马来西亚东海岸铁路CTCS-2 级列控系统方案研究

全宏宇

马来西亚东海岸铁路是“一带一路”的代表性项目，起点为Kota Bharu 站（含），终点为Port Klang 站（含），正线线路总长约564 km。马来西亚东海岸铁路项目初期为设计时速160 km 的客货共线单线铁路，土建采用“双线基础、单线铺轨”建设模式；列控系统推荐采用CTCS-2 级列控系统，并采用自动站间闭塞。

根据《铁路信号设计规范》（TB 10007-2017），设计时速160 km 及以下铁路采用CTCS-0 级列控系统，设计时速160 km 以上、250km 以下铁路采用CTCS-2 级 列 控 系 统［1］。另 外，CTCS-2 级 列 控系统在国内一般应用于复线铁路及单线双向运行的动车段所走行线，单线铁路应用案例很少。

为满足CTCS-2 级列控系统在马来西亚东海岸铁路单线自动站间闭塞的应用需求，有必要对CTCS-2 级列控系统方案进行分析和研究。

1 方案提出

根据《CTCS-2 级列控系统总体技术要求》，CTCS-2 级列控系统基于ZPW-2000 轨道电路和应答器传输行车许可，按照目标-距离连续式制动曲线监控列车安全运行，实现列车超速自动防护功能。其中，CTCS-2 级列控系统通过ZPW-2000 轨道电路提供连续的行车许可信息［2-3］。

按照自动站间闭塞区间列车占用检查方式，马来西亚东海岸铁路列控系统有以下2 种解决方案。

1） 区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2 级列控系统方案。

参照现行的双线自动闭塞CTCS-2 级列控系统技术标准，区间可按双线中的一条线设置贯通ZPW-2000 轨道电路，该CTCS-2 级列控系统方案与现行技术标准基本一致。

2） 区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2 级列控系统方案。

国内设计时速160 km 的单线铁路，区间一般不设置贯通的ZPW-2000 轨道电路，而是采用计轴设备实现站间列车占用检查，并在进站信号机外方设置双接近轨道电路区段和接近信号机［4］。由于区间无ZPW-2000 轨道电路提供连续的行车许可信息，因此列控系统方案需要对现行的CTCS-2 级列控系统进行适应性修改，以满足区间在无ZPW-2000轨道电路低频信息的场景下，CTCS-2级列控系统实现速度监控及防护功能［5］。

2 区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2 级列控系统方案

区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2级列控系统包含列控中心、 LEU、 应答器、ZPW-2000 轨道电路、临时限速服务器TSRS、信号安全数据网以及车载设备等，如图1 所示。该方案的主要设计原则如下。

1）区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路，区间闭塞分区按预留双线工程进行牵引计算布点，并设置闭塞分区标志牌。

2）根据轨道电路技术条件［6］，区间轨道电路电缆传输长度超过10 km 时增设信号中继站。

3）区间轨道电路载频、低频信息码序均参照双线自动闭塞中的下行线（马来西亚东海岸铁路初期为下行线铺轨）进行设置，区间轨道电路低频信息正常码序为L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU。

4）站内应答器设置方案与现行CTCS-2 级列控系统标准一致。区间应答器参照双线自动闭塞中列控系统应答器应用原则进行设置。区间应答器主要类型包含区间应答器组（Q/FQ）、中继站应答器组（ZJ）、定位应答器组（DW）等，区间应答器用户信息包与现行标准一致［7］。

5）机车和动车组均装备CTCS-2 级列控系统车载设备。

6）其他列控系统设备方案与现行的双线自动闭塞CTCS-2 级列控系统标准一致。

3 区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2 级列控系统方案

根据列控系统行车许可信息传输方式，区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2 级列控系统有2 种适应性修改方案：①与现行的CTCS-2 级列控系统技术方案相同，站内同时采用ZPW-2000轨道电路和应答器传输行车许可；②站内和区间不再采用ZPW-2000 轨道电路传输行车许可，仅采用应答器传输行车许可。

3.1 站内同时采用ZPW-2000 轨道电路和应答器传输行车许可

对于区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路，且站内同时采用ZPW-2000 轨道电路和应答器传输行车许可的CTCS-2 级列控系统方案，其系统组成与图1 所示基本相同，不同之处如下。

1）仅在站内和接近区段设置ZPW-2000 轨道电路（或电码化），区间不再设置贯通的ZPW-2000轨道电路和信号中继站。

2）站内应答器设置方案与现行CTCS-2 级列控系统标准一致；区间应答器参照双线自动闭塞中列控系统应答器应用原则进行设置，但不再设置中继站应答器组（ZJ），同时区间应答器布置间距可根据需要适当增大。

3）在现行标准的应答器用户信息包的基础上：①采用现行的区间反向运行［CTCS-3］信息包定义区间行车许可；②通过［ETCS-44］ 信息包增加无轨道电路信息区起点和终点应答器信息包［8］；③在无轨道电路信息区段不再提供［CTCS-1］轨道区段信息包。

4）机车和动车组均装备CTCS-2 级列控系统车载设备。针对区间无轨道电路信息的情况，对车载设备软件的完全监控模式（FS）和部分监控模式（PS）进行局部适应性修改。

3.2 仅采用应答器传输行车许可

对于区间不设置贯通ZPW-2000轨道电路，且站内仅采用应答器传输行车许可的CTCS-2级列控系统方案，与图1所示系统组成相比，其主要变化如下。

1）站内和接近区段采用25 Hz 轨道电路，不再设置ZPW-2000 轨道电路或电码化提供低频信息。

2）应答器设置方案与站内同时采用ZPW-2000轨道电路和应答器传输行车许可方案相同，并借鉴ETCS-1 级列控系统，在现行标准的应答器用户信息包基础上，增加行车许可相关信息包（行车许可［ETCS-12］、重定位［ETCS-16］等）。

3）机车和动车组均装备CTCS-2 级列控系统车载设备。由于现行的车载设备软件中完全监控模式（FS）、部分监控模式（PS） 以及引导模式（CO）均需提供轨道电路低频信息，对于仅采用应答器传输行车许可的情况，需对车载设备软件进行相应修改。

图1 区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2 级列控系统结构示意图

4） 根据现行的CTCS-2 级列控系统技术方案，CTCS-2 级列控系统中设置列控中心，列控中心通过LEU 向有源应答器传输应答器报文［9］。由于仅采用应答器传输行车许可方案，不再采用ZPW-2000 轨道电路低频信息传输行车许可，因此车站可不再设置列控中心设备，但联锁设备需增加与LEU 的接口，并负责接收TSRS 的临时限速命令［10］。

4 方案比较

从运营、维护、对现有列控系统要求、初期投资成本、对预留双线的影响5个方面，对CTCS-2级列控系统方案进行比较，方案比较结果见表1。从表1可以得出如下结论。

1）区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路方案与区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路方案相比，轨旁设备较多、维护工作量大、初期投资成本高，但可为运营提供一些便利，且无需对现有列控系统进行新的功能研发。

2） 区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路时，轨旁设备较少、维护工作量小、初期投资成本较少，但由于需要对现有列控系统进行新的功能研发，投资存在不确定因素。其中，仅采用应答器传输行车许可方案与站内同时采用ZPW-2000 轨道电路和应答器传输行车许可方案相比，轨旁设备更少，但对现有列控系统改动较大。

3） 区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路方案，其区间信号设备可以作为后期双线工程的一部分，降低双线工程增加区间信号设备的实施难度；区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路方案，需在后期双线工程中增加区间信号设备。若后期双线需采用ZPW-2000 轨道电路传输行车许可，对于区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路且仅采用应答器传输行车许可的方案，需增设列控中心设备或在联锁设备基础上增加相关功能，对既有列控地面系统改动较大。

5 结语

由于马来西亚东海岸铁路初期为单线自动站间闭塞，且采用CTCS-2 级列控系统，按照项目技术标准及列控系统要求，提出了区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路和不设置贯通ZPW-2000 轨道电路2种列控系统方案，其中不设置贯通ZPW-2000轨道电路方案包含站内同时采用ZPW-2000 轨道电路和应答器传输行车许可和仅采用应答器传输行车许可2个子方案。通过比较分析，马来西亚东海岸铁路列控系统方案建议如下。

表1 CTCS-2 级列控系统方案比较

1）若马来西亚东海岸铁路双线工程在单线工程开通运营后的设备大修期内进行，则推荐采用区间设置贯通ZPW-2000 轨道电路的CTCS-2 级列控系统方案，既可满足现行CTCS-2 级列控系统标准，又提前预留了双线工程区间信号设备。

2）若马来西亚东海岸铁路双线工程建设时期不确定，则推荐采用区间不设置贯通ZPW-2000 轨道电路且站内同时采用ZPW-2000 轨道电路和应答器传输行车许可的CTCS-2 级列控系统方案，可降低维护工作量，减少投资成本。

马来西亚东海岸铁路CTCS-2 级列控系统方案可以为CTCS-2 级列控系统在单线自动站间闭塞，以及海外工程中的应用提供一定参考。