高鐵短聯(lián)絡線列控系統(tǒng)方案舉例研究

張 偉

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063）

為提高高鐵路網(wǎng)運營規(guī)模效應，相鄰高鐵線路間一般會設置聯(lián)絡線進行疏解。由于列控系統(tǒng)方案與聯(lián)絡線的長度及區(qū)間閉塞分區(qū)布點直接相關(guān)，兩者相協(xié)調(diào)時，地面CTCS-3（簡稱C3）列控系統(tǒng)控制可實現(xiàn)無縫切換；但當聯(lián)絡線長度較短時，信號需綜合RBC切換、大號碼道岔、臨時限速等因素對列控系統(tǒng)進行適應性分析，研究提出與聯(lián)絡線長度相匹配的列控系統(tǒng)的技術(shù)解決方案及運營管理措施。本文以某項目為例，對列控系統(tǒng)方案配置進行探討，希望對其他類似的高鐵線路間短聯(lián)絡線設計提供參考。

1 工程建設場景

X線和Y線為已開通高鐵線路，采用C3列控系統(tǒng)，獨立設置RBC控制；Y線區(qū)間設有大號碼道岔出岔（C線路所）引出聯(lián)絡線與X線實現(xiàn)互聯(lián)互通，轉(zhuǎn)線作業(yè)的列車可在聯(lián)絡線上自動實現(xiàn)RBC切換，聯(lián)絡線最高允許速度為160 km/h。

Z線為新建工程，從Y線的車站B場引出，區(qū)間設有D線路所出岔接入C線路所間接接入X線，C線線路設計速度250 km/h，線路主體采用CTCS-2（簡稱C2）列控系統(tǒng)；由于新工程對C線路所改造，原X線和Y線間聯(lián)絡線長度變短，根據(jù)牽引計算結(jié)果，聯(lián)絡線既有閉塞分區(qū)取消。項目建設場景如圖1示。

圖1 高鐵短聯(lián)絡線工程場景示意Fig.1 Scenario schematic of high-speed railway short-distance liaison line project

2 列控系統(tǒng)配套問題分析

根據(jù)《高速鐵路設計規(guī)范》（TB 10321-2014）第14.4.11的規(guī)定，RBC切換應設置在閉塞分區(qū)分界點。Z線項目的實施，導致原依托于X-Y之間聯(lián)絡線閉塞分區(qū)分界點的RBC切換方案不再成立，需重新研究聯(lián)絡線無閉塞分區(qū)分界點的RBC切換，或參照場間聯(lián)絡線方式降級為C2模式的方案。

3 列控系統(tǒng)配套方案研究

由于RBC范圍調(diào)整將導致RBC、TSRS、聯(lián)鎖、列控中心等一系列地面設備軟件修改和試驗驗證工作，因此，本項目不考慮對X線或Y線RBC范圍調(diào)整，將聯(lián)絡線統(tǒng)一劃歸到某一RBC控制的方案。

參照各標準對RBC切換的規(guī)定要求及高鐵場間轉(zhuǎn)線的列控系統(tǒng)方案，本工程建設場景中聯(lián)絡線理論上存在3種配套列控系統(tǒng)解決方案。

方案一：聯(lián)絡線設置虛擬信號機RBC切換方案。聯(lián)絡線設置虛擬閉塞分區(qū)并對應設置RBC切換應答器組，聯(lián)鎖分界設置在線路所通過信號機處（或A場進站信號機）。以下行聯(lián)絡線為例，邏輯上RBC切換設置閉塞分區(qū)分界處，符合規(guī)范的要求，可實現(xiàn)C3列控系統(tǒng)無縫切換；但由于RBC與聯(lián)鎖分界不一致，信號系統(tǒng)設備還需進行適配：A場聯(lián)鎖設備將AG條件傳遞給C線路所聯(lián)鎖，A場所屬的X-TSRS將AG范圍的限速信息傳遞給C線路所所屬的Y-TSRS，Y-RBC再根據(jù)C線路所聯(lián)鎖和Y-TSRS的信息生成覆蓋AG的移動授權(quán)指令，如圖2所示。

圖2 聯(lián)絡線設置虛擬信號機的RBC切換方案Fig.2 RBC switching scheme for setting virtual signal on liaison line

方案二：線路所通過信號機（進站信號機）處RBC切換方案。線路所通過信號機是信號機接近方向的閉塞分界點，理論上可以設置RBC切換。以下行聯(lián)絡線為例，X-RBC和Y-RBC的切換點設置在TXJ1處，考慮應答器組的安裝間距要求，進站應答器與RBC切換應答器組不得同時設置，TXJ1的進站應答器兼做RBC切換應答器，如圖3所示。

圖3 線路所通過信號機（進站信號機）處RBC切換方案Fig.3 RBC switching scheme for block signal (home signal) located at block post

根據(jù)《列控系統(tǒng)應答器運用原則》（TB 3484-2017）規(guī)定，RBC切換應答器組要求設置在距離絕緣節(jié)1 m處，但TXJ3處的RBC切換應答器實際距離絕緣節(jié)30 m，RBC數(shù)據(jù)需進行特殊處理：若將應答器組位置統(tǒng)一到TXJ1處，則RBC數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)相差30 m，當列車存在測距誤差時，A→C方向，列車經(jīng)過應答器但車載可能判定位于窗口外而丟失數(shù)據(jù)，或反方向運行車載窗口內(nèi)列車可能收不到應答器數(shù)據(jù)，從而導致列車輸出制動的風險；若將TXJ3位置統(tǒng)一到應答器處，應答器至TXJ3間的30 m區(qū)域由X-RBC實際檢查，而非Y-RBC檢查，RBC的數(shù)據(jù)管界與實際配置不一致，A→C方向，前行列車占用30 m區(qū)域時，X-RBC可對后續(xù)列車運行進行安全防護。但反方向運行時，Y-RBC可能生成越過前行列車抵達RBC切換應答器的MA，存在對后續(xù)列車不能有效防護的安全風險。

綜上分析，短聯(lián)絡線利用線路所通過信號機或車站進站信號機作為RBC切換方案不再考慮。

方案三：聯(lián)絡線列控系統(tǒng)降級為C2方案。聯(lián)絡線設置C3→C2的單方向級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點， A場進站信號機TSG2、TSGF2和C線路所通過信號機TXJ1、TXJF1的進站應答器組兼作C3→C2級間轉(zhuǎn)換預告應答器組，且預告預執(zhí)行應答器間距大于線路速度制動至45 km/h距離，C線路所4#對應的大號碼道岔應答器設置于聯(lián)絡線預告與執(zhí)行應答器組間。無論是A→C還是C→A的行車方向，C3的列車均在聯(lián)絡線上降級為C2控車模式并接入A場或C線路所，出站后在正線自動恢復為C3控車模式，如圖4所示。

圖4 聯(lián)絡線列控系統(tǒng)降級為CTCS-2方案Fig.4 Train control system for liaison line being degraded to CTCS-2 scheme

上述方案中，方案一和方案三在理論上具有可實施性，但鑒于方案一突破現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)章且目前無實施的案例，本文暫不推薦采用方案一，僅對方案三的實施進行分析。

4 聯(lián)絡線降級C2列控系統(tǒng)實施方案分析

車載設備在進行C3→C2切換時，越過級間切換預告應答器，車載設備將C2模式下C3/C2執(zhí)行點速度或當下速度作為執(zhí)行點目標速度重新生成新的C3系統(tǒng)控車曲線，雖然C3與C2模式控車曲線的計算機制不同，一般情況下，新舊控車曲線沒有差異；但在個別場景下新舊曲線存在不一致的可能從而導致超速制動，此類場景的特征可歸納為兩點：一是級間切換預告應答器運行前方進路含有大號碼道岔。二是預告應答器運行后方存在45 km/h限速導致預告應答器運行前方信號機降級UU碼。

因此，工程方案還需綜合大號碼道岔、臨時限速、碼序等因素對聯(lián)絡線C3→C2切換的應用場景進行分析，提出方案的配套措施，保證聯(lián)絡線降級C2列控系統(tǒng)方案的可用性。

4.1 聯(lián)絡線降級C2列控系統(tǒng)不利因素分析

經(jīng)分析，針對本項目站前工程的具體情況及C3→C2的設置處所，以下運營場景可能導致C3與C2模式控車曲線的不同，進一步引起列車制動。

1）根據(jù)《列控系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范補充規(guī)定》（鐵總運[2016]222號），聯(lián)絡線的C線路所TXJ1、TXJF1，A場TSG2、TSGF2信號機UUS碼發(fā)送需檢查其接近區(qū)段是否存在低于80 km/h限速。若上述4架信號機對應的運行方向閉塞分區(qū)入口至級間預告點范圍內(nèi)存在低于80 km/h限速，TXJ1、TXJF1、TSG2（側(cè)向）或TSGF2（側(cè)向）只能發(fā)送UU碼，尤其“直進彎出”進路最為可能導致C3、C2在級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點處控車速度不一致，觸發(fā)制動。以A→C方向為例，A場的直向發(fā)車進路至下行聯(lián)絡線C3→C2級間預告點范圍內(nèi)有45 km/h限速時，前方TXJ1發(fā)送UU碼，而C3按照全速通過線路所大號碼道岔下達移動授權(quán)，列車越過限速區(qū)域后提速運行，可能導致列車越過級間轉(zhuǎn)換預告點時制動，如圖5所示。

圖5 聯(lián)絡線45 km/h臨時限速對級間切換的影響Fig.5 Influence of 45 km/h temporary speed restriction

2）聯(lián)絡線上行線反向即A→C方向（如圖4所示），線路所C 信號機TXJF1內(nèi)方的2#為42號道岔，但無對應的大號碼道岔信息，C2模式在TXJF1處的速度為80 km/h，與C3模式的160 km/h不一致，控車曲線反推可能導致兩者在級間轉(zhuǎn)換預告點處控車速度不一致，觸發(fā)制動。

3）聯(lián)絡線下行線正向即A→C方向（如圖4所示），雖然線路所C 信號機TXJ1內(nèi)方的4#設有對應的大號碼道岔應答器，但當4#大號碼道岔信息行車許可范圍有車占用或限速檢查范圍有低于160 km/h的限速時，大號碼道岔信息停止發(fā)送，與上述的聯(lián)絡上行線A→C方向運行類似，此場景也可能引起列車在級間轉(zhuǎn)換時制動。

由于聯(lián)絡線接入A場無大號碼道岔，C→A方向不存在因大號碼道岔引起列車進行C3→C2級間切換時制動。

4.2 聯(lián)絡線降級C2列控系統(tǒng)實施對策

根據(jù)上文4.1分析，為保證列車正常進行級間切換，線路開通運營需配套相應限制措施，具體要求如下。

1）聯(lián)絡線A→C方向，A場至線路所C方向直向發(fā)車進路任意地點存在低于80 km/h的臨時限速時，聯(lián)絡線全區(qū)間同步、同等進行限速（與4.1中場景1）對應）。

2）聯(lián)絡線上行線A→C方向，RBC對C3列控系統(tǒng)限速80 km/h（與4.1中場景2）對應）。

3）聯(lián)絡線A→C方向，線路所C的4#道岔大號碼道岔行車許可檢查范圍有車占用時，信號機TXJ1信號不允許開放；臨時限速檢查范圍低于160 km/h 的限速只能保留 80 km/h、45 km/h兩檔，限速起點統(tǒng)一標定于TXJ1處（與4.1中場景3）對應）。

5 總結(jié)

站前工程設計、正線的信號系統(tǒng)配置均會影響短聯(lián)絡線的列控系統(tǒng)方案的選擇，本文推薦的列控系統(tǒng)降級方案只是眾多方案中的一種，因級間切換觸發(fā)的制動場景只做了定性分析。如果類似項目也采取同樣的列控方案，工程設計者要抓住C3與C2模式控車曲線可能不一致這個關(guān)鍵點，綜合大號碼道岔、臨時限速、碼序等因素全面進行運營場景分析，必要時應聯(lián)系各車載廠商進行仿真確認，最終方案尤其是運營配套管理措施還需報鐵路運營單位批準，做到技術(shù)方案可行、配套管理到位，全面保證高鐵轉(zhuǎn)線作業(yè)的安全、可靠。