關(guān)于武廣高鐵列控系統(tǒng)達(dá)標(biāo)改造工程達(dá)標(biāo)范圍的研究

金 鑫

(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 概述

武廣高鐵起于武漢，止于廣州，全線采用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)作為主用列控，CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)作為降級(jí)備用系統(tǒng)，于2009年12月26日開通。

武廣高鐵的建設(shè)時(shí)期，是我國(guó)高鐵技術(shù)發(fā)展初期，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不夠成熟。信號(hào)系統(tǒng)部分功能遵循的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不一致，不利于現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)和使用。2017年武漢局和廣鐵集團(tuán)遵循中國(guó)鐵路總公司發(fā)布的《中國(guó)鐵路總公司關(guān)于實(shí)施高速鐵路“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效”工程的指導(dǎo)意見》，對(duì)武廣全線進(jìn)行新標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)改造升級(jí)。此次改造涉及聯(lián)鎖、列控、臨時(shí)限速服務(wù)器、無(wú)線閉塞中心等多系統(tǒng)達(dá)標(biāo)，結(jié)合武廣高鐵增加區(qū)間邏輯檢查功能同步實(shí)施，已于2019年底全線開通。

本文根據(jù)武廣列控達(dá)標(biāo)工程的范圍及內(nèi)容進(jìn)行分析，識(shí)別改造過(guò)程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，制定多種方案進(jìn)行深入分析和對(duì)比，最終確定了符合實(shí)際情況的最佳方案。

2 達(dá)標(biāo)方案中的難點(diǎn)及解決措施研究

本次武廣列控達(dá)標(biāo)工程范圍包括所有涉及的列控中心、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、臨時(shí)限速服務(wù)器、無(wú)線閉塞中心及信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)。結(jié)合各系統(tǒng)的最新標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)武廣線實(shí)際情況進(jìn)行識(shí)別，對(duì)各產(chǎn)品進(jìn)行逐一分析，存在以下問(wèn)題。

2.1 列控中心

2.1.1 修改LEU冗余切換方式

存在問(wèn)題：依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)，需修改LEU冗余切換方案，將正線進(jìn)站和出站信號(hào)機(jī)有源應(yīng)答器LEU都改造成1+1冗余方式，方案對(duì)比如表1所示。

分析：通過(guò)與既有方式對(duì)比分析，按照既有LEU冗余切換方案，維持冷備情況。在LEU設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需停用該設(shè)備，用機(jī)柜內(nèi)的冷備LEU更換掉故障設(shè)備即可解決故障。雖然會(huì)對(duì)運(yùn)輸效率有一定影響，但結(jié)合LEU設(shè)備本身故障率極低，在業(yè)主可接受的范圍內(nèi)。

解決方案：綜合分析并考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合業(yè)主的審查意見，本次采用維持既有的方式。

2.1.2 大號(hào)碼道岔有源應(yīng)答器控制方式

存在問(wèn)題：株洲北線路所、白馬垅、十里沖、株洲南線路所均存在大號(hào)碼有源應(yīng)答器代控情況，達(dá)標(biāo)方案對(duì)比如表2所示。

分析：大號(hào)碼道岔有源應(yīng)答器控制方式的對(duì)標(biāo)并未有效提高系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性，并且還增加了項(xiàng)目成本和施工風(fēng)險(xiǎn)及難度。

表1 LEU冗余控制方式改造方案Tab.1 Reconstruction scheme of LEU redundant control mode

表2 大號(hào)碼道岔有源應(yīng)答器控制方式改造方案Tab.2 Recontruction scheme of control mode of active balise for large turnout

解決方案：綜合考慮本次改造維持既有代傳方案一，待設(shè)備大修或有室外工程時(shí)一并達(dá)標(biāo)修改。

2.2 聯(lián)鎖系統(tǒng)

CBI-RBC信息傳輸存在問(wèn)題：目前武廣段各車站CBI與武廣各RBC設(shè)備的單點(diǎn)通信連接方式。

分析：考慮如果修改為標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，將擴(kuò)大RBC軟件修改范圍，詳細(xì)內(nèi)容在2.3節(jié)無(wú)線閉塞中心進(jìn)行介紹。

解決方案：本次暫維持既有。

2.3 無(wú)線閉塞中心

存在問(wèn)題：既有武廣客專各RBC設(shè)備間不直接通信，通過(guò)列控中心—聯(lián)鎖—RBC的信息傳遞方式獲取RBC所需相關(guān)信息完成安全切換等功能。RBC切換區(qū)域信息流向如圖1所示。

圖1 既有武廣RBC間通信方式Fig.1 Communication mode between the RBC s of Wuhan-Guangzhou railway

分析:若按照《無(wú)線閉塞中心技術(shù)規(guī)范》（TB/T3330-2015）要求，需取消聯(lián)鎖向RBC傳遞移交區(qū)閉塞分區(qū)狀態(tài)、改為RBC間直接傳遞；在RBC移交邊界設(shè)置RBC切換執(zhí)行應(yīng)答器組，取消RBC切換預(yù)告應(yīng)答器組，改由RBC發(fā)送切換預(yù)告信息等。在不考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施進(jìn)行過(guò)渡的情況下，具體工作量如表3所示。

如果RBC設(shè)備完全達(dá)標(biāo)改動(dòng)范圍極大，涉及到聯(lián)鎖、列控、臨時(shí)限速服務(wù)器、軌道電路和應(yīng)答器等設(shè)備的改造。且武廣線路很長(zhǎng)，需分段實(shí)施，涉及到的各系統(tǒng)設(shè)備還需增加過(guò)渡方案，大大增加成本，延長(zhǎng)了工期，增長(zhǎng)既有線運(yùn)營(yíng)線路的施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。既有RBC通信方式，雖不符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，但相鄰RBC間無(wú)線超時(shí)的故障概率極低。但如果維持既有方案，TCC保持向CBI代傳RBC信息，將導(dǎo)致TCC與現(xiàn)行規(guī)范不一致，后續(xù)RBC升級(jí)時(shí)仍需要進(jìn)行適配修改，修改范圍同樣很大。

表3 RBC系統(tǒng)達(dá)標(biāo)工程實(shí)施范圍Tab.3 Implementation scope of reaching standard project of RBC system

圖2 武廣非通信版RBC應(yīng)答器布置示意圖Fig.2 Schematic diagram of balise layout of non-communication version RBC of Wuhan-Guangzhou railway

圖3 RBC切換執(zhí)行應(yīng)答器設(shè)置示意圖Fig.3 Schematic diagram of the setting of balise for RBC switching

解決方案：考慮以上原因，方案決定TCC對(duì)標(biāo)修改，取消由TCC端代傳RBC區(qū)段信息部分，由CBI進(jìn)行適配修改，保持既有CBI向RBC發(fā)送的信息不變，既減少本次施工影響范圍，同時(shí)為后續(xù)RBC對(duì)標(biāo)單獨(dú)實(shí)施創(chuàng)造有利條件。

2.4 信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)

存在問(wèn)題：本次改造拆除125 M環(huán)網(wǎng)，依據(jù)《高速鐵路信號(hào)系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)規(guī)范V3.0》（鐵總運(yùn)[2014]353號(hào)）進(jìn)行升級(jí)改造；并將列控中心站間通信轉(zhuǎn)移至信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，按《高鐵列控中心接口暫行技術(shù)規(guī)范》（鐵總運(yùn)[2015]75號(hào)）的要求實(shí)現(xiàn)站間信息傳輸接口格式的方案。

既有武廣客專安全數(shù)據(jù)網(wǎng)由聯(lián)鎖/RBC/TSRS設(shè)備組網(wǎng)形成的站間以太網(wǎng)通道和TCC設(shè)備組網(wǎng)構(gòu)成的125 M站間通道共同組成，前者主要用于聯(lián)鎖/RBC/TSRS/TCC設(shè)備間信息交互，后者用于站間TCC信息交互。

既有武廣段各車站配置2臺(tái)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入，主站列控中心和聯(lián)鎖設(shè)備均接入安全數(shù)據(jù)網(wǎng)；中繼站與相鄰TCC間通過(guò)125 M網(wǎng)絡(luò)通信，未接入安全數(shù)據(jù)網(wǎng)武廣段信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備配置和通信接口如圖4所示。

分析：本次改造，要求結(jié)合區(qū)間占用檢查功能一起實(shí)施。其中增加區(qū)間占用檢查相關(guān)協(xié)議包括32 Byte的信號(hào)許可交互數(shù)據(jù)塊和12 Byte的區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)確認(rèn)數(shù)據(jù)塊。如果繼續(xù)在現(xiàn)有125 M基礎(chǔ)上增加區(qū)間占用檢查功能，存在如下問(wèn)題：

1） 區(qū)間邏輯占用導(dǎo)致站間協(xié)議變化，需要增加數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，武廣協(xié)議不支持，需修改；

2） 配合站間協(xié)議變化，將影響整個(gè)環(huán)網(wǎng)適配修改，影響范圍大，實(shí)施復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)高；

3） 現(xiàn)有125 M環(huán)網(wǎng)容量已達(dá)到飽和，后續(xù)軟件升級(jí)在通信擴(kuò)容上沒有任何余量。

故本次工程必須拆除125 M環(huán)網(wǎng)，并將列控中心站間通信轉(zhuǎn)移至信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)。

但是，若完全按照新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，需要同步修改武廣高鐵廣鐵管段內(nèi)各子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，修改所有接入信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)信號(hào)設(shè)備的IP，增加光纖熔纖、通信光纜敷設(shè)等建安工程，實(shí)施范圍幾乎涉及整個(gè)武廣高鐵線的設(shè)備。首先武廣線重新敷設(shè)通信光纜成本極高，暫不考慮。若要使用既有通道進(jìn)行施工，則每天的調(diào)試中需要修改各個(gè)設(shè)備的IP地址、對(duì)既有ODF架進(jìn)行光纖倒接。武廣高鐵已運(yùn)行十年，通信光纜及接頭部分均存在老化狀況，在對(duì)其進(jìn)行倒接施工風(fēng)險(xiǎn)太大，容易出現(xiàn)無(wú)法恢復(fù)的通道故障。

解決方案：綜合考慮，本項(xiàng)目不修改環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)和子網(wǎng)劃分結(jié)構(gòu)，信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)既有設(shè)備的IP分配、整個(gè)環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的子網(wǎng)劃分等均維持不變。僅更換安全數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備（含新增中繼站交換機(jī)、更換既有車站交換機(jī)及既有中繼器）和網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器設(shè)備，設(shè)備配置滿足規(guī)范。

該方案雖然IP地址和組網(wǎng)方式未完全滿足新標(biāo)準(zhǔn)，但硬件方面均已完全更換，可以滿足各系統(tǒng)間的通信容量的需求。子網(wǎng)劃分和IP地址維持既有方式

圖4 既有信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備通信接口示意圖Fig.4 Schematic diagram of communication interface of the equipment in the existing signaling security data network

也沒降低系統(tǒng)的安全可靠性，與各系統(tǒng)軟件保持一致即可，風(fēng)險(xiǎn)可控，可以滿足后期運(yùn)營(yíng)使用需求。

2.5 最終方案

通過(guò)對(duì)以上問(wèn)題分析，得出具體方案如表4所示。

3 總結(jié)

在本次武廣高鐵達(dá)標(biāo)改造工程中，各個(gè)系統(tǒng)依然存在不符合新標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。本文重點(diǎn)對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行了論述分析，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)施成本、施工難度以及改造風(fēng)險(xiǎn)確認(rèn)了各系統(tǒng)對(duì)標(biāo)范圍和實(shí)施方案。對(duì)不符合新標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行安全識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)分析，結(jié)論是可以滿足武廣客?，F(xiàn)在的運(yùn)營(yíng)需求，符合列控系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

隨著我國(guó)鐵路行業(yè)高速發(fā)展，各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)也在逐步更新。對(duì)于后續(xù)高鐵線路的達(dá)標(biāo)改造工程，會(huì)遇到同樣的問(wèn)題。對(duì)于是否完全參照新標(biāo)準(zhǔn)，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況一事一議、具體分析。切忌教條主義，盲目遵循新標(biāo)準(zhǔn)。需要通過(guò)全面的分析研究，在項(xiàng)目實(shí)施難度和新標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)范圍找到一個(gè)平衡點(diǎn)。

表4 各系統(tǒng)最終達(dá)標(biāo)方案Tab.4 Final reaching standard schemes of various systems

該項(xiàng)目歷經(jīng)18個(gè)月，于2019年底成功開通。本次改造是全國(guó)首次針對(duì)早期開通的CTCS-3高鐵線路進(jìn)行的達(dá)標(biāo)改造，為后續(xù)客專線路的標(biāo)準(zhǔn)化改造工程提供了寶貴的設(shè)計(jì)方案和項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。