新建郑万高铁引入郑州东枢纽临时限速互联互通技术方案研究

杜艳萍

(中国铁建电气化局集团第一工程有限公司，河南洛阳 471013)

近年来随着国内高速铁路建设快速发展，高铁网络已逐步形成。截止2019年底，国内高铁开通运营里程将达3万km。郑州作为国内铁路运输枢纽城市，先后有郑西、京石武、郑开、郑焦、郑徐、郑机等铁路在此交汇，因这些线路开通时间不同、设计标准不同、执行标准不同、设备厂家不同，从而使郑州枢纽复杂多样，形成“牵一发而动全身”的局面。本文以郑万高铁引入郑州东枢纽为例，针对郑州东枢纽线路复杂情况下，就郑万高铁引入郑州东枢纽临时限速服务器(TSRS)互联互通方案进行深入探讨。

1 郑州东枢纽概况

郑西高铁、京石武高铁、郑徐高铁、郑万高铁、郑济铁路、郑开城际和机场城际线共有7条铁路在郑州东枢纽交汇。郑西高铁、京石武高铁、郑徐高铁装备CTCS-3级列控系统，已分别于2010年、2012年和2016年投入运营。郑开、郑机城际采用CTCS-2级列控系统，先后于2012年和2016年开通。

郑万高铁正线接入郑州东站徐兰场，郑万与郑济（预留）高铁正线贯通，郑万高铁经郑州东徐兰场与郑徐客专相连；郑万高铁由阎块线路所侧线经郑渝上行联络线、曹古寺线路所侧线、西北联络线接入郑州东京广场与京广高铁相连。

郑万高铁接入郑州东枢纽后，郑万TSRS与郑徐TSRS管辖分界在郑州东徐兰场SW、SWF进站信号机处；郑万TSRS与 郑 西TSRS管 辖 分 界在曹古寺线路所进站信号机处SWL处。

郑州东枢纽RBC采用直接通信方式实现RBC间切换。郑州东徐兰场RBC管辖范围为郑州东徐兰场、曹古寺线路所、郑徐中继2。郑万高铁引入郑州东枢纽后，将郑万高铁正线中继0、阎块线路所、中继1和郑渝上行联络线纳入郑州东徐兰场RBC管辖，徐兰场RBC与郑州南RBC在郑万高铁正线中继1和中继2集中区分界点处实现RBC通信切换。

郑万高铁接入后，郑州东枢纽示意如图1所示。

图1 郑万高铁接入郑州东枢纽示意图Fig.1 Schematic diagram of the connection between Zhengzhou-Wanzhou High-speed Railway and Zhengzhou East Transportation Hub

2 方案研究

郑州东枢纽线路复杂、设备种类繁多、覆盖范围广，本次郑万高铁引入郑州东枢纽，如何在既能减少对既有高铁设备影响又能确保运营安全情况下，保证郑万临时限速服务器与郑州东枢纽临时限速设备互联互通，需要深入研究，制定可行的技术方案。为此，提出两个实施方案。

2.1 方案一：郑万TSRS分别与郑徐TSRS1、郑西TSRS接口直接通信，实现限速传递

2.1.1 郑万与郑西高铁临时限速服务器通信接口处理方案

郑西高铁TSRS与所有外设的物理连接均采用2通道连接，即TSRS的A系只能与安全数据网A网连接，B系只能与安全数据网B网连接，当TSRS的A系为主用时，A网中断，A系只能通过B系到B网，实现与其他设备的通信。同时，郑西高铁使用的是安萨尔多公司的RBC，结构上采用点对点通信，RBC的N系只能与TSRS的A系通信，RBC的R系只与TSRS的B系通信，不能实现交叉冗余。

郑万高铁TSRS按照标准方式物理连接均采用4通道连接。即TSRS的A/B系交叉分别接入安全数据网的A/B双网，以实现当安全数据网A/B网中断时，TSRS的A/B系直接与安全数据网B/A网联通，完成与其他设备的信息交换。

由于郑西与郑万高铁TSRS网络结构不同，不能正常通信，在曹古寺线路所设三层交换机，实现郑万与郑西安全数据网的连通。为了解决2套设备之间的逻辑通道处理问题，通过研究，郑万TSRS通信需进行修改，即郑万TSRS双系互不交叉接入安全数据网，才能实现与郑西TSRS之间的互联互通。郑万高铁TSRS与郑西高铁TSRS连接方式如图2所示。

鉴于郑西高铁TSRS通信2通道的特殊性，为了最大限度减少对既有郑西高铁运营的影响，同时遵循安全和规范要求，经过反复的研究，决定郑万高铁接入郑西高铁物理连接采用4通道连接，郑西高铁处理方式保持不变，郑万高铁内部数据处理方式采用更改内部数据互传办法来保证数据冗余，郑万TSRS与郑西TSRS接口应用协议遵从《CTCS-3级列控系统TSRS-TSRS接口规范(V1.0)》，安全层协议遵从《RSSP-II通信信号安全通信协议》，通信层协议采用TCP/IP协议，从而来满足RSSP-II安全处理的要求。如图3所示。

图2 郑万高铁TSRS与郑西高铁TSRS连接方式Fig.2 TSRS connection between Zhengzhou-Wanzhou High-speed Railway and Zhengzhou-Xi’an High-speed Railway

图3 郑万TSRS与郑西TSRS接口连接示意图Fig.3 TSRS interface connection between Zhengzhou-Wanzhou High-speed Railway and Zhengzhou-Xi’an High-speed Railway

通过郑西TSRS主备通信通道分别与郑万TSRS的主备通信通道逻辑通信，实现郑万TSRS与郑西TSRS接口之间的连通，同时减小对既有设备影响。

2.1.2 曹古寺线路所TCC通信接口处理

曹古寺线路所属于郑州局郑西高铁CTC调度台管辖，但由于曹古寺线路所通号设备（TCC）无法与郑州局郑西高铁TSRS建立正常的设备间冗余连接方式，所以曹古寺线路所TCC从技术方面划归为郑徐TSRS管辖。本次郑万高铁引入后，断开曹古寺线路所TCC与郑徐TSRS通信连接，对郑西高铁安全数据网进行改造，将曹古寺线路所TCC划归为郑西高铁TSRS管辖。郑西高铁TSRS与TCC通信为单系单网方式，并且同一车站TCC的A机（B机）连接A网和B网的IP地址相同。而曹古寺线路所使用的是郑徐高铁网络配置，为了确保曹古寺线路所TCC与郑西TSRS正常通信，在曹古寺线路所TCC的B网接口中增加一个与A网接口相同的附属IP地址，这样，B网接口的IP地址中就有一个与A网一样的IP地址，从而实现曹古寺线路所TCC与郑西TSRS正常通信。

郑万TSRS与TCC通信为双系双网方式，同一车站TCC的A机（B机）连接A网和B网的IP地址不同。在曹古寺线路所安全数据网B网的三层交换机中增加与A网相同的IP地址配置，郑西高铁访问B网时需通过三层交换机中与A网相同的IP地址进行；郑万高铁访问B网时直接通过三层交换机中B网的IP地址进行。

修改曹古寺线路所TCC软件，开通郑万方向SWL接发车功能，实现郑万与郑西高铁不同信息交换。

2.1.3 与郑徐临时限速的互联互通技术方案

郑徐高铁为2016年开通线路，设计标准按照中国铁路总公司当时发布的技术规范要求执行。在郑州东徐兰场配置一台三层交换，作为郑万引入郑徐高铁安全数据网接口。本次郑万高铁引入郑州东徐兰场，需修改郑州东徐兰场安全数据网交换配置、增加静态路由，实现郑万、郑徐高铁安全数据网通道贯通。

郑徐、郑万高铁TSRS按照标准方式物理连接均采用4通道连接，TSRS双系互相交叉接入安全数据网，且网络结构相同，故郑万高铁TSRS与郑徐高铁TSRS连接方式直接通过安全数据网通道连接，并修改郑徐高铁TSRS软件，实现不同数据的相互交换。

2.2 方案二 郑万TSRS与郑徐TSRS直接通信，实现限速传递

郑西高铁为2010年开通，是国内建设开通较早的高铁之一，设备老旧，软、硬件修改难度大、安全系数要求高，且只有天窗点才能施工。由于曹古寺线路所TCC由郑徐高铁TSRS管辖，为了减少对既有设备的大范围改动，本次郑万高铁引入曹古寺线路所，郑西TSRS与曹古寺线路所TCC维持原状态不变，即郑万TSRS不直接与郑西TSRS通信，郑西临时限速的下达通过郑徐TSRS代传模式实现。曹古寺线路所TCC与郑万高铁阎块线路所TCC通信接口通过修改曹古寺线路所安全数据网三层交换机配置，增加静态路由方式，修改曹古寺线路TCC软件方式实现数据相互传递。

郑万高铁与郑徐高铁TSRS的互联互通同方案一中2.1.3小节所述。

2.3 跨界限速方案的处理

调度台管辖范围内下达临时限速命令时拟定责任方遵循“以线路正方向，限速起点所在台”的归属原则，可拟定的限速终点最远截止本调度台界。当临时限速命令超出本台管界时，需与相邻台调度员联系，按调度台管界拆分后共同下达。

郑万与郑徐调度台、TSRS管辖分界在郑州东徐兰场上行进站信号机（SW/SWF）处，当郑万调度台跨界下达临时限速命令，边界临时限速命令需要郑万TSRS与郑徐TSRS共同下发，该限速命令的转发由两TSRS内部完成。边界临时限速命令的激活与执行操作，需要双方TSRS都成功的情况下才能成功。下达方式为：郑万郑州局CTC调度台→郑万郑州局TSRS→郑徐TSRS→徐兰场RBC/ TCC 。

郑万与郑西调度台、TSRS管辖分界在曹古寺线路所上行进站信号机（SWL）处，跨界临时限速命令的下达，同样通过郑万TSRS与郑西TSRS共同下发，该临时限速命令的转发由两TSRS内部完成。在方案一中，临时限速下达方式为C2：郑万郑州局CTC调度台→郑万郑州局TSRS→郑西TSRS→曹古寺线路所TCC执行；C3：郑万郑州局CTC调度台→郑万郑州局TSRS→郑西TSRS→郑徐TSRS→徐兰场RBC。在方案二中，由于曹古寺线路所归属郑西台管辖，而曹古寺线路所TCC不能与郑西TSRS连接，因此曹古寺线路所TCC的临时限速及初始化均由郑徐TSRS代传，故临时限速命令下达方式为：郑万郑州局CTC调度台→郑万郑州局TSRS→郑徐TSRS→徐兰场RBC/曹古寺线路所TCC。

3 方案比较

方案一优点：郑万引入郑州东枢纽后，设备归属关系、分界清晰，便于后期维护。

缺点：该方案涉及大量对既有设备修改，施工要点“天窗”需求多，软件仿真、修改、动态测试工作量大，对郑州东枢纽运输、行车安全影响较大。在维护管理中，需完善设备标识，加强对IP地址的管理，从而增加了设备维护工作量。

方案二优点：减少对既有设备的修改，施工难度、工程量减小。

缺点：郑万高铁向郑西高铁跨界下达限速命令时，郑西TSRS通过郑徐TSRS代传实现，从而增加设备故障点，不利于后期设备维护。对于特殊处理点，在设备说明书中需详细介绍，同时需加大对设备管理人员的培训工作力度，使维护人员能够熟练掌握工作性能。

4 结束语

通过对郑万高铁引入郑州东枢纽临时限速服务器互联互通技术方案反复研究、分析，为了减少对既有设备软、硬修改，最大限度地降低对既有线路运输、行车安全的影响，建议采用方案二。该方案在后期联调联试过程中，通过动态验证，设备运行状况良好。随着国内高铁网络逐步形成，该技术将为今后类似工程提供借鉴作用。