黃玉祥

（武漢鐵路局電務處，武漢 430071）

CTCS-0級列控系統(tǒng)改造技術研究

黃玉祥

（武漢鐵路局電務處，武漢 430071）

對CTCS-0級列控系統(tǒng)改造的總體技術方案進行闡述，對地面應答器的設置方案，需調(diào)整增加的內(nèi)容，CTCS-2區(qū)段的適應性改造，LKJ及附屬設備的改造方案進行系統(tǒng)說明。

CTCS-0；列控系統(tǒng)；LKJ；研究

1 既有線列控技術現(xiàn)狀

在既有機車上裝備的列車運行監(jiān)控記錄裝置LKJ2000結合機車信號設備使用,也就是CTCS-0 (簡稱C0)級列控系統(tǒng),具有列車速度超速防護功能,在既有線上為保障行車安全,提高運輸效率,發(fā)揮了重要作用。但C0級列控系統(tǒng)當時的設計是以地面信號為主,用機車信號+監(jiān)控裝置控車,信息源頭不可靠,同時也不是安全設計;人工可隨時干預,不符合中國列車運行控制系統(tǒng)(CTCS)基本原則,非地車一體化設計,同時現(xiàn)在鐵路建設工作異常繁重,涉及的LKJ數(shù)據(jù)換裝施工壓力很大。為了提高現(xiàn)有列控設備的安全性,同時又適應我國鐵路裝備的現(xiàn)實情況,C0級列控系統(tǒng)改造的技術研究迫在眉睫。

2 既有線列控系統(tǒng)需重點解決的問題

一是LKJ基礎數(shù)據(jù)全部下移,車載設備儲存方式改為由應答器提供方式,消除頻繁更換車載數(shù)據(jù)的問題 。二是LKJ根據(jù)應答器位置及提供的數(shù)據(jù)校標,以提高列車定位的精度和準確性。三是基本取消司機支線號選擇操作和出站對標操作。四是應答器提供反向控車基礎數(shù)據(jù),滿足列車反向運行監(jiān)控需求。

3 既有線列控系統(tǒng)改造的主要技術原則

一是采用地面應答器設備提供LKJ基礎數(shù)據(jù)。二是維持既有LKJ設備的基本結構,維持LKJ的操作方式、控制模式、顯示界面。三是充分利用應答器提供的信息資源,進行LKJ導航顯示,實現(xiàn)信息資源利用的最大化。四是充分利用CTCS系統(tǒng)已定義的應答器報文,在列控區(qū)段能夠使用;新增部分報文,按CTCS系統(tǒng)技術規(guī)范進行定義。五是技術方案可適用于分步實施、分階段實施的要求。六是運營線路基礎數(shù)據(jù)變化時,僅需修改相應的應答器報文。

4 既有線列控系統(tǒng)改造總體技術方案

既有C0區(qū)段,在車站附近增設部分無源應答器,用于提供列車運行監(jiān)控裝置(以下簡稱LKJ)基礎數(shù)據(jù)。車載設備增加應答器傳輸模塊(以下簡稱BTM),用于接收應答器數(shù)據(jù)。LKJ進行相應的軟硬件改造,實現(xiàn)與控車有關的基礎數(shù)據(jù)下移。臨時限速信息仍通過IC卡提供。機車車載設備改造完成后,在C2區(qū)段直接使用C2系統(tǒng)應答器提供的基礎數(shù)據(jù)和臨時限速信息。運行在尚未改造的C0區(qū)段,維持車載存儲基礎數(shù)據(jù)方式。

5 C0改列控系統(tǒng)架構

圖1 CO改列控系統(tǒng)結構圖

系統(tǒng)由JT-C系列機車信號+LKJ設備+應答器等設備構成,如圖1所示。地面軌道電路連續(xù)提供前方軌道電路閉塞分區(qū)空閑信息(4～5個閉塞分區(qū))、以及對車載測距進行校正;應答器用于列車位置修正,并提供線路速度、線路坡度、軌道區(qū)段、里程坐標等線路信息;LKJ根據(jù)應答器信息和機車信號信息計算目標-距離模式曲線,并監(jiān)控列車運行。

5.1 地面設備構成

由車站聯(lián)鎖設備對列車進路進行控制。軌道電路編碼設備對軌道電路連續(xù)信息進行控制。軌道電路設備用于列車占用軌道及列車完整性檢查,同時作為地-車間連續(xù)信息的傳輸媒介,連續(xù)向列車傳送機車信號信息。應答器設備用于傳送精確的定位信息、必要的線路基礎數(shù)據(jù)等。

5.2 車載設備構成

機車信號設備用于軌道電路信息的接收與處理。BTM用于應答器信息的接收與處理。LKJ設備對列控車載綜合信息處理,監(jiān)控列車運行。人機接口單元提供車載設備與列車司機進行人機交流的接口。制動接口單元提供車載設備與列車制動系統(tǒng)間的接口。

6 C0改列控系統(tǒng)主要技術難點

C0改列控系統(tǒng)的主要技術難點包括:車載設備LKJ及相關設備的適應性改造,復雜區(qū)段的應答器設置及相關報文應用,C2區(qū)段的適用性改造等。

6.1 基于LKJ2000列車運行監(jiān)控裝置升級改造的列控車載設備技術方案

基于現(xiàn)用LKJ2000列車運行監(jiān)控裝置技術,借鑒國內(nèi)外列車自動防護(ATP)及列車自動控制(ATC)的先進技術和經(jīng)驗,新一代列控車載設備的硬件架構如下: 車載系統(tǒng)應包含主機單元、 擴展單元、 人機界面單元、 應答器信息接收處理單元、軌道信息接收處理單元(機車信號)、 壓力傳感器、速度傳感器等。以三取二架構的安全計算機作為列控車載設備的控制核心。增加列車定位和車地信息交互的技術手段,提供與點式應答器的接口?；谥黧w化機車信號,通過串口與機車信號通信,通過冗余信息和數(shù)據(jù)的校驗,保證信息的正確使用。采用多傳感器融合技術,結合光電、雷達、衛(wèi)星定位測速的優(yōu)點,通過冗余互補保證測速測距信息的準確性、可靠性和安全性。支持失電制動方式,使用安全型繼電器作為系統(tǒng)的控制輸出機構。人機界面單元雙冗余,在主顯示器故障情況下,可以人工切換至備用顯示器,維持機車運行。整合現(xiàn)用LAIS設備,用于車載設備質(zhì)量及行車信息的實時監(jiān)測,運行記錄數(shù)據(jù)及各功能模塊監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程下載,實現(xiàn)車載控制數(shù)據(jù)的遠程更新,實現(xiàn)C0級區(qū)段臨時慢行限速數(shù)據(jù)的遠程傳輸。

6.2 地面應答器報文內(nèi)容的調(diào)整

C0改造區(qū)段應答器報文原則上與C3級和C2級列控系統(tǒng)一致,在此基礎上增加若干新定義的信息包,主要是區(qū)間制式信息包［CTCS-101］:描述區(qū)間信號顯示制式、區(qū)間線路編號、區(qū)間線路序號(三線四線)、長鏈信息;股道信息包［CTCS-102］:描述車站進路限制速度與長度(含直股發(fā)車數(shù)據(jù)和直股線路編號);其他特殊用途信息包,主要提供LKJ基礎數(shù)據(jù)中特殊控制標識。在軌道區(qū)段信息包［CTCS-1］中增加移頻、25 Hz、50 Hz、75 Hz交流計數(shù)等軌道電路類型,用于適應既有線部分信號設備未改造區(qū)段的軌道電路特點。在速度信息包［ETCS-27］中增加貨運列車類型限速的定義,用于適應客車、貨車限速不一致區(qū)段的限速控制。

6.3 C2區(qū)段兼容性改造方案

C2區(qū)段各站須補齊列控中心存儲的全部進路數(shù)據(jù)。正線無源應答器線路速度信息包［ETCS-27］中增加一種貨車限制速度信息。在接近區(qū)段應答器組中增加里程信息、文本信息。在出站端外方應答器組中增加里程信息、下站最小道岔、正線股道號。LKJ在C2區(qū)段直接使用C2系統(tǒng)應答器提供的基礎數(shù)據(jù)和臨時限速信息。

6.4 C0區(qū)段應答器設置方案

在既有C0區(qū)段車站附近設置無源應答器組,無源應答器組集中設置在車站四個端口,正反向進站信號機外方,提供線路基礎數(shù)據(jù),如圖2所示。

圖2 CO區(qū)段地面應答器設置

在車站二接近區(qū)段設置一無源應答器組,實現(xiàn)列車定位并發(fā)送股道接車和最不利發(fā)車信息。對于少量存在多條支線且可高速(大于80 km/h)通過聯(lián)絡線時,可根據(jù)需要設置有源應答器組和LEU設備,并與車站聯(lián)鎖接口。對于樞紐和特殊復雜站場,利用應答器重定位原理設置無源應答器,逐段更新并提供線路基礎數(shù)據(jù)。對于個別特殊需求(貨車接車靠標困難,客車接車靠標困難,一離去過短,發(fā)車綠燈確認等),補充無源應答器。為了取消司機輸入側(cè)線股道號操作,可在每個側(cè)線股道中央增加2個無源應答器構成的應答器組,提供相應股道信息,如圖3所示。

圖3 側(cè)線股道接車信息范圍

在單個聯(lián)絡線道岔入口外方設置無源應答器組,利用股道信息包發(fā)送經(jīng)道岔側(cè)向運行的支線線路數(shù)據(jù),如圖4所示。當列車在道岔外方區(qū)段接收到UU或UUS碼后,根據(jù)默認股道信息監(jiān)控列車運行。在道岔后方設置一組無源應答器(重定位)發(fā)送支線線路數(shù)據(jù),LKJ車載設備根據(jù)接收的應答器信息監(jiān)控列車運行。道岔入口外方設置的無源應答器組發(fā)送經(jīng)道岔側(cè)向列車運行至岔后重定位應答器組再延伸一個制動距離的線路數(shù)據(jù)。由重定位應答器組發(fā)送后續(xù)數(shù)據(jù)。

圖4 單個聯(lián)絡線無源應答器組設置一

當存在多條支線且可高速(大于80 km/h)通過的聯(lián)絡線時,可根據(jù)需要設置有源應答器組和LEU設備,并與車站聯(lián)鎖接口, 如圖5所示。LEU設備根據(jù)進路信息選擇存儲的報文,控制有源應答器發(fā)送對應的支線線路數(shù)據(jù)。

圖5 單個聯(lián)絡線無源應答器組設置二

7 結論

本文對既有線列控系統(tǒng)存在的問題,提出了JT-C系列機車信號+LKJ設備+應答器3要素構成的C0列控系統(tǒng)改造的實施方案。本文重點闡述了基于LKJ2000型列車運行監(jiān)控裝置的列控車載設備適應性改造方案,C0區(qū)段應答器的設置方案, C2區(qū)段的適應性改造方案。

The paper sets forth the overall technical scheme of CTCS-0 train control system reconstruction, and describes systematically the setting scheme of ground balises, newly added contents, applicability reconstruction of CTCS-2 section and reconstruction scheme of LKJ and ancillary equipment.

CTCS-0; train control system; LKJ; research

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.007

2014-04-21）