新形势下珠三角城际铁路信号系统技术发展方向探讨

张敏慧

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

1 概述

珠三角城际铁路是连接珠江三角洲城市群的区域内交通路网，目前衔接有广州.珠海.东莞.深圳.佛山.中山.江门.惠州.肇庆.清远等地，列车运行速度140～200 km/h，该路网综合了城际轨道交通和高速铁路的运输特点，站间距相对较短.行车密度高，为珠三角地区旅客出行提供了便捷.高效的运输服务[1]。

珠三角城际铁路创新性地提出并实践了CTCS-2级叠加ATO功能[2-3]的列控系统，一方面满足列车运行速度.安全的需要，满足路网内以及与国铁间互联互通的运输需求[4]；另一方面提供了列车自动驾驶.车门与站台门联动防护等功能，有效地减少了司机及站台工作人员的强度，在提高铁路自动化水平方面进行了有益的探索。

近年来，珠三角城际铁路的运维管理将迎来重大调整；另随着地域经济及区域路网发展，珠三角城际铁路在更大范围延伸；与之互联的国铁信号系统技术装备水平也不断提升。有必要对珠三角城际铁路信号系统的进一步发展方向进行分析探讨，以期能更好地适应内外部环境变化.提供更好的运维服务。

2 珠三角城际铁路面临的新形势

随着珠三角城际铁路不断建成.国铁技术装备水平的发展，以及珠三角经济区以至整个广东省经济发展，珠三角城际铁路运营.管理及使用环境出现新的变化。不久前，广州地铁集团与广东省铁投集团签订了广东省城际铁路委托运输管理协议，珠三角城际铁路将由目前委托广州铁路集团代为运营的方式，逐步变化为由地铁集团接管珠三角城际铁路进行运营，可预见珠三角城际铁路将在运营管理.票制票价方面进一步调整，向“地铁+城际”一体化运作迈进。此外，根据粤东城镇群发展需要，广东省进行了粤东城际铁路的规划，不排除珠三角城际铁路将适度考虑粤东城际铁路的运营管理需要。

同一时期，国铁干线不断提升铁路自动化水平，2019年底京张高铁的开通运营标志着国铁CTCS-3级列控系统叠加ATO功能的正式商用，CTCS列控系统向智能化方面迈进。目前，国铁干线叠加ATO的信号系统解决方案与目前珠三角城际CTCS-2+ATO的解决方案不尽相同；同时，随着珠三角城际路网和国铁路网的不断延伸，未来在国铁和珠三角城际互通运行方面会出现新的跨线交互场景。

3 新形势下珠三角城际铁路信号系统需求预计

3.1 地铁运维方式可能带来的新需求

目前由广州铁路局集团代为运营的珠三角城际铁路，其运输组织.调度指挥.列车开行方案等均按照国铁模式进行管理，受限于铁路线路的管理体制，运行的珠三角线路在列车开行密度.车票运用.登乘方式等不能完全适应都市圈高节奏人员出行的需要。划归地铁公司运营管理后[5]，可以预见的与信号系统相关的运输需求为列车开行密度加大.高峰时段对列车折返运行时分缩短.要求调度系统列车运行的调整能力和调整手段的自动化水平要求高。此外，地铁的运营管理方式方法，维护维修模式会对原划归路局进行的运维方式，以及设备的配置.使用方式带来冲击。

3.2 路网延伸扩展带来的新需求

珠三角城际路网规划立足广州.深圳.佛山.珠海.东莞等九市经济区，同时兼顾广东省城际铁路的全面发展需要。在珠三角城际铁路具备自主运营能力的前提下，不排除未来地方投资各条线路的运营将集中归属至珠三角运营公司集中管理。从可预见的珠三角城际路网发展[6].粤东地区铁路规划设计[7-8]情况看，珠三角运营公司不仅在管辖的地理范围上会有所扩大，在管理的运营对象方面也会有所丰富，运营列车可能不仅限于动车组，未来或须对少量的货物运输进行相应的调配管理，或须对机车.车辆进行检维修管理。

3.3 大路网及ATO化后跨线运行信号系统配置的需求分析

3.3.1 珠三角城际铁路和国铁ATO的差异分析

国铁干线叠加ATO的信号系统解决方案与目前珠三角城际铁路CTCS-2+ATO[9]的解决方案不尽相同[10]，主要差异表现如表1所示。

表1 珠三角城际与国铁ATO差异分析

上述差异使得国铁CTCS-3级.国铁CTCS-3+ATO或国铁CTCS-2+ATO的列车跨线运输至珠三角城际线路后，仅能按CTCS-2级列控系统运行。

3.3.2 更广泛的路网交互以及线路ATO化后跨线运行场景变化及信号配置需求分析

未来珠三角城际铁路与国铁线路间跨线运输需求因素分析见表2。

表2 珠三角城际铁路与国铁线路跨线运行状况分析

由表2可以看出，珠三角城际铁路信号系统基本满足未来跨线运行的要求，但在某些场景中需进行等级切换.城际与国铁路网混运且速度差异较大情况下会给高速线路能力带来一定影响；ATO功能在跨线互通时有障碍，在铁路运输对ATO需求较强烈时珠三角城际铁路信号系统结构或需进行调整。

4 珠三角城际铁路信号系统技术发展方向探讨

4.1 珠三角城际调度管理功能的提升

4.1.1 运行图管理能力增强

珠三角城际铁路划归地铁公司运营后，调度系统将无法从国铁集团的运输调度管理系统(TDMS)中获取运营图.日班计划等信息。为此，调度系统应增加运行图.时刻表管理和维护功能，并能结合客流的实际需求设置灵活多样的工作日.节假日等时刻表，满足旅客出行需求。

4.1.2 运营调整能力增强

珠三角城际铁路实现与地铁.城际一体化运作，其最显著的特点将会是提高系统的公交化运营能力，从调度系统角度看，需要提升调度系统对列车运行的整体掌控.运输调整能力，以匹配高效高密度的运输要求。目前，以既有国铁系统CTC为蓝本的调度系统，主要功能在于实现对列车运行的监督和进路自动办理，其主要目的为降低车站值班人员工作强度.降低运营成本。近年来，国铁CTC系统也在列车运行自动调整方面进行智能化的功能加强[13]，但主要为配合线路工作条件进行适应性的运行规避与站内进路与时分调整，对于运行秩序打乱后的恢复能力方面，因为无法结合ATO功能对列车区间运行时分进行闭环调控，与地铁ATS所具备的调整能力相比仍显不足。而充分考虑珠三角城际城市群通勤客流对高密度运营需求的增强.地铁运作规则可能在票务及添乘方面带来的一统化运行特色.珠三角城际信号系统配置的ATO功能优势的条件下，珠三角城际铁路调度系统可以在列车运行调整的功能方面进行改造提升，在引入智能调度集中系统中调整股道运用方案.改变站内通过路径及停站时分等方法的基础上，进一步新增调整列车区间走行时间，甚至可以结合运输组织形式进一步采用跳停.扣车.提前发车等综合调整策略，提高运输秩序出现偏差后的系统运输恢复能力。

4.1.3 自动折返管理能力增强

公交化运营方式会使得系统对列车的折返能力提出更高.更集约化的要求，更新的运营场景通常会提出列车自动折返的要求，目前基于国铁CTC蓝本的调度系统对列车自动折返的支持能力不足[14]，需要在折返计划设置.车组与车次管理.折返进路自动办理方面进行功能提升，珠三角城际铁路调度系统可结合这方面的运输需求进行功能改进。

4.1.4 管辖范围与管辖对象的扩展

大珠三角化的路网对珠三角铁路调度系统的规模.功能提出更广.更强的需求。目前珠三角调度中心正在建设中，建议在调度系统设备配置方面，需要充分考虑系统设备容量.性能的配置方法，考虑系统的可扩展性；在调度系统功能方面，充分考虑系统可能面对的多工种协调需求，预留集调度.监控.运维管理一体化的综合管控平台；在系统架构方面进一步打通向云平台延展的条件。

4.2 珠三角城际ATO相关功能的改进

为了使ATO功能更好满足公交化运营需求，便于贴合司机驾驶习惯，便于在不同运用场景下尽可能减少司机工作强度，珠三角城际铁路ATO功能可在以下几方面加以改进。

4.2.1 折返作业自动化水平的提升

目前珠三角城际铁路站后端有人自动折返作业[15]，为一种半自动化的作业过程[16]，该过程中进入折返线为自动驾驶，列车至折返线停车后人工关闭原本务端驾驶台.走向另一端并由人工激活另一端的原非本务端驾驶台.人工驾驶列车驶往折返后的站台。这种方式会增加司机的操作工作量.或需增加一位司机配合工作，并可能会对列车折返时分带来不利影响。可以考虑通过信号地面设备的操控或改进车站ATO两驾驶端间接口关系，让本务端驾驶台.非本务端驾驶台相互联动，自动化完成整个折返作业，提高折返效率[17]。

4.2.2 无运行计划源区段的ATO匹配功能提升

从减轻司机工作强度角度出发，ATO系统应尽量在不同场景中减少司机操控行为，可以在没有配置运行计划上车的区段对ATO的可用性进行调整，使得列车区间运行时可以在ATP防护包络下实现自动驾驶；接车时站内可配合精确定位应答器控制列车精确自动停车.同时实现自动开门功能；发车授权完备.车门关闭后司机可按压自动启动按钮并使列车自动发车。

4.2.3 对无站台门系统的匹配能力

国铁线路因车型种类多.站台位置.停过站方式.站房候车模式等因素[18]，多不安装站台门设备。考虑到未来ATO功能普及使用且实现混线运行，城际列车跨线运行至无站台门系统的国铁等线路上时，应具备对不设站台门车站的适应能力，可以考虑通过精确定位应答器等地面信息告知车载设备本站无站台门的信息，使得列控系统对站台门的控制及相关的防护功能进行自动屏蔽。

4.3 ATO解决方案的调整建议

从国铁ATO配置现状.城际向国铁单向跨线场景看，目前珠三角城际铁路ATO的实现方案可满足跨线运行列车防护的需求，若未来国铁ATO广泛应用.城际和国铁在部分干线通道合用的场景下，可能出现ATO跨线互通的要求。届时，由于珠三角城际铁路ATO使用了CTCS-3级列控系统的GSM-R电路域通道，可能会产生C3功能和ATO功能无法共存的状况。为此，珠三角城际铁路ATO的解决方案中，可以考虑将ATO车地通道进行调整，改用目前国铁ATO使用的GSMR的GPRS通道，地面与车载的发送接收设备进行相应调整。

关于站间数据传递的方法，结合城际线路站间距一般不超过10 km的现状，建议不做调整；而关于通信服务器的设置，则可结合目前线路开通情况维持既有独立设置或调整为与TSRS结合设置的方式。

4.4 适应于运维管理的信号系统设备配置方案调整

运维主体发生变化后，珠三角城际铁路信号系统部分设备配置及运用方式可能不仅局限国铁技术标准体系的要求[19-20]，而是需跟随具体运输.维护的需要比照地铁类方法[21]与习惯进行适应调整。例如，线路维护设备配置标准变化后可能对信号地面系统设备配置带来的影响，包括区间布点可以和轨道电路长度进一步适配以降低工程造价.动走线可不设置区间通过信号机而采用区间标志牌.动车段所内地面信号点灯可采用灭灯方式等；维护人员部署方案对设备后备方案带来的影响，包括UPS的备用时间可根据维修人员的可达时间进一步缩短.系统设备冗余方式可考虑由多重冗余改为双机热备等；维护考核体系对维护手段配置方案带来影响，包括根据设备允许修复时分重新确定缺口监测.融雪设备.密贴检查器等设置的必要性等；驾驶运用方式与地铁去差异化带来的运用模式的调整，包括精简列控模式中引导模式.目视模式等。

4.5 新理念新技术的结合发展

随着智慧铁路[22].智慧城市发展理念的提出，结合新计算机.网络及通信技术，珠三角城际铁路信号系统在面对未来挑战而进行的技术革新中，还可在系统架构模式.通信通道搭建.系统管理与维护相结合等方面进行进一步调整。例如，进一步整合信号系统的通信网络架构.整合联锁和列控系统设备以及车载ATP和ATO设备，借助云平台和大数据等新技术，做好生产系统与维护系统信息平台整合及数据共享.实施信号系统设备全生命周期的信息维护，为高水平的运行.维护.管理做好准备。

5 结语

本文结合珠三角城际铁路在运营模式.路网规划.新技术发展方面将面临的内外部新变化情况，梳理各变化因素给信号系统带来的需求变化，提出珠三角信号系统在运行图管理.运营调整.自动折返.ATO适配性.ATO实现方式以及信号系统配置等方面的改进或调整建议，在城际铁路信号系统技术发展方向上进行了有益的探索，同时也期待为有类似运输需求的市域铁路信号系统设置方案提供借鉴。