土耳其安伊高铁信号系统ETCS-L1+L2应用研究

常进财

中国土木工程集团有限公司，北京 100038

土耳其安伊高铁二期项目是中国企业在海外承建的首个高铁项目，是“一带一路”倡议的重要支撑项目。该项目由中国铁建、中机公司和两家土耳其当地公司组成联合体承建，项目于2014年7月开通运营，至今已经安全可靠运行6年时间[1]。该项目采用欧洲列车控制系统ETCS，ETCS是一种可靠的技术规范，目前已成为欧洲铁路的强制性标准，ETCS技术规范的应用使欧洲铁路实现互联互通，提高了列车运行安全性[2]。

1 项目概况

安伊高铁二期工程全长158km，共设5座客运车站，设计运营时速为250km。全线桥隧多占比高，实施难度极大[3]。线路采用双线有砟轨道，信号系统采用ETCS-L1+L2级，其中ETCS-L1作为后备模式，设主备2套列车调度控制中心，主控制中心位于首都安卡拉（Ankara），备用控制中心位于项目的起点站埃斯基（Eskisehir）。车辆采用西班牙CAF公司提供的6节编组的动车组列车。

2 安伊高铁信号系统设计方案

2.1 系统架构

安伊高铁二期工程分两个阶段进行建设，第一阶段按照后备模式ETCS-L1进行开通运营。

（1）第一阶段，信号系统按照集中式ETCS-L1+TSR（临时限速）配置，系统构成如图1所示。

图1 集中式ETCS-L1+TSR系统构成

（2）第二阶段，按照集中式ETCS-L1+L2、TSR系统，在一阶段的系统架构基础上增加了RBC（无线闭塞中心）的配置，ETCS-L1作为后备系统，系统构成如图2所示。

图2 集中式ETCS-L1+L2、TSR系统构成

2.2 系统特点

（1）传统的ETCS-L1列控系统，可变信标设置在信号机前方，LEU（地面电子单元）与前方信号机连接，信标传输的速度信息与信号机显示状态直接关联。列车运行过程中，当前方信号机显示发生变化时，只有在列车通过后才能识别，按照联锁系统闭塞分区，列车将按双区间防护行车，不能实现临时限速功能[4]。

（2）该项目采用CLC控制器（集中LEU控制），主要的特点是可变信标的速度信息包括TSR通过联锁发送给CLC，然后再通过可变信标发送至车载设备[5]。当信号机的显示发生变化时，联锁把列车运行前方的信号机状态变化通过CLC传给可变信标（包括预告信标），CLC将选择最远MA（移动授权）给到车载列控系统，列车可以按最高的运行速度到达下一个速度变化点，提高运行速度，缩短运营间隔，运行更加平稳，运行效率更高。

（3）该项目中采用DIMETRONIC信号公司FS3000数字音频轨道电路，只负责轨道占用检查，不负责速度信息传送，并具备断轨检查功能[6]。

2.3 系统方案设计

（1）采用ETCS-L1+L2，在L1和L2条件都具备临时限速功能。列车最高运行时速为250km，运营间隔按照4min进行设计。

（2）闭塞区间闭塞分区信号机显示红、黄、绿闪、绿四种色灯信号。

（3）闭塞分区按照4.5～6km，接近区段按照1.5～3km设计。

（4）轨道电路采用无绝缘数字音频轨道电路，频率分配原则如表1所示。

表1 轨道电路频率分配

（5）信标组布置原则：每架信号机前布置信标组，包括2台可变信标（其中1台用于发送MA，另1台发送TSR）和1台固定信标用于传送坡度和静态速度曲线等信息。在道岔前安装预告信标，可以提前告知道岔的位置（直向还是侧向）。另外，每10km左右布置包含地理信息的固定信标。

3 该项目信号系统和国内信号系统的区别

（1）ETCS-1与CTCS-2（中国列车控制系统）相比，两个体系最大的区别在于两个系统中轨道电路和应答器的功能定义不一样。E1（ETCS-1）是基于欧标应答器的纯点式系统，C2（CTCS-2）是基于欧标点式应答器和连续轨道电路的点连式系统。E1系统中轨道占有检查装置仅实现轨道占用、空闲检查，不承担向车载设备传递行车控制信息功能，因此在E1系统中轨道占有检查装置可采用轨道电路，也可采用计轴实现，而无源应答器提供线路基础数据，有源应答器直接向车载发送列车移动授权。C2系统中轨道电路需要向车载传递列车运行前方空闲状况、进弯出弯、侧线速度等信号授权信息，有源和无源应答器向列车发送线路静态基础数据和车站动态基础数据，车载设备根据地面轨道电路和应答器提供的数据自己计算列车移动授权，因此在C2系统必须采用ZPW2000（UM系列）轨道电路[7]。

（2）传统的E1系统，不需要额外配置地面列控设备，LEU直接从信号机获取信号授权信息，并依据信号机的显示状态来发送对应的报文给车载ATP设备，从经济性和适用性上来看其更便于在既有国铁线路上进行E1系统叠加改造。对于集中式E1系统和C2系统，由于LEU等列控设备集中设置于室内，因此需要额外敷设大量的轨旁应答器控制电缆。E1在区间每个闭塞分区入口和车站范围设置有源应答器，C2仅在车站范围设置有源应答器，集中式E1有源应答器电缆工程量比C2要多。

（3）由于系统功能定义的差异，E1车载设备不需配置轨道电路的接收天线和接收设备，只需配置应答器传输模块BTM（含接收天线），而C2车载设备需要配置轨道电路和应答器天线和接收设备。C2系统列车可及时连续地获取运行前方信号授权状态，相对于E1系统列车只能在固定位置获取移动授权，从系统安全性、可用性角度来看，C2系统是优于E1系统的。

（4）中国CTCS列控系统设计中充分考虑了与世界主流信号系统制式—ETCS列控系统兼容性的要求，C3级列控系统严格按照中国铁路主管部门正式发布的《CTCS-3级列车运行控制系统系统需求规范》（TB/T 3530—2018）进行相应的开发与测试，该规范与《ETCS系统需求规范》总体需求具有高度兼容性，可实现C3与E2列车的互通运行。C3级列控系统与E2级系统总体设计是基本一致的，为适用中国高速度、高密度、短间隔、跨线运行等的运输需求，C3级系统增加了C2功能设计，作为其无线通信及RBC故障后的备用系统使用，同时采用了更为先进的设备制动优先的制动减速和停车控制方式，有效降低了司机工作强度，进一步提高了列车的运行安全[8]。

（5）CTCS针对临时限速功能单独设计了临时限速服务器，功能上对临时限速的速度分档，下达范围相比于ETCS更为精细；运营上CTCS临时限速具备自动校验、提示下达等功能，可显著降低车辆运营风险。

4 项目实施的体会和建议

（1）四电专业中缺少配电专业，通信信号系统设备的供电需要从接触网和沿线村庄电网进行供电，电源可靠性达不到一级负荷要求，对信号系统RAMS（可靠性、可用性、可维护性和安全性）指标产生了不利影响。今后类似的项目，建议沿线配置专用的动力变电所，为通信信号系统提供可靠电力供应。

（2）在项目实施过程中，需要做好接触网与信号系统轨旁设备安装位置的协调工作，避免接触网回流线与信号系统轨道电路之间产生不利影响。另外，轨旁信号机的安装需要避开接触网立柱3m以上。

（3）全线没有贯通地线，轨旁设备接地连接需要在钢轨上打孔，影响将来钢轨的更换，建议在将来的项目中，考虑综合贯通地线，所有通信信号轨旁设备可以连接到贯通地线上。

（4）在项目设计及施工过程中，需要加强与业主、咨询单位的沟通，特别是适用标准的问题，需要中国企业特别关注，中国的产品多数只满足中国标准，但国际项目要求满足相关国际标准，建议中国产品和系统需要做好符合国际标准的认证工作，这样可以更容易得到海外业主的认可。

当然，有些建议最终是否能够落地还得根据当地国情及项目资金预算情况来定，例如，安伊高铁没有10kV贯通电力系统，通号沿线的设备房都是从接触网取电，同时在设备房所在地，从市电去引入相关的备用电源，这样可以节省很多成本；通信信号共用电源系统，后备电池没有采用胶体电池，而是普通的铅酸电池，这些做法都是为了降低通号系统建设成本。另外，中国标准对设计方案的审核多用标准核对，产品应用案例审核，这样比较高效，而欧洲在满足这些条件的同时还要进行数学计算验证可用性和可靠性，例如，传输系统的故障率计算要细化到板卡模块，电源系统方面不仅要做功耗计算，还要进行缆线线径、压降、电流、升降压计算。这些对于国内设计人员来说看似烦琐甚至多余的工作其实也都是为了让有限的预算资金充分发挥其作用。

5 结束语

列控系统是高速铁路的“大脑”，ETCS标准在国际市场接受度比较高，虽然中国的CTCS标准已经发展得比较完备，但由于起步较晚及理念的不同，在国际市场还存在一些不适应性。文章通过总结ETCS系统实践经验，为今后中国企业在海外实施类似欧标项目提供了经验，通过与CTCS系统进行对比分析，为中国高铁核心技术走向国际市场积累了宝贵的经验，奠定了坚实的基础。