长大坡道和分相区设置对列控系统影响分析

2015-01-01袁焕靖

铁道通信信号 2015年1期

袁焕靖

在客运专线建设过程中，曾发生由长大坡道引起CTCS-2级列控系统限速的问题，在项目建设初期一般较难发现，经过后期列控车载仿真才能确定限速地点和原因。同时，CTCS-2级列控系统利用应答器传输自动过分相信息，并保留磁感应器自动过分相方式，有时由于分相区设置与列控车载设备过分相功能不匹配，造成列控车载设备通过分相区后二次切断主断路器。

1 长大坡道对列控设计影响分析

按照高铁设计规范，区间正线的最大坡度不宜大于20‰，困难条件下，经技术经济比较，不应大于30‰。一般大坡道用于部分困难区段的过渡，很少有大范围使用长大坡道的情况。如果小范围使用大坡道，对CTCS-2级列控车载设备计算制动距离影响不大，而大范围的长大坡道将对制动距离的计算产生较大影响。

1.1 列控车载设备计算控车曲线原理分析

CTCS-2级列控车载设备根据行车许可、最限制速度曲线 (MRSP)及列车制动性能 (含坡度因素、车体制动延迟时间)计算列车的动态监控曲线。其中行车许可主要由追踪码序和码序对应的闭塞分区长度决定;CTCS-2级区间正线追踪码序一般为HU-U-LU-L-L2-L3-L4-L5，由于L5为最高码，无法识别列车运行前方是否降速，因此，用于表示闭塞分区空闲的信息从HU至L4最多为7个，即连续7个闭塞分区对应的距离之和应满足列车最高运行速度要求。MRSP计算需要考虑线路固定限速、线路临时限速、列车构造限速及模式限速，并取所有速度限制中最严格的部分;当进入降速区段时，MRSP计算应考虑安全距离，进入升速区段时MRSP计算应进行车尾保持。列车的制动性能因车型和列控车载设备处理而异，车型不同制动性能有较大差异，延迟制动时间也不同;而列控车载对坡度信息的处理也有较大差异，如某型车载设备将大于20‰的下坡道均处理为-35‰，对制动距离计算即产生较大影响。

1.2 长大坡道对车载设备制动距离计算的影响

在《技规》第203条 (铁总科技【2014】172号《铁路技术管理规程》(高速铁路部分)第169条)中，对不同类型列车在200 km/h及以上速度条件下的紧急制动距离做出了相应规定。在普速铁路的牵引计算中，紧急制动距离和常用制动距离应同时考虑，以满足列车安全制动的要求。在客运专线和高速铁路项目中均配置了列控系统，列车正常运行过程中提供的行车许可足够长，不易触发紧急制动。因此，牵引计算主要考虑常用制动距离，而紧急制动距离作为衡量动车组性能的指标，是基于平道、直线及良好的轨面状态下计算或试验得出的。

在动车组厂家提供的制动性能基础上，列控车载设备厂家考虑不同的安全制动模型、测速测距误差、轮径修正、湿轨滑行、设备反应时间和制动空走时间等因素，其计算的常用制动距离较动车组提供的制动距离更长。在接近30‰的连续长大下坡道上，某型列控车载设备仿真制动距离达25 km，按照一般7个闭塞分区长度应满足制动距离要求，则每个闭塞分区平均长度达3.5 km以上。如没有特殊参数取值，牵引计算无法得出类似结果。

1.3 解决建议

从长大坡道地段不同列控车载设备计算制动距离有较大差异可以看出，目前对动车组的制动性能和列控车载设备动态监控曲线的计算，缺少统一的技术条件和验收标准，基本以厂家标准作为验收标准。随着动车组型号以及列控车载设备型号越来越多，如不及时制定统一的技术条件和验收标准，在其他项目中类似问题可能继续发生。为了过渡性解决该问题，建议对现有动车组制动性能和列控车载设备动态监控曲线的计算方法，以适当形式予以公开，在设计阶段可以通过牵引计算解决闭塞分区布置问题，而不是到联调联试阶段才能发现和解决问题。

2 分相区布置对列控设计影响分析

经过联调联试发现，部分长编动车组的CTCS-3级列控车载设备以后备模式CTCS-2控车时，自动过分相存在两次断主断路器 (简称主断)问题。

2.1 问题分析

分相区按照《关于设置高速铁路电分相标识暂行规定的通知》 (铁运〔2011〕49号)规定设置标志牌，以及《关于高速铁路车载自动过分相地面磁感应器位置调整的通知》(铁运电〔2012〕60号)规定设置磁感应器，存在两次断主断问题;如按照《铁路技术管理规程》(铁道部令第29号)标准设置时，不存在两次断主断问题。

列控数据按照正反向断电标围成的范围作为分相区描述。CTCS-2级列控车载设备在车头越过分相区终点600 m后，应停止输出过分相选择信号(即取消对磁感应器过分相信号的屏蔽)(铁总运〔2014〕29号第5.10.1.3条)。磁感应器布置及取消屏蔽磁感应器信号的相对位置如图1所示。

图1 磁感应器布置及取消车载屏蔽磁感应器信号相对关系示意图

从图1可以看出，在车头越过分相区600 m后，取消了对磁感应器信号的屏蔽，而此时车尾的磁感应接收装置，仍能接收到磁感应器的信号，导致再次断主断。为何只有CTCS-3级列控车载设备工作在CTCS-2级模式时才会发生上述问题，简要分析如下:

1.CTCS-3级等级下，列控车载设备一直输出GFX禁止信号 (即选择 ATP过分相) (铁运〔2012〕211号第5.13.1.3条)，列车会全程屏蔽磁感应器过分相信号，因此不会出现该问题。

2.仅安装CTCS-2级车载设备的列车，一般不具备应答器自动过分相功能，而是利用磁感应器自动过分相，因此，不会出现该问题。但CTCS-2级车载设备正在研究应答器过分相功能，后续可能会发现该问题。

3.铁运电〔2012〕60号文发布后，按照该文规定设置磁感应器且开通的CTCS-2级线路较少，该问题未引起关注。

2.2 解决建议

1.将磁感应器和断合标改按技规标准设置，列控数据暂不修改。

2.列控车载设备作软件修改，将过分相后的对磁感应器的屏蔽距离由600 m调整为1000 m左右。该方案目前已颁布实施，详见《CTCS-3级列控车载设备技术规范 (暂行)补充规定》(铁总运〔2014〕198号)和《CTCS-2级列控车载设备暂行技术规范补充规定》(铁总运〔2014〕199号)的相应内容。