枢纽地区RBC设置方案探讨

2013-05-08杨韬

铁路通信信号工程技术 2013年1期

关键词：联络线应答器站场

杨韬

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

杨韬，男，硕士,毕业于北京交通大学，工程师。主要研究方向:无线闭塞中心技术研究，曾参与“无线闭塞中心(RBC)的关键技术及装备”、“RBC系统国产化深化研究”和“列控系统优化技术研究”等科研项目。

随着中国高铁事业的发展，CTCS-3级列控系统（以下简称C3系统）的实际应用日益增加，武广、沪宁、沪杭、京沪、京广等设计运营时速在300km/h以上的线路均采用了C3系统，以保障高速列车安全正点的运行。

C3系统通过地面的RBC（Radio Block Center，无线闭塞中心）经GSM-R无线网络与列车上的车载ATP（Automatic Train Protection，列车超速防护）进行双向信息交互，实现对列车运行的实时安全控制。

高铁线路通常可以简单的认为由区间和车站组成，与区间相比，车站构造更加复杂，尤其是枢纽站场，通常都有复杂的站场结构、较多的股道，而且常同时停靠较多的列车，对RBC的管理能力提出了一定的挑战。在既有的线路中，对于结构简单的车站，采用一套RBC管理多个车站的设置方式，当枢纽站场较复杂时，通常采用一套RBC管理一个单独的车站的设置方式。

下面根据已开通枢纽车站的关键特征，对站场进行分类。

1 站场分类

按站型结构可分成以下4类：

1）多站场枢纽

此类枢纽通常由多个站场组成，各站场之间由场连进路连接，例如，上海虹桥枢纽由高速场和综合场组成；南京南枢纽由高速场、宁杭场、宁安场组成，如图1所示。

2）多条正线贯通的枢纽。

此类枢纽与多站场类型不同，仅有一个站场，但来自不同线路的列车均进入同一个站场，而且是正线直接贯通，不是通过联络线或场联进路进入，不存在场连的问题。例如，上海西枢纽是沪宁客专和京沪即有线贯通的车站；横店东是京石武客专和合武线贯通的车站，如图2所示。

3）多条C3线路交汇枢纽

此类枢纽是多条C3线路交汇的节点，通常也属于第一种多站场类型。例如杭州枢纽包括杭州东站和杭州南站，是沪昆客专与宁杭、杭甬、沪杭的交汇枢纽；郑州枢纽是京石武客专和郑西客专、郑徐客专交汇枢纽；长沙枢纽是武广客专、沪昆客专交汇枢纽，如图3所示。

4）C3与其他类型线路交汇枢纽

此类枢纽通常是C3线路与C2线路等其他等级线路的交汇处，需要考虑与其他等级协调运行的可能性。例如，郑州枢纽与郑州动车走行线、西北联络线、西南联络线、北上联络线、北下联络线、郑西贯通线交汇，如图4所示。

以上4类枢纽只是按照某个枢纽的最主要特征来划分的，实际上，一个枢纽往往属于其中的多种类型组合。根据以上各枢纽的特点和实际工程经验，总结出在RBC枢纽设置方案中需要重点考虑以下难点：

* 站场规模过大导致超出单个RBC的控制能力。例如，第2类枢纽中，多条正线贯通于同一个站场的情况，在考虑RBC设置方案时，除了以一个独立的RBC对整个枢纽站进行管理以外，很难有别的方案，因此应考虑对站前设计中站场的规模进行限制，避免超出单个RBC的管理能力。第3类枢纽设置最为困难，由于该枢纽为多条C3线路交汇，各条线路上运行的列车均需由RBC控制，不同于C3线路与C2、既有线交汇的车站，后者只需控制在C3线路上运行的列车，因此受控列车数量较大，可能超出单套RBC的控制能力，但是如果采用多套RBC管控一个枢纽，可能涉及场连进路过短而导致无法移交。

* RBC控制范围与其他系统的协调匹配。第四类枢纽中，不仅需要满足本线列车按照C3模式行车，联络线、动车走行线按照C2模式行车，还要实现列车经线路所和动车所之前，均进行C3/C2等级转换，所有等级转换确保列车不停车通过。这就需要分别明确C2和C3列控系统控制区域，等级转换点以及列车进出站、进出段模式，地面设备布置方案，列控数据，临时限速处理等内容。在工程设计时，需要综合考虑以上因素，以保证C3系统与其他系统的协调性。

* 分期开通导致运行RBC修改。一般而言，多条C3线路是分期开通的，为了两条线路的交汇，往往需要对车站的某些股道进行施工改造。此时若仍采用单套RBC控制整个枢纽站场，当新线路开通时，必须修改正在运营线路的RBC数据，而且联调联试过程中每次数据的修改，都会导致对运营中RBC的修改，即降低了安全性，又增加了数据设置人员的工作量。因此对于该类型的枢纽站场，宜尽量考虑以多个RBC分别控制不同的C3线路，多场之间的场联进路不宜太短，以符合RBC移交的要求。

2 RBC设置方案指导原则

通过对以上站场枢纽特点的分析，RBC设置方案需要综合考虑控制能力、接口能力、经济技术比较和维护适应性，在符合RBC系统需求的前提下按照一定原则进行设置。一个完整的RBC设置方案包含RBC控制能力、RBC移交、等级转换、应答器布置、临时限速设置和系统间接口等内容，本文仅对影响枢纽地区的几个关键因素进行分析。

2.1 RBC控制能力

1）RBC技术指标

RBC有各种技术指标，这些技术指标都有容量限制。而且不同厂家的RBC，技术指标也会有所不同，主要包括以下几个方面：

* 单个RBC应能同时管理60列已注册列车。

* 单个RBC应能同时管理480条设置的进路。

* 单个RBC应能同时管理250个已激活的临时限速。

* 单个RBC应能同时管理100个已激活的紧急区域。

2）RBC布置原则

* RBC控制范围的边界应设置在区间闭塞分区分界点处，并与维护边界统筹考虑。

* RBC设备的控车数量是计算RBC数量的主要限制因素。

* 计算RBC控车数量时，应考虑车站股道、正线及相衔接线路等需要与RBC链接的列车数量。

* 同一车站设置多个车场，且各车场均采用C3等级列控系统时，如有转场列车作业，在满足控车数量的前提下，车站各场宜共用一套RBC。

* 枢纽、大站等特殊区段应考虑线路改造和分步建设的因素。对于客运专线枢纽和复杂的大型接轨站等特殊地点，建议单独配置RBC，这样在改造时，影响范围主要集中在一台RBC上，对整个系统的影响尽可能控制到最小限度。

* 全线布置RBC时不宜从端头站开始分配，应从枢纽大站开始往两侧分配。

3）RBC数量计算方法

RBC数量的计算需要按照一定流程，以RBC控制能力为基础，具体流程为：

* 拟定一个RBC的控制区域，一般选定线路的某一端、某一枢纽站外作为起始点。

* 根据拟定的RBC区域，确定C3等级控车范围。

* 计算C3等级控车范围正常运营情况下的最大列车数量值。

* 当最大列车数量小于并接近RBC的正常控车容量时，说明拟定的控制区域合理。当最大列车数量大于或远小于RBC的控车容量时，需要缩小或增大RBC的控制区域，按照上述方法重新计算，直到小于并接近RBC的控制容量为止。

* 其他参数值也应符合相关限制。

其中，单个RBC控车数量应考虑车站股道、正线、衔接线路等需要和RBC链接的列车数量。

列车数量的计算可以参照如下公式：

式中T总——单个RBC控制范围内同时与其链接的列车总数；

T股——单个RBC控制范围内各车站侧线股道存放的同时与RBC链接的列车数；

T支——单个RBC控制范围内支线出入口处同时与RBC链接的列车数；

T其他——单个RBC控制范围内特殊区段内(如动车段内C3等级试车线)同时与RBC链接的列车数；

T系统——单个RBC系统设计允许的同时链接的列车数；

T余——单个RBC控制范围内预留的可同时与RBC链接的列车数，取值范围为T系统的10%～20%；

L——单个RBC控制范围内单条正线的长度；

L1——RBC切换预告点与切换执行点之间的长度；

I ——列车运行间隔；

n——单个RBC控制范围内铁路正线数量；

η ——单个RBC控制范围内各车站侧线股道存放的同时使用系数，目前暂无规定，暂时根据每股道1列， 1半股道考虑重联摘解取值为1.5；

2.2 RBC移交

1）RBC移交边界应设置在无道岔的区间线路。

2）RBC移交边界应设置在区间轨道电路的集中区分界点处。

3）RBC移交边界宜与联锁的控制范围分界点保持一致。

4）RBC移交边界宜避开GSM-R网络的MSC/BSC切换区。

5）RBC移交边界禁止设置在调车区。

6）采用通信方式移交时，正、反向移交点处须设置在同一点。

7）采用通信方式移交时，移交点外方的两组应答器范围内不允许有道岔，分相区和灾害区。

8）采用通信方式移交时，移交点必须设置在信号点处，且该处必须设置执行应答器。

9）采用通信方式移交时，RBC移交点不能设在车站的进站口或出站口，原因如下：RBC移交点必须布置为正反向信号机与进站或出站信号机单向防护原则相违背；RBC移交点6 m处需布置执行应答器，而进站口前方40 m需布置进站应答器，因此这两组应答器的组间距为34 m，违背了应答器组间距必须大于100 m的布置原则。

10）MA最大长度为可配置项，MA最大长度的设置必须与RBC的管辖范围及列车允许最高速度相适应，即MA最大长度不应覆盖两个移交点。

11）采用通信方式移交时，接收RBC的车地通信区域须提前延伸到移交RBC控制区域内方列车运行40 s的区段。

2.3 等级转换

1）等级转换区域禁止设置在调车区。

2）C2→C3等级转换区域应设置呼叫应答器、预告应答器、执行应答器，且呼叫应答器组至执行应答器组的距离应大于列车按该区段线路允许速度运行40 s的距离，预告应答器组至执行应答器组的距离应大于列车按该区段线路允许速度运行20 s的距离，预告应答器与执行应答器不能设置在同一个闭塞分区，预告应答器与执行应答器之间不能存在道岔。

3）C2→C3等级转换点距离RBC切换边界之间应满足最高码序降至HU的距离，当不满足上述条件时，取消该站的等级转换点。

4）C3区域内车站接近及离去区段设置C2→ C3等级转换点，即设置在出站口和反向出站口。用于降级后按C2等级运行的列车重新恢复C3等级运行。

5）C2→C3等级转换不宜设置在列车制动区（降速区）的轨道区段。

6）C3→C2等级转换区域应设置预告应答器和执行应答器。

3 工程实例

根据以上设置指导原则，以杭州枢纽方案为例进行研究。杭州枢纽主要包括杭州东站（普速场、沪杭长场、宁杭甬场）、杭州南站（普速场、杭甬场、杭长场）、杭甬线路所、杭长线路所、杭州动车所、笕桥线路所、笕桥站、K181线路所、艮山门到发场和既有杭州站。

杭州枢纽设置3套RBC，即杭州东RBC、杭甬RBC1、杭甬RBC2,RBC管辖范围及RBC切换设置如图5所示。

3.1 RBC布置方案

杭州东站RBC管辖杭州东站沪杭长场、杭州东站宁杭甬场、宁杭线杭州东线路所，含29股道，1处等级转换点，约33 km的区间，与3个RBC移交，根据列车数量计算公式：

列车数量=29×1.5+1+33/12+4×2=56列；

杭甬RBC1管辖杭州南站杭长场、杭州南站杭甬场、杭甬杭州南线路所、杭长线路所，含12股道，0处等级转换点，约60 km的区间，与3个RBC移交，根据列车数量计算公式：

列车数量=12×1.5+0+60/12+4×2=31列；

杭甬RBC2管辖绍兴柯桥、上虞北、余慈三站，含16股道，0处等级转换点，约140 km的区间，与1个RBC移交，根据列车数量计算公式：

列车数量=16×1.5+0+140/12+1×2=38列；

管辖范围内的列车数均满足 “单个RBC应能同时管理60列已注册列车”的技术指标。

3.2 RBC移交方案

如图5所示，杭州东RBC分别与沪杭RBC2、宁杭RBC2、杭甬RBC1等3个RBC移交，杭甬RBC1分别与杭甬RBC2、杭长RBC1及杭州东RBC等3个RBC移交，RBC之间均采用直接通信方式移交。

1）杭州东RBC移交点设置

* 杭州东RBC与沪杭RBC2移交点设置在笕桥线路所与杭州东站集中区分界处；其中沪杭RBC2→杭州东RBC→杭甬RBC1的MA最大长度将近11 km；

* 杭州东RBC与宁杭RBC2的移交点设置在K247线路所与中继站11集中区分界处，其中宁杭RBC2→杭州东RBC→杭甬RBC1的MA最大长度将近18 km；

* 杭州东RBC与杭甬RBC1的移交点设置在杭州东站与杭州南站集中区分界处，其中宁杭RBC2→杭州东RBC→杭甬RBC1的MA最大长度将近18 km；

综上，杭州东RBC的MA最大长度取最小值11 km，而杭州东RBC的最大允许速度为160 km/h，MA最大长度满足运行需求，因此杭州东RBC移交方案可行。

2）杭甬RBC1移交点设置

* 杭甬RBC1与杭甬RBC2的移交点设置在杭甬中继站1与绍兴柯桥站间集中区分界处，其中杭州东RBC→杭甬RBC1→杭甬RBC2的MA最大长度将近28 km；

* 杭甬RBC1与杭长RBC1的移交点设置在杭长线杭长线路所与杭长中继站1间集中区分界处，其中杭州东RBC→杭甬RBC1→杭长RBC1的MA最大长度将近22 km；

综上，因MA最大长度最大值为20 km，杭甬RBC1的最大MA长度可取值20 km，满足最大允许速度为350 km/h，MA最大长度满足运行需求，因此杭甬RBC1移交方案可行。

3.3 等级转换方案

沪杭客专、宁杭客专、杭州东站（沪杭长场、宁杭甬场）、杭州南站（杭甬场、杭长场）、杭长客专和杭甬客专均采用C3系统，C2作为后备列控系统。杭州东线路所、K181线路所、笕桥线路所、杭州动车所及动车走行线采用C2系统。

1）杭州动车走行线

动车走行线不设置C2/C3等级转换点，因杭州东站至杭州动车所之间的联络线只有2个轨道区段共1 449 m，无法满足C2→C3等级转换点设置的条件，杭州东站（沪杭长场、宁杭甬场）进出杭州动车所均采用C2系统控车。

2）杭州东线路所至K181线路所之间杭州联络线

杭州东线路所联络线不具备设置C2→C3等级转换点的条件，因C2→C3等级转换预告应答器组和执行应答器组不能设置于同一闭塞分区内，而联络线只有一个闭塞分区，不满足C2→C3等级转换点的设置条件。

杭州东线路所联络线不具备设置C3→C2等级转换点的条件，因杭州东线路所下行联络线正向按照设计线路速度，并考虑C3→C2预告应答器组距出站口的距离大于一个车尾保持的长度的要求，布置完C3→C2执行应答器组后，执行应答器组至K181线路所的进站信号机XK的距离无法满足速度100 km/h、-15‰坡度的制动距离要求。

上行联络线反向同样不具备布置C3→C2等级转换点的条件，如图6所示。