既有线CTCS-2级列控系统改造工程设计方案研究

2011-05-08周华锋

铁路通信信号工程技术 2011年3期

关键词：级列电码列控

周华锋

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）

1 既有信号设备与CTCS-2级配套存在的问题分析

1）既有线区段未解决临时限速问题，临时限速时司机需根据调度命令行车。实施CTCS-2级配套改造后，系统可自动实现临时限速功能。

2）既有线车站电码化叠加ZPW-2000系列，未实现反向运行贯通发码，不满足铁道部相关文件要求。

实施CTCS-2级配套改造后，按铁运［2005］118号及铁技运［2007］43号文对车站电码化的要求调整相邻到发线之间、接发车进路之间的载频配置，增加反向发车进路，列控车载设备根据应答器的轨道信息报文对接收轨道电路信息载频进行锁定接收，从而达到抗邻线干扰的目的。

2 既有线CTCS-2级列控系统改造工程设计方案

2.1 列控系统

1）每个车站安装二乘二取二安全冗余结构的列控中心设备，并与站内相关设备（CTC/TDCS、计算机联锁、微机监测、LEU）接口。

2）每个车站设置2个LEU，进、出站口均设置有源和无源应答器组成的应答器组。

3）区间设置应答器（组），用于提供线路固定参数，如线路坡度、线路允许速度、轨道区段和链接信息等。

4）CTCS-2级区段与CTCS-0/CTCS-1级区段的分界处，设置级间转换无源应答器组，以实现列控车载设备与列车运行监控记录装置(LKJ)之间的转换。

2.2 轨道电路

轨道电路完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控制信息。当既有四显示移频自动闭塞系统在满足牵引计算、追踪间隔以及本线运输能力要求的前提下，无需调整区间信号机布点和显示方式；反向仍采用自动站间闭塞方式。因此，ZPW-2000A轨道电路可充分利用。

站内电码化调整，使站内正线接、发车进路电码化发送设备载频交替设置，相邻到发线的发送设备载频交替设置；增加上、下行正线反向发车进路电码化。根据线路运营速度及动车组性能调整站内及区间低频信息（如是否考虑L2、L3码等），以满足部颁《机车信号信息定义及分配》（TB/T3060-2002）规定。

2.3 CTC/TDCS设备

CTC/TDCS设备主要进行以下两方面改造。

1）增加CTCS-2级区段临时限速设置流程和操作显示界面功能。

2）增加与车站列控中心通信接口，向车站列控中心发送临时限速调度命令，并接收车站列控中心临时限速设置状态。

2.4 车站联锁设备

车站计算机联锁设备主要进行以下两方面改造。

1）增加列车进路编号发送和进站信号机降级显示功能。

2）增加与车站列控中心通信接口，向车站列控中心发送列车进路编号，并接收车站列控中心发送进站信号机降级显示命令。

对于继电联锁车站，增加与车站列控中心的继电采集和驱动接口，以实现车站列控中心进路识别和进站信号机降级显示控制功能。

2.5 微机监测

配合CTCS-2级列控系统改造，微机监测系统主要是增加与车站列控中心的通信接口，接收来自车站列控中心的监测信息，监测列控中心工作状态、LEU及应答器工作状态。

3 既有线CTCS-2级列控系统改造工程设计方案中重点、难点问题分析

3.1 电码化设计问题

1）电码化载频配置。

按照铁运［2005］118号、铁科技函［2006］747号、科技运［2007］43号等文件要求，既有车站电码化载频配置调整为：下行正线正向接车、反向接车载频为1700-1/1700-2，下行正线正向发车、反向发车载频为2300-1/2300-2；上行正线正向接车、反向接车载频为2000-1/2000-2，上行正线正向发车、反向发车载频为2600-1/2600-2；侧线股道按方向分别设置：股道下行侧采用下行频率1700-1/2300-1，股道上行侧采用上行频率2000-1/2600-1，相邻股道载频交替设置。如图1所示。

2）反向发车进路电码化设计。

既有线反向按照自动站间闭塞运行，在车站反向出站口的有源和无源应答器提供至运行前方车站的线路参数。既有线CTCS-2级区段，动车组ATP车载设备控制的反向最高速度按线路允许速度设置。

既有线车站站内电码化均未设置上、下行正线反向发车进路电码化，为了实现正、反向贯通发码，既有线CTCS-2级列控系统改造工程需增加上、下行正线反向发车进路电码化设计。

①若既有为四线制叠加ZPW-2000A电码化，则室外需要增加相应电码化电缆、室外隔离盒，更换补偿电容，室内增加相应的匹配防雷调整组合、室内电码化轨道防雷组合等。

②若既有为二线制叠加ZPW-2000A电码化，则室外需要增加相应电码化电缆（既有送电电缆共用时），更换室外隔离盒、补偿电容，室内根据情况增加相应的匹配防雷调整组合、电码化轨道防雷组合、电码化隔离调整变压器、室内隔离盒等；发送设备可利旧使用，通过SIFMJ/XIIFMJ继电器进行载频切换。

3）电码化发码原则及区间码序分析。

CTCS-2级列控系统采用既有的ZPW-2000系列轨道电路。根据《机车信号信息定义及分配》（TB/T3060-2002）和《既有线CTCS-2级列车运行控制系统技术规范（暂行）》（科技运［2007］43号），CTCS-2级列控系统中轨道电路基本码序为：

①停车码序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U→HU;

②45 km/h侧线接车进路码序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U2→UU;

③80 km/h侧线接车进路码序：

L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U2S→UUS。

轨道电路信息中3个信息码具有明确的目标速度含义，它们分别是：

HU:0 km/h；UU:45 km/h；UU:80 km/h。

次高码序及以下的各闭塞分区长度之和应满足列车正常减速至规定值或停车的制动距离要求。车站电码化及区间轨道电路基本码序是否一定要发送L2、L3、L4、L5码，需要根据线路运行速度确定。

①制动初速度为160 km/h、线路坡度为-20‰时，列车常用制动距离约为2.9 km；当码序发送至L码时，表示3个及以上闭塞分区空闲，3个闭塞分区长度之和应能满足2.9 km的常用制动距离要求，因此，不需要发送至L2、L3码。

②制动初速度为200 km/h、线路坡度为-20‰时，列车常用制动距离约为5.9 km；当码序发送至L3码时，表示5个及以上闭塞分区空闲，5个闭塞分区长度之和应能满足5.9 km的常用制动距离要求，因此，不需要发送至L4、L5码。

3.2 临时限速解决方案

由于客运专线CTCS-2级列控中心技术条件与既有线CTCS-2级列控中心技术条件存在较大的差异，故临时限速的设置方式、显示界面及功能均有所不同。

1）既有线车站列控中心的临时限速由车站值班员通过车站TDCS/CTC设备设置，管辖范围是从本站进站信号机至前方站的出站信号机，在该管辖范围外的临时限速，将无法通过本站列控中心发送。因此，当列车运行前方车站出站信号机外方一定范围内有临时限速时，前方站列控中心无法发送相应的临时限速预告信息，列车仍按线路允许最高速度运行。前方站列控中心通过联锁控制进站信号机降级显示黄灯，接近轨道区段发U码，列车以出站信号机为停车目标点提前减速。当列车通过进站信号机，接收到进站口应答器发送的临时限速信息后，控制列车以规定速度进入临时限速区。该方式分为站内限速和区间限速，限速等级共设45、60、80、120、160 km/h 5档，相邻两车站间一个运行方向只能设置一处限速。

2）客运专线临时限速由CTC中心集中管理，车站列控中心和中继站列控中心，其单方向临时限速管辖范围从本站进站信号机开始至前方站出站口或中继站第2个应答器组再加一个制动距离。该方式分为正线限速和侧线限速，区间及站内正线限速区域以闭塞分区为基本单位，限速等级共设45、80、120、160、200、250 km/h 6档；车站侧线限速以咽喉区和到发线为基本单位，限速等级设45 km/h一档，18号（不含）以上道岔区段限速在以上6档中选择其中一档。在其临时限速管辖范围内，允许3处限速。

与既有线相比，客运专线列控中心管辖范围扩大，取消了进站信号机的降级显示，避免了进站信号机降级显示引起“制动→加速→制动”的过程，提高了舒适度和运输效率。因此，既有线CTCS-2级列控系统改造工程中，按客运专线标准设置临时限速更加合理，也便于调度台临时限速命令操作及显示界面的统一。

3.3 既有线CTCS-2列控系统应答器设置原则

1）进、出站端处应答器设置。

进、出站端处设置由1个有源应答器和无源应答器组成的应答器组，有源应答器靠近信号机设置，距机械绝缘节的距离应大于车载应答器接收天线与轨道电路信息接收天线间的距离。按照科技运［2008］143文的要求，设置在进站信号机外方30±0.5 m，组内相邻应答器间的距离为5+0.5 m。

2）闭塞分区入口处应答器设置。

区间每隔2、3个闭塞分区（总长度小于4 000 m）设置应答器（组），设置在闭塞分区入口处，沿着列车正向运行方向，距调谐单元（BA）的距离应大于车载应答器接收天线与轨道电路信息接收天线间的距离。按照科技运［2008］143文的要求，设置在闭塞分区入口200±0.5 m，组内相邻应答器间的距离为5+0.5 m。

3）级间转换应答器组设置。

级间转换应在区间列车较少使用制动的低速区段（160 km/h及以下）进行，设正向预告点应答器、转换执行点应答器和反向预告点应答器。预告点应答器至执行点应答器距离应满足司机确认所需要的时间，一般按5 s设计（按240 m≈160 km/h×5 s）；执行点应答器设置在距闭塞分区入口30±0.5 m处，距出站端距离应大于一个重联动车组列车长度（约450 m）。

4）其他应答器设置。

分相区定位应答器组（DW-F）与相邻应答器组共有，按部相关规定要求，应在分相区前方10 s、20 s外方两个应答器组发送分相区信息。

断链应答器（DL）与相邻应答器组共有设置。

3.4 应答器报文的有关问题

既有线CTCS-2级列控系统技术条件中，未定义“文本信息［ETCS-72］、里程信息［ETCS-79］”信息包，B类车（装备有CTCS-2级列控车载设备和列车运行监控记录装置（LKJ），200 km/h及以上动车组）是根据LKJ提供里程信息，确定列车在区间的位置。

A类车（装备CTCS-2级列控车载设备和CTCS-3级列控车载设备，300 km/h及以上动车组）未装设LKJ设备，若A类车在既有线CTCS-2级区段运行时将无法得到里程信息，也无法确定列车在区间的位置。因此，若A类车需要下线至既有线CTCS-2级区段，则需在区间应答器报文中增加ETCS-72、ETCS-79报文信息。