廣深線信號系統(tǒng)升級改造技術

歐陽圣平

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

1 概述

廣深線北起廣州站南至深圳站，是連接京廣線、京九線與香港特別行政區(qū)的線路。正線全長約147 km，共由22個車站、4條區(qū)間正線組成，其中Ⅰ、Ⅱ線為準高速線，Ⅲ、Ⅳ線為普速線。

既有廣深Ⅰ、Ⅱ線采用CTCS-2級標準進行設計并于2007年開通使用，線路允許速度為180 km/h，Ⅲ、Ⅳ線線路允許速度為140 km/h，按CTCS-0級標準設計。信號系統(tǒng)由運輸調度指揮系統(tǒng)、列車運行控制系統(tǒng)、車站聯(lián)鎖系統(tǒng)等組成。

1）運輸調度指揮系統(tǒng)

運輸調度指揮系統(tǒng)包括FZt-CTC型調度集中設備和TDCS-Y型調度監(jiān)督設備。廣州站采用TDCS-Y型調度監(jiān)督站機，其余各站采用FZt-CTC型調度集中站機。

2）列車運行控制系統(tǒng)

廣深Ⅰ、Ⅱ線采用既有線CTCS-2級標準進行設計，廣州、平湖兩站采用LKD2-YH型列控中心，其余站采用LKD1-Y型既有線CTCS-2級列控中心。廣深Ⅲ、Ⅳ線采用CTCS-0級列控系統(tǒng)。

3）車站聯(lián)鎖系統(tǒng)

全線各車站（場）聯(lián)鎖設備采用二乘二取二型的DS6-K5B型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。

4）其他系統(tǒng)

廣深全線采用CSM-HH型信號集中監(jiān)測系統(tǒng)，其中東莞、平湖南到達場、平湖南上到發(fā)場、平湖南編尾場、平湖南下到發(fā)場采用2010版集中監(jiān)測站機，其余車站監(jiān)測站機軟件采用2010版，硬件采用2006版。

廣深全線采用PZWJ型智能電源屏，電源屏均未配置UPS設備。

2 主要存在問題

目前為止絕大多數(shù)既有線列控系統(tǒng)標準陸續(xù)廢除，全路范圍內僅有廣深線仍在運行，其他線路均已拆除或停用。同時，隨著正在實施的廣汕、贛深高鐵等相鄰線路的開通，廣深線信號系統(tǒng)在調度臺設置、CTC控制模式、臨時限速、車載邏輯、施工維護等方面的問題日益凸顯，主要問題如下。

2.1 運輸調度指揮系統(tǒng)問題

1）調度臺設置

目前廣深線僅設置一個調度臺，管轄廣州（不含）至深圳（含）約147 km，廣深Ⅰ、Ⅱ線開行列車約110對，廣深Ⅲ、Ⅳ線開行列車約96對。廣深線目前列車行車密度較大，車站數(shù)量較多，包含廣州東、深圳這樣的大型客站，調度員與車站值班員需同時管轄城際、普速線，工作強度較大。未來廣汕、贛深高鐵均接入廣深線，更加劇了運輸部門的工作強度，不利于調度臺管理。

2）CTC控制模式

廣深線在用的CTC系統(tǒng)依據(jù)《分散自律CTC技術條件（暫行修訂稿）》（科技運函[2004]15號）進行設計和建設，同時根據(jù)當時廣深線的運輸需求進行了適應性修改。其CTC控制模式較多，分為車站自律、分級自律、區(qū)域自律以及中心自律4種模式，與現(xiàn)行規(guī)范要求的分散自律模式不完全一致。

2.2 列車運行控制系統(tǒng)問題

1）臨時限速

目前廣深Ⅰ、Ⅱ線未按高鐵規(guī)范設置臨時限速服務器和安全數(shù)據(jù)網，調度所調度員無法直接通過設備下達臨時限速命令，需各車站值班員收到調度所調度命令后，由車站值班員通過CTC站機向列控中心人工下達臨時限速命令，且廣深線僅正線有臨時限速線路號但無側線區(qū)臨時限速線路號，列控中心無法下達側線臨時限速命令。一方面增大了車站值班員的工作強度，另一方面也降低了系統(tǒng)的安全性和實用性。

2）車載邏輯

當辦理經18號及以上道岔的側線發(fā)車或者側線通過進路時，由于既有線列控系統(tǒng)無法提供側線區(qū)的臨時限速，動車組ATP為部分監(jiān)控模式，既有廣深線運行的動車組在收到UUS碼時頂棚速度為80 km/h，而部分監(jiān)控模式下收到L3等允許碼序的頂棚速度才為45 km/h，速度限制并不合理。

廣深Ⅰ、Ⅱ線目前使用的CTCS2-200H型列控車載設備1.0.66版軟件，不支持司機啟車時輸入動車組長度，車尾限速保持的長度均按照長編組16節(jié)處理。而廣深Ⅰ、Ⅱ線目前運行的均為8節(jié)短編組的動車組，當遇有車尾限速保持邏輯時，其車尾限速保持距離遠長于動車組實際編組長度，對運輸效率影響較大。

2.3 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)問題

目前廣深四線共線的車站，Ⅰ、Ⅱ線與Ⅲ、Ⅳ線共用一套聯(lián)鎖設備，因城際列車和普速列車運輸組織方式不同，相互影響較大，常發(fā)生城際動車和普速列車搶用聯(lián)鎖控制權現(xiàn)象，既存在安全隱患，也嚴重影響運輸效率。廣深Ⅰ、Ⅱ線夜間無運營列車，“天窗點”較長，而廣深Ⅲ、Ⅳ線夜間仍有列車運營，“天窗點”較短，共用一套聯(lián)鎖設備使得Ⅰ、Ⅱ線施工維修的有效時間大量減少，增加了施工風險和工作強度。

3 解決方案

3.1 總體思路

將廣深Ⅰ、Ⅱ線按現(xiàn)行客專CTCS-2級系統(tǒng)標準對既有線列控、CTC設備進行升級改造，并對具備城際場和普速場分設條件的車站進行聯(lián)鎖改造，將廣深Ⅰ、Ⅱ線改造為符合現(xiàn)行客專標準的CTCS-2級線路。

3.2 運輸調度指揮系統(tǒng)升級改造

廣深線行車調度指揮系統(tǒng)采用符合現(xiàn)行標準的CTC。

1）將廣深由一個調度臺新設為兩個調度臺，其中廣深一臺管轄廣州（不含）至東莞（含）間的行車調度指揮，廣深二臺管轄東莞（不含）至深圳（含）間的行車調度指揮，廣州站維持既有廣州地區(qū)調度臺不變。

2）CTC系統(tǒng)采用標準的分散自律控制和非常站控兩種模式，其中分散自律控制模式包括中心操作方式、車站調車操作方式和車站操作方式。

3.3 列車運行控制系統(tǒng)升級改造

列控運行控制系統(tǒng)采用符合現(xiàn)行標準的CTCS-2級列控系統(tǒng)。

1）新建廣深Ⅰ、Ⅱ線安全數(shù)據(jù)網，納入新設的EMS網管服務器管轄。各車站/中繼站列控中心、計算機聯(lián)鎖設備以及TSRS設備均接入安全數(shù)據(jù)網，實現(xiàn)設備間信息交互。對應調度臺管轄范圍，全線新設2套TSRS設備，分別管理各段臨時限速的存儲、校驗、撤銷、拆分、設置等，由調度所調度員直接通過臨時限速服務器向列控中心下達臨時限速命令。

2）同步完成車載軟、硬件升級改造，修改既有車載邏輯：當車載設備在部分監(jiān)控模式下收到UUS碼，車載頂棚速度由80 km/h改為45 km/h，增加司機輸入動車組長度的功能，縮短車尾限速保持的長度。

3.4 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)升級改造

廣深Ⅰ、Ⅱ線車站均采用具備CTCS-2功能的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。

按照廣深Ⅰ、Ⅱ線與Ⅲ、Ⅳ線分場控制的原則，對于具備城普分離條件的中間站，新設計算機聯(lián)鎖、信號集中監(jiān)測及電源系統(tǒng)等設備作為城際場信號設備，既有設備改造為控制普速場的信號設備，城際場計算機聯(lián)鎖與普速場計算機聯(lián)鎖采用繼電方式傳遞場聯(lián)條件。聯(lián)鎖管轄范圍修改示意如圖1所示。

圖1 分場設置計算機聯(lián)鎖設備管轄范圍示意Fig.1 Schematic diagram of jurisdiction scope of computer based interlocking equipment set by yards

4 創(chuàng)新成果

1）構建定制化的CTCS-2級列控系統(tǒng)方案，解決列控系統(tǒng)與普速線區(qū)間閉塞系統(tǒng)兼容的技術難題。

目前國內現(xiàn)行CTCS-2級列控系統(tǒng)一般應用于客運專線，具備實現(xiàn)區(qū)間信號機點燈、區(qū)間軌道電路編碼、站內軌道電路編碼、有源應答器報文、方向電路、區(qū)間邏輯檢查和傳遞站聯(lián)條件等功能，區(qū)間閉塞、調度集中等其他信號系統(tǒng)一般都執(zhí)行客專標準與之匹配。

受制于大修周期、投資總額等因素，廣深線區(qū)間閉塞系統(tǒng)無法同步改造為客專標準的軌道電路制式，仍維持普速線標準。結合以上特殊背景，構建了適用于廣深線的CTCS-2級列控系統(tǒng)方案，即列控系統(tǒng)僅實現(xiàn)站內軌道電路編碼、有源應答器報文、方向電路和傳遞站聯(lián)條件功能，區(qū)間信號機點燈、區(qū)間軌道編碼和區(qū)間邏輯檢查功能采用繼電方式實現(xiàn)。

2）攻克了軌道電路四線并行、低道床傳輸?shù)年P鍵技術，首次實現(xiàn)了通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路在四線并行、低道床線路的應用。

目前通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路一般應用于客運專線，對道床電阻要求較高，有砟線路最低不小于2 Ω·km，無砟線路最低不小于3 Ω·km。隨著應用場景愈加廣泛，出現(xiàn)了通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路應用于普速線路的需求，例如廣深線。普速線路道床電阻普遍較低，站內最低不小于0.6 Ω·km，區(qū)間最低不小于1 Ω·km，且廣深線為四線并行線路，導致ZPW-2000A移頻軌道電路的傳輸條件發(fā)生變化。

結合通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路對廣深線四線并行、低道床的適應情況，利用原有鋼軌線路，進行道床電阻的建模與計算，對現(xiàn)場條件進行測試與分析，提出軌道電路運用要求、限制條件以及道床電阻、軌面電壓與傳輸極限的關系，解決了通信編碼ZPW-2000A軌道電路高要求與普速線低道床的矛盾。

5 結束語

全路對于既有線CTCS-2級信號系統(tǒng)升級改造的工程并不常見，可以借鑒的成熟經驗甚少，本文通過分析廣深線既有信號系統(tǒng)現(xiàn)狀和存在的問題，提出成套信號系統(tǒng)技術方案，有力支撐廣深線所在珠三角地區(qū)與相鄰區(qū)域綜合運輸體系質量和能力，助力粵港澳大灣區(qū)鐵路建設高質量發(fā)展，形成信號系統(tǒng)升級改造的成套技術和創(chuàng)新成果，對國內列控系統(tǒng)更新改造具有借鑒意義。