熊志勇

軌道電路作為保證列車運行安全的重要檢查設(shè)備，其工作的穩(wěn)定性受到了多方條件的限制，尤其是在長大隧道中，控制因素更多。比如對于地下水系豐富的隧道，經(jīng)過長期運營后，可能會產(chǎn)生滲漏水、積水等現(xiàn)象，同時會造成道床電阻降低，如果隧道處于長大下坡地段內(nèi)，列車長時間處于制動狀態(tài)下運行，會造成鐵屑灑落軌面，影響道床參數(shù)的穩(wěn)定，從而影響信號軌道電路設(shè)備可靠的工作。

目前，高速鐵路橋隧比例通常較大，并且隧道內(nèi)采用板式無砟雙塊式整體道床，由于鋼軌下有比較密集的結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)，當(dāng)鋼軌傳輸電流時，會在整體道床內(nèi)鋼筋網(wǎng)上產(chǎn)生渦流，因此會對軌道電路鋼軌參數(shù)產(chǎn)生影響，縮短軌道電路的極限長度，影響軌道電路的穩(wěn)定性。

國內(nèi)幾條通過山區(qū)、隧道的自動閉塞采用軌道電路設(shè)備后，由于道床惡化造成軌道電路難于正常工作，對運輸產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而軌道電路的極限長度和機車信號的傳送距離都受到道床電阻與軌道電路分路不良的影響。低道床電阻和無砟軌道對軌道電路的干擾，已經(jīng)嚴(yán)重影響了自動閉塞的使用，甚至影響了運輸生產(chǎn)和安全。因此，對于長大隧道需要采用合理可行的技術(shù)方案去解決相關(guān)技術(shù)問題。在深入研究ETCS-1級列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對長大隧道諸多問題進(jìn)行研究，提出控制方案加以解決。

1 ETCS-1級系統(tǒng)原理和構(gòu)成

ETCS-1級系統(tǒng)移動授權(quán)通過在每一個閉塞分區(qū)入口處 (包括進(jìn)、出站信號機)設(shè)置的有源應(yīng)答器向列車傳送，完成車-地信息傳輸。該應(yīng)答器組與帶越行指示燈的停車標(biāo)志牌相連。移動授權(quán)包括列車前方的進(jìn)路信息，如信號開放/停車標(biāo)志牌信息或者目視進(jìn)路信息。

ETCS-1級列控系統(tǒng)的地面設(shè)備包括ACC(區(qū)域控制計算機)、帶越行指示燈的停車標(biāo)志牌、MSTT(通用現(xiàn)場單元控制器)和應(yīng)答器等。ETCS-1級列控系統(tǒng)的車載設(shè)備包括ETCS-1車載計算機、軌道電路接收天線、應(yīng)答器接收天線、速度傳感器、雷達(dá)傳感器等。

2 長大隧道ETCS-1級系統(tǒng)方案設(shè)計

長大隧道可采用軌道電路+有源應(yīng)答器方案，軌道電路完成軌道占用檢查和斷軌檢查，有源應(yīng)答器完成車-地信息傳輸;也可采用計軸設(shè)備+有源應(yīng)答器方案，計軸設(shè)備完成軌道占用檢查，有源應(yīng)答器完成車-地信息傳輸。閉塞分區(qū)布置原則與全線保持一致，按照四顯示自動閉塞布置，閉塞分區(qū)分界點設(shè)置四顯示自動閉塞通過信號機。

2.1 軌道占用檢查

軌道占用檢查可使用軌道電路或計軸設(shè)備完成，分析如下。

1．采用ZPW-2000A軌道電路，受ZPW-2000A軌道電路電纜傳輸長度要求的限制，需在隧道內(nèi)加設(shè)一處中繼站。同時，為了滿足軌道電路的可靠接收，要考慮軌道電路分割。在長大隧道，ZPW-2000A軌道電路作為軌道占用檢查，當(dāng)?shù)来矖l件不良時，會產(chǎn)生“紅光帶”現(xiàn)象。如果ZPW-2000A軌道電路能夠解決“紅光帶”問題，軌道電路也可作為車-地信息傳輸通道，設(shè)置有源應(yīng)答器沒有必要。所以，此方案不可行。

2．采用25Hz相敏軌道電路，能夠滿足軌道占用檢查和斷軌檢查的要求，但該軌道電路只針對站內(nèi)使用，在區(qū)間無應(yīng)用經(jīng)驗，而且同樣存在“紅光帶”現(xiàn)象。

3．采用計軸完成閉塞分區(qū)以及兩站分界點至進(jìn)站信號機處大區(qū)間的占用檢查。計軸設(shè)備由室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備組成。室外每閉塞分區(qū)入口設(shè)置計軸室外設(shè)備，用于完成每閉塞分區(qū)的軌道占用檢查;在天棚和查漢諾車站分別設(shè)置一套計軸室內(nèi)設(shè)備，用于輪詢計軸室外設(shè)備取得計軸數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，確定計軸區(qū)間的狀態(tài)并輸出至軌道繼電器。聯(lián)鎖系統(tǒng)采集軌道繼電器的狀態(tài)，得到所需信息。另外，兩站間分界點至進(jìn)站信號機處設(shè)置大區(qū)間檢查計軸設(shè)備，但只給出表示信息，不參與聯(lián)鎖。

采用計軸設(shè)備完成軌道占用檢查，不受道床電電阻變化的限制，適合長大隧道的特殊環(huán)境，推薦采用。

2.2 車-地信息傳輸

車-地信息傳輸由設(shè)于每個閉塞分區(qū)邊界的有源應(yīng)答器組完成，為列車提供前方軌道區(qū)段的占用情況，并向列車發(fā)送移動授權(quán)。軌旁設(shè)備包括帶越行指示燈的停車標(biāo)志牌、MSTT(通用現(xiàn)場單元控制器)和應(yīng)答器。隧道兩端車站設(shè)置適用于E1控制的聯(lián)鎖設(shè)備，用于控制2個車站的聯(lián)鎖及ACC(區(qū)域控制計算機);在區(qū)間適當(dāng)位置設(shè)置ACC，ACC之間通過光纜通信，ACC采集前方軌道電路的占用情況，通過MSTT將該信息傳送至軌旁有源應(yīng)答器，完成應(yīng)答器和在停車標(biāo)志板上安裝的越行指示燈的控制。

圖1 ETCS-1與CTCS-0間級間轉(zhuǎn)換示意圖

2.3 級間轉(zhuǎn)換

在隧道內(nèi)采用ETCS-1級列控系統(tǒng)，在本線其他地段采用CTCS-0級列控系統(tǒng)，參照CTCS-2與CTCS-0之間的級間轉(zhuǎn)換方式，ETCS-1與CTCS-0之間的級間轉(zhuǎn)換采用無源應(yīng)答器方式，級間轉(zhuǎn)換點設(shè)于A站和B站區(qū)間適當(dāng)位置。如圖1所示。

2.4 車載設(shè)備

ETCS-1級車載系統(tǒng)主要硬件組成如下。

1．機柜，包含:2臺 ETCS車載計算機 (類型:TCC)，1個風(fēng)扇，1臺安裝在19英寸標(biāo)準(zhǔn)機籠上的仲裁記錄器，軌道電路讀取器 (TCR)，連接頭。

2．2個應(yīng)答器天線。

3．2個速度傳感器。

4．2個雷達(dá)傳感器。

ETCS-1人機界面向司機顯示以下主要信息:列車實際速度、列車最高速度、目標(biāo)速度和目標(biāo)距離。

由于機車在隧道以外的其他地段采用四顯示自動閉塞+機車信號的方式，機車信號采用燈列式的顯示方式，為了保持人機界面的一致性，應(yīng)對ETCS-1人機界面進(jìn)行修改，與國內(nèi)機車信號的顯示方式和顯示含義保持一致。

3 結(jié)論

通過對目前長大隧道的各方面控制條件進(jìn)行分析，采用E1級列控系統(tǒng)方式在滿足控制電纜要求、防雷的條件下，可以有效地解決長大隧道軌道電路分路不良問題。

［1］ ZPW-2000A型無絕緣移頻自動閉塞培訓(xùn)教材［Z］．北京鐵路信號工廠，2005，3．

［2］ 林瑜筠.新型移頻自動閉塞［M］．北京:中國鐵道出版社．2007．

(責(zé)任編輯:張 利)