CTCS2＋ATO列控系统在珠三角城际轨道交通中的应用

张小星

2009年3月国家发改委批复广东珠三角城际轨道交通网的建设规划，至2020年将建成16条城际线，共计1478km。为节约工程投资，早在珠三角城际轨道交通立项及规划阶段，广东省就要求设计单位借鉴地铁的经验和相关标准，研究珠三角城际轨道交通标准车站股道有效长方案。由于设计单位提出了标准车站股道有效长为400m，因此相应地列控系统需采用ETCS1＋ATO控制方式；又由于该线路设计速度在200km／h以下，站点较多，平均站间距在6～7km，需增设自动驾驶功能，以便减轻司机的工作强度；同时从节能和乘客安全方面考虑，珠三角城际轨道交通车站站台均设有站台门 （地下站为屏蔽门，高架站为安全门，统称为站台门），尤其是侧线设置的站台门与站台边缘只有20mm，因此需要保证动车组车门与站台门精确对位。综上所述，珠三角城际轨道交通运营动车组有必要增设列车自动驾驶ATO功能。

为与国家干线铁路互联互通，珠三角城际轨道交通列控系统技术最终确定为CTCS2＋ATO。该列控系统在我国铁路行业为首创，尚无成功经验，为确保珠三角城际轨道交通最早建设的莞惠线、佛肇线信号系统顺利开通，在莞惠线设试验段，开展CTCS2＋ATO列控系统试验验证工作。

1 CTCS2＋ATO列控系统供货商的确定

在铁路总公司科技部的支持下，根据目前我国客运专线信号列控系统供货商现状，确定邀请具有一定技术研发和生产能力的北京全路通信信号研究设计院有限公司、北京和利时集团公司、北京华铁信息技术开发总公司和卡斯柯信号有限公司4个供货商，共同参与莞惠线CTCS2＋ATO试验段的试验验证工作。

2 CTCS2＋ATO列控系统技术方案的确定

根据珠三角城际轨道交通网运营需求分析，确定ATO的主要功能：①列车按照调度运行计划自动驾驶；②列车旅客信息自动报站；③列车到站精确停车；④列车车门与站台门联动；⑤列车有人自动折返。

同时，作为业主，需要在研发使用之初就全面考虑今后城际轨道交通网建设发展需求，及时跟踪、调整、确定相应技术方案。为了培育市场，适应市场经济发展需要，在技术总体方案研究阶段，公司就确定了方案应满足通用性、兼容性、统一性、安全性、模块化等方面的要求。通过与设计单位及供货商和动车组生产商不断地沟通、探讨研究，引导设计单位及时调整设计方案，要求各供货商按照市场化运作模式需要研发设备，从源头防止新产品技术垄断。具体做法如下。

1．信号车－地通信方案确定。为顺应今后发展趋势，满足各供货商的通用性要求，将车－地通信原设计只适合个别供货商的环线方案，调整为对各供货商均适用的基于GSM－R无线通信方案。根据城际轨道交通信号车－地通信集中在站内的特点，将车站内的GSM－R无线通信调整为单网同址冗余方案，以提高站内GSM－R系统通信的可靠性，并保留原设计区间采用GSM－R无线通信单网交织方案，以节约投资，满足信号车－地通信方案通用性的要求。

2．信号车－地设备兼容性要求。由于珠三角城际铁路规划有16条线路，各条线路会因建设时序不同而可能采用不同的信号列控设备。因此，分别对车载和地面系统而言，必须要能确保任一供货商的车载或地面设备均能适应不同的地面及车载设备，引导供货商开发具有兼容性的信号车－地设备，为今后实现珠三角城际轨道交通网内的互联互通打下基础。

3．多个供货商的信号车载设备与车辆系统统一性要求。为使各供货商提供的设备不会因产品不同，而需要改变与车辆系统的接口条件、编码标准及人机操作界面，在产品研发阶段，公司就多次组织供货商与动车组制造商开展设计联络，及时确定车载设备人机对话界面统一标准；车门、站台门联动控制统一标准；车载ATO设备与车辆牵引、制动、显示系统接口统一标准等。

具体在信号与车辆接口方面主要做了以下工作：①确定一端车载信号系统统一使用车辆上3个速度传感器和2个天线；②确定车载信号设备与车辆之间逻辑接口；③确定ATO通过车辆提供的4条硬线接口，采用编码方式输出1～10级牵引指令；④确定ATO通过车辆提供的7条硬线接口，采用编码方式输出1～7级制动指令；⑤确定当ATO控车时，车辆坡道启动保持制动施加及缓解的逻辑；⑥确定车载信号设备与车辆网络通信采用RS－485接口，明确通信协议；⑦确定CRH6A（200km／h）型动车组车辆 “组合零位”的含义；⑧确定ATO控车时，ATO输出牵引指令通过增加车辆编码功能设备DXM，与车辆司控器保持一致，传送给车辆信息控制装置MON；⑨确定车载信号与车辆统一的旅客信息服务系统PIS报站模式；⑩确定CRH6F（160km／h）型动车组车辆与信号车载设备的接口。

4．对车载ATO和通信控制服务器CCS设备安全性要求。明确车载ATO设备安全完整性等级SIL为Ⅱ级，地面CCS设备安全完整性等级SIL为Ⅳ级。

5．对信号车载设备模块化设计要求。按照增加ATO功能应尽量减少对CTCS2列控系统影响的原则，明确车载ATO设备、地面CCS设备设置应相对独立，要求供货商提供的车载ATO设备不能影响列车自动防护设备ATP的正常使用；地面CCS设备不能影响CTCS2列控系统的正常使用。

3 莞惠线CTCS2＋ATO试验段验证工作

3．1 莞惠线CTCS2＋ATO试验段规划

为确保该试验段能在规定时间内顺利实施，需在建设初期就对试验段进行施工组织规划设计，指导参建单位有序开展试验段施工。应综合考虑以下因素：①全线征地拆迁工作进度情况；②试验段要有就近与国铁接轨的线路方案；③要有能满足试验车达到设计速度，并进行相关试验所必须的长度，以及其折返所必须的线路条件；④试验段内或附近要有试验车的日常检修场所及装备；⑤为节约试验时间，验证各车载设备与各地面设备系统的兼容性，试验段内要有能容纳多个参试设备供应商安装其列控地面设备的主控或中继车站 （主控或中继站数量应尽量≥参试设备供应商数量）；⑥试验段的调度中心设置位置。

3．2 莞惠CTCS2＋ATO试验段建设实施情况

根据上述因素，选取了莞惠线常平东－惠环站（GDK52＋320至GDK90＋687）作为试验段，先行开展CTCS2＋ATO功能试验验证工作。

如图1所示，试验段全长38．367km，包含惠环站、仲恺站、沥林北站、银瓶站、樟木头东站和常平东站。其中惠环、沥林北和常平东为主控站，银瓶为中继站，惠环和常平东为折返站，沥林北站与京九线谢岗站接轨；在沥林北站与京九线谢岗站接轨的联络线上靠近沥林北站侧设置临时动车检修库；试验段临时调度中心设于沥林北站内。

3．3 莞惠CTCS2＋ATO试验验证组织工作

1．莞惠试验段信号施工组织设计。为节约成本，尽量采用本线已招标采购的信号工程设备，如联锁CBI、列控中心TCC、调度集中CTC、轨道电路ZPW－2000、CRH6A型试验动车组等设备。利用穗莞深城际铁路CTC设备在沥林北站搭建临时调度指挥中心，为ATO试验提供必要的技术支持。将沥林北站临时调度指挥中心的终端设备设置在广州临时调度所中，方便广铁集团公司调度人员操作管理。

2．列控系统地面设备布设。为提高试验验证工作效率，将4个设备供货商的列控中心TCC分别设置在常平东、银瓶、沥林北和惠环3个主控和1个中继站内，并分别与各站的联锁、监测等设备联接。4个供货商的CCS设备均设置在沥林北站，并按时段先后分别接入系统进行试验，从而达到验证4个供货商TCC和CCS设备与CBI、CTC设备兼容性的目的。

3．车载设备布设。考虑到4个供货商的ATP／ATO车载设备配线、传感设备等难以统一的现状，为了避免车载设备倒换增加试验停轮时间，缩短试验动车组在线总体试验时间，计划配置2列CRH6A型试验动车组同时上线试验，在2列试验动车组4个头车上分别安装4个供货商的ATP／ATO车载设备。

4．试验验证工作内容：①因增加ATO功能后，ATP软件相应修改后的型式试验；②ATP与CRH6A型动车组接口型式试验；③信号系统CTCS2＋ATO功能试验测试；④4个供货商ATO、CCS设备测试。

3．4 试验验证成果

按照铁总科技部批复的 《城际铁路CTCS2＋ATO列控系统测试大纲》的要求，测试单位首先在实验室内完成仿真测试。莞惠城际铁路试验段现场测试共设118个测试案列，其中ATO相关功能测试案列47个，CTCS2级车载设备工作模式及模式转换测试案列48个，接口测试案列23个。现场实车试验除了防淹门防护、车载设备与不同车型的接口、三门车型与站台门联动3个案例，因现场不具备条件未作测试外 （但已在实验室通过仿真测试），其余115个案例均完成了测试。对试验中发现的司机操作界面DMI不统一、车载信号设备与动车组联动关系及动车组与站台门联动关系等问题，及时研究处理，完善了相关功能。通过实车试验，有效地检验了CTCS2＋ATO列控系统功能、不同供货商CTCS2＋ATO列控系统车载设备和地面设备之间能够实现互联互通 （即网内兼容性），以及装备有城际铁路CTCS2＋ATO列控系统的列车，可在国家干线CTCS2／CTCS－3铁路上以ATP方式控车运行的功能。

图1 莞惠线CTCS2＋ATO试验段示意图

城际铁路CTCS2＋ATO列控系统测试报告及4个供货商ATO、CCS设备试用测试报告已于2015年10月23日通过铁路总公司科技部组织的专家评审。

4 结束语

为使CTCS2＋ATO列控系统能及时、顺利地在珠三角城际轨道交通网内使用，公司积极做好牵头组织工作，从珠三角城际轨道交通CTCS2＋ATO列控系统用户需求、总体技术方案申报确定，到试验段的规划及验证测试组织，协调解决了车－地通信方案以及信号车载设备与车辆、站台门等系统的接口问题，策划组织莞惠线常平东至惠环CTCS2＋ATO试验段的建设工作，并与广铁集团公司共同组织了试验段的实车试验验证。目前，试验测试成果已通过铁路总公司科技部组织的专家评审，为列控系统CTCS2＋ATO这项新技术在珠三角城际轨道交通网内的应用打下基础。

［1］ 徐啸明，袁湘鄂，李萍．CTCS－2级列车运行控制系统应用丛书／／列控车载设备［M］．北京：中国铁道出版社，2007．

［2］ 徐啸明，袁湘鄂，李萍．CTCS－2级列车运行控制系统应用丛书／／列控地面设备［M］．北京：中国铁道出版社，2007．

［3］ 钟章队，李旭，蒋文怡，等．综合数字移动通信系统（GSM－R）［M］．北京：中国铁道出版社，2003．