張文匯

（北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司，北京 100073）

隨著我國高速鐵路和客運專線建設(shè)的快速發(fā)展，列車運行速度越來越高，對鐵路安全的要求也隨之提高。在這種背景下，災(zāi)害報警系統(tǒng)應(yīng)運而生。在落物、地震、風(fēng)、雨、雪等對列車運行安全造成威脅的災(zāi)害發(fā)生時，災(zāi)害報警系統(tǒng)將這些災(zāi)害信息及時傳送到鐵路的各相關(guān)系統(tǒng)。信號系統(tǒng)在鐵路運行安全方面承擔(dān)著至關(guān)重要的作用，所以，信號系統(tǒng)與災(zāi)害報警系統(tǒng)的接口及信號系統(tǒng)收到災(zāi)害報警信息后的反應(yīng)成為高速鐵路和客運專線信號系統(tǒng)設(shè)計的一個重要組成部分。

京津城際鐵路作為我國第一條時速350 km/h的客運專線，率先使用了災(zāi)害報警系統(tǒng)。京津城際鐵路信號系統(tǒng)與災(zāi)害報警系統(tǒng)的成功結(jié)合運用，為其他300 km/h及以上高速鐵路和客運專線的建設(shè)提供了指導(dǎo)和參考，也為將來鐵道部制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)打下了基礎(chǔ)。

1 京津城際信號系統(tǒng)組成

京津城際信號系統(tǒng)采用CTCS-3D列控系統(tǒng)，兼容CTCS-2級。CTCS-3D系統(tǒng)通過地面應(yīng)答器組向列車傳遞運行許可，并通過車載軌道電路讀取器向車載ATP提供注入信息，以彌補點式信息的不足。

CTCS-3D系統(tǒng)采用西門子公司的CTC和西門子公司的SIMIS W聯(lián)鎖列控一體化設(shè)備（端站除外），每個閉塞分區(qū)都設(shè)置有源應(yīng)答器組，有源應(yīng)答器由SIMIS W的區(qū)域控制計算機（ACC）控制。CTCS-3D和CTCS-2系統(tǒng)共用聯(lián)鎖和應(yīng)答器，同時全線使用ZPW-2000A軌道電路并由列控中心控制其實現(xiàn)CTCS-2級發(fā)碼。端站采用國產(chǎn)DS6-K5B聯(lián)鎖，通過列控中心控制有源應(yīng)答器。CTCS-3D車載系統(tǒng)同時配備軌道電路讀取器（TCR），在接收到的軌道電路碼序有突變時，向車載設(shè)備注入信息，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。

目前，京津城際的災(zāi)害報警系統(tǒng)只有落物報警系統(tǒng)已投入使用，其他災(zāi)害的報警系統(tǒng)尚未實施。信號系統(tǒng)預(yù)留了與其他災(zāi)害報警系統(tǒng)的接口。

2 京津城際信號系統(tǒng)與落物報警系統(tǒng)的接口設(shè)計

落物報警的目的是在鐵路上方有公路或鐵路立交橋、路塹地段、隧道口等可能會有物體從上方落到鐵路線路上的地點，一旦發(fā)生落物的情況及時報警，使列控系統(tǒng)盡快采取措施，盡量以避免線路上正在運行的列車發(fā)生危險。

京津城際線路大部分為高架橋，無隧道和路塹地段，故落物報警系統(tǒng)只安裝在鐵路線路上方的立交橋處。

全線共有5處跨鐵路的立交橋由落物報警系統(tǒng)進行落物監(jiān)測，其中4處在區(qū)間，1處在天津站內(nèi)。在區(qū)間的4處中有1處在北京南站X2LQ區(qū)段，其他3處距車站較遠。

2.1 報警信息傳遞

落物報警系統(tǒng)在落物發(fā)生時，在北京局調(diào)度所調(diào)度指揮中心有報警和視頻顯示。

在調(diào)度中心，CTC系統(tǒng)與落物報警系統(tǒng)相連，CTC終端針對每處落物監(jiān)測點設(shè)置“恢復(fù)通車”和“臨時恢復(fù)通車”的按鈕及表示燈。“臨時恢復(fù)通車”的按鈕及表示燈分上、下行或分區(qū)設(shè)置。

在與落物監(jiān)測點相關(guān)的信號機械室或信號集裝箱內(nèi)設(shè)置以下繼電器以傳遞報警信息：落物繼電器LWJ、臨時通車?yán)^電器LTJ（分上、下行或分區(qū)設(shè)置）。繼電器由落物報警系統(tǒng)通過電纜驅(qū)動。

當(dāng)落物發(fā)生后，落物報警系統(tǒng)電網(wǎng)被破壞，落物繼電器LWJ落下，向信號系統(tǒng)傳遞報警。在電網(wǎng)修復(fù)前，若物體已移出鐵路線路，經(jīng)人工確認(rèn)，調(diào)度員可按下“臨時恢復(fù)通車”按鈕，由落物報警系統(tǒng)控制臨時通車?yán)^電器LTJ吸起，向信號系統(tǒng)傳遞可臨時恢復(fù)通車的信息。電網(wǎng)修復(fù)后，落物繼電器LWJ不能自動吸起，由調(diào)度員按下“恢復(fù)通車”按鈕，落物報警系統(tǒng)控制落物繼電器LWJ吸起、臨時通車?yán)^電器LTJ落下，向信號系統(tǒng)傳遞恢復(fù)通車的信息。

2.2 報警后信號系統(tǒng)的處理

1）區(qū)間落物防護。

與落物監(jiān)測區(qū)段相關(guān)的列控中心（TCC）和SIMIS W聯(lián)鎖的區(qū)域控制計算機（ACC）同時采集落物報警系統(tǒng)傳送的報警信息。

一旦監(jiān)測到有落物發(fā)生，若區(qū)間線路處在正向追蹤運行狀態(tài)，由TCC控制落物所在的閉塞分區(qū)和前一閉塞分區(qū)內(nèi)的軌道電路發(fā)H碼，其他軌道電路碼序進行相應(yīng)調(diào)整。對配備CTCS-2級車載設(shè)備的列車，ATP車載設(shè)備根據(jù)軌道電路信息生成一條至落物區(qū)段停車的監(jiān)控曲線控制列車停車。區(qū)間落物防護如圖1所示。

對配備CTCS-3D車載設(shè)備的列車，如果車載軌道電路讀取器（TCR）接收到的軌道電路信息碼序有突變，則向CTCS-3D車載注入信息，這使得已經(jīng)臨近落物區(qū)的列車在到達下一個閉塞分區(qū)入口處的有源應(yīng)答器組前，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。同時，由ACC向軌旁的有源應(yīng)答器組發(fā)送相應(yīng)的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列車到達下一個有源應(yīng)答器組時，能夠收到適當(dāng)?shù)闹苿有畔ⅰ?/p>

以下情況認(rèn)為軌道電路的碼序發(fā)生了突變：同一閉塞分區(qū)內(nèi)軌道電路信息碼發(fā)生降級；相鄰閉塞分區(qū)信息碼未按順序（L5—L4—L3—L2—L—LU—U—HU）的降級；軌道電路信息碼為H碼。

CTCS-3D系統(tǒng)在區(qū)間反向的落物區(qū)前設(shè)有防護的有源應(yīng)答器組，在區(qū)間線路處于反向站間閉塞運行狀態(tài)時，一旦監(jiān)測到有落物發(fā)生，前方站內(nèi)聯(lián)鎖關(guān)閉向本線路發(fā)車的信號機，并取消相應(yīng)的運行許可。列控中心控制落物所在區(qū)段及其之前所有的區(qū)間軌道電路發(fā)H碼，對區(qū)間內(nèi)還沒有到達落物區(qū)的列車，配備CTCS-2級車載設(shè)備的列車，車載設(shè)備根據(jù)軌道電路信息控制列車緊急制動。配備CTCS-3D級車載設(shè)備的列車，在到達防護落物區(qū)的有源應(yīng)答器組前，通過TCR注入制動信息，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。同時，由ACC向軌旁的有源應(yīng)答器組發(fā)送相應(yīng)的CTCS-3D列控信息，使未到達落物區(qū)的CTCS-3D列車到達防護落物區(qū)的有源應(yīng)答器組時，同樣能夠收到相應(yīng)制動信息。落物區(qū)所在區(qū)段之后的軌道電路信息碼不變，使已經(jīng)越過落物區(qū)的列車照常行駛。

正向追蹤運行時落物所在的閉塞分區(qū)和前一閉塞分區(qū)內(nèi)的軌道電路均發(fā)H碼是由于CTCS-3D系統(tǒng)的特殊要求，如果僅針對CTCS-2級系統(tǒng)而言，只要落物所在的閉塞分區(qū)的軌道電路發(fā)H碼，其他軌道電路碼序相應(yīng)調(diào)整，即可實現(xiàn)對CTCS-2列車的落物防護。

京津城際在反向站閉塞運行時，區(qū)間軌道電路發(fā)追蹤碼序。發(fā)生落物后，雖然對CTCS-2級系統(tǒng)而言，可以和正方向追蹤運行一樣，只要落物所在的閉塞分區(qū)的軌道電路發(fā)H碼，即可實現(xiàn)對未到達落物區(qū)的CTCS-2列車的落物防護，而不必所有落物之前軌道電路都發(fā)H碼，使得區(qū)間內(nèi)未到達的CTCS-2列車無論距離多遠均產(chǎn)生緊急制動，但CTCS-3D系統(tǒng)是將反向整個區(qū)間視為一個閉塞分區(qū)，如果軌道電路發(fā)碼和正方向追蹤運行一樣，有可能使得距落物區(qū)較遠位置的列車上的軌道電路讀取器監(jiān)測不到碼序突變，無法對CTCS-3D車載注入信息，只有到列車運行到落物前的防護應(yīng)答器組時才能收到制動信息，失去了對落物防護的功能。所以綜合兩個系統(tǒng)的安全考慮，京津城際按落物所在區(qū)段及其之前所有的區(qū)間軌道電路均發(fā)H碼設(shè)計，這也體現(xiàn)了京津城際信號系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜性的一個方面。

2）靠近車站的區(qū)間落物防護。

在北京南站2LQ區(qū)段設(shè)有一處落物監(jiān)測點，落物報警信息同時送到北京南站信號樓和相鄰的中繼站。北京南站DS6-K5B聯(lián)鎖和列控中心、相鄰中繼站的列控中心和ACC同時采集落物報警信息。

一旦檢測到有落物發(fā)生，若區(qū)間對北京南站來說是發(fā)車方向，則自落物所在的閉塞分區(qū)至北京南站的進站信號機的軌道電路均發(fā)H碼，同時北京南站內(nèi)關(guān)閉向區(qū)間發(fā)車的信號機，并取消相應(yīng)運行許可，進路上的ZPW-2000A軌道電路發(fā)低頻27.9 Hz碼。

若區(qū)間對北京南站來說是接車方向，信號系統(tǒng)對落物報警的處理與區(qū)間落物防護相同。

3）車站內(nèi)落物防護。

天津站落物監(jiān)測點橫跨下行咽喉區(qū)，天津站列控中心和K5B聯(lián)鎖同時采集報警信息。

一旦檢測到有落物發(fā)生，落物所在區(qū)段及其前后相鄰區(qū)段的ZPW-2000A軌道電路均發(fā)H碼。關(guān)閉站內(nèi)防護落物所在區(qū)段的所有列車和調(diào)車信號機，并取消相應(yīng)運行許可，進路上所有區(qū)段均發(fā)H碼。

3 京津城際信號系統(tǒng)預(yù)留與地震報警系統(tǒng)的接口設(shè)計

京津城際地震報警系統(tǒng)尚未實施，考慮到地震災(zāi)害的破壞性很強，信號系統(tǒng)按地震發(fā)生后所有列車全部停車設(shè)計。

SIMIS W聯(lián)鎖系統(tǒng)的全部ACC和各列控中心（TCC）均預(yù)留地震災(zāi)害的報警信息的繼電器接點采集接口。一旦發(fā)生報警，TCC控制所有軌道電路發(fā)送H碼。對配備CTCS-2級車載設(shè)備的列車，ATP車載設(shè)備根據(jù)軌道電路信息控制列車緊急制動。對配備CTCS-3D級車載設(shè)備的列車，在到達下一個有源應(yīng)答器組前，通過車載TCR注入制動信息，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。同時， SIMIS W聯(lián)鎖系統(tǒng)通過ACC向軌旁的有源應(yīng)答器組發(fā)送相應(yīng)的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列車到達下一個有源應(yīng)答器組時，同樣能夠收到緊急制動信息。

4 京津城際信號系統(tǒng)預(yù)留與風(fēng)、雨、雪等災(zāi)害報警系統(tǒng)的接口設(shè)計

京津城際風(fēng)、雨、雪等災(zāi)害報警系統(tǒng)尚未實施。由于不同級別的這類災(zāi)害對鐵路運輸造成的影響不同，大部分情況下是要考慮臨時限速，而不是停運，信號系統(tǒng)若要實現(xiàn)自動根據(jù)不同類型、不同級別的災(zāi)害進行不同速度級的臨時限速非常困難，故信號系統(tǒng)按人工設(shè)置臨時限速考慮。

CTC系統(tǒng)預(yù)留與風(fēng)、雨、雪等災(zāi)害的報警信息的接口，如果發(fā)生報警，由人工根據(jù)災(zāi)害情況設(shè)置相應(yīng)級別的臨時限速。

[1]徐嘯明．CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)應(yīng)用叢書[M]．北京：中國鐵道出版社，2007．

[2]石耀忠．京津城際軌道交通防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)簡析[J]．鐵路通信信號工程技術(shù)，2008（4）：03-06.