的安排、運(yùn)輸方案的制定，還是現(xiàn)場(chǎng)施工及驗(yàn)收配合人員的資源配備，都存在較大困難，對(duì)商合杭鐵路的工期以及既有高鐵的運(yùn)輸安全均存在較大風(fēng)險(xiǎn)［4]。

（3）鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐軟件換裝試驗(yàn)完成后即進(jìn)行動(dòng)態(tài)驗(yàn)證及聯(lián)調(diào)聯(lián)試，期間需同步實(shí)施商合杭引入商丘樞紐軟件換裝試驗(yàn)。在此期間，鐵路局集團(tuán)公司及參建單位要同時(shí)承擔(dān)鄭州東樞紐動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和商丘樞紐軟件換裝施工雙重任務(wù)，施工組織難度很大。

由上述分析可知，在確保2條鐵路工期目標(biāo)的前提下，各線單獨(dú)分開實(shí)施難度大，存在安全和工期的風(fēng)險(xiǎn)。因此提出鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐與商合杭鐵路引入商丘樞紐軟件換裝及動(dòng)態(tài)驗(yàn)證同步換裝、共享天窗的優(yōu)化方案。

2.22 條鐵路同步換裝軟件的可行性分析

（1）2條鐵路引入樞紐的軟件換裝施工及動(dòng)態(tài)驗(yàn)證采取同步換裝、共享天窗的方案，可整體減少一輪軟件換裝施工天窗，有利于高鐵的運(yùn)輸及維護(hù)，鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)輸和電務(wù)部門有這方面需求，也為方案的研究和審批創(chuàng)造了有利條件［5]。

（2）在優(yōu)化方案確定前，鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐、商合杭鐵路引入商丘樞紐技術(shù)方案已提早穩(wěn)定并得到鐵路局集團(tuán)公司的審批，2條線各系統(tǒng)設(shè)備軟件編制進(jìn)度基本同步，中心關(guān)鍵設(shè)備具備2條線軟件一次整合的條件。

（3）商合杭鐵路提前與鄭萬(wàn)鐵路同步換裝后，商合杭鐵路河南段信號(hào)系統(tǒng)將提前啟用，需與既有鄭徐客專設(shè)備通信，而商合杭鐵路河南段南段（不同建設(shè)主體）工期晚，信號(hào)設(shè)備還不具備啟用條件，局間邊界接口條件不具備，將造成商合杭鐵路河南段部分信號(hào)設(shè)備輸出信息不完整，引起鄭徐客專部分既有設(shè)備信息報(bào)警，經(jīng)研究，報(bào)警信息不影響既有鄭徐客專信號(hào)設(shè)備的正常使用，可采取屏蔽報(bào)警信息的臨時(shí)過(guò)渡處理措施［6]。

由以上分析可知，2條鐵路引入樞紐信號(hào)軟件換裝同步實(shí)施、一次修改到位的方案可行，特別是2條鐵路歸屬同一項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)（建設(shè)單位由鄭西鐵路客運(yùn)專線有限責(zé)任公司與鄭萬(wàn)鐵路客運(yùn)專線河南有限責(zé)任公司合并）、同一接管維修單位、同一施工單位，為進(jìn)一步優(yōu)化方案、科學(xué)組織提供了有利條件。該方案在得到鐵路局集團(tuán)公司復(fù)函同意后，報(bào)中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司同意后組織實(shí)施。

2.3 同步實(shí)施軟件換裝步驟

表2 軟件換裝階段計(jì)劃實(shí)施進(jìn)度及安排

鄭州東樞紐和商丘樞紐共用天窗點(diǎn)，按照軟件換裝階段5個(gè)步驟同步實(shí)施，具體實(shí)施情況見(jiàn)表3。

2.4 動(dòng)態(tài)驗(yàn)證方案

對(duì)信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備軟件修改范圍內(nèi)的列控系統(tǒng)相關(guān)功能進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。測(cè)試范圍如下：鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐涉及的鄭州東站周邊接發(fā)及通過(guò)進(jìn)路C2/C3拉通測(cè)試，商合杭鐵路引入商丘樞紐涉及的商丘鄭徐場(chǎng)和商丘西線路所C2/C3進(jìn)路測(cè)試，鄭州西站—鄭州東徐蘭場(chǎng)—碭山南站（局界）區(qū)間正線正反向C2/C3拉通測(cè)試［7]。

表3 鄭萬(wàn)、商合杭鐵路引入鄭州東、商丘樞紐優(yōu)化方案實(shí)施情況

動(dòng)態(tài)驗(yàn)證利用3 個(gè)300 min 天窗點(diǎn)，其中第1、2 個(gè)天窗點(diǎn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證完成后軟件回退，第3個(gè)天窗點(diǎn)軟件動(dòng)態(tài)試驗(yàn)完畢確認(rèn)全部軟件無(wú)問(wèn)題后，軟件不回退啟用新軟件?？紤]到鄭州西站經(jīng)鄭州東站—碭山南站試驗(yàn)區(qū)段線路較長(zhǎng)，動(dòng)車單程運(yùn)行超過(guò)70 min，為確保在有限的時(shí)間內(nèi)完成全部動(dòng)車測(cè)試序列，通過(guò)調(diào)整運(yùn)輸組織，采取增加上線試驗(yàn)動(dòng)車（最多達(dá)6 輛）小圈套跑、分段試驗(yàn)的方案［8]。

2.5 實(shí)施效果

在5個(gè)天窗點(diǎn)無(wú)法兌現(xiàn)的情況下，鄭州東樞紐和商丘樞紐于2019年8月9日利用18 個(gè)天窗點(diǎn)時(shí)間完成了軟件換裝試驗(yàn)及動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，為鄭萬(wàn)和商合杭鐵路如期開展聯(lián)調(diào)聯(lián)試奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)（商合杭鐵路較原定工期提前22 d）。

本次軟件換裝試驗(yàn)及動(dòng)態(tài)驗(yàn)證共使用18個(gè)天窗點(diǎn)，比原計(jì)劃2 條線路單獨(dú)實(shí)施方案的35 個(gè)天窗點(diǎn)大大減少，極大地減少了對(duì)既有運(yùn)輸及維修作業(yè)的影響。若2 條線路分開實(shí)施，商合杭鐵路至少要遲后鄭萬(wàn)鐵路1個(gè)月，將造成商合杭鐵路工期目標(biāo)無(wú)法兌現(xiàn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)商合杭鐵路當(dāng)年開通、當(dāng)年投產(chǎn)、當(dāng)年釋放京滬高鐵運(yùn)輸能力的目標(biāo)［9]。由于天窗點(diǎn)數(shù)量的有效結(jié)合，使工程本身工期緊張和天窗點(diǎn)數(shù)量不足等問(wèn)題得到了有效解決，確保了2 條線路如期開展聯(lián)調(diào)聯(lián)試。而且，該方案的實(shí)施大大減少了對(duì)調(diào)度集中系統(tǒng)和臨時(shí)限速服務(wù)器過(guò)渡軟件的編制任務(wù)，以及各系統(tǒng)軟件仿真場(chǎng)景搭建和鐵路局集團(tuán)公司電務(wù)段對(duì)系統(tǒng)軟件的仿真測(cè)試任務(wù)，極大地降低了軟件編制人員和電務(wù)仿真人員的工作量以及相關(guān)成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著高速鐵路的不斷建設(shè)，樞紐接入方案及施工組織的優(yōu)化研究，對(duì)高鐵項(xiàng)目的順利推進(jìn)以及優(yōu)質(zhì)、高效、安全地交付運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。結(jié)合新建鄭萬(wàn)鐵路引入鄭州東樞紐、商合杭鐵路引入商丘樞紐2個(gè)工期不同的信號(hào)系統(tǒng)工程引入樞紐的實(shí)例，提出多個(gè)新建高鐵信號(hào)系統(tǒng)同步引入樞紐的實(shí)施方案。在具體實(shí)施過(guò)程中，需要嚴(yán)格把控和落實(shí)施工圖提交、列控工程數(shù)據(jù)發(fā)布、各系統(tǒng)接口資料提交、設(shè)備軟件發(fā)布、仿真模擬試驗(yàn)、方案提報(bào)和批復(fù)、要點(diǎn)計(jì)劃批復(fù)等各關(guān)鍵環(huán)節(jié)［10]。在多個(gè)項(xiàng)目同步實(shí)施時(shí)，要統(tǒng)籌考慮上述關(guān)鍵環(huán)節(jié)的實(shí)施節(jié)點(diǎn)。不同項(xiàng)目的建設(shè)工期要接近，在關(guān)健工程工期及軟件編制進(jìn)度方面，不同項(xiàng)目要具備同步的條件，并需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格科學(xué)的論證分析，否則會(huì)帶來(lái)設(shè)備供應(yīng)、軟件發(fā)布及施工組織等方面的問(wèn)題。同時(shí)，要充分研究外部不利因素或突發(fā)事件對(duì)實(shí)施過(guò)程的影響，各環(huán)節(jié)均應(yīng)考慮時(shí)間余量和應(yīng)急補(bǔ)救措施［11]。在上述實(shí)例中，軟件換裝階段的5 個(gè)天窗點(diǎn)沒(méi)有兌現(xiàn)，2 次動(dòng)態(tài)驗(yàn)證試驗(yàn)點(diǎn)分別晚點(diǎn)10 min 和4 min，動(dòng)態(tài)驗(yàn)證試驗(yàn)點(diǎn)又延長(zhǎng)進(jìn)入90 min 預(yù)留時(shí)段，存在打亂運(yùn)輸秩序的風(fēng)險(xiǎn)，說(shuō)明安排300 min 天窗冗余不足，應(yīng)在今后同類工況下引起注意。