謝蘭英

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概況

1.1 天津樞紐線路概況

京津城際正線通過城際場與京津城際延伸線相接，京滬高鐵通過天津津秦場與津秦客專相接，京津東延線通過天津普速場與天津城際場、天津津秦場相接。天津城際場、天津津秦場、天津普速場共同組成天津樞紐，天津樞紐線路示意如圖1所示。

1.2 既有列控系統(tǒng)概況

天津城際場改造前為CTCS-3D車站，兼容CTCS-2；天津津秦場為津秦客專CTCS-3車站；天津普速場（1號樓）為既有線CTCS-2車站；京津城際延伸線軍糧城北為CTCS-3車站。

CTCS-3D列控系統(tǒng)包括ETCS 1級和CTCS-2級列控系統(tǒng)，兩系統(tǒng)共用聯(lián)鎖設備、應答器、軌道電路、通用現(xiàn)場單元控制器（MSTT）等設備。

ETCS 1級列控系統(tǒng)與CTCS-2級列控系統(tǒng)的主要差異為地面系統(tǒng)為車載設備提供運行許可（目標距離、目標速度）信息途徑不同：ETCS 1級列控系統(tǒng)是通過在每個閉塞分區(qū)入口處設置的有源應答器向列車傳送ETCS-12包報文，以點式傳送的形式實現(xiàn)；CTCS-2級列控系統(tǒng)是通過軌道電路連續(xù)向列車傳送列車運行前方空閑閉塞分區(qū)數(shù)量，同時通過應答器以CTCS-1包報文的形式提供各閉塞分區(qū)長度，再由車載設備實時計算出與ETCS 1級列控系統(tǒng)ETCS-12包報文等效的運行許可信息。

圖1 天津樞紐線路示意圖Fig.1 Schematic diagram of Tianjin terminal line

2 改造方案

京津城際延伸線按CTCS-3級列控系統(tǒng)設計，在天津城際場與既有京津城際CTCS-3D級列控系統(tǒng)相接。因此京津城際正線列控系統(tǒng)需進行升級改造，考慮到不同線路間的互聯(lián)互通及信號系統(tǒng)標準的一致性，京津城際正線、經(jīng)南倉線路所和城際聯(lián)線路所至天津西城際場間升級改造為CTCS-3級列控系統(tǒng)；京津城際至天津津秦場間維持既有CTCS-2級列控系統(tǒng)?；谝陨显瓌t制定出天津樞紐列控系統(tǒng)升級改造的總體設計原則、級間轉換設置、應答器報文控制方案。

2.1 總體設計原則

2.1.1 無線閉塞中心（RBC）

鑒于京津城際列車運行密度、京津延伸線預留機場線引入條件需求、RBC設備與聯(lián)鎖設備接口數(shù)量限制等客觀因素，經(jīng)計算需增設一套RBC設備控制北京南城際場至天津城際場，與京津延伸線RBC實現(xiàn)互聯(lián)互通，實現(xiàn)京津城際正線CTCS-3級列控系統(tǒng)功能。

2.1.2 臨時限速服務器（TSRS）

京津延伸線已在天津站RBC中心機房內(nèi)設置一套臨時限速服務器，基于臨時限速服務器管轄范圍與調(diào)度臺管界一致的原則，京津城際改造不單獨設置TSRS，京津延伸線TSRS設備臨時限速延伸管轄范圍，管轄北京南城際場至天津城際場至于家堡段線路臨時限速命令的存儲及下達等功能。

2.1.3 列控中心（TCC）京津城際既有在北京南城際場、亦莊站、永樂站、武清站、天津城際場和6個中繼站均設置列控中心，負責軌道電路的編碼和方向控制，并與西門子有限公司的列控設備接口。但與國內(nèi)現(xiàn)行列控中心技術標準存在差異。結合京津城際列控系統(tǒng)升級改造和現(xiàn)場實施倒接等要求，在北京南城際場、亦莊站、永樂站、武清站、南倉線路所、天津城際場和其余5個中繼站各新增一套TCC設備，執(zhí)行國內(nèi)現(xiàn)行列控中心技術標準。

2.1.4 應答器及地面電子單元（LEU）

改造前京津城際正線按照CTCS-3D應答器的應用和技術要求布置西門子應答器，與現(xiàn)行CTCS-3級應答器布置和應用要求存在差異，京津城際改造工程按《CTCS-3級列控系統(tǒng)應答器應用原則（V2.0）》（科技運[2010]21號）文件要求的原則重新布置應答器和敷設有源應答器電纜，拆除既有應答器。

2.1.5 信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)

京津城際正線既有列控中心與DS6-K5B聯(lián)鎖系統(tǒng)采用125 M LAN數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)、與SIMIS W聯(lián)鎖采用CAN總線實現(xiàn)聯(lián)鎖和列控系統(tǒng)間的安全數(shù)據(jù)通信。與現(xiàn)行CTCS-3級列控系統(tǒng)的信號系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)傳輸要求存在差異，因此京津城際正線改造按照《高速鐵路信號系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)技術規(guī)范V3.0》（鐵總運[2014]353號）文件要求設置信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，在北京南城際場、亦莊站、永樂站、武清站、南倉線路所、天津城際場和其余5個中繼站各新設1套安全數(shù)據(jù)網(wǎng)設備，信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設備包括 ： TCC、CBI、TSRS、RBC。

京津城際相關車站（場）、線路所、中繼站接入京津延伸線環(huán)網(wǎng)中，TCC、聯(lián)鎖、RBC和TSRS服務器接入到以太網(wǎng)中，設備間的通信采用以太網(wǎng)通信。全線所有車站的以太網(wǎng)交換機作為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信接入點，為信號安全設備提供網(wǎng)絡接入。與京滬高鐵安全數(shù)據(jù)網(wǎng)通過三層交換機進行數(shù)據(jù)交互。

京津城際正線改造不單獨設置網(wǎng)管系統(tǒng)，由京津延伸線工程設置的線路EMS網(wǎng)管統(tǒng)一管理。

2.2 級間轉換設置

天津城際場和津秦場間既有運行CTCS-2等級動車組，天津城際場和普速場（1號樓）間運行CTCS-2動車組。京津城際通過聯(lián)絡線至秦皇島方向的列車，在天津津秦場出站口實現(xiàn)C2→C3等級轉換。津秦客專通過聯(lián)絡線至京津城際的列車，在出站有源應答器組BS13收到C3→C2等級轉換報文，在咽喉區(qū)實現(xiàn)C3→C2等級轉換。

天津城際場和軍糧城北之間運行CTCS-2等級動車組和采用CTCS-2等級的CTCS-3級動車組。CTCS-2等級動車組從天津城際場向軍糧城北方向運行，在區(qū)間實現(xiàn)C2→C3等級轉換。CTCS-3等級動車組從軍糧城北向天津城際場方向運行，在區(qū)間實現(xiàn)C3→C2等級轉換。

2.2.1 天津城際場與軍糧城北貫通

兩站之間為正線區(qū)間，滿足CTCS-3級貫通運行的設置條件。北京南城際場至天津城際場設置一套RBC，與京津延伸線RBC直接通信，實現(xiàn)京津城際與京津延伸線之間CTCS-3級貫通運行的需求。取消天津城際場與軍糧城北之間既有設置的C2→C3和C3→C2等級轉換點，在兩站集中區(qū)分界處設置RBC切換應答器組，實現(xiàn)RBC之間的自動切換。

2.2.2 天津城際場與津秦場貫通

津秦客專秦皇島方向的CTCS-3等級動車組由津秦場13G經(jīng)221#道岔（普速場）側向發(fā)至總出站信號機SZ3（城際場），再由SZ3信號機接至京津城際正線。京津城際正線經(jīng)109#道岔（城際場）側向接車至進路信號機XL（普速場），再由XL信號機接至津秦場/普速場。

天津城際場至津秦場聯(lián)絡線長度約400 m，S13信號機（津秦場）至SZ3信號機（城際場）線路最高允許速度為45 km/h，且軌道區(qū)段全部進行電碼化。221#道岔由普速場聯(lián)鎖控制，津秦場與普速場集中區(qū)分界位于XJ/SJ虛擬信號機處，普速場與城際場集中區(qū)分界位于SZ3/XL處。

方案一：設置C3→C2等級轉換點

1） 天津城際場→天津津秦場

京津城際通過聯(lián)絡線至秦皇島方向的動車組，在聯(lián)絡線新設C3/C2級間轉換應答器組實現(xiàn)C3→C2級間轉換，在天津津秦場出站口實現(xiàn)C2→C3級間轉換。

《CTCS-2/CTCS-3級列控系統(tǒng)等級轉換應用原則（V1.0）》（運基信號[2011]170號）規(guī)定“C3→C2等級轉換點后常用制動距離內(nèi)C2區(qū)域的相關車站應納入RBC數(shù)據(jù)范圍”。因221#道岔歸屬普速場聯(lián)鎖控制，且XL內(nèi)方非唯一進路，設置C3→C2等級轉換執(zhí)行點時，考慮將RBC管轄范圍終點控制到XL處，以避免修改普速場聯(lián)鎖軟件。經(jīng)計算，將C3/C2級間轉換應答器組ZX3/2設置在距離D105信號機大里程方向20 m處，ZX3/2應答器組距XL長度為494 m，滿足坡度為0‰情況下，動車組從45 km/h常用制動到0的距離要求。

《列控系統(tǒng)應答器應用原則》（TB/T3484-2017）第5.3.10.7條規(guī)定“CTCS-3至CTCS-2等級轉換預告應答器組和執(zhí)行應答器組間的距離應大于列車由CTCS-3允許速度制動至執(zhí)行點CTCS-2允許速度的制動距離，再加上該區(qū)段線路允許速度運行5 s的距離”。經(jīng)計算，可將天津城際場進站信號機X/XN處的有源應答器組兼作YG-3/2，辦理X/XN至XL的接車進路，信號開放后，發(fā)送等級轉換預告報文。

2） 天津津秦場與天津城際場之間的等級轉換

從秦皇島方向來的CTCS-3級動車組往天津城際場間C3→C2級間轉換維持既有，在越過津秦場出站應答器組BS13后在咽喉區(qū)完成C3→C2級間轉換，在天津城際場出站口實現(xiàn)C2→C3級間轉換。

當辦理天津津秦場出站信號機S13至城際場的發(fā)車進路后，出站有源應答器組BS13兼作YG-3/2，發(fā)送預告C3→C2級間轉換信息包。在距BS13后方225 m處B0164設置等級轉換應答器組ZX-3/2。出站信號機S13至城際場SZ3的線路速度為45 km/h，津秦RBC1數(shù)據(jù)范圍管轄至SZ3處。

等級轉換應答器組設置示意如圖2所示。

圖2 等級轉換應答器組設置示意圖Fig.2 Schematic diagram of level transition balise group setting

此方案存在如下優(yōu)點。

a.不需修改普速場聯(lián)鎖軟件，對既有設備影響小，容易實施。

b.京津RBC與津秦RBC不通信，兩條線后續(xù)涉及RBC系統(tǒng)升級時，互相不影響。

c.聯(lián)絡線線路允許速度為45 km/h，采用級間轉換方式對線路運輸效率無影響。

方案二：按CTCS-3級貫通考慮

此方案關鍵在于找到合適的RBC切換點?！惰F路信號設計規(guī)范》（TB10007-2017）8.2.5第3條對相鄰RBC切換位置的規(guī)定為：

1） 設置于區(qū)間閉塞分區(qū)分界處；

2） 宜與車站聯(lián)鎖的集中區(qū)分界一致；

3） 宜避開GSM-R網(wǎng)絡的MSC或BSC的切換區(qū)。

因兩場之間聯(lián)絡線長度約400 m，無合適的位置設置RBC切換點。若將兩場均納入其中一個RBC管轄，可在正線設置RBC切換點，但對既有設備修改影響較大。考慮投資及現(xiàn)場調(diào)試難度，放棄兩場之間進行CTCS-3貫通。

2.3 應答器報文控制方案

SZ3信號機外方的221#道岔分別去往津秦場和普速場，兩場均有動車組運行需求，需在SZ3信號機外方設置兩組有源應答器組，XL信號機的有源應答器組距XL信號機為60 m，為滿足特殊情況下應答器組間距不小于100 m的要求，在距SZ3信號機40 m處新設BSZ3A、BSZ3應答器組。

2.3.1 BXL有源應答器報文控制方案

為了便于維護，BXL改為由天津城際場列控中心控制。XL為始端的進路由普速場聯(lián)鎖控制，城際場列控中心有兩種方式獲得XL為始端的進路條件。

方式一：列控中心直接采集XL點燈繼電器條件。

既有已經(jīng)通過站間電纜將XL點燈繼電器條件由普速場傳送至城際場，列控中心直接通過采集XL信號機 XL_LXJ、XL_YXJ、XL_DXJ、221_DBJ、221_FBJ繼電條件判斷報文發(fā)送時機，方便實施。BXL有源應答器報文發(fā)送控制邏輯如表1所示。

方式二：列控中心從聯(lián)鎖獲得XL進路條件。

表1 BXL有源應答器報文發(fā)送控制邏輯Tab.1 BXL switchable balise telegram sending control logic

此方式也可以獲得所需條件，但存在如下缺點。

1） 計算機聯(lián)鎖和列控中心需要特殊約定接口。

2） 列控中心獲得條件的路徑為：繼電站聯(lián)電纜將XL點燈繼電器條件傳送至城際場，城際場計算機聯(lián)鎖采集后通過安全數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送至列控中心。

相比方式一，此方式傳輸路徑長，增加了延時風險，不予采納。

2.3.2 BSZ3、BSZ3A有源應答器報文控制方案

BSZ3/BSZ3A由天津城際場列控中心控制，221#道岔歸屬普速場控制，城際場列控中心需考慮如何控制BSZ3A、BSZ3應答器報文發(fā)送。列控中心需獲得221#道岔定反位情況及SZ3信號開放條件。

通常列控中心通過安全數(shù)據(jù)網(wǎng)從計算機聯(lián)鎖獲得SZ3信號開放條件，但無法獲得普速場221#道岔定反位情況。若由計算機聯(lián)鎖通過安全數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送，需特殊約定接口，計算機聯(lián)鎖和列控中心均需特殊處理。綜合考慮，由列控中心采集221#道岔的DBJ和FBJ，結合SZ3信號開放條件，對BSZ3A和BSZ3的報文發(fā)送進行切換。

當SZ3開放允許信號或顯示引導信號且221#道岔為定位時，BSZ3發(fā)送進路報文，BSZ3A發(fā)送停車報文；當SZ3開放允許信號或顯示引導信號且221#道岔為反位時，BSZ3發(fā)送停車報文，BSZ3A發(fā)送進路報文；當SZ3信號未開放或221#道岔沒有定反位表示時，BSZ3和BSZ3A均發(fā)送停車報文。

3 結束語

天津樞紐列控系統(tǒng)升級后，C3等級運行的動車組可在京津城際、京津延伸線及津秦客專線路貫通運行，實現(xiàn)了互聯(lián)互通需求。隨著高速鐵路的快速發(fā)展，新建鐵路會更多的交匯于樞紐車站，在接入改造的同時，會出現(xiàn)一系列新的技術問題，在實際工程應用中，需要結合高速鐵路技術標準，針對具體場景，考慮減少對既有設備的影響，采取合理的改造方案。