应答器高速铁路ATO系统的应用方案

刘鸿飞, 胡 彬

(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

1 概述

为提高运输效率、降低司机劳动强度、保障旅客上下车的人身安全，在现行高速铁路列控系统的基础上增加列车自动驾驶系统（A TO）功能。高速铁路A TO 系统针对固定列车运营的特殊城际线路、新建互联互通运行要求、既有运营客专线路的客专线路，以及的不同情况，车载设备统一设置ATO单元实现自动驾驶控制，地面设备分别制定不同方案满足实际需求。高速铁路A TO 系统主要功能包括：车站自动发车、区间自动运行、车站自动停车、车门自动开门（防护）、车门/站台门联动控制。ATO 设备根据不同的线路情况，地面可进行不同配置。线路情况分为既有高速铁路、新建高速铁路和设置站台门的新建高速铁路。

既有高速铁路地面不增设应答器仅通过增加应答器报文实现A TO 功能。新建高速铁路和设置站台门的新建高速铁路车站增设精确定位应答器，全线增加A TO 地面设备呼叫应答器和隧道通知信息应答器。

本文将对不同线路情况的高速铁路ATO 系统的地面应答器设置、报文定义和列控数据编制进行描述。

2 应答器设置及报文编制原则

2.1 精确定位应答器设置原则

1) 不同线路地面配置说明

高速铁路A TO 系统的A TO 设备根据地面配置不同可在车站实现自动停车（应答器设备不同停车误差精确度不同）和车门站台门联动功能。主要配置3 种方式，方式一是车站股道不增设应答器，则股道停车最大误差C3 区段为5 m、C2 区段为10 m，适用于既有高铁。方式二是车站股道增设精确定位应答器，停车精度可控制在0.5 m 左右，适用于未设置站台门的新建高铁。方式三停车精度可控制在0.5 m 左右，适用于需要A TO 实现屏蔽门联动功能的设置站台门的新建高铁。

精确定位应答器用于实现列车精确定位，同时提供站台侧和停车位置信息。对于设置站台门的股道，停车定位基准点为动车组停车股道接车方向第一个站台门门中心位置；对于未设置站台门的股道，停车定位基准点按照停车标设置位置折算股道接车方向第一个站台门门中心位置。

2) 既有高速铁路

既有C2 车站股道不设置定位应答器，距离停车标最近的应答器组为反向出站应答器组（FCZ），距离约为460 m。按照2% 的走行误差计算，动车组停车精度在10 m 以内。既有C3 车站股道设置定位应答器，距离停车标最近的应答器组为股道中间定位应答器，距离约为210 m。按照2%的走行误差计算，动车组停车精度在5 m 以内。股道出站应答器组增加[CTCS-13]停车位置信息包，原提供站台侧文本信息[ETCS-72]信息包应保留。

3) 新建高速铁路

车站股道两侧距离停车定位基准点10 m、40 m及股道中间适当位置（不影响换端作业）设置精确定位应答器（BJD），CTCS-3 级线路股道精确定位应答器（BJD3）可与原股道中间定位应答器合并设置，按照2%的走行误差计算，动车组停车精度在1 m 以内，如图1 所示。

图1 新建线路精定应答器布置示意图Fig.1 Schematic layout of accurate positioning balise setting of newly built line

车站进站应答器组、股道出站应答器组和BJD3中发送[ETCS-5]应答器链接信息包，应答器链接原则如图2 所示。

a. 进站应答器组（BX）有源应答器中发送应答器链接信息包，链接反向出站应答器组（BS3）、BJD3 和正向出站应答器组（BX3）。

图2 新建线路股道精确定位应答器相关链接原则Fig.2 Relevant link principle of accurate positioning balise on station track of newly built line

b. BS3 中无源应答器发送应答器链接信息包（有源应答器中的预告报文不应再发送链接信息包）。BS3 链接JD3 和正向出站应答器组BX3。

c. 股道中间BJD3 无源应答器发送应答器链接信息包，正向链接精确定位应答器BJD4、BJD5 和正向出站应答器组（BX3），反向链接精确定位应答器BJD1、BJD2 和反向出站应答器组BS3。

d. 精 确 定 位 应 答 器BJD1、BJD2、 BJD4、BJD5 中不发送应答器链接包。

e. 反向应答器链接原则和正向一致。

股道出站应答器组和精确定位应答器发送停车定位基准点信息，如图3 所示。

图3 新建线路车站股道应答器停车位置信息发送原则Fig.3 Stop location information sending principle of balise on station track of newly built line

a.BX3 和BS3 中无源应答器发送接车方向有效的[CTCS-13]停车位置信息包。

b. 股道中间BJD3 中发送正向有效和反向有效的[CTCS-13]停车位置信息包。

c. 精 确 定 位 应 答 器BJD1、BJD2、 BJD4、BJD5 中发送接车方向有效的[CTCS-13]停车位置信息包，其中BJD1、BJD2 为反向有效，BJD4、BJD5 为正向有效。

4) 设置站台门的新建高速铁路

应答器设置与新建线路完全相同。实施车站车站自动发车、区间按计划自动运行、车站精确自动停车、车站车门/开门防护、车门/站台门联动控制、车门站台门防护等高速铁路ATO 系统全部功能。

2.2 ATO地面设备呼叫应答器组设置原则

在地面装备ATO 系统的线路边界外方车站离去区段的区间应答器组中增加A TO 通信管理信息包[CTCS-12]，用于ATO 车载设备呼叫TSRS 并建立连接。

装备A TO 系统的车站，正向进站信号机外方相邻接近区段的区间应答器组和出站无源应答器组中增加ATO 通信管理信息包[CTCS-12]，用于ATO车载设备呼叫TSRS 并建立连接。

由动车走行线进入始发站，该站若具有A TO 精确停车和车地站台门联动功能，则在车站进站信号机外方相邻接近区段的区间应答器组中增加呼叫TSRS 命令信息包，用于ATO 车载设备呼叫TSRS 并建立连接。

在地面具备A TO 功能的线路区域内TSRS 边界处应设置A TO 呼叫应答器组[A H]，该应答器组不应与进站信号机（含反向）应答器组合用，应在进站信号机外方二个闭塞分区处的区间应答器发送接收TSRS 的呼叫命令，如图4 所示。

2.3 隧道通知信息应答器组

地面设备仅提供长度大于500 m 的隧道信息。相邻隧道间距小于1 000 m 时，隧道信息应合并描述。

通常情况下，隧道通知信息应答器组应与区间（含反向）或车站应答器组共用，隧道信息采用特殊区段信息包[ETCS-68]发送隧道起点位置及长度信息。

图4 TSRS切换边界ATO呼叫应答器组位置示意图Fig.4 Location diagram of ATO calling balise group at TSRS boundary

列车正向接近隧道时，应通过两组应答器组向车载设备发送隧道信息。列车反向接近隧道时，通过最近一组描述反向线路信息的应答器组向车载设备发送隧道信息。

若隧道通知信息应答器组和自动过分相应答器组的数据范围内同时含有隧道和分相信息时，应无条件在特殊区段信息包[ETCS-68]内循环描述隧道和分相信息。隧道信息和分相信息不应相互覆盖。

3 用户信息包说明

新增定义ATO 通信管理信息包[CTCS-12]和停车位置信息包[CTCS-13]。

3.1 ATO通信管理信息包[CTCS-12]

ATO 通信管理信息包如表1 所示。

表1 ATO通信管理信息包Tab.1 ATO communication management information packet

1) 本信息包主要用于向车载设备发送TSRS 编号和呼叫该TSRS 的无线用户IP 地址，用于列车呼叫TSRS 并在TSRS 中注册。

2) NID_C 编号按照《列控系统设备和相关设备编号规则 V4.0》进行编号。

3) N I D_T S R S 编号按照工程应用顺序进行编号。

4) NID_RADIO 为所呼叫的TSRS 的IP 地址。ABCD 四个网段分别占用1 Byte，由高到低排序依次填写至前32 位，空余位全部为1。举例：172 16 20 106 0x FF 0x FF 0x FF 0x FF。

5) 如果列车从TSRS 管辖区域进入无ATO 功能的线路时，则CTCS-12 包中的Q_TSRS 填写为0，表示终止通信。

3.2 停车位置信息包[CTCS-13]

停车位置信息包如表2 所示。

表2 停车位置信息包Tab.2 Stop location information packet

1) Q_DIR 验证方向应与列车在股道上的运行方向一致。

2) Q_SCA LE 距离/长度的分辨率统一填写00（分辨率为10 cm）。

3) 站台门位置根据《高铁信号地面设备接口数据信息表编制规定》填写，按照股道正向方向确定站台门位置。股道双侧都设置站台门时，填写站台门位置为双侧。

4) 站台是否设置站台门应根据车站的实际情况填写。

5) 列车停靠的股道编号为列车开门侧股道的编号。

6) D_STOP 距离为本应答器到停车定位基准点之间的距离，对于正线无站台车站和线路所车站等无停车定位基准点信息的情况该变量值固定为32767。

4 结束语

高速列车实现A TO 既是我国高速铁路技术发展的需要，也是确立我国高速铁路整体技术水平在国际地位的需要。本文对高速铁路A TO 系统应答器设置、报文编制和相关信息包提出了合理方案，对高速铁路A TO 系统推广中的应答器应用提供了基础。