商合杭高鐵引入商丘樞紐信號(hào)系統(tǒng)RBC覆蓋方案

袁衛(wèi)東

（鄭西鐵路客運(yùn)專線有限責(zé)任公司，河南鄭州 450015）

0 引言

隨著我國(guó)高鐵的快速發(fā)展，路網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高速鐵路樞紐逐步增多、擴(kuò)大，樞紐范圍內(nèi)無線閉塞中心（RBC）管轄劃分的情況經(jīng)常發(fā)生。以商合杭高鐵引入商丘樞紐為例，對(duì)高鐵樞紐RBC管轄劃分方案進(jìn)行分析研究。

1 線路概況

商合杭高鐵、鄭徐高鐵、雄商高鐵、既有隴海鐵路、既有京九鐵路交匯于商丘樞紐，其中商合杭高鐵、鄭徐高鐵、雄商高鐵均采用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，既有隴海鐵路、京九鐵路為普速線路。商合杭高鐵接入后的商丘樞紐示意見圖1。

圖1 商合杭高鐵接入后商丘樞紐示意圖

雄商高鐵接入商丘站商合杭場(chǎng)，并由秦莊線路所側(cè)線經(jīng)商丘北東上、下行聯(lián)絡(luò)線引入商丘站鄭徐場(chǎng)，與鄭徐高鐵連接，商丘北東下行聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)度3.82 km，商丘北東上行聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)度4.38 km。

鄭徐高鐵由商丘西線路所下線經(jīng)商丘京港上、下行聯(lián)絡(luò)線接入商丘站商合杭場(chǎng)，與商合杭高鐵連接。商丘京港上、下行聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)度分別約1.9 km。

2 商丘樞紐RBC覆蓋方案

根據(jù)TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》，RBC切換點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在閉塞分區(qū)分界點(diǎn)處。

2.1 商丘北東上、下行聯(lián)絡(luò)線RBC方案

商丘北東上、下行聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)度均約4 km，聯(lián)絡(luò)線區(qū)間設(shè)置區(qū)間標(biāo)志牌，將RBC移交邊界設(shè)置在區(qū)間某標(biāo)志牌處［1］，商丘站商合杭場(chǎng)、秦莊線路所納入商合杭高鐵RBC1控制，商丘鄭徐場(chǎng)歸屬鄭徐高鐵RBC2控制。

2.2 商丘京港上、下行聯(lián)絡(luò)線RBC方案

2.2.1 1套R(shí)BC方案

商丘樞紐采用1套R(shí)BC（利用鄭徐RBC2擴(kuò)大覆蓋范圍），實(shí)現(xiàn)商合杭、鄭徐、雄商（即將建設(shè)）高鐵的統(tǒng)籌使用。優(yōu)缺點(diǎn)分析如下：

該方案可實(shí)現(xiàn)商丘樞紐內(nèi)C3全覆蓋，避免商合杭RBC與鄭徐RBC在聯(lián)絡(luò)線困難地段進(jìn)行移交。商合杭、鄭徐、雄商（即將建設(shè)）高鐵共用1套R(shí)BC，若RBC故障，將同時(shí)影響三大高鐵干線的正常運(yùn)營(yíng)，較原設(shè)計(jì)方案擴(kuò)大了故障影響范圍。另外，鄭徐RBC2擴(kuò)大覆蓋范圍，增加了已運(yùn)營(yíng)設(shè)備的修改、調(diào)試工作量，將大大增加對(duì)運(yùn)營(yíng)線路鄭徐高鐵的行車干擾［2］。商丘樞紐RBC合場(chǎng)控制管轄范圍見圖2。

圖2 商丘樞紐RBC合場(chǎng)控制管轄范圍

鄭徐RBC2管轄既有鄭徐民權(quán)北站、商丘西線路所、商丘鄭徐場(chǎng)，共104 km，控車數(shù)量約為30列，增加商合杭及雄商正線32 km，預(yù)計(jì)鄭徐RBC2控車數(shù)量為46列，按照控車數(shù)量60列進(jìn)行計(jì)算，該方案滿足設(shè)備配置需求。合場(chǎng)控制后，鄭徐RBC與相鄰RBC可正常進(jìn)行RBC移交，移交點(diǎn)見圖2所示。鄭徐RBC2與商合杭RBC移交點(diǎn)在商合杭中繼1與商丘東控制區(qū)分界處。鄭徐RBC2與雄商RBC移交點(diǎn)在豫魯省界處。

列車從鄭徐正線經(jīng)商丘西線路所運(yùn)行至商合杭正線時(shí)，可實(shí)現(xiàn)C3貫通；列車從鄭徐正線經(jīng)秦莊線路所運(yùn)行至雄商正線時(shí)，可實(shí)現(xiàn)C3貫通［3］。

商丘樞紐（商合杭場(chǎng)、鄭徐場(chǎng)、商丘西線路所及部分區(qū)間）均劃歸既有鄭徐調(diào)度臺(tái)管轄，臨時(shí)限速服務(wù)器（TSRS）管轄范圍與鄭徐調(diào)度臺(tái)管轄范圍一致，即雄商調(diào)度臺(tái)與鄭徐調(diào)度臺(tái)分界在接口站進(jìn)站信號(hào)機(jī)，商合杭調(diào)度臺(tái)與鄭徐調(diào)度臺(tái)分界在商丘東站X/XF進(jìn)站信號(hào)機(jī)處，C3動(dòng)車組從商合杭高鐵往鄭徐高鐵跨線運(yùn)行時(shí)，臨時(shí)限速信息流為：商合杭CTC調(diào)度員（鄭徐臺(tái)）—鄭徐TSRS—列控安全信息網(wǎng)—鄭徐RBC2—鐵路專用網(wǎng)絡(luò)（GSM-R）—列車。

2.2.1.1 工程實(shí)施方案

（1）方案1：鄭徐RBC2利舊修改方案。

①商合杭工程引入商丘樞紐時(shí)，商丘站商合杭場(chǎng)、1號(hào)中繼站及區(qū)間12 km同步納入鄭徐RBC2控制；商丘東站、2號(hào)中繼站、3號(hào)中繼站及區(qū)間34 km同步納入商合杭RBC1控制，商合杭RBC1同步寫入商合杭相關(guān)數(shù)據(jù)。利用天窗點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)鄭徐RBC2進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，同時(shí)完成鄭徐RBC2和商合杭RBC1接口數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，完成商丘站2個(gè)場(chǎng)、商丘站商合杭場(chǎng)至商丘東站拉通試驗(yàn)。

②雄商工程引入時(shí)，在商合杭鐵路開通基礎(chǔ)上，秦莊線路所及區(qū)間20 km納入鄭徐RBC2控制，利用天窗點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)鄭徐RBC2進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，同時(shí)完成鄭徐RBC2和雄商RBC接口數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，完成商丘站2個(gè)場(chǎng)與秦莊線路所間拉通試驗(yàn)［4-5］。

（2）方案2：新舊RBC倒接方案。

①商合杭工程引入商丘樞紐時(shí)，商丘站商合杭場(chǎng)、1號(hào)中繼站及區(qū)間12 km同步納入鄭徐RBC2控制，利用新設(shè)置的商合杭新RBC1，將商合杭樞紐引入后鄭徐RBC2應(yīng)具備的數(shù)據(jù)提前進(jìn)行輸入準(zhǔn)備。利用天窗點(diǎn)，將鄭徐正在使用中的RBC進(jìn)行替換，新的鄭徐RBC2完成倒接，同時(shí)利用天窗點(diǎn)完成新的鄭徐RBC2和鄭徐RBC1、鄭徐RBC3接口數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，完成商丘站鄭徐場(chǎng)與蘭考南站、碭山南站之間的拉通試驗(yàn)。

②倒替下來的原鄭徐RBC2，經(jīng)檢修測(cè)試后重新寫入商丘東站、2號(hào)中繼站、3號(hào)中繼站及區(qū)間34 km數(shù)據(jù)，利用天窗點(diǎn)對(duì)新的鄭徐RBC2進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，同時(shí)完成新的鄭徐RBC2和商合杭RBC1（原鄭徐RBC2）接口數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，完成商丘站2個(gè)場(chǎng)、商丘站商合杭場(chǎng)至商丘東站拉通試驗(yàn)。

③雄商工程引入時(shí)，在商合杭鐵路開通基礎(chǔ)上，秦莊線路所及區(qū)間20 km納入新的鄭徐RBC2控制，利用天窗點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)新的鄭徐RBC2進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，同時(shí)完成新的鄭徐RBC2和雄商RBC接口數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，完成商丘站2個(gè)場(chǎng)與秦莊線路所間拉通試驗(yàn)［6-7］。

2.2.1.2 方案對(duì)比

對(duì)2個(gè)工程實(shí)施方案進(jìn)行比較，具體分析如下：

（1）方案2的工程過渡步驟較方案1繁瑣，同時(shí)倒接后的RBC需要重新進(jìn)行與既有RBC（鄭徐RBC1、鄭徐RBC3需要同時(shí)實(shí)施軟件修改）之間的信息互聯(lián)互通試驗(yàn)及進(jìn)路拉通試驗(yàn)，而既有鄭徐高鐵已經(jīng)運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)場(chǎng)更換RBC設(shè)備，車站拉通試驗(yàn)需要實(shí)施的進(jìn)路多，短時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)［8-9］。

（2）方案2中替換下來的RBC設(shè)備需要進(jìn)行檢修合格后才能繼續(xù)使用，新舊RBC倒替使用，勢(shì)必造成開通后的商合杭新線其他RBC與更換后的商合杭RBC1使用壽命不同，對(duì)后期RBC大修造成時(shí)間不同步，并造成2條線的資產(chǎn)歸屬與批復(fù)不同。

2.2.2 增設(shè)信號(hào)點(diǎn)（2套R(shí)BC）方案

2.2.2.1 行車牽引計(jì)算

（1）檢算原則。

①計(jì)算采用車型為CRH380BL。經(jīng)調(diào)查鄭州動(dòng)車段現(xiàn)保有動(dòng)車組的車型以380A、380AL、380BL為主。為提高包容性，本次計(jì)算采用性能相對(duì)較差的CRH380BL。檢算制動(dòng)距離時(shí)，保證滿足CRH380BK（目前可知的制動(dòng)距離最長(zhǎng)的動(dòng)車組）制動(dòng)距離。

②一離去（指從反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)至正向第1個(gè)閉塞分區(qū)分界點(diǎn)處的區(qū)間信號(hào)標(biāo)志牌）長(zhǎng)度不應(yīng)小于700 m。

③分相地面磁感應(yīng)器安裝位置：a=a0+5 m，b=170 m，其中a為分相中性區(qū)至第1個(gè)磁感應(yīng)器的距離；b為第1個(gè)磁感應(yīng)器至第2個(gè)磁感應(yīng)器的距離；a0為斷電標(biāo)至中性段距離，按80 m計(jì)。

④電分相距上一架信號(hào)機(jī)（標(biāo)志牌）的距離，應(yīng)滿足列車在上一架信號(hào)機(jī)前停車后，重新起動(dòng)時(shí)，能夠無電通過電分相［10-11］。

⑤滿足列車反向運(yùn)行時(shí)可以通過聯(lián)絡(luò)線。

（2）檢算說明。

①上行聯(lián)絡(luò)線。分相向商丘站方向移動(dòng)222 m，在LDK189+354處，增設(shè)區(qū)間信號(hào)機(jī)。該信號(hào)機(jī)距離商丘西線路所上行進(jìn)站信號(hào)機(jī)約1 228 m，距離商丘西線路所逆向進(jìn)站信號(hào)機(jī)720 m（滿足最低700 m的要求），距離商丘站商合杭場(chǎng)上行進(jìn)站信號(hào)機(jī)（鄭州方向）1 214 m。結(jié)合鄭徐列控?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)初步檢算聯(lián)絡(luò)線在LDK189+354增設(shè)1處區(qū)間通過信號(hào)機(jī)，滿足CRH380BK型動(dòng)車組列制動(dòng)距離，可以滿足安全運(yùn)營(yíng)的要求。

正向運(yùn)行（見圖3）：經(jīng)分析，若分相向商丘站方向移222 m，則列車正向可以通過分相。該方案區(qū)間信號(hào)點(diǎn)距離電分相最近距離為356 m（=101 m+85 m+170 m，85、170 m分別為a、b值），雖然不滿足《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“不宜小于550 m”的要求，但分相位于-22.5‰坡度上，可以滿足信號(hào)機(jī)前起車并通過［12］。

圖3 上行聯(lián)絡(luò)線正向運(yùn)行

反向運(yùn)行（見圖4）：該工況發(fā)生的可能性極小。由于聯(lián)絡(luò)線長(zhǎng)度受限，區(qū)間信號(hào)機(jī)將位于反向的“合”標(biāo)以內(nèi)，但考慮反向運(yùn)行時(shí)采用站間閉塞，區(qū)間信號(hào)機(jī)前一般不停車。經(jīng)檢算，正常情況下列車可以通過分相，通過分相后速度約為40 km/h。經(jīng)反算，列車過分相速度不能低于70 km/h（80 km/h通過分相后最低速度約為40 km/h，70 km/h通過分相后最低速度約為20 km/h，65 km/h通過則會(huì)落入分相）。因此，反方向運(yùn)行時(shí)正常情況下，列車側(cè)向通過道岔，速度達(dá)到70 km/h以上，可以通過分相，滿足運(yùn)營(yíng)需求［13］。

圖4 上行聯(lián)絡(luò)線反向運(yùn)行（正常情況下基本可行）

②下行聯(lián)絡(luò)線。分相向商丘西線路所方向移476 m（分相整體位于-7.8‰坡道上），在SHXK1+564處，增設(shè)區(qū)間信號(hào)機(jī)。該信號(hào)機(jī)距離商丘西線路所下行進(jìn)站信號(hào)機(jī)約1 208 m，距離商丘站商合杭場(chǎng)上行逆向進(jìn)站信號(hào)機(jī)（鄭州方向）700 m（滿足最低700 m要求），距離商丘站商合杭場(chǎng)上行出站信號(hào)機(jī)（鄭徐場(chǎng)與商合杭場(chǎng)出站信號(hào)機(jī)并行設(shè)置）約1 452 m。

徐州方向接車，道岔限速80 km/h；阜陽(yáng)方向接車，商丘站前限速200 km/h，連續(xù)7個(gè)閉塞分區(qū)可以滿足列車制動(dòng)距離要求［14］。

正向運(yùn)行（見圖5）：對(duì)于商丘站起車速度曲線也有一定優(yōu)化，通過分相速度可提高至約90 km/h（原設(shè)計(jì)約為60 km/h）。由于條件限制，增設(shè)的區(qū)間信號(hào)機(jī)距離分相中性段419 m（=164 m+85 m+170 m，85、170 m分別為a、b值），雖然不滿足《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“不宜小于550 m”的要求，但分相位于-7.8‰坡度上，可以滿足信號(hào)機(jī)前起車并通過［12］。

圖5 下行聯(lián)絡(luò)線正向運(yùn)行（正常運(yùn)行，出分相后速度約90 km/h）

反向運(yùn)行（見圖6）：經(jīng)檢算，正常情況下列車可以通過分相。在限速45 km/h時(shí)，出分相速度約為20 km/h，列車也可以通過分相。

圖6 下行聯(lián)絡(luò)線反向運(yùn)行（限速45 km/h可以闖過分相）

增加閉塞分區(qū)信號(hào)點(diǎn)，滿足RBC正常切換需要。商丘京港上行聯(lián)絡(luò)線電分相向商丘站方向移設(shè)222 m，可在LDK189+354處增設(shè)信號(hào)點(diǎn)，鄭徐RBC2和商合杭RBC1在此處完成RBC正常交接；京港下行聯(lián)絡(luò)線，電分相向商丘西線路所方向移設(shè)476 m，可在SHXK1+564處增設(shè)信號(hào)點(diǎn)，鄭徐RBC2和商合杭RBC1在此處完成RBC交接。

2.2.2.2 信號(hào)方案匹配

依據(jù)行車檢算結(jié)果，提出信號(hào)匹配設(shè)計(jì)方案。移設(shè)分相增設(shè)信號(hào)點(diǎn)后商丘樞紐站RBC管轄范圍見圖7。

圖7 移設(shè)分相增設(shè)信號(hào)點(diǎn)后商丘樞紐站RBC管轄范圍

該方案可實(shí)現(xiàn)商合杭RBC與鄭徐RBC的直接移交，但區(qū)間信號(hào)點(diǎn)距離電分相最近距離為356 m（=101 m+85 m+170 m，85、170 m分別為電分相a、b值），低于相關(guān)規(guī)范要求，《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》11.5.5條第2款規(guī)定：“接觸網(wǎng)電分相的設(shè)置應(yīng)經(jīng)過列車過分相能力檢算而確定。電分相不宜設(shè)置在連續(xù)大坡道、變坡點(diǎn)、大電流及出站加速區(qū)段，列車過分相斷電區(qū)距最近信號(hào)機(jī)不宜小于550 m”。經(jīng)行車檢算，正常情況下可以滿足動(dòng)車組從信號(hào)機(jī)前起車并通過分相。需要增加工程投資，并拆除既有分相。

商丘樞紐商丘京港上、下行聯(lián)絡(luò)線RBC方案最終采用增設(shè)信號(hào)點(diǎn)，即2套R(shí)BC方案。

3 結(jié)論

通過上述商丘樞紐RBC管轄方案分析，在聯(lián)絡(luò)線較長(zhǎng)、滿足區(qū)間布點(diǎn)、可以實(shí)現(xiàn)RBC正常移交的情況下，優(yōu)先考慮設(shè)置2套R(shí)BC方案；聯(lián)絡(luò)線短且樞紐并行車站作業(yè)較復(fù)雜情況下，應(yīng)結(jié)合維管部門意見，通過優(yōu)化聯(lián)絡(luò)線布置，合理設(shè)置行車布點(diǎn)，以滿足2個(gè)RBC正常移交的技術(shù)條件來實(shí)現(xiàn)設(shè)置2套R(shí)BC的方案。