靖焱林

（北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

1 概述

武廣高鐵起于武漢樞紐的武漢站，途經(jīng)咸寧、岳陽、長沙、株洲、衡陽、郴州、韶關(guān)、清遠(yuǎn)、花都等地，終止于廣州樞紐內(nèi)的廣州南站，正線全長968.57 km，于2009年12月26日開通。

武廣高鐵建設(shè)時(shí)期，國內(nèi)高鐵技術(shù)處于引進(jìn)、消化、吸收階段，高速鐵路信號控制系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系尚不成熟。近十年國內(nèi)高速鐵路建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，積累和總結(jié)了大量應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，原鐵道部和鐵路總公司頒布了一系列的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，造成武廣高鐵部分信號系統(tǒng)不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀。

按照《中國鐵路總公司關(guān)于實(shí)施高速鐵路“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效”工程的指導(dǎo)意見》要求，為進(jìn)一步提升高鐵運(yùn)營品質(zhì)和效益，打造安全優(yōu)質(zhì)高鐵品牌，開創(chuàng)高鐵發(fā)展新局面，中國鐵路總公司決定，自2017年起在全路實(shí)施高速鐵路“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效”工程。實(shí)施高速鐵路“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效”、高鐵信號系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化改造對進(jìn)一步提升高鐵運(yùn)營管理水平，促進(jìn)高鐵可持續(xù)發(fā)展，更好地服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

武廣高鐵正在實(shí)施列控系統(tǒng)增加區(qū)間占用邏輯檢查功能改造工程，結(jié)合該工程同步對信號系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場一次施工、信號系統(tǒng)軟件一步到位，不擴(kuò)大施工影響范圍，可有效降低工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省工程投資。

2 信號系統(tǒng)現(xiàn)狀

武廣高鐵全線采用CTCS-3級列控系統(tǒng)作為運(yùn)營速度350 km/h高速動(dòng)車組的主用列控系統(tǒng)，滿足列車正向運(yùn)行追蹤間隔時(shí)間3 min的要求，CTCS-2級列控系統(tǒng)作為350 km/h高速動(dòng)車組的降級備用系統(tǒng)。

湖北段包括橫店東、L1/L2線路所、武漢動(dòng)車段、武漢高速場、烏龍泉東、咸寧北、赤壁北、武廣中繼 1～ 7。

信號系統(tǒng)主要由行車調(diào)度指揮系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、信號集中監(jiān)測系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等構(gòu)成，其中行車調(diào)度指揮系統(tǒng)、信號集中監(jiān)測系統(tǒng)和電源系統(tǒng)近幾年已按最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新改造，聯(lián)鎖系統(tǒng)、列控系統(tǒng)和信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)不滿足現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3 技術(shù)方案

3.1 設(shè)計(jì)原則

武廣高鐵湖北段各車站、線路所、中繼站及其所轄區(qū)間列控中心增加區(qū)間邏輯檢查功能，同步實(shí)施聯(lián)鎖、列控、信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)等系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化改造，本著對運(yùn)輸干擾小、改動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)低、簡便易行的原則制定技術(shù)方案。

充分評估現(xiàn)場實(shí)施難度和風(fēng)險(xiǎn)，對于有安全隱患的內(nèi)容須嚴(yán)格對照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)修改；對于實(shí)施難度很大或影響范圍很大的內(nèi)容，需充分評估安全風(fēng)險(xiǎn)后確定改造方案，改造方案不應(yīng)降低系統(tǒng)安全性、可用性、可靠性和可維護(hù)性。

合理控制工程投資，對于涉及京廣全線信號系統(tǒng)修改、室外建安工程、與其他專業(yè)接口較多的內(nèi)容，綜合比選方案，部分內(nèi)容可由已列入計(jì)劃的專項(xiàng)工程實(shí)施。

對于部分已經(jīng)到大修期的設(shè)備，考慮設(shè)備更新。

3.2 聯(lián)鎖系統(tǒng)

武廣高鐵各站采用DS6-K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，站間未建立直接通信通道，需要由列控中心提供代傳聯(lián)鎖站間信息。本次聯(lián)鎖系統(tǒng)按照《鐵路車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》（TB/T3027-2015）等最新技術(shù)條件進(jìn)行升級，取消站間列控代傳，改為聯(lián)鎖直接通信。

目前武廣RBC1、武廣RBC2的切換區(qū)域數(shù)據(jù)交叉覆蓋，交叉區(qū)域數(shù)據(jù)由CBI代傳，即CBI僅連接單個(gè)RBC，數(shù)據(jù)列控代傳至鄰站CBI后，由鄰站CBI傳遞給相鄰RBC。本次CBI與RBC間如果修改成標(biāo)準(zhǔn)通信接口，將擴(kuò)大RBC軟件修改范圍，提高了工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，考慮目前的接口方式并未降低系統(tǒng)安全性，CBI與RBC間通信接口維持既有，建議由后續(xù)武廣高鐵RBC更新改造工程一并實(shí)施。

改造后CBI與CBI、RBC間數(shù)據(jù)流向示意如圖1所示。

各站聯(lián)鎖系統(tǒng)取消通信前置機(jī)，增加演算板，通過演算板接入信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)；部分聯(lián)鎖工控機(jī)使用期限已到8年，考慮同步更換；全線聯(lián)鎖硬件、軟件修改。

部分車站既有聯(lián)鎖辦理滅燈側(cè)向接車進(jìn)路、開放USU時(shí)不檢查下一架信號機(jī)開放條件；辦理點(diǎn)燈側(cè)向接車進(jìn)路，開放USU時(shí)檢查下一架信號機(jī)開放條件。按新的高鐵技規(guī)，點(diǎn)燈、滅燈開放USU都不需要檢查下一架條件，本次一并修改。

部分車站站內(nèi)軌道區(qū)段采集僅采集了前接點(diǎn)條件，考慮既有設(shè)計(jì)符合故障-安全原則，部分聯(lián)鎖設(shè)備無條件增加采集板和施工范圍控制，本次維持既有。武漢高速場反向接車信號機(jī)SPKLF反向接車使用頻率很低，延續(xù)進(jìn)路對反向運(yùn)行的運(yùn)輸效率影響較小，該站SPKLF至6G、7G和8G接車進(jìn)路的延續(xù)進(jìn)路維持既有。建議相關(guān)內(nèi)容待聯(lián)鎖系統(tǒng)到更新改造時(shí)統(tǒng)一修改。

圖1 改造后RBC切換區(qū)域數(shù)據(jù)流向示意圖Fig.1 Schematic diagram of data direction in RBC switching area after transformation

3.3 列控中心

按照最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修改各車站、線路所和中繼站TCC軟件。

1）TCC間通過信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)TCC站間安全信息的實(shí)時(shí)傳輸，主要包括站間邊界的軌道區(qū)段編碼信息、軌道區(qū)段信息、信號機(jī)狀態(tài)信息、災(zāi)害防護(hù)信息以及區(qū)間改方信息。

2）TCC通過信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)和TSRS建立通信，接收TSRS的初始化命令、臨時(shí)限速命令和時(shí)鐘信息，并向TSRS發(fā)送TCC初始化狀態(tài)、臨時(shí)限速狀態(tài)、軌道區(qū)段狀態(tài)和區(qū)間方向信息。

3）車站TCC與CBI通過信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)建立通信，接收CBI發(fā)送的車站進(jìn)路狀態(tài)信息、信號機(jī)狀態(tài)信息和改方請求信息，并向CBI發(fā)送區(qū)間方向信息、允許發(fā)車命令、區(qū)間軌道區(qū)段狀態(tài)、區(qū)間通過信號機(jī)紅燈斷絲狀態(tài)信息、區(qū)間災(zāi)害防護(hù)狀態(tài)信息。

4）對于僅采集站內(nèi)區(qū)段FQJ的前接點(diǎn)條件側(cè)車站，存在安全隱患，根據(jù)《列控中心技術(shù)條件》（TB T3439-2016）要求，TCC為站內(nèi)每個(gè)軌道電路區(qū)段設(shè)置一個(gè)FQJ，實(shí)現(xiàn)發(fā)碼方向切換，繼電器吸起表示反向發(fā)碼。TCC根據(jù)列車進(jìn)路，分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的FQJ，控制軌道電路發(fā)碼方向和進(jìn)路方向一致。TCC采集站內(nèi)FQJ狀態(tài)，當(dāng)驅(qū)采不一致時(shí)，應(yīng)發(fā)送HU碼或檢測碼，并發(fā)送報(bào)警信息。站內(nèi)軌道電路FQJ按標(biāo)準(zhǔn)修改為采集前、后接點(diǎn)。

綜合考慮工程投資、改造范圍、相關(guān)專業(yè)接口和改造風(fēng)險(xiǎn)等因素，以下仍維持既有方案。

1）武漢高速場和武漢動(dòng)車段I場部分進(jìn)站和正線出站信號機(jī)的有源應(yīng)答器LEU為N+1冗余，如改成1+1冗余，需要增加LEU、LEU機(jī)柜和列控機(jī)柜，修改配線，同時(shí)電源屏也要擴(kuò)容，考慮現(xiàn)場這兩個(gè)站場房屋和電源條件有限；既有LEU設(shè)備工作可靠性很高，故障率低，LEU故障時(shí)電務(wù)部門可立即啟用備用設(shè)備，對運(yùn)輸影響效率較?。槐敬蝺烧緢錾鲜鯨EU仍維持N+1冗余。

2）武漢高速場與武漢動(dòng)車段I場間動(dòng)走線，區(qū)間閉塞納入高速場控制，未設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)改方電路。既有高速場TCC直接控制區(qū)間FQJ并將FQJ信息直接傳遞給動(dòng)車場，動(dòng)車段TCC根據(jù)FQJ信息判定區(qū)間方向。若本次按照標(biāo)準(zhǔn)修改，需要在武漢高速場和動(dòng)車段I場各增加改方電路，增加TCC驅(qū)動(dòng)采集點(diǎn)和采集板，考慮動(dòng)走線區(qū)間長度較短，目前的改方方式可滿足使用要求，不降低安全標(biāo)準(zhǔn)，為降低工程影響范圍，本次維持既有，待設(shè)備更新改造時(shí)按最新標(biāo)準(zhǔn)修改。

3）各站反向運(yùn)行，車站1LQ與2LQ發(fā)碼方式維持既有不合并發(fā)碼；側(cè)線股道發(fā)車，2LQ占用后股道降級發(fā)UU碼；考慮修改范圍較大和接口專業(yè)較多，可保證目前的安全有效運(yùn)輸需求，本次維持既有。

3.4 無線閉塞中心

武廣客專各RBC間不直接通信，且RBC數(shù)據(jù)交叉覆蓋，RBC通過列控中心-聯(lián)鎖-RBC的信息傳遞方式獲取移交區(qū)內(nèi)相鄰RBC管轄范圍的區(qū)段信息，實(shí)現(xiàn)列車在兩個(gè)RBC間行車許可控制的安全切換。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求RBC切換區(qū)域數(shù)據(jù)不再交叉覆蓋且RBC-RBC間應(yīng)直接通信實(shí)現(xiàn)切換功能，修改RBC間通信方式涉及邊界區(qū)應(yīng)答器報(bào)文修改、管轄范圍內(nèi)所有聯(lián)鎖、列控軟件修改、邊界區(qū)段軌道區(qū)段修改，本次維持既有，建議后續(xù)武廣高鐵RBC更新改造工程一并實(shí)施， RBC切換區(qū)域數(shù)據(jù)流向示意如圖1所示。

3.5 信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)

既有TCC站間安全信息通過列控中心125 M安全信息網(wǎng)傳輸，包括邊界信息、區(qū)間方向信息、臨時(shí)限速命令和狀態(tài)信息、設(shè)備工作狀態(tài)信息等。根據(jù)《高鐵列控中心接口暫行技術(shù)規(guī)范》（鐵總運(yùn)[2015]75號）規(guī)定，TCC站間通信組包長度為250字節(jié)/包，遠(yuǎn)超出125 M通信機(jī)制規(guī)定的120字節(jié)/包的容量，125 M網(wǎng)絡(luò)無法承載最新技術(shù)條件下所需傳送的信息容量。本次拆除既有125 M網(wǎng)絡(luò)，將所有業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)。在中繼站增設(shè)信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)，并對既有的車站/線路所交換機(jī)按照安全數(shù)據(jù)網(wǎng)3.0規(guī)范進(jìn)行升級改造。

京廣線安全數(shù)據(jù)網(wǎng)為一個(gè)大網(wǎng)，結(jié)構(gòu)不滿足安全數(shù)據(jù)網(wǎng)3.0技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，若重新按業(yè)務(wù)重新劃分子網(wǎng)，需同步修改鄭武、京廣線廣鐵集團(tuán)范圍的子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，修改所有接入信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的信號設(shè)備的IP，增加光纖熔纖、通信光纜敷設(shè)等建安工程，實(shí)施范圍幾乎涉及整個(gè)京廣線。綜合考慮，武廣湖北段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)改造仍維持既有京廣線環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

新設(shè)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)需要兩路獨(dú)立的電源輸入，經(jīng)現(xiàn)場勘查，部分車站電源屏不具備雙電源輸出條件，甚至不具備增加電源模塊或電源屏的條件，本次各信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)的兩路獨(dú)立電源仍由列控中心提供，不降低原系統(tǒng)使用可靠性。

改造后武廣高鐵湖北段信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)如圖2所示。

3.6 臨時(shí)限速

由于武廣客專125 M及信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，使得中繼站TCC無法與TSRS直接建立連接、只能通過主站TCC轉(zhuǎn)發(fā)限速命令。按最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)和TCC軟件修改后，中繼站TCC可通過信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)和TSRS建立通信，接收TSRS的臨時(shí)限速相關(guān)命令信息，改造后的限速信息數(shù)據(jù)流向示意如圖3所示。

圖2 改造后信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)圖Fig.2 Signal safety data network diagram after transformation

圖3 改造后限速命令下達(dá)與回執(zhí)數(shù)據(jù)流向Fig.3 TSR delivery and receipt data direction after transformation

3.7 其他

列控系統(tǒng)增加區(qū)間占用邏輯檢查功能，按最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修改TCC、TSRS、CTC和CSM軟件。

既有武廣高鐵部分車站和中繼站防災(zāi)信息僅設(shè)置異物侵限繼電器組合，防災(zāi)信息未接入列控系統(tǒng)，本次按照最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將防災(zāi)信息納入列控系統(tǒng)，新增TCC接口架側(cè)的異物侵限繼電器采集配線，修改RBC、CBI、TCC、CSM的軟件。

武廣高鐵開通至今已運(yùn)行近10年，軌道電路監(jiān)測與列控監(jiān)測共用一套監(jiān)測維護(hù)終端，工控機(jī)老化、性能下降較為嚴(yán)重。改造升級TCC基礎(chǔ)版本后，由于軌道電路監(jiān)測和區(qū)間占用邏輯檢查功能需要訪問同一個(gè)CAN接口卡和數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)生沖突，軌道電路監(jiān)測與列控監(jiān)測必須分別設(shè)置，本次拆分軌道電路監(jiān)測和列控監(jiān)測維護(hù)終端，既有終端作為軌道電路監(jiān)測使用，新設(shè)列控監(jiān)測維護(hù)終端。

4 實(shí)施方案

工程實(shí)施步驟應(yīng)考慮以下約束條件。

1）根據(jù)《高鐵列控中心接口暫行技術(shù)規(guī)范》（鐵總運(yùn)[2015]75號）規(guī)定，TCC與CBI、TSRS、CTC、CSM等信號子系統(tǒng)間應(yīng)實(shí)現(xiàn)接口版本校驗(yàn)功能。為避免因接口版本校驗(yàn)引起的過渡，在全線實(shí)施過程中，各信號子系統(tǒng)應(yīng)固定配置初始版本號。

2）由于TSRS基礎(chǔ)版本升級，與TCC間接口協(xié)議發(fā)生較大變化，在同一TSRS管轄范圍內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)連接新、老TCC，TSRS需根據(jù)階段劃分做過渡軟件。

3）由于既有存在TCC代傳，因此在分段實(shí)施時(shí)，需考慮到如下兩個(gè)原則：RBC移交區(qū)兩側(cè)的聯(lián)鎖、列控等需劃分在同一段內(nèi)實(shí)施；有聯(lián)鎖站間代傳的，兩側(cè)的聯(lián)鎖、列控等需劃分在同一段內(nèi)實(shí)施。

4）每段邊界處TCC需要同時(shí)滿足125 M網(wǎng)絡(luò)和安全數(shù)據(jù)網(wǎng)兩種方式通信，因此邊界TCC需使用過渡軟件。由于過渡時(shí)需同步修改相鄰主站及邊界的中繼站TCC軟件，為減少過渡次數(shù)，需嚴(yán)格按照線路方向順序?qū)嵤?/p>

工程實(shí)施按以下幾個(gè)階段劃分。

第一階段：現(xiàn)場調(diào)查階段，對各站現(xiàn)場硬件配置、架柜配線等情況進(jìn)行調(diào)查。

第二階段：現(xiàn)場安裝階段，包括線纜敷設(shè)、架柜配線、設(shè)備硬件安裝及改造。

第三階段：單體調(diào)試階段，在硬件安裝與改造完成的基礎(chǔ)上，針對TSRS、聯(lián)鎖、列控中心、安全數(shù)據(jù)網(wǎng)等新增硬件及新版軟件進(jìn)行接口功能驗(yàn)證，以確保軟硬件工作正常；對于由配線修改的車站，點(diǎn)對點(diǎn)核對配線正確。

第四階段：系統(tǒng)調(diào)試階段，在單體調(diào)試與驗(yàn)證完成的基礎(chǔ)上，針對各子系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。更換RBC、TSRS、聯(lián)鎖、列控中心、CTC、信號集中監(jiān)測等子系統(tǒng)軟件，重點(diǎn)進(jìn)行C3模式下限速功能、防災(zāi)功能驗(yàn)證及RBC其他功能抽測。

第五階段：電務(wù)段驗(yàn)收試驗(yàn)階段，在單體調(diào)試與驗(yàn)證完成的基礎(chǔ)上，針對各子系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。更換RBC、TSRS、聯(lián)鎖、列控中心、CTC、信號集中監(jiān)測等子系統(tǒng)軟件，重點(diǎn)進(jìn)行C3模式下限速功能、防災(zāi)功能驗(yàn)證及RBC其他功能抽測。

第六階段：動(dòng)態(tài)驗(yàn)證及開通，啟用新版軟件。

5 總結(jié)

武廣高鐵因?yàn)榻ㄔO(shè)期較早，信號系統(tǒng)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不符之處諸多，在一定程度上影響運(yùn)輸效率和安全，信號系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化改造雖然實(shí)施難度大，卻勢在必行，意義重大。結(jié)合列控系統(tǒng)增加區(qū)間占用邏輯檢查功能，同步對聯(lián)鎖、列控和信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)對標(biāo)改造，應(yīng)綜合考慮工程需求、范圍控制、風(fēng)險(xiǎn)控制和投資控制等因素，制定可行的技術(shù)方案。武廣高鐵湖北段聯(lián)鎖列控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化改造已實(shí)施完畢，并成功開通，事實(shí)證明設(shè)計(jì)方案可行，為武廣高鐵廣鐵段標(biāo)準(zhǔn)化改造和其他客專標(biāo)準(zhǔn)化改造奠定了基礎(chǔ)。