■ 陳文華

廣深港客運(yùn)專線香港段接入內(nèi)地段信號(hào)系統(tǒng)接口方案研究

■ 陳文華

針對(duì)廣深港客運(yùn)專線香港段接入內(nèi)地段CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的接口進(jìn)行重點(diǎn)分析和研究，通過對(duì)安全性、可靠性、可維護(hù)性、經(jīng)濟(jì)合理性等方面進(jìn)行綜合比選，確定實(shí)施方案，為列控系統(tǒng)相關(guān)工程應(yīng)用提供參考。

客運(yùn)專線；列控系統(tǒng)；接口方案；應(yīng)用

1 廣深港客運(yùn)專線信號(hào)系統(tǒng)概況

廣深港客運(yùn)專線是京港高鐵的重要組成部分，并兼顧粵港兩地城際軌道交通功能，連接廣州、東莞、深圳、香港四大發(fā)達(dá)城市群，目前已與京廣高鐵、東部沿海高鐵連接，未來將與正在建設(shè)中的西部沿海高鐵、貴廣高鐵、南廣高鐵連接，地理位置十分重要。廣深港客運(yùn)專線采用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，其中香港段（線路允許速度為200 km/h）的信號(hào)系統(tǒng)采用與內(nèi)地段（廣深段線路允許速度為350 km/h，福田段線路允許速度為200 km/h）一致的方案，以實(shí)現(xiàn)兩段無縫銜接、平順運(yùn)營。但有4個(gè)特殊需求：

（1）香港段在西九龍站需要設(shè)置廣深港全線運(yùn)營狀態(tài)顯示系統(tǒng)。

（2）西九龍站設(shè)有緊急停車閘和開關(guān)（站臺(tái)、站臺(tái)監(jiān)控室和車站控制室），緊急停車閘和開關(guān)觸發(fā)時(shí)需顯示到調(diào)度中心，緊急停車命令通過調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）轉(zhuǎn)發(fā)至無線閉塞中心（RBC）執(zhí)行。

（3）全線的區(qū)間隧道設(shè)有隧道通風(fēng)樓，閉塞設(shè)計(jì)按每一通風(fēng)區(qū)間同時(shí)只能容許一列列車進(jìn)入?yún)^(qū)間（滿足一通風(fēng)段一列車的原則）。由于通風(fēng)樓間距大約為3 km，而通常閉塞分區(qū)長度不大于2 km，因此以通風(fēng)樓間距作為閉塞分區(qū)長度時(shí)，要增加閉塞分區(qū)長度至3 km。

（4）因深港分界處設(shè)置電分相, 不能作為閉塞分區(qū)分割點(diǎn)，存在跨境閉塞分區(qū)。

2 廣深港客運(yùn)專線香港段接入內(nèi)地段信號(hào)系統(tǒng)接口方案

廣深港客運(yùn)專線信號(hào)系統(tǒng)涉及CTC、RBC、臨時(shí)限速服務(wù)器系統(tǒng)（TSRS）、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（TCC）、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（CBI）等子系統(tǒng)，相互間接口多達(dá)10余個(gè)，演變出的接口方案太多，在此不一一討論，僅從信號(hào)關(guān)鍵設(shè)備RBC與CTC、TSRS不同的接口演變出的接口方案進(jìn)行分析研究。

2.1方案1：統(tǒng)一控制統(tǒng)一調(diào)度

香港段正線設(shè)有2個(gè)線路所，1個(gè)車站（西九龍站），西九龍站設(shè)一套區(qū)域聯(lián)鎖計(jì)算設(shè)備控制2個(gè)線路所。將香港段視為內(nèi)地段的一個(gè)車站接入內(nèi)地段，香港段只在西九龍站設(shè)CTC、TCC、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CSM）站機(jī)及CBI車站設(shè)備，2個(gè)線路所設(shè)TCC即可。

（1）內(nèi)地（廣州）CTC中心對(duì)廣深港全線（含香港段）進(jìn)行統(tǒng)一控制，西九龍CTC站機(jī)通過CTC網(wǎng)絡(luò)接入廣州CTC中心。

（2）由廣州調(diào)度所廣深港調(diào)度臺(tái)負(fù)責(zé)廣深港全線（含香港段）統(tǒng)一調(diào)度。

（3）香港段的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)由內(nèi)地RBC3延伸控制。當(dāng)RBC3控制到香港段時(shí)，其控制范圍將從深圳北與福田站之間的區(qū)間至香港段西九龍站，下行正線里程約35 km，上行正線里程約32 km（見圖1）。

①正線列車數(shù)量：按照最小追蹤間隔時(shí)間3 min，以200 km/h速度追蹤運(yùn)行，35km正線上同時(shí)運(yùn)行的列車數(shù)量約為6列。

②分界口列車數(shù)量：RBC3正線管轄范圍內(nèi)與外部有兩處分界口，即與RBC2的分界和與石崗?fù)＼噲?chǎng)動(dòng)車走行線的分界，列車數(shù)量每處（雙線）2列，共4列。

③車站停車數(shù)量：在計(jì)算正線列車數(shù)量時(shí)，實(shí)際已經(jīng)考慮了車站正線股道上的列車，因此在計(jì)算車站停車只計(jì)算到發(fā)線的停車數(shù)（待發(fā)列車數(shù)，即僅計(jì)列需啟用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的列車）。福田站有6股到發(fā)線，西九龍站有13股到發(fā)線，車站最多可停待發(fā)列車數(shù)為19列。

綜上所述，按滿負(fù)荷運(yùn)輸能力計(jì)算需同時(shí)控制的列車，總數(shù)為29列，未超過RBC控制容量（廣深港RBC設(shè)計(jì)容量為30列）的限制。RBC外圍設(shè)備接口見圖2。

（4）香港段的臨時(shí)限速由內(nèi)地段臨時(shí)限速服務(wù)器TSRS4統(tǒng)一管理。

（5）軌道電路：為減少跨境作業(yè)和維護(hù)維修工作，在內(nèi)地與香港分界處為界點(diǎn)設(shè)機(jī)械絕緣節(jié)，兩側(cè)設(shè)置相同型號(hào)的軌道電路（ZPW-2000A）。由于內(nèi)地皇崗?fù)L(fēng)井與香港米埔通風(fēng)井之間同時(shí)只能有1列車運(yùn)行，且兩地分界處香港側(cè)設(shè)有電分相無電區(qū)，受此限制，兩地分界處不能設(shè)置為閉塞分區(qū)邊界，至使軌道電路分界點(diǎn)處在同一個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)，為此，要雙方列控中心特殊考慮軌道電路狀態(tài)信息傳遞功能。

（6）安全數(shù)據(jù)網(wǎng)從內(nèi)地福田站和深圳北站擴(kuò)展至香港段。

圖1 RBC分界點(diǎn)及控制范圍

圖2 方案1的RBC外圍設(shè)備接口

（7）方案1的信號(hào)接口有：內(nèi)地TCC（福田）與香港TCC（ERS線路所）, 內(nèi)地 CBI（福田）與香港CBI（西九龍），內(nèi)地RBC3與香港CBI（西九龍），內(nèi)地CTC（中心）與香港CTC（西九龍站機(jī)），共4個(gè)。

（8）優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：采用統(tǒng)一控制統(tǒng)一調(diào)度模式，香港段的車站和存車場(chǎng)將與內(nèi)地車站同等對(duì)待，兩地接口最簡單（4個(gè)），工程投資最省，同時(shí)可充分利用內(nèi)地段的建設(shè)資源，也有利于保持廣深港客運(yùn)專線調(diào)度系統(tǒng)制式的一致性和完整性。缺點(diǎn)：沒有按屬地進(jìn)行管理，尤其是在救援搶險(xiǎn)等特殊情況下，需要與香港地方部門聯(lián)系協(xié)調(diào)時(shí)存在一定障礙。

2.2方案2：獨(dú)立控制獨(dú)立調(diào)度

按屬地化管理原則將香港段視為一個(gè)鐵路局管段按“局間”接入模式接入內(nèi)地段，香港段新設(shè)CTC中心、行車調(diào)度臺(tái)、CTCS-3列控系統(tǒng)地面（RBC4）設(shè)備, 臨時(shí)限速服務(wù)器TSRS5。內(nèi)地RBC3、TCC、TSRS4與香港RBC4、TCC、TSRS5分界點(diǎn)設(shè)深港分界處，RBC外圍設(shè)備接口見圖3。

（1）香港段CTC中心控制香港段CTC站機(jī)設(shè)備，通過2×2M專用數(shù)據(jù)通道與廣州CTC中心完成局間信息交換，從而實(shí)現(xiàn)西九龍站顯示廣深港全線運(yùn)營狀態(tài)站間透明功能。同時(shí)通過2×2M專用數(shù)據(jù)通道與鐵路總公司CTC中心連接，并向鐵路總公司CTC中心上傳列車運(yùn)行信息。

（2）調(diào)度區(qū)劃分：根據(jù)區(qū)間列車只能與1個(gè)調(diào)度臺(tái)聯(lián)系的原則，香港列車調(diào)度臺(tái)與內(nèi)地調(diào)度臺(tái)的管轄分界設(shè)置在福田站上行進(jìn)站信號(hào)機(jī)（S）及上行反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)（SF）處。

由于香港段區(qū)間設(shè)有救援站和應(yīng)急道岔，并在區(qū)間出岔至石崗?fù)＼噲?chǎng)，整個(gè)區(qū)間道岔由西九龍站聯(lián)鎖系統(tǒng)按區(qū)域聯(lián)鎖方式控制，因此香港段區(qū)間應(yīng)該由香港調(diào)度臺(tái)管理，兩段調(diào)度區(qū)邊界不應(yīng)設(shè)置在西九龍站進(jìn)站口處。

圖3 方案2的RBC外圍設(shè)備接口

（3）香港段設(shè)置與內(nèi)地相同型號(hào)的RBC。在香港段增設(shè)1套R(shí)BC4，專門負(fù)責(zé)香港段的列車控制，根據(jù)前面計(jì)算原則，香港段RBC控制列車數(shù)量約為21列，顯然不存在RBC的容量限制問題。需要研究的是內(nèi)地段與香港段RBC之間的切換問題。當(dāng)列車從一個(gè)RBC控制區(qū)向下一個(gè)RBC控制區(qū)運(yùn)行時(shí)，要進(jìn)行RBC控制權(quán)的交接。以下假設(shè)列車由RBC3向RBC4運(yùn)行，列車控制由RBC3切換至RBC4的具體需求分析如下：

在RBC切換過程中，車載從移交RBC控制下通過一部電臺(tái)開始呼叫接收RBC并進(jìn)行連接注冊(cè)開始，至RBC切換邊界移交完成，必須滿足列車走行40 s所需要的距離。在此移交過程中，當(dāng)其中一部GSM-R通信電臺(tái)故障時(shí)，車載設(shè)備仍能用正常電臺(tái)進(jìn)行RBC切換，但如果切換時(shí)間超過車-地間允許通信中斷時(shí)間（T_NVCONTACT），列控車載ATP將控制列車降級(jí)運(yùn)行，即當(dāng)減速至CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)允許速度后轉(zhuǎn)為CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)模式控車[1]。

RBC切換點(diǎn)設(shè)置還需考慮與CTCS-2級(jí)與CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的距離問題。在列車因故降級(jí)為CTCS-2級(jí)列控模式后，將于出站時(shí)（第一離去區(qū)段）嘗試恢復(fù)到CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，因此通常每個(gè)出站口設(shè)有C2/C3級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器。

應(yīng)避免C3的行車許可長度小于C2的行車許可，否則將在轉(zhuǎn)換到C3控車時(shí)產(chǎn)生非正常制動(dòng)。當(dāng)級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)距RBC切換點(diǎn)較近時(shí)有可能發(fā)生這種情況：C2轉(zhuǎn)為C3控車時(shí)，RBC初次提供給列車的行車許可最多只能達(dá)到管轄邊界處，之后才向相鄰的RBC發(fā)出進(jìn)路請(qǐng)求信息，于是級(jí)間轉(zhuǎn)換后初次行車許可小于原來由C2提供的行車許可，導(dǎo)致列車非正常制動(dòng)。為此，要求級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)與RBC切換點(diǎn)間的距離大于無線中斷時(shí)間20 s的正常行駛距離再加上一個(gè)完整的常用制動(dòng)距離，對(duì)于200 km/h速度列車，該距離約為8 km。當(dāng)RBC3與RBC4切換點(diǎn)位于深港分界處時(shí)，福田站出站口級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)距RBC切換點(diǎn)僅3km左右，不滿足C2/C3轉(zhuǎn)換條件。

根據(jù)以上分析，在香港增設(shè)RBC4，由于福田站至西九龍站站間無岔區(qū)段的長度不足8 km，RBC3與RBC4之間交權(quán)切換技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大，且不能實(shí)現(xiàn)C2/ C3等級(jí)轉(zhuǎn)換。

（4）由于一個(gè)RBC只能與一個(gè)TSRS連接[2]，香港段的臨時(shí)限速由香港段臨時(shí)限速服務(wù)器TSRS5管理。香港段臨時(shí)限速（TSR）由香港段CTC下發(fā)至香港段TSRS5下發(fā)至香港段RBC4；介于調(diào)度邊界與RBC2/3邊界之間的TSR，內(nèi)地段CTC下發(fā)至內(nèi)地段TSRS4，由內(nèi)地段TSRS4轉(zhuǎn)發(fā)至香港段TSRS5下發(fā)給RBC4。

（5）軌道電路：同方案1。

（6）安全數(shù)據(jù)網(wǎng)按“局間”接入方式進(jìn)行擴(kuò)展。香港段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)IP配置與廣深段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)IP配置不同，用三層交換機(jī)將兩個(gè)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)。

（7）內(nèi)地段與香港段信號(hào)接口：內(nèi)地TCC（福田）與香港TCC（ERS線路所），內(nèi)地 CBI（福田）與香港CBI（西九龍），內(nèi)地RBC3 與香港RBC4，內(nèi)地CTC與香港CTC，香港CTC與鐵路總公司CTC，內(nèi)地TSRS4與香港TSRS5，共6個(gè)。

（8）優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：滿足屬地化管理規(guī)定，香港段具有完全行車調(diào)度指揮權(quán)力，便于香港段運(yùn)營設(shè)備管理維護(hù)。缺點(diǎn)：未能充分利用內(nèi)地段的建設(shè)資源，工程投資最大；內(nèi)地RBC3與香港RBC4控制距離過短，RBC3與RBC4之間交權(quán)切換技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大，且不能實(shí)現(xiàn)C2/C3等級(jí)轉(zhuǎn)換。

2.3方案3：RBC3（與內(nèi)地CTC直連）延伸控制香港段

按屬地化管理原則將香港段視為一個(gè)鐵路局管段按“局間”接入模式接入內(nèi)地段，香港段新設(shè)CTC中心，行車調(diào)度臺(tái)，臨時(shí)限速服務(wù)器TSRS5，CTCS-3列控系統(tǒng)由內(nèi)地RBC3延伸控制，維持方案2中RBC3與內(nèi)地CTC連接方式不變。RBC外圍設(shè)備接口見圖4。

（1）香港段CTC中心控制范圍及與內(nèi)CTC接口同方案2。香港CTC與內(nèi)地RBC之間的信息傳輸需要通過內(nèi)地CTC轉(zhuǎn)發(fā)，由于內(nèi)地在已建成的客專項(xiàng)目中未實(shí)現(xiàn)由CTC調(diào)度臺(tái)對(duì)列車下達(dá)緊急停車命令的功能，本方案不能實(shí)現(xiàn)香港調(diào)度臺(tái)對(duì)列車下達(dá)“緊急停車命令”的功能。

（2）調(diào)度區(qū)劃分：同方案2。

（3）香港段的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)由內(nèi)地RBC3延伸控制，RBC3控制容量滿足要求，同方案1。

（4）香港段TSR由香港段CTC下發(fā)至香港段TSRS，由香港段TSRS轉(zhuǎn)發(fā)至內(nèi)地段TSRS，再由內(nèi)地段TSRS下發(fā)至RBC3；介于調(diào)度邊界與RBC2/3邊界之間的TSR，由內(nèi)地段CTC下發(fā)至內(nèi)地段TSRS，由內(nèi)地段TSRS下發(fā)給RBC3。

圖4 方案3的RBC外圍設(shè)備接口

（5）軌道電路：同方案1。

（6）安全數(shù)據(jù)網(wǎng)：同方案2。

（7）內(nèi)地段與香港段信號(hào)接口：內(nèi)地TCC（福田）與香港TCC（ERS線路所），內(nèi)地 CBI（福田）與香港CBI（西九龍），內(nèi)地CTC與香港CTC，香港CTC與鐵路總公司CTC，內(nèi)地TSRS4與香港TSRS5，共5個(gè)。

（8）優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：滿足屬地化管理規(guī)定，香港段具有完全行車調(diào)度指揮權(quán)力，便于香港段運(yùn)營設(shè)備管理維護(hù)，減少了1個(gè)RBC設(shè)備，投資比較合理。缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)香港調(diào)度臺(tái)對(duì)列車下達(dá)“緊急停車命令”的功能。

2.4方案4：RBC3（與香港CTC連接）延伸控制香港段

按屬地化管理則將香港段視為一個(gè)鐵路局管段按“局間”接入模式接入內(nèi)地段。香港段新設(shè)CTC中心，行車調(diào)度臺(tái)，臨時(shí)限速服務(wù)器TSRS5，CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)由內(nèi)地RBC3延伸控制，香港段接入內(nèi)地段時(shí)，必須先斷開 RBC3與內(nèi)地段CTC連接，在讓RBC3與香港段CTC連接。RBC外圍設(shè)備接口見圖5。

（1）香港段CTC中心控制范圍及與內(nèi)CTC接口同方案2。

（2）調(diào)度區(qū)劃分：同方案2。

（3）香港段的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)由內(nèi)地RBC3延伸控制，RBC3控制容量滿足要求，同方案1。

圖5 方案4的RBC外圍設(shè)備接口

（4）香港段TSR由香港段CTC下發(fā)至香港段TSRS，由香港段TSRS下發(fā)至RBC3；介于調(diào)度邊界與RBC2/3邊界之間的TSR，由內(nèi)地段CTC下發(fā)至內(nèi)地段TSRS，再由內(nèi)地段TSRS轉(zhuǎn)發(fā)至香港段TSRS，由香港段TSRS下發(fā)至RBC3。

（5）軌道電路：同方案1。

（6）安全數(shù)據(jù)網(wǎng)：同方案2。

（7）內(nèi)地段與香港段信號(hào)接口：內(nèi)地TCC（福田）與香港TCC（ERS線路所），內(nèi)地 CBI（福田）與香港CBI（西九龍），內(nèi)地CTC與香港CTC，香港CTC與鐵路總公司CTC，內(nèi)地TSRS4與香港TSRS5，內(nèi)地RBC3與香港TSRS5，內(nèi)地RBC3與香港CTC，共7個(gè)。

（8）優(yōu)缺點(diǎn)分析。優(yōu)點(diǎn)：滿足屬地化管理規(guī)定，香港段具有完全行車調(diào)度指揮權(quán)力，便于香港段運(yùn)營設(shè)備管理維護(hù)，減少1個(gè)RBC設(shè)備，投資比較合理，不僅滿足我國高鐵相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，又能實(shí)現(xiàn)香港段特殊要求。缺點(diǎn)：接口相對(duì)復(fù)雜，先斷開RBC3與內(nèi)地段CTC連接，在RBC3與香港段CTC連接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的臨時(shí)工程量。

3 方案比選及建議

對(duì)各方案的安全性、可靠性、可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)合理性等方面進(jìn)行綜合分析比較，具體情況見表1。

表1 各接入方案的綜合比較

綜上所述，RBC3（與香港CTC連接）延伸控制香港段方案（方案4）既滿足屬地化管理原則，又滿足香港段特珠需求，安全性、可靠性勻符合我國高速鐵路建設(shè)相關(guān)規(guī)范，且風(fēng)險(xiǎn)可控、經(jīng)濟(jì)合理。優(yōu)勢(shì)明顯，予以推薦。

4 結(jié)束語

廣深港客運(yùn)專線香港段接入內(nèi)地段信號(hào)系統(tǒng)接口方案采用方案4，即香港段列控系統(tǒng)由內(nèi)地RBC3延伸控制；香港設(shè)CTC中心及TSRS設(shè)備按“局間”信息交換方式接入內(nèi)地段；香港設(shè)獨(dú)立行調(diào)臺(tái)，負(fù)責(zé)福田站上行進(jìn)站信號(hào)機(jī)至西九龍站間的行車調(diào)度；軌道電路在深港分界點(diǎn)設(shè)機(jī)械絕緣節(jié)，兩側(cè)設(shè)置相同型號(hào)的軌道電路（ZPW-2000A），且分界點(diǎn)處在同一個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)，由內(nèi)地段香港段TCC系統(tǒng)特殊處理軌道電路狀態(tài)信息傳遞功能；安全數(shù)據(jù)網(wǎng)按“局間”接入方式進(jìn)行擴(kuò)展。此方案既符合我國高鐵建設(shè)相關(guān)規(guī)范，滿足屬地化管理原則，又滿足香港段的4個(gè)特殊需求。得到了香港鐵路有限公司、廣深港客運(yùn)專線有限責(zé)任公司、廣州鐵路（集團(tuán)）公司一致認(rèn)同，經(jīng)中國鐵路總公司批準(zhǔn)，正在深港兩地組織實(shí)施。隨著廣深港客運(yùn)專線全線開通，標(biāo)志著香港高鐵與京廣高鐵實(shí)現(xiàn)了無縫銜接。

[1] 鐵科技［2009］34號(hào) CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案V1．0[S]．

[2] 運(yùn)基信號(hào)［2010］533號(hào) 客專列控系統(tǒng)RBC接口規(guī)范[S]．

陳文華：廣深港客運(yùn)專線有限責(zé)任公司，工程師，廣東廣州，510000

責(zé)任編輯盧敏

U284.1

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1672-061X（2014）03-0041-05