郑万铁路引入郑州枢纽信号难点问题探讨

陈小梅

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

国内以“四纵四横”为主骨架的高速铁路网已经建成，按照《中长期铁路网规划》将建成“八纵八横”高速铁路网络，必将面临在建高速铁路引入枢纽与既有高速铁路接轨的问题。郑州枢纽呈“米”字型， 新建郑万铁路引入郑州枢纽，正线与郑州东站徐兰场接轨，郑万上行联络线经阎块线路所引出与郑西贯通线的曹古寺线路所接轨、经西北疏解线接入郑州东京广场。郑州南是郑万铁路正线高架车站、也是郑阜铁路和机南城际铁路接轨站，与郑州东站相邻，按照自东向西郑万场、郑阜场、城际场横列式布置，车站规模32 线、15 座站台。动车所设于车站东南侧，经D1 ～D5 线与郑州南站连接。郑阜正线、郑阜上下行联络线经郑万正线上的寺后线路所引出分别接入郑阜场、城际场。郑万铁路、郑阜铁路，均采用CTCS-3 级系统，城际铁路、动车所采用CTCS-2 级系统，郑阜联络线、动车走行线上设C3/C2 等级转换点。郑万铁路引入郑州枢纽无线闭塞中心（RBC）管辖如图1 所示。徐兰场RBC 为既有，需修改管辖延伸至郑万正线阎块线路所和郑州南站间交权，郑州南站RBC 管辖郑州南站郑万场、郑阜场和寺后线路所，与郑万RBC1在郑万正线寺后线路所和长葛北站间交权，与郑阜RBC1 在郑阜正线寺后线路所和许昌北站间交权。

图1 郑州南RBC管辖范围示意图Fig.1 RBC range diagram for Henan section of Zhengzhou-Wanzhou high-speed railway

1 难点问题一：CTCS-3级系统引入枢纽过渡开通解决方案

1.1 郑州南站分步开通计划

根据施组计划，郑万铁路河南段、郑阜铁路将于2019 年底建成通车。郑州南站因高架站房工期影响（图2 方框内为站房工程范围），2019 年仅开通郑万正线及邻正线股道、郑州南国铁动车所D1、D2 线。配合站房工程过渡，2019 年郑州南站信号过渡开通范围如图2 所示（红色线路为开通范围）。

开通郑万场、启用5G、VIG、VIIG、8G 及D1 线相关进路。

开通郑阜场、启用D2 线相关进路。

开通寺后线路所（至城际场进出站进路不启用）。

开通国铁动车运用所（至D3 线进出站进路不启用）。

城际场暂不开通。

郑州南站高架站房计划2023 年投入使用，在此之前，为了满足站房施工需要，贯通郑州南的线路还需要经过几次转线过渡。针对郑州南站分步开通计划，信号工程实施面临是否将郑万铁路CTCS-3 级列控系统引入郑州枢纽问题。

1.2 对CTCS-3级系统引入枢纽方案的影响

按原方案将CTCS-3 级列控系统引入枢纽，则后续配合站房的过渡工程均在CTCS-3 级列控系统上进行，由于RBC 管辖范围较大，过渡修改影响的范围、试验验证的范围都比在CTCS-2 级列控系统上过渡影响的范围要大，且后续过渡均属于在运营线路上实施，要点施工、天窗点[1]时长限制也是制约因素。

如考虑站房过渡CTCS-3 级列控系统暂不引入枢纽、郑州南RBC 不启用，则相邻RBC（徐兰场RBC、郑万RBC1、郑阜RBC1）、相关联锁（郑州南郑万场、郑阜场、寺后线路所）、郑万临时限速服务器（TSRS）、调度集中系统（CTC）、应答器设置及相关列控中心（TCC）等均需要进行过渡，过渡范围及修改工程量也非常大。

而且，徐兰场RBC 管辖范围如不修改延伸至郑万正线，经郑州东往郑万铁路方向运行的CTCS-3级动车组均需要在郑州东站停车后由司机手动切换至CTCS-2 级模式[2]，该方案以对运输的较大影响基本不可行。如果徐兰场RBC 修改管辖范围并结合CTCS-3 级列控系统不引入枢纽增设级间转换点过渡，郑万铁路引入郑州枢纽的修改量不但没有减少，还要增加CTCS-3 级二次过渡修改量。

1.3 针对过渡工程将CTCS-3级系统引入枢纽的方案

图2 郑州南站平面布置示意图Fig.2 Zhengzhou South station layout plan

考虑方便后续过渡工程实施、减小过渡工程影响范围，避免CTCS-3 级系统引入枢纽的二次过渡，郑万铁路仍按CTCS-3 级列控系统方案引入郑州枢纽，徐兰场RBC 管辖按原方案修改，郑州南站工程范围按CTCS-2 级模式过渡开通，即郑州南RBC 与相邻RBC、相关系统保持接口通信[3]但暂不控车。具体如下。

1）郑州南站工程范围内涉及的联锁（CBI）、闭塞、列控（RBC、TSRS）、CTC、安全数据网、信号集中监测等系统室内设备及软件数据均按正式工程实施到位，并完成软件仿真试验和模拟试验[4]，具备开通使用条件。

2）结合站前、站房工程进度，将室外设备实施到位，按开通方案完成室内外设备联调试验，达到开通使用条件。

3）开通郑州南郑万场5G ～8G（2019 年开通）时，郑州南RBC 与相邻RBC（徐兰场RBC、郑万RBC1、郑阜RBC1）接口按照CTCS-3 级交权进行软件编制，并完成与相邻RBC 间接口交权功能的测试。郑州南RBC 开机启用，但暂不控车。

4）为满足在郑州南站RBC 启用CTCS-3 级控车功能前，动车组能采用CTCS-2 级列控方式运行，需采取过渡措施如图3 所示。

a.在徐兰场RBC 与郑州南RBC 切换点之前设置C3 →C2 等级转换应答器组。

b.在郑万RBC1 与郑州南RBC 切换点之前设置C3 →C2 等级转换应答器组。

c.在郑阜RBC1 与郑州南RBC 切换点之前设置C3 →C2 等级转换应答器组。

由上述无源应答器发送[ETCS-41]包[5]强制列车由CTCS-3 级转为CTCS-2 级模式通过郑州南站。等级转换无源应答器组与区间应答器合用，其中预告应答器组冗余设置。

d.郑州南站郑万场、郑阜场正线正反向进站信号机应答器组暂不存储RBC 编号和无线用户电话号码，不进行C2 →C3 等级转换。

e.以CTCS-2 模式通过郑州南站的动车组在相邻长葛北站（郑万铁路）、许昌北站（郑阜铁路）、以及郑州东站出站口转为CTCS-3 级模式控车。

图3 郑万引入郑州枢纽列控系统过渡开通示意图Fig.3 Train control system transition diagram for introducing Zhengzhou-Wanzhou high-speed railway into Zhengzhou hub

5）C3 →C2 等级转换预告应答器组、执行应答器组及距离RBC 交权点距离如图4 所示。预告应答器组冗余设置可提高级间转换可靠性，预告应答器组至执行应答器组间的距离（L1）应大于列车由CTCS-3 级允许速度制动至执行点CTCS-2 级允许速度的制动距离+该区段线路允许速度再运行5 s（司机确认时间）的距离[6]；执行点与RBC 交权点的距离（L2）应大于列车从CTCS-2 级允许速度制动到零的距离。

图4 C3→C2等级转换应答器组布置示意图Fig.4 Balise group layout diagram for Level transition from C3 to C2

上述开通方案：a.避免了与郑州南RBC 连接的徐兰场RBC、郑万RBC1、郑阜RBC1 过渡；b.避免了与郑州南RBC 接口的郑万场、郑阜场、寺后线路所CBI 过渡；c.避免因增设级间转换应答器组引起的相关TCC 过渡；d.减少了郑万TSRS过渡工程量；e.避免了CTC 中心与CTCS-3 级系统接口的过渡。既将CTCS-3 级系统引入郑州枢纽，又解决了郑州南站后续过渡需在CTCS-3 级系统上实施的难题。

2 难点问题二： 场联分界结合系统控制设置的工程解决方案

郑州南站郑万场、郑阜场间有两条场间联络线，需要实现列车两场间跨场运行，布置如图5 所示。

场联1：下行列车经郑万场可直接接车至郑阜场11G、12G；郑阜场11G、12G 可直接经郑万场上行发车。

场联2：郑万场可经郑阜场办理国铁动走2 线接、发车。

2.1 实现场联进路自动触发的工程解决方案

11G、12G 为郑州南郑万场与郑阜场共用股道，场间分界点一般设置在S11、S12 信号机处，S11、S12 信号机归属郑州南郑万场控制。郑阜场控制界面设S11、S12 复示信号，11G、12G 作为场联轨归属郑州南郑阜场控制。计算机联锁系统、列控系统均可按如图5 所示场联分界方案实现场间进路控制[7]，CTC 系统因将11G、12G 作为场联轨控制存在不能实现进路自动触发问题，具体分析如下。

1）郑州南郑万场X、XF 至郑州南郑阜场方向的列车，因郑阜场自律机无法判断列车进站过程，当列车到达郑州南郑阜场11G、12G 后，列车无法自动报到达点。

图5 郑州南站场间联络线布置示意图Fig.5 Connection line layout diagram between yards of Zhengzhou South station

2）郑州南郑阜场11G、12G 发往郑州南郑万场X、XF 方向的列车，列车出发后，郑州南郑阜场无法自动报出发点。

3）郑州南郑阜场上行进站接车至11G、12G的列车，列车无法自动报到达点。当列车进入进站信号机后，列车将报通过点。

4）按照场联轨触发处理逻辑，针对郑州南郑阜场接车到11G、12G 的列车，需要检查郑州南郑阜场S11、S12 到郑州南郑万场X、XF 方向的进路是否排列完毕（报点信息）[8]，导致接车进路无法自动触发。

图6 共用股道场联分界点布置示意图Fig.6 Boundary points layout diagram of connection line between yards for shared station track

5）按照场联轨触发处理逻辑，针对郑州南郑万场X、XF 接车到11G、12G 的列车，需要检查郑州南郑阜场X11、X12 发车进路是否排列完毕（报点信息），导致接车进路无法自动触发。

鉴于CTC 系统功能模块是否修改、以及修改时间的不确定性，针对CTC 系统不能实现上述场间进路自动触发问题，工程设计上可考虑移设场联分界点方案，避免CTC 系统将共用股道作为场联轨进路控制。郑州南的场联1 可将场联分界点移设至211#岔前绝缘处，郑州南郑万场、郑阜场在此处分别设置虚拟信号机和相应的列车按钮，如图6 所示。

对于郑州南郑万场而言，X、XF 信号机与虚拟信号机间组成完整通过进路；对于郑州南郑阜场而言，虚拟信号机与S11、S12 间组成完整接发车进路。CTC 系统将场联进路作为咽喉区场联进路控制，11G、12G 作为股道控制，因此可实现进路自动触发，逻辑如下。

1）郑州南郑万场X、XF 至郑州南郑阜场方向的列车，根据场联关系，先办理郑州南郑阜场接车进路，而后办理郑州南郑万场通过进路。当列车压入X、XF 信号机后，车次号将会传递到郑州南郑阜场11G、12G 股道车次窗上，此时郑州南郑万场报通过点。当列车完全进入郑州南郑阜场11G、12G 股道1 min 后， 报到达点。CTC 系统实现自动触发进路。

2）郑州南郑阜场11G、12G 发往郑州南郑万场X、XF 方向的列车，根据场联关系，先办理郑州南郑万场通过进路，而后办理郑州南郑阜场发车进路。当列车从S11、S12 信号机出站时，车次号将会传递到郑州南郑万场区间轨道车次窗上，此时郑州南郑阜场报出发点。当列车进入郑州南郑万场进站信号机（虚拟信号）后， 郑州南郑万场报通过点。CTC 系统实现自动触发进路。

上述场间分界点移设不影响计算机联锁系统、列控系统实现场间进路控制。

2.2 实现场联进路发码的工程解决方案

郑万场可经郑阜场办理国铁动走2 线接、发车进路如图5 所示，郑万场与郑阜场场联分界设在郑阜场D202 信号机处，郑万场在D102 信号机处设虚拟列车按钮、郑阜场在D202 信号机处设虚拟列车按钮、办理接发车进路。计算机联锁系统、CTC系统能实现场间进路控制和进路自动触发，列控系统因将该场联进路作为股道控制、在将两个场的联锁进路拼接成一条完整进路后不能实现进路发码，具体分析如下。

1）郑万场→郑阜场：I-IIG 作为股道，其跟随ZFTF（D202 虚拟列车信号）显示发码；I-IIG作为郑万场进路的离去区段，则进路咽喉区码序与I-IIG 一致（UUS/UU）；但郑阜场进路码序是与其区间离去区段一致（如：L5），这样就存在拼接进路内区段有效低频码序不一致的情况。而拼接进路是作为一条完整进路处理，即为1 个闭塞，且中间没有信号点，报文也是按照1 个闭塞描述的，造成1 个闭塞内的有效低频码序不一样，TCC 只能按进路发检测码处理。

2）郑阜场→郑万场：I-IIG 跟随ZWTJ（D102虚拟列车信号）发码（即进站信号机码序），郑万场进路是根据郑万场股道发码，这样就会存在郑万场进路与I-IIG 码序不一致的情况；郑阜场进路编码跟随I-IIG，与其保持一致。同样，接车进路作为一条完整进路处理，即为1 个闭塞，且中间没有信号点，报文也是按照1 个闭塞描述的，造成1 个闭塞内的有效低频码序不一样，TCC 只能按进路发检测码处理。

鉴于列控系统TCC 功能模块是否修改、以及修改时间的不确定性，为了实现场联2 进路全进路发码，工程设计上可以考虑调整场联虚拟信号设置方案，如图7 所示。

图7 无岔区段场联分界点布置示意图Fig.7 Boundary points layout diagram of connection line between yards for switchless section

场间分界点仍设置在D202 处，但郑万场和郑阜场虚拟信号均设置在D202 处，调整后TCC 将场联进路作为咽喉区场联进路控制，避免了TCC 将I-IIG 场联轨作为股道处理时，判断一条拼接进路的两段进路码序不同而无法实现全进路发码问题。

3 结束语

对于采用CTCS-3 级列控系统的高速铁路引入枢纽，与既有高速铁路接轨是个复杂的系统工程，引入枢纽后带来的各种信号技术问题在将来会是一个常态，本文只针对引入郑州枢纽的两个难点问题进行叙述，不同的枢纽和不同的工程界面将会遇到不同的技术问题，但解决方案应该是运营、设计、设备、施工等单位充分讨论研究后而提出的。