李衛(wèi)鋒 陳宇坤 唐乾坤

列控系統(tǒng)在中國高鐵已有十幾年的運營經(jīng)驗，作為高鐵運行的控制中樞，組成列控系統(tǒng)的地面設(shè)備和車載設(shè)備的設(shè)備性能、技術(shù)應(yīng)用在運營過程中日臻發(fā)展和完善，為保障高鐵正點、安全、舒適的運營發(fā)揮了巨大作用。面對復(fù)雜的運營環(huán)境，在某些特定場景下，偶有動車組冒進出站信號的情況發(fā)生。本文對動車組冒進出站信號的原因進行了分析，并提出合理設(shè)置地面設(shè)備的解決方案以供探討，旨在提高列控系統(tǒng)的防護能力，推動信號專業(yè)技術(shù)發(fā)展和信號裝備技術(shù)進步。

1 列控系統(tǒng)防護能力風(fēng)險分析

根據(jù)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB 10621-2014）、《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則》（TB/T 3484-2017）等標準、規(guī)范的規(guī)定，高速鐵路車站到發(fā)線有效長650 m、站臺長度450 m，長編動車組一般不超過431 m（CRH380D 型動車組長215.3 m），車站出站信號機一般設(shè)置在距離警沖標不小于55 m 或距最近的對向道岔尖軌尖端不小于50 m 的位置。以高速鐵路CTCS-3 級列控系統(tǒng)為例，典型車站股道長、站臺及出站信號機和應(yīng)答器組設(shè)置如圖1 所示。

結(jié)合CTCS-3 級（兼容CTCS-2 級）列控系統(tǒng)的安全防護距離要求，車站到發(fā)線停車標一般設(shè)置在距離出站信號機65～75 m，距離車站站臺端部20～30 m。CTCS-3 級車載設(shè)備控車時，移動授權(quán)終端EOA （End of Authority） 一般距離信號機20～30 m，距離危險點警沖標的距離為75～85 m。

1.1 軌道電路防護風(fēng)險分析

根據(jù)TB 10621-2014 等現(xiàn)行標準，高鐵站內(nèi)股道軌道電路采用ZPW-2000 型軌道電路，在股道有效長度為650 m 的條件下，通常由一段軌道電路構(gòu)成，不對軌道電路實施分割。動車組如在股道進行換端，換端后在辦理發(fā)車進路之前，由于軌道發(fā)碼方向尚未轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致車載設(shè)備易受鄰線軌道電路信號干擾。引起鄰線干擾的主要原因是鄰線電磁干擾和軌道電路絕緣節(jié)破損導(dǎo)致的干擾，在極端情況下可能危及行車安全。

圖1 典型CTCS-3 級列控系統(tǒng)車站地面設(shè)備配置

1.2 應(yīng)答器防護風(fēng)險分析

高鐵車站到發(fā)線出站信號機處均設(shè)有應(yīng)答器組，信號禁止時可對列車實施緊急制動防護，出站應(yīng)答器組至前方警沖標的防護區(qū)段越長，制動防護的效果越顯著。如圖1 所示，CTCS-3 級列控系統(tǒng)車站的到發(fā)線有源應(yīng)答器距出站信號機一般為20 m，動車組車載設(shè)備在收到禁止信息時實施緊急制動的防護距離較短。

1.3 調(diào)度集中系統(tǒng)防護風(fēng)險分析

根據(jù)《調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》（TB/T 3471-2016） 的規(guī)定，目前高鐵車站調(diào)度集中設(shè)備尚無發(fā)車進路預(yù)告功能，僅有接車進路預(yù)告功能。CTC 系統(tǒng)在分散自律模式下辦理完發(fā)車進路后，不能通過GSM-R 系統(tǒng)以文本方式向司機提供進路預(yù)告信息，存在列車運行的安全性風(fēng)險。

2 列控系統(tǒng)防護優(yōu)化方案

2.1 軌道電路防護優(yōu)化方案

為提高軌道電路防護能力，對ZPW-2000 型軌道電路的股道采取將1 個軌道區(qū)段分割為2 段的技術(shù)方案，并根據(jù)《中國鐵路總公司關(guān)于開展ZPW-2000A 站內(nèi)一體化軌道電路絕緣破損防護安全專項整治工作的通知》（鐵總工電函［2018］ 346 號）要求加強絕緣破損防護。根據(jù)《列控中心技術(shù)條件》（TB/T 3439-2016）的規(guī)定，列控中心設(shè)備具備控制軌道電路發(fā)碼方向及時切換功能，以降低動車組在股道進行換端后受鄰線軌道電路信號干擾產(chǎn)生的行車安全風(fēng)險。目前由中國鐵設(shè)牽頭、各設(shè)計單位參與，已完成高鐵信號設(shè)備隱患整治可研報告，該方案已被國鐵集團采納。

2.2 應(yīng)答器防護優(yōu)化方案

根據(jù)出站應(yīng)答器組至前方警沖標的防護區(qū)段越長，制動防護的效果越顯著的原則，可采用出站應(yīng)答器組盡量遠離信號機設(shè)置的方案，即應(yīng)答器盡量靠近站臺設(shè)置，同時需考慮不影響動車組停車，以及應(yīng)答器安裝的便利性?？紤]站臺邊上、下站臺步梯對有源應(yīng)答器控制電纜敷設(shè)的影響，在股道有效長為650 m 且站臺居中設(shè)置的情況下，建議靠近站臺的無源應(yīng)答器設(shè)置在站臺外距站臺10 m 左右的位置，此時有源應(yīng)答器距出站信號機30 m，較圖1中有源應(yīng)答器距出站信號機的距離增加了10 m，增加了動車組車載設(shè)備收到禁止信息時實施緊急制動的防護距離。目前安六高鐵等工程已采用該方案并開通運營。

2.3 調(diào)度集中系統(tǒng)防護優(yōu)化方案

根據(jù)《智能調(diào)度集中系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（鐵科信［2019］ 52 號） 的要求，建議在現(xiàn)有調(diào)度集中功能的基礎(chǔ)上增加發(fā)車進路預(yù)告功能。CTC 增加發(fā)車進路預(yù)告功能作為列車發(fā)車輔助信息，可實現(xiàn)調(diào)度人員和司機在列車發(fā)車、接車或通過運行全過程的信息交互，進一步提高列車運行的安全性。實現(xiàn)此功能需要對鐵路局高鐵CTC 中心、車站CTC 分機進行軟件改造。目前該方案已在京張高鐵及京沈高鐵（沈陽西站與朝陽站間） 進行了應(yīng)用。

3 列控系統(tǒng)防護優(yōu)化措施應(yīng)用分析

3.1 既有運營線路列控系統(tǒng)防護優(yōu)化措施應(yīng)用分析

根據(jù)上述優(yōu)化方案，為提高既有運營線路列控系統(tǒng)防護能力，可采取對股道軌道電路進行分割、調(diào)整應(yīng)答器距出站信號機距離，以及CTC 增加發(fā)車進路預(yù)告功能等措施，改進后的既有CTCS-3 級列控系統(tǒng)地面設(shè)備布置示意見圖2。其中，軌道電路分割應(yīng)滿足如下技術(shù)要求。

1）正線、側(cè)線有站臺時的股道分割，應(yīng)保證動車組在股道停車后，能同時占壓2 段軌道電路，以保證動車組在股道進行換端后車載設(shè)備能及時收到軌道電路低頻信息，建議動車組常態(tài)運行前方的分割股道長度按200 m 控制，如圖2 中的3G2。

2）正線股道、側(cè)線股道的軌道電路分割，應(yīng)滿足TB 10621-2014 中關(guān)于站內(nèi)軌道電路最小設(shè)計長度的要求。最小長度Lmin=Vmax×2.5＋20。其中，Vmax為列車最高運行速度，20 m 為設(shè)置裕量。如列車最高運行速度350 km/h，正線軌道電路最小長度不應(yīng)小于263 m，如圖2 中IG 的分割長度。

圖2 既有CTCS-3 級列控系統(tǒng)車站地面設(shè)備布置改進示意圖

3.2 新建線路列控系統(tǒng)防護優(yōu)化措施應(yīng)用分析

提高新建線路列控系統(tǒng)防護能力與提高既有運營線路列控系統(tǒng)防護能力采取的措施基本一致，但要充分考慮17 輛編組動車組上線運行的需求。17輛編組動車組長度接近440 m（439.9 m），在維持現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范和設(shè)備技術(shù)條件的情況下，對于有效長650 m 的到發(fā)線，其停車標設(shè)置在距離站臺端20 m 處，則其車尾約有10 m 將無法停入站臺區(qū)域。在不改變股道有效長的條件下，一種可能采取的措施是：將出站信號機向站外方向移設(shè)，從而使停車標可以設(shè)置在距離站臺端0～10 m 的范圍內(nèi)，保證車尾進入站臺區(qū)域。將出站信號機向站外方向移設(shè)，相當(dāng)于減少了行車許可終點EOA 至警沖標的距離，即減少了列控系統(tǒng)給列車提供的安全防護裕量。

目前可采取的技術(shù)方法是在出站信號機外方增設(shè)一段軌道電路，當(dāng)信號機不開放時，軌道電路發(fā)H 碼；當(dāng)列車冒進信號時，采取防護措施。信號機外方的軌道電路長度一方面要滿足列控車載設(shè)備響應(yīng)時間要求，另一方面應(yīng)不大于停車標距出站信號機的距離，以保證列車正常停車時不會闖入其中。新建線路CTCS-3 級列控系統(tǒng)車站地面設(shè)備布置改進示意圖如圖3 所示，設(shè)置原則如下。

1）有站臺的側(cè)線出站信號機距警沖標按5 m設(shè)置，無站臺的正線出站信號機距警沖標維持原55 m 設(shè)置。

圖3 新建線路CTCS-3 級列控系統(tǒng)車站地面設(shè)備布置改進示意圖

2）側(cè)線股道按3 段軌道電路設(shè)置，其中靠近信號機的軌道電路按90 m 設(shè)置。

3）正線股道和側(cè)線股道的軌道電路分割，應(yīng)滿足站內(nèi)軌道電路最小設(shè)計長度的要求；當(dāng)不滿足要求時，可采取設(shè)置2 段軌道電路的方式。

4）修改動車組200H、300H型等ATP車載設(shè)備對軌道電路的處理邏輯（部分ATP 處理邏輯：當(dāng)收到的應(yīng)答器發(fā)送［CTCS-1］包且D_signal＞0 時，ATP 根據(jù)此應(yīng)答器信息進行位置校正，如果此應(yīng)答器所在的軌道區(qū)段長度小于150 m，則會出現(xiàn)位置校正錯誤）。

對有直向通過進路且設(shè)有站臺的正線股道，由于有列車通過作業(yè)，且通過列車運行速度較高，要求軌道電路的最短長度較長，無法采用在出站信號機前設(shè)置90 m 防護區(qū)段的措施，可將股道分割為2段軌道電路。借鑒滬寧城際、京滬高鐵運用經(jīng)驗，可將直向通過進路且設(shè)有站臺的正線股道的出站信號機、發(fā)車進路信號機設(shè)置在距警沖標不小于30 m處，從而滿足開行17 輛編組動車組的需求。

4 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范、標準及技術(shù)條件，分析了列控系統(tǒng)在防護列車冒進信號方面存在的風(fēng)險，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案。在提高既有運營線路列控系統(tǒng)防護能力的措施中，可結(jié)合實際情況和工程實施的難易程度選擇其中一種或幾種進行綜合防護。既有線有上線運營17 輛編組動車組的需求時，為保證動車組完全?？吭谡九_區(qū)，可采用向警沖標方向適當(dāng)移設(shè)信號機的方案（信號機移設(shè)至距警沖標30 m，無源應(yīng)答器設(shè)置在站臺外距站臺10 m 的位置），該方案已通過國鐵集團審批并在鄭萬鐵路施工設(shè)計中應(yīng)用。