既有站计算机联锁设备改造方案研究

池春玲

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063）

1 概述

随着铁路网的不断发展，大量既有线需要进行扩能改造或新线接入既有枢纽地区车站，造成车站技术标准变化等，其中信号设备是改造工程的重难点之一，施工过程中需要停用既有信号设备，对铁路造成运输影响和干扰，而作为铁路运输“中枢神经”的联锁改造是信号设备改造的核心内容。改造站的计算机联锁设备（以下简称联锁设备）是新设还是利旧改造，才能满足改造工程的需求，保证信号设备的顺利开通呢？本文综合分析改造工程对联锁设备的需求以及联锁设备改造方案需要考虑的关键因素，并以工程实例介绍改造站联锁设备宜新设还是利旧，总结出基本的研究方法。

2 既有站联锁设备改造方案影响因素分析

对既有站联锁设备的改造只存在两种方案。

方案一、利旧改造，即联锁设备硬件利旧，仅根据站场规模变化增减联锁采集驱动模块以及软件修改。

方案二、新建联锁设备，联锁系统软硬件设备新设。

改造站计算机联锁设备到底是利旧改造还是新建，一般从以下几方面进行分析。

2.1 技术标准变化的影响分析

铁路工程技术标准是指对铁路建筑物和设备的类型、功能、规模等所作的技术规定。本文所说改造站的技术标准仅仅是指随着铁路运输能力提高和路网扩展的需要，对可扩建或改建的相关技术标准，如线路提速需要换钢轨或更换道岔、铁路运输能力需要扩建站场、新线引入后铁路网的互联互通等需求引起的改造。改造站从功能需求分为以下两类。

1）规模变化

此类改造站的车站平面布置会发生变化，引起变化的原因主要包括新线的引入,线路输送能力或车站作业量发生变化而要求增加或减少车站道岔、股道等。

2）功能提高

此类改造站的车站平面布置不变化，一般是线路提速或新建客专铁路引入后既有站需满足接发动车组的需求，即车站性质及运营要求发生了变化。比如既有仅有车载设备为通用（或主体）机车信号+安全型运行监控记录装置的车（LKJ）运行，改造后需要满足车载设备为ATP的动车运行，此时车型的运营需求发生变化。

对于第一类的改造站，由于站场发生了变化，联锁系统必须配套改造，至于联锁设备是新设还是利旧改造，需要结合站场改动的规模、站场的过渡实施方案、既有联锁设备情况等因素综合考虑。

对于第二类的改造站，站场没有发生变化，信号系统配套需要进行升级改造。如上面提到需增加车载设备为ATP的列车需求，则要求改造站进行C2或C3级列控系统改造，相应要求联锁增加与列控中心（以下简称TCC）的接口。由于联锁设备的更新换代，老型号计算机联锁在功能上不满足与TCC接口的要求，如卡斯柯VPI型、铁科TYJL-TR9和TYJL-II型、通号设计院DS6-11型、北京交大JD-1A型等，此时因既有联锁系统不满足与TCC接口要求时需要新建计算机联锁设备；若既有站联锁系统可以满足与TCC接口需求，则需要综合考虑其他因素分析是否需要新设。

2.2 改造工程影响范围以及实施风险的影响分析

若站场变化大，过渡工程复杂，在既有联锁设备上进行过渡时需要的时间过长，甚至可能影响工期；或改造工程造成信号系统停用范围大，对既有的运输干扰大；或实际实施过程中，由于每次换装软件均需要修改、恢复室内既有组合配线，从而存在较大安全隐患及施工风险；而新建联锁设备进行过渡仅需更换一次设备，新联锁软件将新的站场一次到位，进行简单的继电电路即可配合站场完成过渡时应考虑新建联锁设备。

有些改造虽然站场变化范围较大，但变化部分与既有线路相对独立，虽然站场过渡工期长，但由于新建线路与既有线路交叉施工少，联锁关系简单，可以考虑利旧改造。但前期联锁厂家需要做好相应支持，调试期间借用测试工具与施工方做好新增采驱码位的核对工作，确保正式开通的一次性倒替软件，减少信号系统实施的影响范围。

2.3 改造工程运营需求的影响分析

不同线路、不同枢纽的运输组织需求不同，配套站场改造后，将可能出现站场过大，运输组织发生变化。比如需要分场控制，重新划分控制区域等情况，此时若在既有联锁设备基础上改造可能无法实施，需要配套运营需求进一步确定新建1套还是2套联锁设备或新设1套利旧1套联锁设备。

2.4 经济效益的影响分析

在改造工程中，尽量节约工程投资是一个重要原则。信号系统包括联锁、列控、行车指挥、集中监测、电源等子系统，改造站新建联锁，必然造成其他系统是否新设的问题，而且还有附属的设备房屋、暖通、电力、通信等专业的配套工程，工程投资较联锁利旧改造方案增加较多，经济效益分析需要纳入工程设计中。

2.5 其他影响因素

若改造工程由于新建线路线位原因，将既有线信号楼占压，或者联锁设备已到大修期等情况，联锁设备应新设。

3 工程实例

在实际改造工程中，上述文中提到的影响既有站联锁设备改造方案的因素一般同时出现，需要结合具体工程分析各因素的影响比重，均衡后确定改造站是新建计算机联锁还是利旧改造。下面以沪杭高铁引入笕桥站、郑徐高铁引入郑州东动车所和大湖站为例进行联锁设备改造方案研究。

3.1 笕桥站(案例一）

3.1.1 工程概述

沪杭高铁在笕桥站与既有沪杭线交汇，笕桥站作为高铁与既有线的接口站，承担着高铁与既有线连接的桥梁作用。既有沪杭线采用C0级列控系统，无法实现跨线运营，为此需要将笕桥至杭州改成C2级列控系统，沪杭高铁引入杭州枢纽示意如图1所示。

3.1.2 联锁改造方案

在沪杭高铁引入笕桥站改造工程中，笕桥站增加了2个进站口，站场增加4组道岔，站场改造比较简单，为满足沪杭高铁350 km/h的动车（无LKJ设备）下线运行至杭州站，笕桥站需要进行C2改造，增加TCC，由于笕桥站既有联锁设备是TYJL-II型计算机联锁，不能满足与TCC接口的条件，因此，笕桥站需要新建冗余型计算机联锁。

3.2 郑州东动车所（案例二）

3.2.1 工程概述

郑州东动车所于2012年京石武建设的C2列控系统车站，郑徐高铁在其站场规模基础上增设17条存车线、47组道岔。改造后的郑州东动车所站场布置没有按京广场、徐兰场独立布置，存车场上行咽喉满足各存车线与D1、D2、D3、D4线间均可进行接发动车组作业；存车场下行咽喉区各存车线与各检库线联通，满足各存车线上的动车组可入库检修的作业需求。为了方便下文描述，将京石武工程存车线简称京广场、郑徐高铁新增存车线简称徐兰场，动走线和库检线与存车线连接示意如图2，3所示。

3.2.2 联锁方案分析

3.2.2.1 联锁控制方案

郑徐高铁引入郑州东动车所后， D1～D4线间及与存车线间、各存车线与各检库线间均通过渡线道岔衔接，场间列车和调车作业频繁，因此尽管站场规模大，考虑到实际运营需求，不宜分场控制，宜按1套联锁设备控制。有如下2个方案。

方案一：郑徐高铁引入后所增加的存车线、道岔均纳入既有计算机联锁系统控制，对既有京石武设置的联锁设备进行扩容改造，既有室内、室外设备利旧，郑徐高铁新增的存车线、道岔等的室内、室外设备新设。

方案二：设置1套全新的联锁设备，管辖既有道岔、存车线、D1、D2线以及郑徐高铁新增的道岔、存车线、D3、D4线等。配套新增TCC、CTC、监测、电源屏（含UPS）等设备，并利用既有信号楼进行倒层。既有京石武以及郑徐高铁增加的所有道岔、信号机、轨道电路等室内电路新设，既有京石武室外除干线电缆新设外，其余设备利旧，郑徐引入新增的室外设备均新设。

3.2.2.2 方案分析

方案一：既有扩容改造方案

1）信号设备修改范围

郑徐高铁引入后，引起信号设备变化主要内容如下：

增加郑徐高铁工程相应的道岔、信号机、轨道电路等室内外设备器材及控制电缆等；

配合站场改造既有联锁、列控、调度集中、信号集中监测、电源系统，增加硬件板卡及修改系统软件；

调度所京石武台调度台软件修改。

2）影响范围

在实施过程中因影响既有运营设备，必须在施工天窗内进行，施工时点内影响范围如下。

停用郑州东动车所联锁、列控、CTC、信号集中监测、电源设备，停用郑州东动车所至郑州东京广场、郑州东动车所至郑州东城际场间场联，郑州东动车所转非常站控。

郑州东动车所、郑州东动车所至郑州东京广场、郑州东动车所至郑州东城际场场间不行车。

要求尽量清空动车所股道。

由此可知，施工对运输影响范围很大。3) 现场实施需求及风险

根据现场调研，郑徐高铁实施时郑州东动车所每月可给电务用天窗不足8天，每次垂直天窗点时长2 h。本方案动车所所内设备调试均要在施工天窗点内进行，主要步骤如下。

给点后对既有部分组合配线进行修改。同时联锁机插上新增板卡并换装各系统新版软件，确认各系统间接口无误，时长35 min。

针对新版软件进行联锁实验等各项实验工作，时长30 min。

试验完成后恢复既有组合配线，拔出联锁机新增板卡并回退旧版软件，并确认各系统间接口状态正常，时长35 min。

电务段对回退的旧版软件进行试验确认并开通，时长20 min。

根据郑州电务段和通号施工单位既有现场试验经验，在天窗点为2 h的情况下，郑州东动车所现场施工试验及电务验收时间大致需要90个天窗，持续约11个月，对运输干扰大。

另外，该方案在实施过程中，每次换装软件均需要修改、恢复室内既有组合配线，存在较大安全隐患及施工风险。

方案二：新设1套联锁

方案二在现场实施过程中，所有施工、试验均在新联锁系统下完成，无换装新、旧软件过程，对既有设备及正常行车无影响。室内利用模拟盘进行点对点试验和进路试验，可以保证软件逻辑、室内配线正确无误。京广场室外所有信号设备利旧，仅开通当天对既有干线电缆进行接续倒接。其他信号系统均为新设，系统间的接口试验可在安装完成后随时进行且不影响既有设备的运行，将既有站场改造的安全风险降至最低，大大降低了对运营的影响和施工风险、难度，可实施性较高。

此方案投资较联锁利旧改造方案增加投资约2 300万元（含房屋配套工程）。

3.2.3 推荐方案

从上述分析可知，为了保证郑徐高铁联调联试动车进徐兰场的节点需求，同时减少对运输的干扰，降低既有线改造的安全风险，郑州东动车所郑徐高铁引入后宜按新设1套联锁的方案设计。

3.3 大湖站（案例三）

3.3.1 工程概述

大湖站于2011年6月配合京沪高铁进行改造，新建通号设计院K5B冗余型计算机联锁，并设TCC，按C0级列控系统开通。郑徐高铁通过新建铜山联络线在铜山站东端与既有陇海线接轨，经既有徐州西站至徐州站，新建徐州—大湖客车联络线外绕大湖站后，在大湖站东端经西北联络线接入徐州东站，为满足郑徐高铁动车组进徐州站，需要对铜山联络线经铜山—徐州西站—徐州站—大湖站—徐州东站进行C2改造，改造工程增加的大湖站东端的徐州至大湖客车联络线与既有陇海线之间增加的陇海上、下行客车联络线及相关道岔均纳入大湖站控制，如图4所示。

3.3.2 联锁方案分析

1）站场改造情况分析

郑徐高铁引入大湖站站场规模扩大，但仔细分析可以发现，徐州—大湖客车联络线外包大湖站，该线的实施并不影响既有陇海线的运营，大湖站信号系统仅需在最后的拨接接入大湖站即可；陇海客车联络线的目的是将既有陇海线方面的客车和货车进行分离，在徐州—大湖客车联络线形成后，将陇海线客车经徐州—大湖客车联络线接入徐州站，因此陇海客车联络线可以和徐州—大湖客车联络线一起开通；西北联络线在郑徐高铁工程需要进行拨线，大湖站部分道岔拆除和移位，信号配套改造可以通过利用既有道岔室内，室外按新站场布局实施到位的方案进行过渡，西北联络线拨接无需进行联锁软件修改。

2）信号设备情况分析

经现场调查，大湖站信号机房和机械室空位可满足郑徐高铁新增设备需求，既有大湖站联锁和列控系统设备于2011年京沪高铁设置，至2016年郑徐高铁开通才5年，同时联锁设备功能满足C2改造的需求。

3.3.3 推荐方案

从上述分析可知，郑徐高铁引入大湖站改造联锁设备宜利旧，配合站场进行联锁设备软硬件扩容改造即可满足工程要求，联锁设备利旧可节约工程投资。

4 结论

本文介绍的实际案例一因为既有联锁设备不满足功能需求（与TCC接口）应新建联锁；案例二主要是从实施风险、影响范围等方面分析，宜新建联锁；案例三因既有联锁设备满足功能需求且实施风险小宜利旧改造。3个均为改造工程较典型的案例，但铁路站场、线路改造情况千变万化，既有信号设备制式、不同车站的运输需求、影响范围、实施风险等要求均不同，本文案例并不能反映全部改造工程中联锁设备改造方案情形，但文中介绍的基本方法可用于大部分改造工程，可为改造站计算机联锁设备改造方案设计提供参考。

[1]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.

[2]中国铁路总公司. TG/01-2014 铁路技术管理规程[S]. 北京：中国铁道出版社，2014.

[3]国家铁路局.TB/T 3027-2015 铁路车站计算机联锁技术条件[S].北京：中国铁道出版社，2016.

[4]国家铁路局.TB/T2307-2017 集中联锁结合电路一般原则[S].北京：中国铁道出版社，2017.

[5]中国铁路总公司.铁总运[2016]69号 车站计算机联锁间通信接口暂行技术规范[S].北京：中国铁路总公司，2016.

[6]刘福新.基于RCM理论的计算机联锁系统维护的探讨[J].铁路通信信号工程技术，2016，13（5）：89-91.

[7]中国铁路总公司.铁运[2010]149号 铁路信号联锁试验暂行办法[S].北京：中国铁路总公司，2010

[8]中国铁路总公司.铁总办[2013]107号 高速铁路联调联试及运行试验实施细则[S].北京：中国铁路总公司，2013.