无线闭塞中心控车计算公式的优化研究

刘长波

（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）



无线闭塞中心控车计算公式的优化研究

刘长波

（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

以工程设计遇到的问题为契机，总结原无线闭塞中心（RBC）控制列车数量计算公式存在变量取值定义不清、混乱甚至错误的情况，原公式已不满足路网建设和新技术发展，尤其在枢纽地区或多线并行时，计算的RBC控车数误差较大，给工程设计带来一定麻烦。通过对影响RBC控制列车数量因素的研究，对各变量进行优化分类，使之更准确明晰，在此基础上提出新的RBC控制列车数量计算公式，新计算公式较原计算公式的计算结果更准确。

RBC控车计算公式；RBC容量；优化

1　概述

截止到2015年底，全国高速铁路里程近1.9万km，其中采用CTCS-3级列车控制系统的线路里程近万km。无线闭塞中心（RBC）作为CTCS-3级列车控制系统的核心设备，其设置数量的合理性不仅可优化列控系统集成设计方案，也可节省工程投资。RBC的处理能力（RBC容量）决定RBC数量，而单RBC能同时处理的列车数量是RBC容量最重要的一个指标。随着高铁路网和交通枢纽建设，以及列控系统技术的发展，《高速铁路设计规范》中RBC控制列车数量计算公式已显示出其明显不足，不同取值计算出的控车数量差异较大，在满足RBC处理能力指标情况下，工程需要的RBC数量也产生差异，这给工程实施和投资预算带来难度。本文在总结工程经验、技术变化的基础上，对计算公式优化进行研究，提出优化后的新计算公式。

2　当前计算公式存在的问题

2.1RBC处理能力指标及计算公式

根据《无线闭塞中心技术规范》，单RBC处理能力主要指标为：

单个RBC应能同时处理至少30列已注册的列车（指RBC控车数量）；

单个RBC应能同时处理至少480个设置的闭塞分区；

单个RBC应能同时连接至少3个计算机联锁；

单个RBC应能同时连接至少2个相邻RBC。

除RBC控车数量指标外，其他指标相对计算简单。为了计算RBC控车数量，在《高速铁路设计规范》中给出明确的参考计算公式及变量取值说明，参考计算公式及变量取值说明如下：

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控制范围特殊区段内同时与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%～15%；

L：单个RBC控制范围内单条正线的长度（m）；

L1：RBC切换预告点与执行点之间的长度（m）；

LI：列车运行间隔长度（m）；

n：单个RBC控制范围内铁路正线数量。

2.2存在的问题

通过对上述公式的研究发现，该计算公式存在明显不足之处。

1）变量取值定义不清

如T支是指C2/C3等级转换还是联络线内管辖的列车数；

当RBC间通信时，RBC切换预告点已不明确体现，所以L1取值已无法确定且与L长度重复；

当单RBC管辖范围内存在大于2条线路时，n的取值为不明确甚至导致无法取值。

2）变量取值混乱或错误，导致计算结果误差严重

LI定义为列车运行间隔，当单RBC管辖范围内各线路的运行间隔不一致时，取值统一导致计算误差严重。

3　计算公式优化研究

3.1优化计算公式的研究

为计算单RBC的控制列车数量，应从如下几个方面研究。

1） 股道停车数。假设单RBC控制范围内的车站每个到发线股道（正线股道按区间计算）停放一列与RBC建立通信链接的车。

2） 正线追踪列车数。单RBC控制范围内每条正线（按车站正线股道）能运行的列车数。

3） 等级转换处列车数。等级转换应考虑C2→C3等级转时，提前呼叫RBC的列车数，C3→C2等级转换未成功，RBC仍需控制的列车数，可纳入区间追踪列车数一同计算。

4） RBC移交处列车数。

5） 其他特殊区段列车数。如动车段、试车线等特殊区段需要呼叫RBC的列车数。

3.1.1正线追踪列车数

根据高速铁路列车追踪间隔时间的计算，区间追踪间隔时间I追，正线通过追踪间隔时间I通过如公式（3）、（4）：

将公式（3）、（4）追踪间隔时间统称为I追，其中车站正线通过速度与区间速度保持一致。

另记：列车追踪间隔距离L追为追踪间隔时间I追内运行的距离，L总为某线路总长度，T为正线追踪列车数，所以可推出：

通过公式（5）、（6）可知，正线追踪列车数T和追踪间隔时间I追、线路综合平均运行速度V均速以及线路总长度L总有关。同一线路，在线路允许速度固定的情况下，I追越大，T越小，即追踪列车数与追踪间隔时间成反比；同一线路，在追踪间隔时间一定的情况下，V均速越大，T越小，即追踪列车数与线路综合平均运行速度成反比。

经分析可知，公式（1）中将RBC管辖内n线路的列车运行间隔LI取同样值是不合适或错误的。

3.1.2等级转换处列车数

等级转换处列车数分为C2→C3等级转换列车数和C3→C2等级转换列车数。根据《CTCS-3级列控系统总体技术规范》C2→C3等级转换，需设置RBC连接应答器组、等级转换预告应答器组、等级转换执行应答器组。CTCS-3级系统应只向真正进入CTCS-3级区域的列车提供行车许可。由于CTCS-3级系统不对CTCS-2级线路进行控制，不能获得CTCS-2级线路实际进路，为此在至转换边界前唯一进路的线路上，设置用于向车载设备提供准确进路的级间转换预告应答器组。当列车前端通过预告应答器组时，车载设备向RBC报告列车位置，RBC据此确定列车接近的准确进路，同时根据CTCS-3级控制区域的联锁进路条件，向车载提供包括线路参数的运行许可及级间转换命令。所以即使列车未行驶至RBC控制范围，只要越过RBC连接应答器组就和RBC建立链接。至此，RBC连接应答器组至C2/C3等级转换边界的距离决定C2→C3等级转换点列车数量。

目前，根据《CTCS-3级列控系统应答器应用原则（V2.0）》相关规定，RBC连接应答器组至C2/C3等级转换边界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。实际工程中，C2→C3等级转换一般位于联络线上，受实际线路条件的影响，距离一般不会超过40 s，该时间远小于该区段线路的列车运行追踪间隔时间，也就是说正常情况下，RBC连接应答器组至C2/C3等级转换边界的距离内仅有一列车。

C3→C2等级转换时，当列车头部通过C3/ C2边界时，地面设备将命令车载转为CTCS-2级系统控车，一旦列车转为C2等级控车，将释放与RBC的链接。考虑到等级转换失败，即使列车越过C3→C2等级转换点，RBC仍将控制该列车。那么，RBC延伸至C2区域的距离决定C3→C2等级转换处的列车数。目前工程中，该距离一般按等级转换点允许速度的一个完整常用制动距离，该距离可纳入正线长度内按正线追踪一同计算。

3.1.3RBC移交处列车数

根据欧标Subset-026第三章和《无线闭塞中心技术规范》相关规定，若RBC向车载设备发送的完全监控模式行车许可到达RBC移交边界时（即进入另一个RBC控制区域），则RBC应作为移交RBC启动移交流程。此时，移交RBC应向车载发送一个RBC切换命令（包括接收RBC的标识号和电话号码），使车载设备在给定位置（位于RBC边界）切换到接收RBC，车载根据切换命令呼叫接收RBC。

where v0is the velocity of body-reference system,er and eu are the tensor representations of r and u.

欧标中移交RBC发送RBC切换命令至RBC移交边界距离是可变的，目前也有RBC按固定距离发送。那么RBC移交处列车数与这个距离有无关系呢？欧标中这个距离虽然是可变的，但在行车许可未延伸过边界时是不启动移交流程的，避免了紧急追综时，多车在同一移交点同时呼叫接收RBC。

《无线闭塞中心技术规范》同时也规定，RBC应能同时处理多辆列车在不同移交点的移交，但同一移交点同一时刻只能有一列车处于移交状态。这样，RBC移交处的列车数和移交RBC何时发送RBC切换命令就无关了。

3.1.4优化后的RBC控车公式

综上分析，RBC控制列车数量的计算参照公式优化如下。

式中：

T系统：本RBC自身允许同时链接的列车数；

T总：单个RBC控制范围内同时与其链接的列车总数；

T股：本RBC控制范围内各站侧线股道存放的同时与其链接的列车数；

T其他：本RBC控制范围内动车段CTCS试车线等特殊区段同时与其链接的列车数；

T余：本RBC控制范围内预留可同时链接的列车数，按“T系统”的10%～15%计；

TC2/C3：本RBC控制范围内CTCS-2级→CTCS-3级等级转换处的数量；

TRBC-RBC：本RBC控制范围内与相邻RBC移交处的数量；

Li：本RBC控制范围内第i条线路的正线长度（km）；

LI：本RBC控制范围内第i条线路相邻列车之间的运行间隔（km）；

n：本RBC控制范围内的正线数；

3.2 举例说明

某RBC2管辖正线上下行各100 km，线路允许速度为300 km/h，联络线上下行各10 km，线路允许速度为120 km/h，列车运行追踪间隔均为3 min。管辖范围内5个车站，车站1为8股道（含2正线股道，下同），车站2为4股道，车站3为4股道，车站4为6股道，车站5为14股道。RBC2与RBC1、RBC3均为通信移交，联络线上下行线路各存在1处等级转换点。

根据公式（7）计算：

T股=6+2+2+4+12=26（列），未考虑重联解编

TC2/C3=2列

TRBC-RBC=4列

正线LI=300/3.6×180=15 km，联络线LI= 120/3.6×180=6 km；正线长100 km，联络线长10 km，考虑到C3-＞C2等级转换时，RBC需向C2区域延伸一个制动距离，按10‰下坡，120 km/h制动到0 km/h的距离为2 km记，即联络线长按12 km考虑。

根据RBC-TH型RBC处理能力指标，单RBC能控制60列车，满足T总＜T系统并满足T余指标。

特别说明：

1）上述计算结果未考虑重联动车组解编后同时呼叫RBC相背发车的情况，若存在此种情况，T股将增大。由于重联解编位置不确定，在工程设计时，根据需要适当考虑。

2）上述计算结果线路速度按统一值考虑，实际工程中，全程线路允许速度不可能是统一值，存在不同的路段速度，实际计算时应综合考虑。

4　结束语

根据在枢纽工程设计中遇到问题，对CTCS-3级别列控系统相关规范进行研究发现，原RBC控车计算公式已不能满足新技术和路网建设的需要。本文通过对影响RBC控制列车数量因素的分析，对各变量进行优化分类使取值更准确明晰，在此基础上提出了新的RBC控制列车数量计算公式，新计算公式较原计算公式的计算结果更准确，对新建线路和枢纽地区RBC布置提供了指导意义。

［1］国家铁路局.TBT 3330-2015 无线闭塞中心技术规范［S］.北京：中国铁道出版社，2015.

［2］国家铁路局.TB 10621-2014 高速铁路设计规范［S］.北京：中国铁道出版社，2014.

［3］铁运［2012］212号 无线闭塞中心技术规范（暂行）［S］.

［4］科技运［2010］21号 CTCS-3级列控系统应答器应用原则（V2.0）［S］.

［5］科技运［2008］34号 CTCS-3级列控系统总体技术规范［S］.

［6］ Subset-026-v2.3.0d ERTMS/ETCS System Requirements Specification［S］.

［7］张岳松，田长海，姜昕良，等.高速铁路列车间隔时间的计算方法［J］.中国铁道科学，2013，34（5）：120-125.

Based on the problems in engineering design， this paper points out that the original formula for calculating the number of trains controlled by RBC has problems such as unclear， confusion variable defi nition， even wrong. So the original formula cannot meet the demands in railway network construction and development， especially in a junction with several lines because there will be large errors as calculating the number of trains controlled by RBC， which must result some problems in engineering design. The paper studies the factors having infl uences on the number of trains controlled by RBC， classifi es the variables to make them more accurate， and puts forward a new formula for calculating the number of trains controlled by RBC to get more accurate results than the original formula.

formula for calculating the number of trains controlled by RBC； RBC capacity； optimization

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.001

2016-01-12）