重庆主城区内既有铁路开行公交化列车信号系统方案研究

周志辉

（中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司，重庆 400023）

1 概述

随着国家经济持续发展，国内铁路运营里程已经突破14 万km，早期建设的既有普速铁路的运能逐渐释放分流，其主要的客运由高速铁路、城际铁路等客运专线承担。随着城市规模的不断扩大以及市区内铁路货运需求的减少，这些城区内的普速铁路释放出来的运能没有得到充分、有效的应用，开始面临一种线位通道优良和运输业务衰减的矛盾局面。为此，近年来各地方政府都在积极与国铁集团共同研究，利用该类既有铁路的通道资源，针对各线及相关城市的特点，通过适当的改造提升，开行公交化列车，来满足当地群众的日常出行需求，充分发掘运输潜能，提升城市发展潜力，例如上海金山支线、萧甬铁路宁波至余姚段等项目就是这样类似的情况。

既有铁路如何满足公交化运行，信号系统的配置是关键，以下就既有铁路成渝线重庆至江津段实现公交化运行，信号系统方案的选择进行研究。

2 运营需求分析

根据《中国铁路总公司、重庆市政府关于重庆市利用既有成渝铁路开行公交化列车实施方案的批复》的要求，对铁路线路进行适度改造，开行公交化列车，为沿线行政区提供交通出行新通道。

既有铁路成渝线重庆至江津段全长61 km，自市中心重庆站引出，沿江至江津站，既有线路为单线半自动闭塞制式，平均站间距7.3 km。通过增建二线、增设车站等方案，运行公交化动车组列车，兼顾少量普速客车和货车，改造后拟设车站16 座，平均站间距4.3 km，采用重庆市公交卡结算。

本段既有国铁线路开行公交化列车主要有如下需求，对信号列车控制系统的选型有重要作用。

1）开行方式及行车密度

线路采用公交化运营方式，站站停车配合中间站折返交路，行车间隔最小5 min。

2）最高旅客列车速度及运行时分

最大限度利用沿江线位通道进行改造，速度目标值维持既有标准，改造后线路允许的最高旅客列车速度为80 km/h，从起点到终点运行时间为100 min 左右。

3）采用旅客站台候车方式，设置站台门

为满足公交化运营需求，旅客安检后通过闸机检票进站，在站台等候列车，为了确保旅客在站台的安全，车站需设置站台门，列车在规定位置停车后，信号系统应满足列车车门与站台门联动控制功能。

3 信号系统方案选择与分析

运营需求主要与信号系统中的行车调度指挥系统和列车运行控制系统相关。这两部分系统的不同方案组合，适应不同的线路特点和运营需求，既要满足功能需求，也要充分考虑工程可行性和适用性。

3.1 行车调度

本线路归中国铁路成都局集团有限公司管辖，因此，行车调度指挥系统原则上应采用国铁制式，目前，国铁制式下的行车调度主要有列车调度指挥系统（TDCS）和调度集中系统（CTC）两种，可根据线路的需要选择。

方案一：列车调度指挥系统（TDCS）

既有成渝线采用TDCS，该系统应用广泛、成熟，从工程经济的角度，沿用既有的TDCS，信号工程造价较低。但考虑本线主要需求为开行公交化列车，行车密度高、站间距离短，当采用TDCS时，需要车站值班员不断办理列车进路，会大大增加值班人员数量及值班人员的劳动强度，对行车效率有一定影响，同时与减员增效理念不符。

方案二：调度集中系统（CTC）

CTC 具备集中管理、分散自律的特点，能按照列车运行图自动生成列车进路，不需要车站值班员办理列车进路，较TDCS 更加适合公交化列车的高密度开行需求，且有利于维护管理，但工程造价相对较高，投资也相对较高，CTC 车站设备较TDCS增加约50 万元/站。尤其CTC 具备中心站集中控制功能，通过选择中心站配置服务器和集控台设备，较常规模式可进一步减员增效。此外，若计划配备ATO 子系统，可在现有CTC 架构的基础上，升级改造为智能CTC，更好地实现列车运行计划的智能调整，为调度和运营人员提供更加高效的技术手段。

综上所述，从运营效率、效益以及远期扩展性方面考虑，结合“智能铁路”的发展需求，本线行车调度推荐采用方案二，即CTC 方案。

3.2 列车运行控制

列车运行控制系统是信号系统重要的组成部分，该系统方案的选择是决定信号系统制式的关键，根据本线的实际需求，列车运行控制系统对3 个方案进行研究比选。

方案一：基于无线通信的移动闭塞系统（CBTC）

从功能需求上看，铁路公交化运输更接近于城市轨道交通，需要更高的行车密度和更小的追踪时间。而城市轨道交通目前主流的列控系统制式为基于无线通信的移动闭塞系统（CBTC），该系统能够达到90 s 的追踪时间，远远高于固定闭塞的国铁系统，是实现公交化运行比较理想的信号控制系统。成渝铁路改造后最大追踪时间的需求约为5 min，如果采用CBTC，追踪时间会富裕很多，而且CBTC 系统造价较国铁信号系统高许多，每公里投资约1 200 万，本线如果采用国铁信号系统的CTCS-2+ATO 的投资约为300 万/公里。另外，CBTC 系统目前尚不能与国铁信号系统兼容，难于实现互联互通。

方案二：CTCS-0+ATO

当前，对于设计速度160 km/h 及以下的普速铁路，国铁一般都采用CTCS-0 级列控系统，即主体化机车信号+列车运行监控记录装置（LKJ）。当仅运行动车组时，根据设计速度、行车追踪间隔、站间距、停车精度等要求，也可采用CTCS-2 级。

CTCS-0 级列控系统应用广泛，具有工程应用案例丰富、方案成熟、工程造价低（LKJ 设备价格不超过50 万）等优点。CTCS-0 级列控系统可最大限度地兼容本线动车组列车、普速客车、货车混跑的运输需求，根据行车检算，本线采用CTCS-0 能够满足。缺点是，线路数据采用车上存储方式，在交路改变时需要更换车载线路数据，对于国铁系统的大交路运行方式有一定的不足，同时，目前还没有与ATO 子系统相结合的先例，如要只满足列车车门和站台门联动，可以将目前已经成熟应用的C2+ATO 系统的列车门与站台联动的技术直接移植，只需要进行部分开发研究及验证实验，可以大大缩短应用时间。

另外，由于CTCS-0 级列控系统没有后备模式，一旦LKJ 发生故障，列车将全面退出设备系统的安全保障，只能靠人工驾驶保证列车安全。当然，目前国铁CTCS-0 通过多年的应用实践，已经积累了完善的应急管理措施，完全能够满足现场紧急状态的处理。因此，当ATO 不需要完成自动运行、列车精准停车等其他功能的情况下，仅仅完成列车门和站台门的联动功能，采用CTCS-0+ATO 也是一个不错的选项。

方案三：CTCS-2+ATO

按照国铁技术标准，城际铁路及速度250 km/h以上的线路采用CTCS-2 级列控系统，该系统成熟可靠，应用广泛，是目前我国铁路的主流列控系统。CTCS-2 可实现一次制动模式的超速防护功能，大大提升了运输品质，此外CTCS-2 级列控系统可适配ATO 子系统，满足运营上对ATO 功能的需求。CTCS-2+ATO 列控系统可有效提高列车运行效率、降低牵引能耗、减轻司机劳动强度、改善旅客乘车体验，提高列车运行的智能化水平。该系统的最小列车追踪时间可以达到3 min，完全能够满足本线需求。

目前，国铁ATO 有城际铁路（CTCS-2+ATO）和高速铁路(CTCS-3+ATO)两种系统方案，均在CTCS-2 级列控系统基础上，增设车载ATO 设备实现列车自动驾驶，地面设置专用的精确定位应答器（JD）实现列车精准定位停车。

城际铁路CTCS-2+ATO 列控系统增设通信控制服务器（CCS）实现车地通信，由联锁设备采集站台门锁闭条件，在未满足条件时关闭信号来保证站台门的安全防护；高速铁路ATO 系统（CTCS-3+ATO）通过自有的无线网络实现车地通信，由列控中心（TCC）采集站台门锁闭条件，通过轨道电路发送停车码实现对站台门的安全防护。城际铁路CTCS-2+ATO 方案已在珠三角城际铁路中有应用，高速铁路ATO 系统（CTCS-3+ATO）已在京张高铁中应用。由于既有成渝铁路的改造工程是基于普速铁路基础上，技术标准为速度160 km/h 以下的客货共线铁路，没有高速铁路相应的无线通信系统，因此，为降低造价，建议本线ATO 配置应该参照城际铁路标准实施，即CTCS-2+ATO。

需要提出的，城际铁路ATO 和高速铁路ATO系统技术方案的适用范围均为客运专线或高速铁路，如果在本线改造工程中应用，还需要解决与普速铁路相关的部分建设标准和维护标准不一致的问题。CTCS-2+ATO 系统总体工程造价较CTCS-0+ATO高，经初步测算，成渝线改造工程增加约130 万/公里。

4 研究结论

经过研究，采用国铁制式CTCS 系列均能满足成渝线开行公交化列车的需求，CTCS-0+ATO 列控方案更为经济实用，性价比较高，CTCS-2+ATO 列控方案更为智能高效，可用性更好。无论采用国铁系统哪种方案，与相同线位条件下的城市轨道交通相比较，改造既有铁路的工程造价和运营维护成本均有较大优势，同时能与国铁路网实现互联互通。

综上所述，结合既有成渝线的实际情况，推荐本线信号系统采用智能列车调度集中系统（CTC）和CTCS-2+ATO 列控系统相结合方案，能很好地满足开行公交化列车的各项技术要求。如果为了减少建设投资，降低维护成本，也可以采用CTCS-0+ATO 与CTC 结合的方案，该方案在不降低目前既有成渝铁路技术标准的基础上，满足公交化运营站台候车的需求，实现车门和站台门的联动。