陳 搏

隨著我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市圈內(nèi)部城市間聯(lián)系越來越緊密，必然需要更快捷、更便利的交通設(shè)施來保障［1］，而具有運(yùn)量大、速度快、班次密、準(zhǔn)點(diǎn)率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的城際鐵路成為城市圈內(nèi)交通方式的首選［2-4］。目前珠三角城際軌道交通網(wǎng)已開通線路均按開行八編組動車組設(shè)計，由于尚未實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營等原因，部分線路初期開通時，存在客流量較小、上座率較低的情況，造成運(yùn)能資源浪費(fèi)［5］。由于四編組運(yùn)營方式具有列車開行對數(shù)多、行車間隔小、服務(wù)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，有利于實現(xiàn)城際鐵路公交化運(yùn)營［6］，可有效提高城際鐵路對客流的吸引力，提高上座率和車輛運(yùn)用效率，降低城際鐵路運(yùn)營成本，因此結(jié)合初期客流量較少的情況，開行四編組動車組具有較強(qiáng)的運(yùn)營需求。

為滿足城際鐵路同時開行四編組和八編組動車組的運(yùn)營需求，本文基于珠三角廣清城際鐵路工程實際，對信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)接口適配方案開展研究，提出可行的技術(shù)解決方案。

1 現(xiàn)狀分析

廣清城際鐵路線路基本為南北走向，沿廣清高速連接廣州和清遠(yuǎn)，以及沿途各小城鎮(zhèn)［7］。其設(shè)計最高速度為200 km/h，具備開行跨線列車和帶越行的大站快車+站站停列車的運(yùn)營條件。其中，大站?？燔嚥捎肅RH6A型車，最高運(yùn)行速度200 km/h；站站停慢車采用CRH6F 型車，最高運(yùn)行速度160 km/h。

廣清城際既有設(shè)計采用八輛編組CRH6A 及CRH6F 型城際動車組，其中CRH6A 每節(jié)車廂設(shè)車門2 道，單側(cè)車門共16 道，CRH6F 首尾車廂各設(shè)車門2 道、中間車廂設(shè)車門3 道，單側(cè)車門共22道。站臺靠線路側(cè)設(shè)置22 道站臺門，站臺門到站臺邊緣凈寬度原則上貼鄰正線按1.2 m、貼鄰站線按0.2 m 設(shè)置。對應(yīng)CRH6A 型車，僅開啟相應(yīng)的16道站臺門，對應(yīng)CRH6F型車，開啟全部的22道站臺門，站臺門開啟示意見圖1。圖1 中“√”表示與車門對應(yīng)的站臺門開啟。

圖1 站臺門開啟示意

目前廣清城際鐵路采用CTCS2+ATO 城際鐵路列車控制系統(tǒng)，它是在CTCS-2級列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合城際鐵路運(yùn)輸需要，增加了ATO 自動駕駛相關(guān)功能，包括自動駕駛、精確停車、車門/站臺門聯(lián)動等［8］，采用GSM-R 網(wǎng)絡(luò)電路交換數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)車地雙向通信。當(dāng)車載ATP 輸出開門允許信息后，司機(jī)/ATO 進(jìn)行開門操作，同時ATP 通過GSM-R 網(wǎng)絡(luò)向地面通信控制服務(wù)器（Communication and Control System，CCS） 發(fā)送開門命令，CCS 根據(jù)車輛類型信息和地面站臺門設(shè)置情況，確認(rèn)對應(yīng)股道列車停準(zhǔn)停穩(wěn)后，通過列控中心（Train Control Center，TCC）向站臺門系統(tǒng)發(fā)送開門命令，由站臺門系統(tǒng)打開站臺門；當(dāng)司機(jī)/ATO進(jìn)行關(guān)門操作時，ATP向地面CCS發(fā)送關(guān)門命令，CCS 通過TCC 向站臺門系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門命令，由站臺門系統(tǒng)關(guān)閉站臺門［9-11］。城際鐵路車門/站臺門聯(lián)動信息傳遞示意見圖2。

圖2 城際鐵路車門/站臺門聯(lián)動信息傳遞示意

信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)間按《城際鐵路CTCS2+ATO 列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案》規(guī)定設(shè)置繼電器接口電路［12］。CCS 將開關(guān)門命令轉(zhuǎn)化為車站對應(yīng)站臺門的繼電器驅(qū)動命令，并發(fā)送給相應(yīng)車站的TCC執(zhí)行。

對應(yīng)每側(cè)站臺門，站臺門系統(tǒng)設(shè)置門鎖閉繼電器（MSJ）、門旁路繼電器（MPJ）、門報警繼電器（MBJ）；信號系統(tǒng)設(shè)置開門繼電器（KMJ）、關(guān)門繼電器（GMJ）、車輛類型繼電器1（CX1J）、車輛類型繼電器2（CX2J）。信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)接口繼電器［13-14］信息見表1。

表1 信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)接口繼電器信息

CRH6A 與CRH6F 動車組車門配置不同，為滿足靈活的運(yùn)營組織需求，擬改造信號系統(tǒng)、站臺門系統(tǒng)等以適應(yīng)同時開行四編組、八編組的CRH6A、CRH6F型動車組。

2 適配性改造方案

出于安全考慮，新增的四編組CRH6A 和CRH6F 動車組應(yīng)僅打開對應(yīng)列車車門部分的站臺門，原設(shè)置的CX1J和CX2J繼電器無法滿足車型判斷需求，需新增四編組所需的車輛類型繼電器信息。

目前珠三角城際列車反向運(yùn)行時不啟用ATO功能，本文僅考慮列車正向運(yùn)行時的站臺門聯(lián)動功能。由于部分車站咽喉區(qū)設(shè)有渡線道岔，具備雙方向接發(fā)列車的股道，當(dāng)股道上同時設(shè)置正、反方向接車用精確定位應(yīng)答器（5 組）時，雙方向接發(fā)車均應(yīng)具有站臺門聯(lián)動功能。結(jié)合是否考慮股道正反向接發(fā)四編組CRH6A 和CRH6F 動車組，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)有3種接口方案。

2.1 方案一

方案一僅考慮股道正向接發(fā)車的車門/站臺門聯(lián)動，每種車型單獨(dú)設(shè)置1個車型繼電器。

對于新增四編組車型，對應(yīng)每側(cè)站臺門僅需增加車輛類型3（CX3J）和車輛類型4（CX4J）2 個繼電器，分別對應(yīng)四編組CRH6F 和CRH6A，CX1J、CX2J調(diào)整為對應(yīng)八編組CRH6F和CRH6A。

1）現(xiàn)有車載ATP 通過［CTCS-24］信息包的M_TRAINTYPE 字段向CCS 發(fā)送車輛類型信息。M_TRAINTYPE 字段長度為1 個字節(jié)，可維持原八編組車輛類型信息不變，新增2 個車輛類型信息用于四編組CRH6F和CRH6A。

2）維持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ、CX1J、CX2J 等接口繼電器邏輯不變。針對信號系統(tǒng)新增的2 個接口繼電器，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)之間需新增4芯聯(lián)系電纜。CCS根據(jù)ATP發(fā)送的車輛類型信息和地面站臺門設(shè)置情況，控制TCC驅(qū)動相應(yīng)的車型繼電器。結(jié)合CCS與車載設(shè)備、CCS與TCC 之間車型信息，以及TCC 驅(qū)采接口繼電器等的變化情況，相應(yīng)修改CCS、TCC等設(shè)備軟件。

2.2 方案二

方案二同時考慮股道正反向接發(fā)車的車門/站臺門聯(lián)動，每種車型設(shè)置1個車型繼電器。

對于新增股道正反向接發(fā)四編組時的站臺門聯(lián)動功能，則每側(cè)站臺門需增加車輛類型3（CX3J）、車輛類型4（CX4J）、車輛類型5（CX5J）和車輛類型6（CX6J）共計4 個繼電器，分別對應(yīng)正向四編組CRH6F、正向四編組CRH6A、反向四編組CRH6F、反向四編組CRH6A，CX1J、CX2J 調(diào)整為用于表示正反向八編組車輛類型（城際鐵路按照八編組設(shè)計，正反向停車位置相同）。

1）與方案一類似，可維持原八編組車輛類型信息不變，在［CTCS-24］ 信息包的M_TRAINTYPE字段新增4個車輛類型信息，分別用于表示股道正向接發(fā)四編組CRH6F和CRH6A、股道反向接發(fā)四編組CRH6F和CRH6A的車型信息。車載ATP根據(jù)列車在股道上的運(yùn)行方向、司機(jī)輸入的折返標(biāo)識等信息，判斷對應(yīng)股道是正方向還是反方向接發(fā)四編組列車，然后向地面CCS發(fā)送相應(yīng)的車型信息。

2）維持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ、CX1J、CX2J 等接口繼電器邏輯不變。針對每側(cè)站臺門，信號系統(tǒng)新增4 個接口繼電器，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)之間需新增8 芯聯(lián)系電纜。CCS 根據(jù)ATP 發(fā)送的車輛類型信息和地面站臺門設(shè)置情況，控制TCC 驅(qū)動相應(yīng)的車型繼電器。結(jié)合CCS 與車載設(shè)備、CCS與TCC之間車型信息，以及TCC驅(qū)采接口繼電器等的變化情況，相應(yīng)修改CCS、TCC等設(shè)備軟件。

2.3 方案三

方案三同時考慮股道正反向接發(fā)車的車門/站臺門聯(lián)動，車型信息采用繼電器組合信息。

對于具備雙方向接發(fā)列車的股道，鑒于方案二需增設(shè)4 個車型繼電器，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)之間接口信息較多，且新增電纜工程代價較高，因此研究采用繼電器組合的車型信息方案。每側(cè)站臺門原則上僅需增加1 個CX3J 繼電器，車輛類型繼電器組合信息見表2。

表2 車輛類型繼電器組合信息

1）車載信號系統(tǒng)改造方案與上述方案二一致。

2）維持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ等接口繼電器邏輯不變。針對每側(cè)站臺門，信號系統(tǒng)需增加1 個車型繼電器（CX3J），信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)之間需新增2 芯聯(lián)系電纜。CCS 根據(jù)ATP 發(fā)送的車輛類型信息和地面站臺門設(shè)置情況，控制TCC 驅(qū)動相應(yīng)的車型繼電器。結(jié)合CCS 與車載設(shè)備、CCS 與TCC 之間車型信息變化，以及TCC 驅(qū)采接口繼電器等的變化情況，相應(yīng)修改CCS、TCC等設(shè)備軟件。

2.4 方案對比分析

1）從適用運(yùn)營場景來說，3 種方案均能滿足正、反向運(yùn)營場景需求，方案一通過技術(shù)手段實現(xiàn)正方向運(yùn)營場景，反方向運(yùn)營場景通過管理手段實現(xiàn)，當(dāng)列車因故需反方向運(yùn)行時，信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)不滿足自動聯(lián)動條件，只能由司機(jī)與站臺工作人員聯(lián)動開關(guān)門。方案二和方案三具備通過技術(shù)手段實現(xiàn)正、反方向運(yùn)營場景。

2）從改造范圍、復(fù)雜程度、改造成本來說，由于信號系統(tǒng)每新增一個繼電器，涉及新增驅(qū)動采集配線、新增站臺門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)聯(lián)系電纜、信號系統(tǒng)新增驅(qū)動采集板卡（3 種方案信號系統(tǒng)均需新增驅(qū)采點(diǎn)位，方案一與方案三由于預(yù)留空位滿足新增驅(qū)采點(diǎn)位需求，因此不需要新增驅(qū)動采集板卡）、站臺門系統(tǒng)新增機(jī)柜及相應(yīng)控制設(shè)備等，而方案一新增2 個繼電器，方案二新增4 個繼電器，方案三新增1個繼電器，故方案三最優(yōu)。

3）從安全性來說，方案一和方案二站臺門由獨(dú)立繼電器控制，繼電器本身或采集回路故障，繼電器落下，符合“故障-安全”基本原則。而方案三利用繼電器狀態(tài)組合代表站臺門不同狀態(tài)，若單一繼電器故障可能導(dǎo)致站臺門錯誤聯(lián)動，安全性不高。

因此，綜合考慮運(yùn)營場景、復(fù)雜程度、改造難度、改造成本、安全性等因素，方案一較適合現(xiàn)場情況，反方向運(yùn)行時可采用人工開關(guān)門方式，納入車站管理細(xì)則。

3 結(jié)束語

在客流量較小、站場相對簡單的情況下，城際鐵路開行四編組有利于實現(xiàn)公交化運(yùn)營，提高乘坐率，降低運(yùn)維成本，可有效提升運(yùn)營服務(wù)水平。本文針對珠三角城際開行四編組需求，結(jié)合是否考慮股道正反向接發(fā)四編組CRH6A 和CRH6F 動車組，提出信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)3 種接口方案。考慮到股道反向接發(fā)四編組列車的運(yùn)營需求較少，同時兼顧正在運(yùn)營設(shè)備的安全風(fēng)險情況，廣清城際最終選擇每種車型單獨(dú)設(shè)置1 個車型繼電器的改造方案（僅考慮正向接發(fā)車）。目前開行四編組適配性改造工程已實施完畢，通過試驗驗證，信號系統(tǒng)、站臺門系統(tǒng)、信號系統(tǒng)與站臺門系統(tǒng)接口電路等運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)功能滿足運(yùn)營需求。