武广高铁湖北段联锁列控系统标准化改造工程设计方案

靖焱林

（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

1 概述

武广高铁起于武汉枢纽的武汉站，途经咸宁、岳阳、长沙、株洲、衡阳、郴州、韶关、清远、花都等地，终止于广州枢纽内的广州南站，正线全长968.57 km，于2009年12月26日开通。

武广高铁建设时期，国内高铁技术处于引进、消化、吸收阶段，高速铁路信号控制系统技术标准体系尚不成熟。近十年国内高速铁路建设稳步推进，积累和总结了大量应用经验，原铁道部和铁路总公司颁布了一系列的技术标准和规范，造成武广高铁部分信号系统不符合现行标准的现状。

按照《中国铁路总公司关于实施高速铁路“强基达标、提质增效”工程的指导意见》要求，为进一步提升高铁运营品质和效益，打造安全优质高铁品牌，开创高铁发展新局面，中国铁路总公司决定，自2017年起在全路实施高速铁路“强基达标、提质增效”工程。实施高速铁路“强基达标、提质增效”、高铁信号系统标准化改造对进一步提升高铁运营管理水平，促进高铁可持续发展，更好地服务经济社会发展具有重要意义。

武广高铁正在实施列控系统增加区间占用逻辑检查功能改造工程，结合该工程同步对信号系统进行标准化改造，实现现场一次施工、信号系统软件一步到位，不扩大施工影响范围，可有效降低工程实施风险，节省工程投资。

2 信号系统现状

武广高铁全线采用CTCS-3级列控系统作为运营速度350 km/h高速动车组的主用列控系统，满足列车正向运行追踪间隔时间3 min的要求，CTCS-2级列控系统作为350 km/h高速动车组的降级备用系统。

湖北段包括横店东、L1/L2线路所、武汉动车段、武汉高速场、乌龙泉东、咸宁北、赤壁北、武广中继 1～ 7。

信号系统主要由行车调度指挥系统、计算机联锁系统、列控系统、信号集中监测系统、电源系统等构成，其中行车调度指挥系统、信号集中监测系统和电源系统近几年已按最新技术标准更新改造，联锁系统、列控系统和信号安全数据网不满足现行技术标准。

3 技术方案

3.1 设计原则

武广高铁湖北段各车站、线路所、中继站及其所辖区间列控中心增加区间逻辑检查功能，同步实施联锁、列控、信号安全数据网等系统标准化改造，本着对运输干扰小、改动风险低、简便易行的原则制定技术方案。

充分评估现场实施难度和风险，对于有安全隐患的内容须严格对照现行标准修改；对于实施难度很大或影响范围很大的内容，需充分评估安全风险后确定改造方案，改造方案不应降低系统安全性、可用性、可靠性和可维护性。

合理控制工程投资，对于涉及京广全线信号系统修改、室外建安工程、与其他专业接口较多的内容，综合比选方案，部分内容可由已列入计划的专项工程实施。

对于部分已经到大修期的设备，考虑设备更新。

3.2 联锁系统

武广高铁各站采用DS6-K5B型计算机联锁系统，站间未建立直接通信通道，需要由列控中心提供代传联锁站间信息。本次联锁系统按照《铁路车站计算机联锁技术条件》（TB/T3027-2015）等最新技术条件进行升级，取消站间列控代传，改为联锁直接通信。

目前武广RBC1、武广RBC2的切换区域数据交叉覆盖，交叉区域数据由CBI代传，即CBI仅连接单个RBC，数据列控代传至邻站CBI后，由邻站CBI传递给相邻RBC。本次CBI与RBC间如果修改成标准通信接口，将扩大RBC软件修改范围，提高了工程实施风险，考虑目前的接口方式并未降低系统安全性，CBI与RBC间通信接口维持既有，建议由后续武广高铁RBC更新改造工程一并实施。

改造后CBI与CBI、RBC间数据流向示意如图1所示。

各站联锁系统取消通信前置机，增加演算板，通过演算板接入信号安全数据网；部分联锁工控机使用期限已到8年，考虑同步更换；全线联锁硬件、软件修改。

部分车站既有联锁办理灭灯侧向接车进路、开放USU时不检查下一架信号机开放条件；办理点灯侧向接车进路，开放USU时检查下一架信号机开放条件。按新的高铁技规，点灯、灭灯开放USU都不需要检查下一架条件，本次一并修改。

部分车站站内轨道区段采集仅采集了前接点条件，考虑既有设计符合故障-安全原则，部分联锁设备无条件增加采集板和施工范围控制，本次维持既有。武汉高速场反向接车信号机SPKLF反向接车使用频率很低，延续进路对反向运行的运输效率影响较小，该站SPKLF至6G、7G和8G接车进路的延续进路维持既有。建议相关内容待联锁系统到更新改造时统一修改。

图1 改造后RBC切换区域数据流向示意图Fig.1 Schematic diagram of data direction in RBC switching area after transformation

3.3 列控中心

按照最新技术标准修改各车站、线路所和中继站TCC软件。

1）TCC间通过信号安全数据网通信，实现TCC站间安全信息的实时传输，主要包括站间边界的轨道区段编码信息、轨道区段信息、信号机状态信息、灾害防护信息以及区间改方信息。

2）TCC通过信号安全数据网和TSRS建立通信，接收TSRS的初始化命令、临时限速命令和时钟信息，并向TSRS发送TCC初始化状态、临时限速状态、轨道区段状态和区间方向信息。

3）车站TCC与CBI通过信号安全数据网建立通信，接收CBI发送的车站进路状态信息、信号机状态信息和改方请求信息，并向CBI发送区间方向信息、允许发车命令、区间轨道区段状态、区间通过信号机红灯断丝状态信息、区间灾害防护状态信息。

4）对于仅采集站内区段FQJ的前接点条件侧车站，存在安全隐患，根据《列控中心技术条件》（TB T3439-2016）要求，TCC为站内每个轨道电路区段设置一个FQJ，实现发码方向切换，继电器吸起表示反向发码。TCC根据列车进路，分别驱动相应的FQJ，控制轨道电路发码方向和进路方向一致。TCC采集站内FQJ状态，当驱采不一致时，应发送HU码或检测码，并发送报警信息。站内轨道电路FQJ按标准修改为采集前、后接点。

综合考虑工程投资、改造范围、相关专业接口和改造风险等因素，以下仍维持既有方案。

1）武汉高速场和武汉动车段I场部分进站和正线出站信号机的有源应答器LEU为N+1冗余，如改成1+1冗余，需要增加LEU、LEU机柜和列控机柜，修改配线，同时电源屏也要扩容，考虑现场这两个站场房屋和电源条件有限；既有LEU设备工作可靠性很高，故障率低，LEU故障时电务部门可立即启用备用设备，对运输影响效率较小；本次两站场上述LEU仍维持N+1冗余。

2）武汉高速场与武汉动车段I场间动走线，区间闭塞纳入高速场控制，未设置标准改方电路。既有高速场TCC直接控制区间FQJ并将FQJ信息直接传递给动车场，动车段TCC根据FQJ信息判定区间方向。若本次按照标准修改，需要在武汉高速场和动车段I场各增加改方电路，增加TCC驱动采集点和采集板，考虑动走线区间长度较短，目前的改方方式可满足使用要求，不降低安全标准，为降低工程影响范围，本次维持既有，待设备更新改造时按最新标准修改。

3）各站反向运行，车站1LQ与2LQ发码方式维持既有不合并发码；侧线股道发车，2LQ占用后股道降级发UU码；考虑修改范围较大和接口专业较多，可保证目前的安全有效运输需求，本次维持既有。

3.4 无线闭塞中心

武广客专各RBC间不直接通信，且RBC数据交叉覆盖，RBC通过列控中心-联锁-RBC的信息传递方式获取移交区内相邻RBC管辖范围的区段信息，实现列车在两个RBC间行车许可控制的安全切换。

现行标准要求RBC切换区域数据不再交叉覆盖且RBC-RBC间应直接通信实现切换功能，修改RBC间通信方式涉及边界区应答器报文修改、管辖范围内所有联锁、列控软件修改、边界区段轨道区段修改，本次维持既有，建议后续武广高铁RBC更新改造工程一并实施， RBC切换区域数据流向示意如图1所示。

3.5 信号安全数据网

既有TCC站间安全信息通过列控中心125 M安全信息网传输，包括边界信息、区间方向信息、临时限速命令和状态信息、设备工作状态信息等。根据《高铁列控中心接口暂行技术规范》（铁总运[2015]75号）规定，TCC站间通信组包长度为250字节/包，远超出125 M通信机制规定的120字节/包的容量，125 M网络无法承载最新技术条件下所需传送的信息容量。本次拆除既有125 M网络，将所有业务转移到信号安全数据网。在中继站增设信号安全数据网交换机，并对既有的车站/线路所交换机按照安全数据网3.0规范进行升级改造。

京广线安全数据网为一个大网，结构不满足安全数据网3.0技术标准，若重新按业务重新划分子网，需同步修改郑武、京广线广铁集团范围的子网结构，修改所有接入信号安全数据网的信号设备的IP，增加光纤熔纤、通信光缆敷设等建安工程，实施范围几乎涉及整个京广线。综合考虑，武广湖北段安全数据网改造仍维持既有京广线环网组网结构。

新设安全数据网交换机需要两路独立的电源输入，经现场勘查，部分车站电源屏不具备双电源输出条件，甚至不具备增加电源模块或电源屏的条件，本次各信号安全数据网交换机的两路独立电源仍由列控中心提供，不降低原系统使用可靠性。

改造后武广高铁湖北段信号安全数据网组网如图2所示。

3.6 临时限速

由于武广客专125 M及信号安全数据网的结构，使得中继站TCC无法与TSRS直接建立连接、只能通过主站TCC转发限速命令。按最新技术标准对信号安全数据网和TCC软件修改后，中继站TCC可通过信号安全数据网和TSRS建立通信，接收TSRS的临时限速相关命令信息，改造后的限速信息数据流向示意如图3所示。

图2 改造后信号安全数据网组网图Fig.2 Signal safety data network diagram after transformation

图3 改造后限速命令下达与回执数据流向Fig.3 TSR delivery and receipt data direction after transformation

3.7 其他

列控系统增加区间占用逻辑检查功能，按最新技术标准修改TCC、TSRS、CTC和CSM软件。

既有武广高铁部分车站和中继站防灾信息仅设置异物侵限继电器组合，防灾信息未接入列控系统，本次按照最新技术标准将防灾信息纳入列控系统，新增TCC接口架侧的异物侵限继电器采集配线，修改RBC、CBI、TCC、CSM的软件。

武广高铁开通至今已运行近10年，轨道电路监测与列控监测共用一套监测维护终端，工控机老化、性能下降较为严重。改造升级TCC基础版本后，由于轨道电路监测和区间占用逻辑检查功能需要访问同一个CAN接口卡和数据库、产生冲突，轨道电路监测与列控监测必须分别设置，本次拆分轨道电路监测和列控监测维护终端，既有终端作为轨道电路监测使用，新设列控监测维护终端。

4 实施方案

工程实施步骤应考虑以下约束条件。

1）根据《高铁列控中心接口暂行技术规范》（铁总运[2015]75号）规定，TCC与CBI、TSRS、CTC、CSM等信号子系统间应实现接口版本校验功能。为避免因接口版本校验引起的过渡，在全线实施过程中，各信号子系统应固定配置初始版本号。

2）由于TSRS基础版本升级，与TCC间接口协议发生较大变化，在同一TSRS管辖范围内无法实现同时连接新、老TCC，TSRS需根据阶段划分做过渡软件。

3）由于既有存在TCC代传，因此在分段实施时，需考虑到如下两个原则：RBC移交区两侧的联锁、列控等需划分在同一段内实施；有联锁站间代传的，两侧的联锁、列控等需划分在同一段内实施。

4）每段边界处TCC需要同时满足125 M网络和安全数据网两种方式通信，因此边界TCC需使用过渡软件。由于过渡时需同步修改相邻主站及边界的中继站TCC软件，为减少过渡次数，需严格按照线路方向顺序实施。

工程实施按以下几个阶段划分。

第一阶段：现场调查阶段，对各站现场硬件配置、架柜配线等情况进行调查。

第二阶段：现场安装阶段，包括线缆敷设、架柜配线、设备硬件安装及改造。

第三阶段：单体调试阶段，在硬件安装与改造完成的基础上，针对TSRS、联锁、列控中心、安全数据网等新增硬件及新版软件进行接口功能验证，以确保软硬件工作正常；对于由配线修改的车站，点对点核对配线正确。

第四阶段：系统调试阶段，在单体调试与验证完成的基础上，针对各子系统进行功能验证。更换RBC、TSRS、联锁、列控中心、CTC、信号集中监测等子系统软件，重点进行C3模式下限速功能、防灾功能验证及RBC其他功能抽测。

第五阶段：电务段验收试验阶段，在单体调试与验证完成的基础上，针对各子系统进行功能验证。更换RBC、TSRS、联锁、列控中心、CTC、信号集中监测等子系统软件，重点进行C3模式下限速功能、防灾功能验证及RBC其他功能抽测。

第六阶段：动态验证及开通，启用新版软件。

5 总结

武广高铁因为建设期较早，信号系统与现行标准不符之处诸多，在一定程度上影响运输效率和安全，信号系统标准化改造虽然实施难度大，却势在必行，意义重大。结合列控系统增加区间占用逻辑检查功能，同步对联锁、列控和信号安全数据网对标改造，应综合考虑工程需求、范围控制、风险控制和投资控制等因素，制定可行的技术方案。武广高铁湖北段联锁列控系统标准化改造已实施完毕，并成功开通，事实证明设计方案可行，为武广高铁广铁段标准化改造和其他客专标准化改造奠定了基础。