基于纯国产信号设备的京津城际延伸线CTCS-3D级列控系统方案介绍

2014-01-01张新明王俊高

铁道通信信号 2014年3期

张新明王俊高段武

京津城际延伸线 (天津站至于家堡站)工程设计时速300 km，正向追踪间隔3 min，反向运行采用自动站间闭塞。共设4个车站和2个线路所，分别是天津站 (既有)、机场西线路所、军粮城北站、滨海西线路所、塘沽站城际场和于家堡站。

京津城际铁路采用CTCS-3D级列控系统，其特点是:地面设备以国外ETCS-1级列控系统为基础，在对其进行了适应性功能扩展 (改造国外设备，增加国产设备)后，可同时满足ETCS-1级和CTCS-2级列控系统的功能需求。京津城际延伸线可以采用与京津城际铁路一致的列控系统方案，简称为“京津城际方案”。

在满足与京津城际铁路互联互通的前提下，本文提出一种采用纯国产信号设备，在对国内客专CTCS-2级地面列控系统进行适应性修改的基础上，构建京津城际延伸线CTCS-3D级列控系统的方案，简称为“本文方案”，在主要控车功能方面虽与京津城际方案基本一致，但同时又进行了适当功能优化。

下面具体对这2种方案的部分功能进行对比分析。本文方案中的CTC(调度集中控制)、列控中心、计算机联锁和临时限速服务器等地面设备的组成、结构、功能和接口，尽可能与国内客专CTCS-2级列控系统标准保持一致。图1给出了本文方案中延伸线调度台、CTC、列控中心、计算机联锁和临时限速服务器的接口关系示意图，其中虚线框表示既有设备改造，实线框表示新增设备。

图1 本文方案中部分地面设备的接口关系示意图

1 联锁与室外信号机

在京津城际方案中，延伸线全线设置1套Simis-W区域控制联锁系统，实现区间和站内进路控制。该联锁系统控制MSTT(轨旁控制模块)，由MSTT控制站内信号机和区间白灯。进、出站信号机均采用矮型“红、封、白”机构，常态点灯;调车信号机采用标准机构，常态点灯。区间闭塞分区分界处设置带白灯的停车标志牌。

在本文方案中，每站各设置1套国产计算机联锁设备，只实现站内接、发车进路控制 (不控制区间白灯)。站内信号机的设置与京津城际方案一致，而在区间闭塞分区分界处设置不带白灯的停车标志牌，由列车上的机车信号显示来指导司机进行区间停车后的启车越行控制。具体分析如下。

1.在京津城际方案中，由联锁系统控制区间的进路办理，区间办理进路后，白灯亮，区间进路解锁后，白灯灭，常态灭灯。在本文方案中，国产计算机联锁不控制区间进路，不能实现京津城际方案的点灯方式。

2.若以控制国内区间通过信号机的方式来控制白灯，则只要运行前方区段空闲，白灯就亮，常态为亮灯。这与京津城际方案的点灯含义不同，一灯二含义会误导司机。

3.装备ETCS-1级或CTCS-2级车载设备的动车上都有机车信号显示，由机车信号指导司机是可行的。

2 列控中心

在京津城际方案中，每个车站各设置1套国产列控中心，其功能如下。

1.根据轨道区段占用状态、区间闭塞方向、落物防护区段报警信息及来自计算机联锁系统的进路信息，控制站内和区间轨道电路的载频和低频信息编码，并控制站内及区间轨道电路发码方向。

2.实现站间运行方向与闭塞控制。

3.与邻站列控中心之间传输区间轨道电路状态、区间闭塞和方向条件等安全信息，以及相关状态信息。

4.根据列车在区间的走行逻辑，对轨道电路占用、出清、非正常逻辑进行判断和报警，并采取必要的防护措施。

本文方案中的列控中心除实现上述功能外，还具备如下功能:通过列控安全数据网接收来自临时限速服务器的限速信息，以及来自计算机联锁的车站进路信息;根据限速设置、站内进路状态、轨道区段占用状态、区间闭塞方向和落物防护区段报警等信息，实现有源应答器报文(采用预存报文方式)的逻辑选择;通过若干室内和室外LEU，将所选报文传至站内和区间相应的有源应答器。

3 LEU设置

在京津城际方案中，所有有源应答器都由轨旁控制模块MSTT控制，不考虑有源应答器控制模块或控制端口的冗余性。

在本文方案中，采用LEU控制有源应答器，其特点如下。

1.进、出站信号机处的有源应答器由室内LEU控制。控制进站信号机处有源应答器的LEU采用冗余设置;控制出站信号机处有源应答器的LEU按照N+1冷备方式设置。

2.采用室外LEU控制区间的有源应答器。列控中心通过光通信方式控制室外LEU。考虑每个室外LEU控制同一条线上相邻的2个有源应答器，且实现端口热备冗余。

3.客专CTCS-2级列控中心标准:最多控制16个LEU。本文方案中，为了提高系统工作稳定性，避免系统的满负荷运行，建议每站列控中心的LEU控制量不超过14个。

4 调度台与临时限速

在京津城际方案中，临时限速命令由调度台拟定后，通过CTC系统发送给Simis-W区域控制联锁系统，联锁根据该限速命令以及相关进路状态、落物防护区段报警等信息，控制MSTT的报文选择。京津城际延伸线可以与原京津城际铁路合并调度台。

本文方案:

1.与京津城际铁路调度台相邻设置京津城际延伸线调度台。在天津城际场衔接处互设复示终端，以方便调度人员对全线运行情况的掌握。运行图与调度命令等无法实现贯通，需要按照独立线路处理。

2.各站新设CTC站机，接入北京局客专调度所CTC总机系统。

3.临时限速命令由新设置的京津城际铁路延伸线调度台拟定，通过临时限速服务器 (京津城际延伸线全线设置一套临时限速服务器)给各站列控中心下达。

4.临时限速区按闭塞分区管理，正线限速级别只考虑45、80和160 km/h三挡，侧线限速级别只考虑45、80 km/h二挡，不对一定线路范围内最多允许设置几处限速作额外限制。由调度台负责限速区和限速级别拟订时的管理和限制。临时限速服务器和列控中心维持国内客专CTCS-2级标准不变。

5.在京津城际方案中，应答器报文里的线路速度信息包，不仅包含了线路的固定限速，还隐含了临时限速。本文方案也采用这种方式。

5 应答器组与报文

图2 本文方案中的区间应答器组布置

在京津城际方案中，区间正方向运行采用追踪方式，在正方向每个闭塞分区入口处设置1个应答器组 (含1个有源应答器+2个无源应答器)，有源应答器发送控制正向行车所需要的ETCS-1级行车许可和线路速度信息，无源应答器发送控制正向行车所需要的应答器链接、线路坡度、轨道区段、不含临时限速信息的CTCS-2包、公里标、文本(车站、桥梁、隧道等名称)和分相区信息等。这与本文方案一致 (如图2所示)。区间反方向运行采用自动站间闭塞方式，在发车站的离去区段上设置1个区间应答器组 (含1个有源应答器+2个无源应答器)，有源应答器发送控制反向行车所需要的ETCS-1级行车许可和线路速度信息，无源应答器发送控制反向行车所需要的应答器链接、线路坡度、轨道区段、不含临时限速信息的CTCS-2包、公里标、文本和分相区信息。另外在接车站的接近区段设置1个区间应答器组 (含1个有源应答器)，发送用于站内反向接车的ETCS-1级注入应答器报文 (含注入位置参考信息、ETCS-1级行车许可和线路速度信息)。本文方案则将该注入应答器取消，代以纯定位应答器，其功能由相邻的区间有源应答器实现 (如图2所示)。

在京津城际方案中，进站信号机和出发信号机处的应答器组采用2个有源应答器+1个无源应答器的设置方式。本文方案将组内有源应答器简化为1个，即采用1个有源应答器+1个无源应答器的设置方式，该有源应答器整合了ETCS-1级车载设备和CTCS-2级车载设备需要的控车信息 (如图3所示)。有源应答器功能合并可以减少列控中心的LEU负载，有利于整个系统的工作稳定性。相关应答器组报文内容如下。

图3 本文方案中的站内应答器组布置

1.进站信号机处有源应答器的正线接车进路报文，包含接车方向有效的应答器链接、ETCS-1级行车许可和线路速度信息。

2.进站信号机处有源应答器的侧线接车进路报文，包含接车方向有效的应答器链接、ETCS-1级行车许可、线路速度和轨道区段信息。

3.进站信号机处无源应答器报文，包含接车方向有效的线路坡度信息、不含临时限速信息的CTCS-2包以及相反方向的调车危险信息。

4.出发信号机处有源应答器的正线发车进路报文，包含发车方向有效的应答器链接、ETCS-1级行车许可和线路速度信息。

5.出发信号机处有源应答器的侧线发车进路报文，包含发车方向有效的应答器链接、ETCS-1级行车许可、线路速度和轨道区段信息。

6.出发信号机处无源应答器报文包含发车方向有效的线路坡度、公里标和不含临时限速信息的CTCS-2包。

对于区间和站内的纯定位应答器，本文方案与京津城际方案保持一致。

在京津城际方案中，侧线股道上安置注入应答器组，实现列车侧线通过的提前提速 (减少效率损失)。本文方案将该注入应答器组取消，代以纯定位应答器，提高侧线通过效率的功能由股道入口处的有源应答器承担，该有源应答器发送CTCS-2级发车进路预告报文+ETCS-1级注入应答器报文。当办理侧进侧出通过进路或直进侧出通过进路时，股道入口处有源应答器发送与通过进路方向一致的应答器链接、注入位置参考信息、ETCS-1级行车许可、线路速度和轨道区段信息 (如图3所示)。

6 落物防护

在京津城际方案中，列控中心根据来自落物防护区段的报警信息控制落物区段及其上一个轨道区段发送红码，Simis-W联锁根据落物报警信息，缩短相关有源应答器报文中的ETCS-1级行车许可，并通过轨旁控制模块MSTT将更新后的报文发送给有源应答器。ETCS-1级车载设备接收到由机车信号发送的码序突变指令后触发制动，并在运行前方有源应答器处收到缩短的ETCS-1级行车许可。客专CTCS-2级车载设备根据接收到的突变码序重新计算出缩短的CTCS-2级行车许可。

本文方案则由列控中心整合京津城际方案中列控中心和Simis-W联锁两者的落物防护功能。