哈大客运专线通信信号系统集成简述

李 群

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

李群，男，毕业于西南交通大学，北京全路通信信号研究设计院有限公司副总经理，高级工程师。主要从事铁路通信信号系统集成项目管理方面的研究与实践，曾担任成都北编组站综合集成自动化系统工程的项目经理，现担任通号设计院有限公司哈大客专通信信号系统集成项目经理，曾获得茅以升铁道工程师奖。

1 哈大客运专线项目概况

哈大客运专线（简称哈大客专）位于东北地区中轴线上，南起海滨城市大连，向北经营口东、鞍山到达东北地区的经济和文化中心沈阳，再向北经铁岭西、长春直抵我国最北部特大城市哈尔滨（哈尔滨西站）。纵贯东北三省，途经3个省会城市和7个地级市及其所辖区县。哈大客专是国家“十一五”规划的重点工程，是国家《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线网中“一纵”，是京哈客运专线的重要组成部分，是我国目前在最北端的严寒地区设计建设标准最高的一条高速铁路，也是世界上第一条投入运营的穿越高寒地区的高速铁路。全线信号集成范围内共设各类车站22个。其中高速始发站6个，分别为大连站、大连北站、沈阳高速场、沈阳北高速场、长春西高速场、哈尔滨西站；中间站16个，分别为普湾、瓦房店西、鲅鱼圈、盖州西、营口东、海城西、鞍山西、辽阳、铁岭西、开原西、昌图西、四平东、公主岭南、德惠西、扶余北、双城北。

哈大客专正线设计速度350 km/h，正向追踪间隔时分满足3 min的要求，采用CTCS-3（简称C3）级列控系统，区间不设地面通过信号机，列车运行以列控车载设备显示作为行车凭证。C3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车—地信息双向传输、无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，应答器设备提供列车测距修正定位基准信息、轨道电路检查轨道占用及列车完整性的列车运行控制系统，系统采用先进的技术手段对高速运行下的列车进行运行速度、运行间隔等实时监控和超速防护，以目标距离连续速度控制模式、设备制动优先的方式监控列车安全运行，并可满足列车跨线运行的需求。CTCS-2（简称C2）级作为C3级的后备系统，RBC或无线通信故障时，C2级列控系统控制列车运行。

哈大客专由通号集团公司和电化局组成的联合体共同承担通信信号、牵引供电系统集成施工总承包，通号集团公司负责通信和信号两个系统的系统集成施工总承包任务。通号设计院有限公司负责通信GSM-R系统及信号系统设备的系统集成工作，其工作范围包括：列控地面系统(RBC、TCC、应答器、LEU、轨道电路)、车站联锁系统、CTC系统、信号集中监测系统、电源系统、对既有车站信号系统设备、TDCS、列控设备的改造及GSM-R无线通信系统等。

无线通信采用GSM-R数字移动通信系统，全线新设2个核心网节点、321处基站和49处直放站远端站。GSM-R系统与列控系统互联，为C3系统提供车地之间双向无线透明传输通道；与调度通信系统互联，提供司机与地面调度员之间无线列车调度通信业务；与CTC系统互联，实现车地调度命令无线信息、车次号校核信息以及进路预告信息的传送。

2 哈大项目管理构架保障

通号集团公司于2009年7月2日成立了中国铁路通信信号集团公司哈大客运专线通信信号系统集成经理部，2009年8月6日，通号设计院有限公司成立哈大客专系统集成项目部，项目部由项目经理、项目副经理、项目总工、系统集成负责人、设计负责人、子系统负责人、项目办公室等人员组成，负责组织实施通信信号系统集成设计、设计联络、技术培训、设备供货、系统调试、ITC集成测试、联调联试配合、静动态验收配合、试运行保障等工作，并进行哈大客专全过程项目管理工作。

3 哈大客专工程现场实施过程

哈大客专项目现场实施阶段包括供货管理、单体调试、系统调试、无线网优、ITC集成测试、联调联试配合及试运行保障等几个关键环节。

3.1 供货管理工作

为了规范哈大客专的供货流程，使集成范围内的设备材料满足工程实施需要，项目部对设备生产、设备到发货、开箱检验及供货进度等过程进行了管控。

在设备生产阶段，多次组织召开了信号系统设备机柜标准化及技术规格协调会，统一了机柜颜色、腰线标示、机柜尺寸、走线方式、显示器品牌等，并组织沈信公司、北信公司、上通公司进行首件认定，邀请哈大公司、沈阳铁路局、哈尔滨铁路局等单位进行评审。

在设备供货阶段，根据设备生产及现场工程实施情况，分阶段下达供货通知单，由设计/子系统负责人编制供货清单，集成负责人审核，集成副经理签发后下达给设备生产单位，供货负责人跟踪到货情况。

设备到货后开箱检验阶段，由项目部、供货商及施工单位参加，根据装箱单核对货物数量、配置、内包装完好性等，并共同签署货物开箱（验收）单，货物开箱（验收）单由参检方各自留存。

通过有效地开展供货管理工作，使各项设备材料计划生产数量与实际需求数量、厂家发货数量与现场到货数量相一致，为后续工程实施工作打下良好的基础。

3.2 单体调试

在现场车站及中继站完成列控系统、联锁系统、CTC系统、集中监测、ZPW-2000A、电源系统等主要设备安装，确认地线连接到贯通地线，施工单位完成接口部分配线工作及电源屏（UPS）具备供电条件后，便开始进行设备单体调试工作。单体调试包括：电源屏加电测试、设备加电、继电器对位测试、系统间物理通道测试、单站联锁试验、监测采集对位等主要工作。

为了确保各子系统及不同专业的调试任务有序进行，单体调试前编制调试方案和计划，组织安排落实现场调试工作，协调解决现场调试过程中出现的各种重大问题，为后续系统调试创造条件。

3.3 系统调试

在正式外电和通信通道具备条件的情况下，为了确保有足够时间验证各系统之间工作适配性，把通信信号的基础工作做扎实，组织各集成厂家进行了系统调试，系统调试包括：信号各子系统之间接口调试、自动闭塞调试、站间联系调试、列控地面系统功能调试等工作。

系统调试前首先要确保安全数据网完成拉通测试，CTC各车站（含路局）通道必须和骨干网联通及CTC中心完成单体调试，列控和联锁软件得到实验室验证，在上述条件具备的情况下分段完成了辽普段、铁哈段、沈阳枢纽、大连枢纽、长春枢纽、哈尔滨枢纽的系统调试工作，为后续静态验收工作创造条件。

3.4 无线通信网优工作

哈大全线无线通信网络优化工作从2012年4月至9月，前后共历时5个月，搭载动车70余次，累计运行里程20万多km。网络优化工作分为3个阶段完成。

第一阶段，通过搭载轨道车和电务试验车，对无线场强覆盖指标进行优化，按照测试、调整、复测步骤循序进行，直至系统稳定，指标符合铁道部标准要求。

第二阶段：通过搭载高速动车，对全数基站非列控类业务的7项指标和列控类（CSD）业务的6项指标进行优化。按照测试、调整设备参数、优化频点和信道配置等，复测逐步完成。

第三阶段：通过搭载高速动车，对半数基站覆盖（奇数、偶数站）非列控类业务7项指标和列控类（CSD）业务6项指标进行测试、优化。

为了确保网优工作按时完成，项目部人员白天登乘动车采集数据，当晚连夜分析数据，反复研究敲定网优方案，确保每次天线调整尽可能一步到位，对于设备参数修改，提前和通信段申请作业时间，当晚优化方案确定后，立即调整设备参数，以便第二天利用动车进行复测，网络优化工作安排紧张、有序、高效，为后续联调联试赢得了充分和宝贵的时间。全线网络优化工作共提交了40次网优天馈调整工单，先后对300个基站进行了天馈线调整；提交了35次参数调整工单，先后调整了设备参数400余次，搭载动车测试80余次，调整800余项，为清频工作顺利开展和GSM-R网络各项指标通过测试提供了强有力的支持。

通过优化工作，全线GSM-R网络指标测试全部合格，系统功能满足最高试验速度350 km/h的高速运营要求。

3.5 ITC集成测试工作

ITC集成测试是在实验室进行C3级列控系统的接口及功能测试、系统数据及交付测试完成后，将C3列控系统软件部署到现场，在真实线路环境下，对C3列控系统进行现场综合测试工作。哈大客专ITC测试工作共分为5个阶段，从2012年5月初开始至9月底，历经近5个月的时间，共进行了1 759个测试序列，完成了5 890个案例测试，运行69 755 km，确保了通信信号设备安装、工程数据、软件功能等各项工作的正确性，顺利完成了现场全部测试工作。

第一阶段主要是搭载铁科速度级试验的动车组，开启尾端休眠模式对地面应答器进行初步的数据采集。

第二阶段，通过试验动车组对正线进行90 km/h 3个往返C2的数据采集，对各站侧线进行1个往返C2等级的数据采集，保证每个道岔都跑到，为信号系统后期问题整改和数据修改创造条件。

第三阶段，进行分阶段C3级测试。

第四阶段，搭载铁科院C2、C3级联调联试进行分段补充测试。

第五阶段，对第三、四阶段的遗留问题进行验证测试。

为了确保哈大客专ITC测试的顺利进行，ITC组提前编制测试计划，并参加铁路局每天上午召开的次日运行条件确认及计划提报会，白天登乘动车组采集数据，晚上项目部组织ITC组与其他相关技术工作组共同进行问题分类整理，对测试中发现的问题认真分析、及时回复、积极整改，使信号工程满足C3级列控系统各项要求，充分发挥了系统集成技术优势，为信号联调联试工作的顺利推进提供强有力的支持和保障。

3.6 联调联试配合工作

在完成现场ITC集成测试后，由铁科院以独立第三方的方式对包括C3列控系统在内的通信信号系统进行综合动态验收测试，即联调联试工作。通过联调联试工作验证通信、信号系统功能的正确性、安全性、可用性，验证GSM-R无线通信系统在列车高速运行动态条件下的场强覆盖、网络服务质量、承载业务，根据测试结果，进行进一步的数据修正和功能完善，为系统功能完善与优化、系统验收与开通、制定运营组织方案和规章制度、指导系统维护管理提供依据。

在联调联试期间，项目部的各专业技术组开展了大量的配合工作，每天组织各专业工程技术人员对联调联试中发现的各类问题进行汇总、分类、整理，对现场工程实施问题及时下达整改工作联系单，对系统技术问题认真分析研究，并提报公司技术分析组，同时针对分析结果及时组织进行回复。通过大量的卓有成效的工作，保证了联调联试工作的顺利进行。

3.7 试运行保障工作

哈大客运专线自2012年9月28日进入试运行阶段，在试运行期间项目部每天组织进行信息收集、问题梳理、分析研究、整改解决、信息反馈等工作，并设立问题跟踪库每日更新。紧密跟踪试运行情况，每天参加铁路局组织的运行试验交班会，对当天发现的问题，及时下载数据，并组织车载、RBC和通信等专业联合分析，逐一进行问题定位，及时处理，并跟踪结果，次日及时将处理情况和结果进行通报，形成闭环管理。同时，还将分析及处理结果每天反馈给铁路局相关部门，并定期与铁路局召开分析交流会，为铁路局相关单位的接收管理和运行维护积累经验，以保证正式开通后各系统的正常运行。

4 哈大客专的设备技术特点

哈大客专系统集成工作有很多技术创新和集成创新，随着项目的持续开展及运营场景试验的不断深入，给项目实施带来了诸多变化，也使哈大客专的方案更加合理，使用的技术更加完善，软件的功能更加优化，交付给用户的产品更加稳定、安全、可靠。

4.1 低温高寒下的设备运行

和国内其他高速铁路不同，哈大客专途径我国最寒冷的地区，所经地区极端最低温度达到-39.9℃，是我国乃至世界在严寒地区修建的第一条客运专线。为了适应哈大客专这一特殊情况，项目部组织北信公司在低温实验室对集成设备和材料，如室外设备应答器、轨道电路等设备的工作性能进行测试分析，以检验相关产品的耐寒性。

面对冬季设备长期无电贮存的情况，所可能引起的关键板卡性能指标下降、电池寿命缩短等风险，组织供货商和施工单位认真研究，评估分析。采取了拆除关键板卡设备和电池等放入暖库存放、中继站开启空调、车站人员值守等措施进行设备过冬，并于第二年春季组装一套完整的车站设备进行开机运行测试，以验证所有测试指标符合运行要求。通过采取一系列的措施保证了设备安全过冬，为后续调试工作奠定了基础。

为适应哈大客专的特殊情况而首次应用的CRH-380B高寒型动车组，其车载ATP设备是由通号设计院有限公司提供的，针对高寒高速动车组的特点，公司对ATP控车模型、车体外设备的安装、设备间的接口做了优化处理，解决了低温高寒和巨大温差对设备可靠运行造成的影响。

4.2 无线通信系统采用的新技术

哈大客专首次采用国内厂商华为公司提供的全套GSM-R无线通信网络设备，采用单网交织组网方案等技术冗余措施，承载C3列控信息业务的长大干线，而核心网移动交换机（MSC）采用双归属组网技术，在全路首次实现1＋1冗余备份方式，提高了系统的可靠性。在枢纽地区首次采用了分布式基站提供无线覆盖，有效地解决了枢纽地区频率资源紧张等问题，减少了切换发生次数，提高系统性能。大连北站基站首次采用了美化天线，在满足使用要求、符合有关安全规定的前提下，保证与站房和周围环境、景观协调。

4.3 枢纽车站实施方案复杂

大连枢纽包括大连、沙河口、周水子、大连北普速场、大连北高速场、南关岭等车站，为了配合大连北高普速场多次进行了上下行转线及四显示升级改造工作，公司先后发布了C0、C2、C3软件版本，使大连枢纽顺利完成了过渡施工工作，为联调联试的顺利进行创造了条件。

沈阳枢纽作为京哈通道的咽喉，是哈大客专、既有哈大线、沈吉线、京沈线的交汇处，列车运营复杂，多种控车方式共存，部分高铁车站和区间存在C3级列车、C2级列车、普通客车、货车混合运行的情况，为此列控系统充分优化系统功能，针对此特殊场景制定特殊的功能，满足了运营需求。

配合长春站高普速场转线至正式工程，长春站高速场及所辖长吉城际区间12个闭塞分区一次性开通C2级功能，创造了客专铁路建设中一次性开通C2级列控系统之先河。

4.4 通过技术提升、功能优化、合理安排使项目实施更加完善

哈大客专联锁和列控系统首次全线实现了对关键信号设备的双采集功能，即针对关键继电器信息，设备采用前、后接点全部采集并进行逻辑判断的方式加强设备与继电接口间的安全性和抗干扰性。

客专ZPW-2000A轨道电路区间设备监测首次实现5点采集功能，即针对发送器功出端、送端电缆模拟网络电缆侧、受端电缆模拟网络电缆侧、受端电缆模拟网络设备侧、接收器输入端等进行信号采集，使集中监测采集功能更加完善。

哈大客专按照铁道部的要求实现了属地化管理的需求，分别在沈阳、哈尔滨新设CTC中心和RBC中心，通过克服变更时间紧张，生产周期短、气候条件恶劣等诸多因素，完成了软件编制、设备安装和系统调试，保证了哈大客专联调联试的按期实施。

在联调联试期间，完成沈阳铁路局调度台调整工作。沈阳局管内的哈大客专线划分为3个调度台，涉及新增TSRS、 CTC调度台终端，修改TSRS、 RBC、TCC、CTC及接口服务器软件。为确保调台工作顺利实施，项目部精心制定项目实施计划，加班加点，抢赶工期，各项准备工作做到充分、扎实、到位，及时了解软件编制进展情况，为保证调台工作的一次成功赢得了宝贵的时间，没有因为调台工作而影响了联调联试工作的进展。

哈大客专是世界最长的一条高寒地区高速铁路，也是通号集团公司内参建单位最多、施工周期最长的一条高速铁路。哈大客专的通信信号系统建设历时3年多，通过公司内各单位的密切配合、通力协作和不懈努力，充分发挥系统集成优势，克服了一个又一个困难，攀登了一个又一个高峰，使哈大客专通信信号集成项目圆满完成了各项任务，使哈大客专动车组高效、稳定、安全地运行，为哈大客专的正式开通运营，为使东北人民出行更加方便快捷做出了应有的贡献。