广州枢纽信号系统改造方案及关键问题分析

秦发园

近年来，随着广州铁路枢纽引入线路的增加，以及规划年度内多个项目的建成，枢纽办理旅客列车作业，特别是始发终到类旅客列车的数量将大幅增加［1］。广州铁路枢纽是京广线、广深线、贵广客专、南广线和广茂线等铁路线路的交汇点。京广线采用CTCS-0级（以下简称“C0”）列控系统，广州站为京广线终点站，办理京广线、广深线、广佛肇城际等列车的终到、始发及到发作业。广深Ⅰ、Ⅱ线采用既有线CTCS-2级（以下简称“C2”）列控系统，Ⅲ、Ⅳ线采用C0级列控系统，广州东站为广深线终点站，Ⅰ、Ⅱ线办理动车组的通过及到发作业，Ⅲ、Ⅳ线办理旅客列车及货物列车的终到、始发及到发作业。京广高铁采用CTCS-3级（以下简称“C3”）列控系统，C2级作为其后备模式，广州南站为京广高铁终点站，办理动车组的通过及到发作业。广州枢纽线路示意见图1。

图1 广州枢纽线路示意

通过线路走向发现，与广州站连接的京广线北端的郭塘站，通过广州北上、下行联络线可接入京广高速铁路，广深线的动车组可经京广线运行至广州北站。因此，提出对广州、棠溪等站跨京广高铁开行动车组C2列控贯通改造工程，可缓解广州南站运输压力，缩短市区人民的出行时间，实现整个广州铁路枢纽的互联互通，提高了枢纽的运输能力。本文重点讨论广州枢纽信号系统改造方案及改造过程中涉及的几个关键问题。

1 信号系统设计方案

1.1 列车运行控制系统

根据《列控中心技术条件》（TB/T 3439—2016）等规范要求，京广线动车走行车站广州北（不含）至广州（含）新设列控中心。按照《列控系统应答器应用原则》（TB 3484—2017），广州北（不含）至广州（含）布置区间及站内进站、出站、进路信号机应答器组，对于有大号码道岔的车站，在大号码道岔外方发送U2S的闭塞分区处200±0.5 m处设置大号码道岔应答器组［2］。本次设计取消联络线上原C2/C0（C0/C2）等级转换点，设置C3/C2转换点［3］。利用设置于广州西信号机房的既有临时限速服务器，管辖郭塘（含）至广州（不含）范围内的临时限速命令，修改广州地区台TSRS以及其对应的TDCS-TSRS接口服务器数据。广州北（不含）至广州（含）新设安全数据网，信号安全数据网网络结构见图2。

图2 信号安全数据网网络结构

1.2 闭塞系统

京广线广州北站至广州站区间为四显示自动闭塞，按正方向自动闭塞、反方向自动站间闭塞组织运行。区间信号机点灯、轨道电路编码、方向电路及站联电路等采用继电方式。结合本段线路实际情况，提出自动闭塞系统设计方案如下。

方案一：改造为标准客专型自动闭塞系统。

全线区间新设室内、外轨道电路器材，发送器采用“1+1”备用方式，区间信号机点灯、轨道电路编码、有源应答器报文、方向电路、区间逻辑检查及站联条件传递均由列控中心实现。

此方案符合目前客专线路技术标准，与相邻的客专及高铁线路标准保持一致。新设的列控中心可实现方向电路、区间逻辑检查及站联条件传递功能，无需另设区间综合监控系统，避免工程的重复建设及投资浪费。缺点是区间轨道电路道床电阻需满足2Ω·km要求，不满足道床电阻条件的区段需增加分割点［4］。

方案二：维持既有自动闭塞系统

区间信号机点灯、轨道电路编码维持既有继电方式，应答器报文控制、方向电路及站联条件传递由列控中心完成。

此方案只在区间增设应答器组即可，施工简单，改造工作量小。缺点是区间室内发送器采用“N+1”备用方式，不符合客专线路技术标准，新设列控中心实现功能单一，且和区间综合监控系统并存，造成资源浪费，后续如按客专标准改造存在重复投资。

综上，因工程建设周期短，投资费用少，且区间轨道电路道床电阻调整需要较长的周期，为减少工程改造影响范围，避免对既有线运营产生影响，本工程采用方案二。

1.3 站内轨道电路

参考《城际铁路设计规范》（TB 10623—2014），需将广州枢纽实施C2贯通车站动车组走行径路内的出站信号机、进路信号机及调车信号机调整至与警冲标距离不小于5 m的位置［5］。车站既有轨道电路为25 Hz相敏轨道电路。对站内轨道电路调整方案如下。

方案一：动车走行径路的轨道区段改为一体化轨道电路。采用TCC编码，其余区段维持既有25 Hz相敏轨道电路和电码化编码方式。改造后轨道电路长度、道岔区段的道岔跳线和无受电分支布置等应按照《ZPW-2000轨道电路技术条件》（TB/T 3206—2008）等技术标准进行调整，室外需新敷设内屏蔽数字信号电缆［5］。

此方案改动范围较大，需将股道及轨道区段进行切割，分割点处增设机械绝缘节，对无法满足送受电端布置的区段进行送受端布置调整；室内需拆除所有既有电码化设备，增设由于切割增加的轨道电路设备；另需增设一套ZPW-2000A轨道电路停电监督系统。

方案二：维持既有方式。

站内轨道电路维持既有25 Hz相敏轨道电路，编码维持既有电码化方式。此方案仅对电码化电路进行局部修改，增设部分继电器，联锁软件需根据电码化修改部分进行适应性修改。此方案较方案一改动范围小，施工简单便捷，但可靠性和安全性较方案一低。

结合工程实际开展情况，本工程采用方案二。

2 关键问题分析

2.1 载频布置及载频切换

如车站维持既有设计不变，依据《铁路车站电码化技术条件》（TB/T 2465—2010）及《ZPW-2000轨道电路技术条件》（TB/T 3206—2008）等技术标准，实施C2贯通车站需调整站内电码化及区间轨道电路载频布置。

列车在转线作业、反向运行时需转换线路载频，通过在股道及发车进路最末端区段发送转频码实现。既有线列控系统升级为C2后，为避免动车组接车至股道后发生制动，需取消全站转频码，通过应答器获取进路信息，车载设备自动转换载频。同时，为保证C0级时普速机车正常接收地面码序，避免掉码制动，需人工切换载频［6-7］。以广州西站为例，对载频布置及人工切换载频场景提出如下方案，载频布置示意见图3。

图3 广州西站载频布置示意

广州西站与棠溪站以XB信号机为分界，外方通过京广三线区间连接棠溪站，内方连接车站上行线股道。京广三线区间仍按奇数载频布置，车站按照偶数载频布置。侧线股道上行咽喉侧为奇数载频，下行咽喉侧为偶数载频，人工切换载频场景如下。

1）由XB信号机直向接车至ⅡG时，需在XB信号机绝缘节处人工切换载频。

2）由ⅡG向XB出站口直向发车时，需在XB信号机绝缘节处人工切换载频。

3）由股道（除ⅠG）向XB出站口发车时，需在咽喉区人工切换载频。

2.2 联锁驱动YMJ/BMJ设计

2.2.1 预码继电器YMJ设计

如车站维持既有电码化方案，根据《列控系统相关规范补充规定》（铁总运［2016］222号）［8］要求：“装备CTCS-2/3级列控系统的新建及改建线路，大站站内正线接发车进路及到发线应采用与区间同制式的轨道电路。困难条件下采用电码化时，侧线股道应预发码”。广州铁路枢纽C2贯通车站动车走行径路的侧线股道，电码化由占用发码改为预叠加发码，通过计算机联锁驱动YMJ实现。办理上、下行咽喉经道岔侧向至股道的接车进路，当列车压入进路最后一个道岔区段时，计算机联锁驱动YMJ励磁。以棠溪站为例，其YMJ设计见图4。

图4 棠溪站YMJ设计

棠溪站I 3G为动车走行股道，办理下行咽喉至I 3G的接车进路；当列车压入进路最后一个区段123-125DG时，联锁驱动SI 3 YMJ吸起，通过XI 3股道电码化上码通道实现股道预先发码；当列车压入I 3G后，XI 3 YMJ落下，通过GJF将低频码发送至股道。XI 3 YMJ同理。

2.2.2 补码继电器BMJ设计

既有线列控系统升级为C2后，为保证动车组以完全监控模式发车，对发码长度不够的进路需进行补码。由于广州枢纽C2贯通车站，采用电码化方式发码，因此，车站侧线发车进路设置补码用ZPW-2000发送器。以棠溪站为例，其BMJ设计见图5。

根据线路速度计算，棠溪站XI 2～XI 6至XIZ侧向发车进路需补充电码化信息，通过每条发车进路设置一个BMJ实现，补码范围见图5（a）中红线部分。BMJ由计算机联锁驱动，常态落下，励磁时机以补码进路1（以下简称“BMJL1”）为例说明。办理XI 2至XIZ发车进路且发车信号开放后，计算机联锁驱动BMJ吸起，列车压入XIZ内方X1LQG时，BMJ落下，参见图5（b）。

图5 棠溪站BMJ设计

增加补码发送器，电路原理同接发车进路电码化原理。当办理XI 2至XIZ的发车进路且XI 2信号机开放后，联锁驱动BMJ吸起，列车压入122DG时，GCJ吸 起。114-120DG与112DG通 过XI 2→SL2发车进路电码化的上码通道上码；104-110DG与102DG通过XI 1→XIZ发车进路电码化的上码通道上码。

2.3 调整联络线应答器设置及线路速度

既有广州北联络线设置了C2/C0（C0/C2）等级转换点。广州北下行联络线设置信号标志牌。为了便于非ATP车载设备控制列车运行，在上行联络线设置区间通过信号机，信号机点灯由广州北高速场列控中心控制［9］。

既有线列控系统升级为C2后，京广高铁下线的C3动车组，可在联络线转换为C2级控制模式后，直接开行至京广线。因此，取消原C2/C0（C0/C2）等级转换点，在联络线上设置C3/C2等级转换点。由既有京广铁路上线的C2动车组越过广州北高速场北端的进站信号机，在区间自动转为C3级控制模式［10］。

按照线路速度计算，武广RBC数据管辖范围将延伸至郭塘站内。因此，郭塘站改造方案需做如下考虑。

1）RBC需与计算机联锁建立联系，配套修改郭塘站联锁软、硬件。

2）扩大了当前RBC的管辖及维护范围。

3）郭塘站XH/XHF进站信号机内方有大号码道岔，当车站存在限速时，造成列车在级间转换时因C3、C2等级速度差过大而触发紧急制动。

基于上述原因分析，为减少郭塘站对武广客专的影响，将既有武广客专RBC数据管辖范围仅延伸至郭塘站XH/XHF进站信号机处［11］。广州北联络线应答器改造示意见图6。

图6 广州北联络线应答器改造示意

由于联络线C3/C2等级转换执行点距RBC边界不满足列车在既有最高允许速度160 km/h常用制动到0 km/h的距离，需对联络线最高允许速度进行调整。

1）下行联络线（广州北高速场SLF信号机至郭塘站33#岔尖）正、反向最高允许速度降至120 km/h。

2）广州北站内4#道岔为大号码道岔，为了满足4#岔尖至SLF信号机的制动距离要求，将4#道岔侧向速度限制为120 km/h，与下行联络线保持一致。

3）上行联络线反向（广州北SL信号机至郭塘35#岔尖）最高允许速度降至115 km/h，正向最高允许速度维持既有160 km/h。

广州北联络线速度变化示意见图7。

3 结论

为了提高广州铁路枢纽的运输能力，实现多条高速铁路互联互通，结合广州铁路枢纽已实施各工程，从列车运行控制系统、闭塞系统、站内轨道电路方面，提出了广州枢纽既有线信号系统改造方案，并结合现场的实施需求与开通过渡的可行性，对设计方案中涉及到的几个关键问题进行案例分析，给出设计建议。该方案与设计要点已应用于现场，可为相关改造工程提供一定的参考。