周華鋒

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，西安 710043）

1 既有信號設(shè)備與CTCS-2級配套存在的問題分析

1）既有線區(qū)段未解決臨時限速問題，臨時限速時司機需根據(jù)調(diào)度命令行車。實施CTCS-2級配套改造后，系統(tǒng)可自動實現(xiàn)臨時限速功能。

2）既有線車站電碼化疊加ZPW-2000系列，未實現(xiàn)反向運行貫通發(fā)碼，不滿足鐵道部相關(guān)文件要求。

實施CTCS-2級配套改造后，按鐵運［2005］118號及鐵技運［2007］43號文對車站電碼化的要求調(diào)整相鄰到發(fā)線之間、接發(fā)車進(jìn)路之間的載頻配置，增加反向發(fā)車進(jìn)路，列控車載設(shè)備根據(jù)應(yīng)答器的軌道信息報文對接收軌道電路信息載頻進(jìn)行鎖定接收，從而達(dá)到抗鄰線干擾的目的。

2 既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程設(shè)計方案

2.1 列控系統(tǒng)

1）每個車站安裝二乘二取二安全冗余結(jié)構(gòu)的列控中心設(shè)備，并與站內(nèi)相關(guān)設(shè)備（CTC/TDCS、計算機聯(lián)鎖、微機監(jiān)測、LEU）接口。

2）每個車站設(shè)置2個LEU，進(jìn)、出站口均設(shè)置有源和無源應(yīng)答器組成的應(yīng)答器組。

3）區(qū)間設(shè)置應(yīng)答器（組），用于提供線路固定參數(shù)，如線路坡度、線路允許速度、軌道區(qū)段和鏈接信息等。

4）CTCS-2級區(qū)段與CTCS-0/CTCS-1級區(qū)段的分界處，設(shè)置級間轉(zhuǎn)換無源應(yīng)答器組，以實現(xiàn)列控車載設(shè)備與列車運行監(jiān)控記錄裝置(LKJ)之間的轉(zhuǎn)換。

2.2 軌道電路

軌道電路完成列車占用檢測及列車完整性檢查，連續(xù)向列車傳送控制信息。當(dāng)既有四顯示移頻自動閉塞系統(tǒng)在滿足牽引計算、追蹤間隔以及本線運輸能力要求的前提下，無需調(diào)整區(qū)間信號機布點和顯示方式；反向仍采用自動站間閉塞方式。因此，ZPW-2000A軌道電路可充分利用。

站內(nèi)電碼化調(diào)整，使站內(nèi)正線接、發(fā)車進(jìn)路電碼化發(fā)送設(shè)備載頻交替設(shè)置，相鄰到發(fā)線的發(fā)送設(shè)備載頻交替設(shè)置；增加上、下行正線反向發(fā)車進(jìn)路電碼化。根據(jù)線路運營速度及動車組性能調(diào)整站內(nèi)及區(qū)間低頻信息（如是否考慮L2、L3碼等），以滿足部頒《機車信號信息定義及分配》（TB/T3060-2002）規(guī)定。

2.3 CTC/TDCS設(shè)備

CTC/TDCS設(shè)備主要進(jìn)行以下兩方面改造。

1）增加CTCS-2級區(qū)段臨時限速設(shè)置流程和操作顯示界面功能。

2）增加與車站列控中心通信接口，向車站列控中心發(fā)送臨時限速調(diào)度命令，并接收車站列控中心臨時限速設(shè)置狀態(tài)。

2.4 車站聯(lián)鎖設(shè)備

車站計算機聯(lián)鎖設(shè)備主要進(jìn)行以下兩方面改造。

1）增加列車進(jìn)路編號發(fā)送和進(jìn)站信號機降級顯示功能。

2）增加與車站列控中心通信接口，向車站列控中心發(fā)送列車進(jìn)路編號，并接收車站列控中心發(fā)送進(jìn)站信號機降級顯示命令。

對于繼電聯(lián)鎖車站，增加與車站列控中心的繼電采集和驅(qū)動接口，以實現(xiàn)車站列控中心進(jìn)路識別和進(jìn)站信號機降級顯示控制功能。

2.5 微機監(jiān)測

配合CTCS-2級列控系統(tǒng)改造，微機監(jiān)測系統(tǒng)主要是增加與車站列控中心的通信接口，接收來自車站列控中心的監(jiān)測信息，監(jiān)測列控中心工作狀態(tài)、LEU及應(yīng)答器工作狀態(tài)。

3 既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程設(shè)計方案中重點、難點問題分析

3.1 電碼化設(shè)計問題

1）電碼化載頻配置。

按照鐵運［2005］118號、鐵科技函［2006］747號、科技運［2007］43號等文件要求，既有車站電碼化載頻配置調(diào)整為：下行正線正向接車、反向接車載頻為1700-1/1700-2，下行正線正向發(fā)車、反向發(fā)車載頻為2300-1/2300-2；上行正線正向接車、反向接車載頻為2000-1/2000-2，上行正線正向發(fā)車、反向發(fā)車載頻為2600-1/2600-2；側(cè)線股道按方向分別設(shè)置：股道下行側(cè)采用下行頻率1700-1/2300-1，股道上行側(cè)采用上行頻率2000-1/2600-1，相鄰股道載頻交替設(shè)置。如圖1所示。

2）反向發(fā)車進(jìn)路電碼化設(shè)計。

既有線反向按照自動站間閉塞運行，在車站反向出站口的有源和無源應(yīng)答器提供至運行前方車站的線路參數(shù)。既有線CTCS-2級區(qū)段，動車組ATP車載設(shè)備控制的反向最高速度按線路允許速度設(shè)置。

既有線車站站內(nèi)電碼化均未設(shè)置上、下行正線反向發(fā)車進(jìn)路電碼化，為了實現(xiàn)正、反向貫通發(fā)碼，既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程需增加上、下行正線反向發(fā)車進(jìn)路電碼化設(shè)計。

①若既有為四線制疊加ZPW-2000A電碼化，則室外需要增加相應(yīng)電碼化電纜、室外隔離盒，更換補償電容，室內(nèi)增加相應(yīng)的匹配防雷調(diào)整組合、室內(nèi)電碼化軌道防雷組合等。

②若既有為二線制疊加ZPW-2000A電碼化，則室外需要增加相應(yīng)電碼化電纜（既有送電電纜共用時），更換室外隔離盒、補償電容，室內(nèi)根據(jù)情況增加相應(yīng)的匹配防雷調(diào)整組合、電碼化軌道防雷組合、電碼化隔離調(diào)整變壓器、室內(nèi)隔離盒等；發(fā)送設(shè)備可利舊使用，通過SIFMJ/XIIFMJ繼電器進(jìn)行載頻切換。

3）電碼化發(fā)碼原則及區(qū)間碼序分析。

CTCS-2級列控系統(tǒng)采用既有的ZPW-2000系列軌道電路。根據(jù)《機車信號信息定義及分配》（TB/T3060-2002）和《既有線CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（暫行）》（科技運［2007］43號），CTCS-2級列控系統(tǒng)中軌道電路基本碼序為：

①停車碼序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U→HU;

②45 km/h側(cè)線接車進(jìn)路碼序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U2→UU;

③80 km/h側(cè)線接車進(jìn)路碼序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U2S→UUS。

軌道電路信息中3個信息碼具有明確的目標(biāo)速度含義，它們分別是：

HU:0 km/h；UU:45 km/h；UU:80 km/h。

次高碼序及以下的各閉塞分區(qū)長度之和應(yīng)滿足列車正常減速至規(guī)定值或停車的制動距離要求。車站電碼化及區(qū)間軌道電路基本碼序是否一定要發(fā)送L2、L3、L4、L5碼，需要根據(jù)線路運行速度確定。

①制動初速度為160 km/h、線路坡度為-20‰時，列車常用制動距離約為2.9 km；當(dāng)碼序發(fā)送至L碼時，表示3個及以上閉塞分區(qū)空閑，3個閉塞分區(qū)長度之和應(yīng)能滿足2.9 km的常用制動距離要求，因此，不需要發(fā)送至L2、L3碼。

②制動初速度為200 km/h、線路坡度為-20‰時，列車常用制動距離約為5.9 km；當(dāng)碼序發(fā)送至L3碼時，表示5個及以上閉塞分區(qū)空閑，5個閉塞分區(qū)長度之和應(yīng)能滿足5.9 km的常用制動距離要求，因此，不需要發(fā)送至L4、L5碼。

3.2 臨時限速解決方案

由于客運專線CTCS-2級列控中心技術(shù)條件與既有線CTCS-2級列控中心技術(shù)條件存在較大的差異，故臨時限速的設(shè)置方式、顯示界面及功能均有所不同。

1）既有線車站列控中心的臨時限速由車站值班員通過車站TDCS/CTC設(shè)備設(shè)置，管轄范圍是從本站進(jìn)站信號機至前方站的出站信號機，在該管轄范圍外的臨時限速，將無法通過本站列控中心發(fā)送。因此，當(dāng)列車運行前方車站出站信號機外方一定范圍內(nèi)有臨時限速時，前方站列控中心無法發(fā)送相應(yīng)的臨時限速預(yù)告信息，列車仍按線路允許最高速度運行。前方站列控中心通過聯(lián)鎖控制進(jìn)站信號機降級顯示黃燈，接近軌道區(qū)段發(fā)U碼，列車以出站信號機為停車目標(biāo)點提前減速。當(dāng)列車通過進(jìn)站信號機，接收到進(jìn)站口應(yīng)答器發(fā)送的臨時限速信息后，控制列車以規(guī)定速度進(jìn)入臨時限速區(qū)。該方式分為站內(nèi)限速和區(qū)間限速，限速等級共設(shè)45、60、80、120、160 km/h 5檔，相鄰兩車站間一個運行方向只能設(shè)置一處限速。

2）客運專線臨時限速由CTC中心集中管理，車站列控中心和中繼站列控中心，其單方向臨時限速管轄范圍從本站進(jìn)站信號機開始至前方站出站口或中繼站第2個應(yīng)答器組再加一個制動距離。該方式分為正線限速和側(cè)線限速，區(qū)間及站內(nèi)正線限速區(qū)域以閉塞分區(qū)為基本單位，限速等級共設(shè)45、80、120、160、200、250 km/h 6檔；車站側(cè)線限速以咽喉區(qū)和到發(fā)線為基本單位，限速等級設(shè)45 km/h一檔，18號（不含）以上道岔區(qū)段限速在以上6檔中選擇其中一檔。在其臨時限速管轄范圍內(nèi)，允許3處限速。

與既有線相比，客運專線列控中心管轄范圍擴大，取消了進(jìn)站信號機的降級顯示，避免了進(jìn)站信號機降級顯示引起“制動→加速→制動”的過程，提高了舒適度和運輸效率。因此，既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程中，按客運專線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置臨時限速更加合理，也便于調(diào)度臺臨時限速命令操作及顯示界面的統(tǒng)一。

3.3 既有線CTCS-2列控系統(tǒng)應(yīng)答器設(shè)置原則

1）進(jìn)、出站端處應(yīng)答器設(shè)置。

進(jìn)、出站端處設(shè)置由1個有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器組成的應(yīng)答器組，有源應(yīng)答器靠近信號機設(shè)置，距機械絕緣節(jié)的距離應(yīng)大于車載應(yīng)答器接收天線與軌道電路信息接收天線間的距離。按照科技運［2008］143文的要求，設(shè)置在進(jìn)站信號機外方30±0.5 m，組內(nèi)相鄰應(yīng)答器間的距離為5+0.5 m。

2）閉塞分區(qū)入口處應(yīng)答器設(shè)置。

區(qū)間每隔2、3個閉塞分區(qū)（總長度小于4 000 m）設(shè)置應(yīng)答器（組），設(shè)置在閉塞分區(qū)入口處，沿著列車正向運行方向，距調(diào)諧單元（BA）的距離應(yīng)大于車載應(yīng)答器接收天線與軌道電路信息接收天線間的距離。按照科技運［2008］143文的要求，設(shè)置在閉塞分區(qū)入口200±0.5 m，組內(nèi)相鄰應(yīng)答器間的距離為5+0.5 m。

3）級間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器組設(shè)置。

級間轉(zhuǎn)換應(yīng)在區(qū)間列車較少使用制動的低速區(qū)段（160 km/h及以下）進(jìn)行，設(shè)正向預(yù)告點應(yīng)答器、轉(zhuǎn)換執(zhí)行點應(yīng)答器和反向預(yù)告點應(yīng)答器。預(yù)告點應(yīng)答器至執(zhí)行點應(yīng)答器距離應(yīng)滿足司機確認(rèn)所需要的時間，一般按5 s設(shè)計（按240 m≈160 km/h×5 s）；執(zhí)行點應(yīng)答器設(shè)置在距閉塞分區(qū)入口30±0.5 m處，距出站端距離應(yīng)大于一個重聯(lián)動車組列車長度（約450 m）。

4）其他應(yīng)答器設(shè)置。

分相區(qū)定位應(yīng)答器組（DW-F）與相鄰應(yīng)答器組共有，按部相關(guān)規(guī)定要求，應(yīng)在分相區(qū)前方10 s、20 s外方兩個應(yīng)答器組發(fā)送分相區(qū)信息。

斷鏈應(yīng)答器（DL）與相鄰應(yīng)答器組共有設(shè)置。

3.4 應(yīng)答器報文的有關(guān)問題

既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)條件中，未定義“文本信息［ETCS-72］、里程信息［ETCS-79］”信息包，B類車（裝備有CTCS-2級列控車載設(shè)備和列車運行監(jiān)控記錄裝置（LKJ），200 km/h及以上動車組）是根據(jù)LKJ提供里程信息，確定列車在區(qū)間的位置。

A類車（裝備CTCS-2級列控車載設(shè)備和CTCS-3級列控車載設(shè)備，300 km/h及以上動車組）未裝設(shè)LKJ設(shè)備，若A類車在既有線CTCS-2級區(qū)段運行時將無法得到里程信息，也無法確定列車在區(qū)間的位置。因此，若A類車需要下線至既有線CTCS-2級區(qū)段，則需在區(qū)間應(yīng)答器報文中增加ETCS-72、ETCS-79報文信息。

4 結(jié)束語

隨著我國客運專線建設(shè)高潮的掀起，大量普速鐵路也在進(jìn)行既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)配套改造。本文對既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造工程的設(shè)計方案進(jìn)行了研究，對重點、難點問題提出了一些解決方案，希望能對后續(xù)項目的工程設(shè)計有所借鑒。

[1]鐵運[2005]118號 既有線200 km/h動車組列控系統(tǒng)車載和地面設(shè)備配置及運用技術(shù)原則（暫行）補充規(guī)定[S].

[2]鐵科技函[2006]747號 既有線提速200 km/h技術(shù)條件（試行）[S].

[3]科技運[2007]43號 既有線CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（暫行）[S].

[4]科技運[2007]158號 客運專線CTCS-2級列控系統(tǒng)中心技術(shù)規(guī)范（暫行）[S].

[5]科技運[2008]143號 CTCS-2級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則（V1.0）[S].