列控系统防护能力优化方案探讨

李卫锋 陈宇坤 唐乾坤

列控系统在中国高铁已有十几年的运营经验，作为高铁运行的控制中枢，组成列控系统的地面设备和车载设备的设备性能、技术应用在运营过程中日臻发展和完善，为保障高铁正点、安全、舒适的运营发挥了巨大作用。面对复杂的运营环境，在某些特定场景下，偶有动车组冒进出站信号的情况发生。本文对动车组冒进出站信号的原因进行了分析，并提出合理设置地面设备的解决方案以供探讨，旨在提高列控系统的防护能力，推动信号专业技术发展和信号装备技术进步。

1 列控系统防护能力风险分析

根据《高速铁路设计规范》（TB 10621-2014）、《列控系统应答器应用原则》（TB/T 3484-2017）等标准、规范的规定，高速铁路车站到发线有效长650 m、站台长度450 m，长编动车组一般不超过431 m（CRH380D 型动车组长215.3 m），车站出站信号机一般设置在距离警冲标不小于55 m 或距最近的对向道岔尖轨尖端不小于50 m 的位置。以高速铁路CTCS-3 级列控系统为例，典型车站股道长、站台及出站信号机和应答器组设置如图1 所示。

结合CTCS-3 级（兼容CTCS-2 级）列控系统的安全防护距离要求，车站到发线停车标一般设置在距离出站信号机65～75 m，距离车站站台端部20～30 m。CTCS-3 级车载设备控车时，移动授权终端EOA （End of Authority） 一般距离信号机20～30 m，距离危险点警冲标的距离为75～85 m。

1.1 轨道电路防护风险分析

根据TB 10621-2014 等现行标准，高铁站内股道轨道电路采用ZPW-2000 型轨道电路，在股道有效长度为650 m 的条件下，通常由一段轨道电路构成，不对轨道电路实施分割。动车组如在股道进行换端，换端后在办理发车进路之前，由于轨道发码方向尚未转换，导致车载设备易受邻线轨道电路信号干扰。引起邻线干扰的主要原因是邻线电磁干扰和轨道电路绝缘节破损导致的干扰，在极端情况下可能危及行车安全。

图1 典型CTCS-3 级列控系统车站地面设备配置

1.2 应答器防护风险分析

高铁车站到发线出站信号机处均设有应答器组，信号禁止时可对列车实施紧急制动防护，出站应答器组至前方警冲标的防护区段越长，制动防护的效果越显著。如图1 所示，CTCS-3 级列控系统车站的到发线有源应答器距出站信号机一般为20 m，动车组车载设备在收到禁止信息时实施紧急制动的防护距离较短。

1.3 调度集中系统防护风险分析

根据《调度集中系统技术条件》（TB/T 3471-2016） 的规定，目前高铁车站调度集中设备尚无发车进路预告功能，仅有接车进路预告功能。CTC 系统在分散自律模式下办理完发车进路后，不能通过GSM-R 系统以文本方式向司机提供进路预告信息，存在列车运行的安全性风险。

2 列控系统防护优化方案

2.1 轨道电路防护优化方案

为提高轨道电路防护能力，对ZPW-2000 型轨道电路的股道采取将1 个轨道区段分割为2 段的技术方案，并根据《中国铁路总公司关于开展ZPW-2000A 站内一体化轨道电路绝缘破损防护安全专项整治工作的通知》（铁总工电函［2018］ 346 号）要求加强绝缘破损防护。根据《列控中心技术条件》（TB/T 3439-2016）的规定，列控中心设备具备控制轨道电路发码方向及时切换功能，以降低动车组在股道进行换端后受邻线轨道电路信号干扰产生的行车安全风险。目前由中国铁设牵头、各设计单位参与，已完成高铁信号设备隐患整治可研报告，该方案已被国铁集团采纳。

2.2 应答器防护优化方案

根据出站应答器组至前方警冲标的防护区段越长，制动防护的效果越显著的原则，可采用出站应答器组尽量远离信号机设置的方案，即应答器尽量靠近站台设置，同时需考虑不影响动车组停车，以及应答器安装的便利性。考虑站台边上、下站台步梯对有源应答器控制电缆敷设的影响，在股道有效长为650 m 且站台居中设置的情况下，建议靠近站台的无源应答器设置在站台外距站台10 m 左右的位置，此时有源应答器距出站信号机30 m，较图1中有源应答器距出站信号机的距离增加了10 m，增加了动车组车载设备收到禁止信息时实施紧急制动的防护距离。目前安六高铁等工程已采用该方案并开通运营。

2.3 调度集中系统防护优化方案

根据《智能调度集中系统暂行技术条件》（铁科信［2019］ 52 号） 的要求，建议在现有调度集中功能的基础上增加发车进路预告功能。CTC 增加发车进路预告功能作为列车发车辅助信息，可实现调度人员和司机在列车发车、接车或通过运行全过程的信息交互，进一步提高列车运行的安全性。实现此功能需要对铁路局高铁CTC 中心、车站CTC 分机进行软件改造。目前该方案已在京张高铁及京沈高铁（沈阳西站与朝阳站间） 进行了应用。

3 列控系统防护优化措施应用分析

3.1 既有运营线路列控系统防护优化措施应用分析

根据上述优化方案，为提高既有运营线路列控系统防护能力，可采取对股道轨道电路进行分割、调整应答器距出站信号机距离，以及CTC 增加发车进路预告功能等措施，改进后的既有CTCS-3 级列控系统地面设备布置示意见图2。其中，轨道电路分割应满足如下技术要求。

1）正线、侧线有站台时的股道分割，应保证动车组在股道停车后，能同时占压2 段轨道电路，以保证动车组在股道进行换端后车载设备能及时收到轨道电路低频信息，建议动车组常态运行前方的分割股道长度按200 m 控制，如图2 中的3G2。

2）正线股道、侧线股道的轨道电路分割，应满足TB 10621-2014 中关于站内轨道电路最小设计长度的要求。最小长度Lmin=Vmax×2.5＋20。其中，Vmax为列车最高运行速度，20 m 为设置裕量。如列车最高运行速度350 km/h，正线轨道电路最小长度不应小于263 m，如图2 中IG 的分割长度。

图2 既有CTCS-3 级列控系统车站地面设备布置改进示意图

3.2 新建线路列控系统防护优化措施应用分析

提高新建线路列控系统防护能力与提高既有运营线路列控系统防护能力采取的措施基本一致，但要充分考虑17 辆编组动车组上线运行的需求。17辆编组动车组长度接近440 m（439.9 m），在维持现有设计规范和设备技术条件的情况下，对于有效长650 m 的到发线，其停车标设置在距离站台端20 m 处，则其车尾约有10 m 将无法停入站台区域。在不改变股道有效长的条件下，一种可能采取的措施是：将出站信号机向站外方向移设，从而使停车标可以设置在距离站台端0～10 m 的范围内，保证车尾进入站台区域。将出站信号机向站外方向移设，相当于减少了行车许可终点EOA 至警冲标的距离，即减少了列控系统给列车提供的安全防护裕量。

目前可采取的技术方法是在出站信号机外方增设一段轨道电路，当信号机不开放时，轨道电路发H 码；当列车冒进信号时，采取防护措施。信号机外方的轨道电路长度一方面要满足列控车载设备响应时间要求，另一方面应不大于停车标距出站信号机的距离，以保证列车正常停车时不会闯入其中。新建线路CTCS-3 级列控系统车站地面设备布置改进示意图如图3 所示，设置原则如下。

1）有站台的侧线出站信号机距警冲标按5 m设置，无站台的正线出站信号机距警冲标维持原55 m 设置。

图3 新建线路CTCS-3 级列控系统车站地面设备布置改进示意图

2）侧线股道按3 段轨道电路设置，其中靠近信号机的轨道电路按90 m 设置。

3）正线股道和侧线股道的轨道电路分割，应满足站内轨道电路最小设计长度的要求；当不满足要求时，可采取设置2 段轨道电路的方式。

4）修改动车组200H、300H型等ATP车载设备对轨道电路的处理逻辑（部分ATP 处理逻辑：当收到的应答器发送［CTCS-1］包且D_signal＞0 时，ATP 根据此应答器信息进行位置校正，如果此应答器所在的轨道区段长度小于150 m，则会出现位置校正错误）。

对有直向通过进路且设有站台的正线股道，由于有列车通过作业，且通过列车运行速度较高，要求轨道电路的最短长度较长，无法采用在出站信号机前设置90 m 防护区段的措施，可将股道分割为2段轨道电路。借鉴沪宁城际、京沪高铁运用经验，可将直向通过进路且设有站台的正线股道的出站信号机、发车进路信号机设置在距警冲标不小于30 m处，从而满足开行17 辆编组动车组的需求。

4 结语

根据现有规范、标准及技术条件，分析了列控系统在防护列车冒进信号方面存在的风险，并提出了相应的优化方案。在提高既有运营线路列控系统防护能力的措施中，可结合实际情况和工程实施的难易程度选择其中一种或几种进行综合防护。既有线有上线运营17 辆编组动车组的需求时，为保证动车组完全停靠在站台区，可采用向警冲标方向适当移设信号机的方案（信号机移设至距警冲标30 m，无源应答器设置在站台外距站台10 m 的位置），该方案已通过国铁集团审批并在郑万铁路施工设计中应用。