高铁车站正线出站信号机应答器设置优化方案研究

2021-12-23杨莉

铁道通信信号 2021年11期

关键词：正线应答器信号机

杨莉

应答器是CTCS-2、CTCS-3级列控系统重要组成部分,为列车运行提供地面信息。其中应答器类型、位置是列控数据的关键信息。随着高铁线路的日益增多,针对一些特殊站场布置,有必要对站场正线出站信号机的应答器设置进行研究。

1 高铁正线出站信号机应答器设置要求

站信号机不应小于30 m,CTCS-2级车站正线出站信号机外方可不设置应答器组。有图定转线作业的正线出站信号机外方设置有源应答器组。

由此可知,应答器设置原则仅针对标准车站正线出站信号机处应答器布置,对于特殊场景,若采用常规设计方案,动态验收期间就会出现导致动车组紧急制动等问题,影响工程进展。

根据《列控系统应答器应用原则》（TB/T 3484—2017）［1］和《列控系统应答器应用技术条件》（Q/CR 769—2020）［2］的规定,CTCS-3级车站正线出站信号机外方设置无源应答器组,距离出

2 特殊场景分析及优化方案

2.1 咽喉区超长的大型车站

以某高铁车站为例,采用CTCS-3级列控系统,咽喉区道岔和区段数量较多,车站站场布置示意见图1。

根据《列控系统应答器应用原则》和《列控系统应答器应用技术条件》中报文结构组成,应答器最大信息位为830位,其中包括包头固定50位,结束位固定8位,用户信息包容量772位。

按常规设置原则,在正线出站信号机XⅡ处应设置无源应答器组,当办理X→XⅡ→S弯进直出通过进路时,X进站信号机有源应答器报文要描述的信息包范围及位数见表1。

对于图1所示的特殊大型车站,由于X→XⅡ→S弯进直出进路包含的轨道区段数量为12个,轨道区段信息包至少需描述13个区段（出站口外方闭塞分区内考虑为1个区段）,经计算X进站有源应答器信息位需846位。由于X进站有源应答器信息位数超出应答器报文容量,只能描述到出站口,因此办理X→XⅡ→S弯进直出进路时,列车由于线路信息不完全将导致制动,影响正常运行。为此,设计优化方案如下。

图1 咽喉区超长的大型车站布置示意

方案1：将正线出站信号机XⅡ处无源应答器组修改为有源应答器组。修改后X进站有源应答器可以减少链接信息范围,从而描述足够多的轨道区段信息。优化后X进站有源应答器位数为807位（链接信息包由186位减少到147位,其余信息位与表1一致）；并且XⅡ出站有源应答器处可描述前方线路信息,动车组可在该处更新线路信息,满足运行需要。

表1 X进站信号机有源应答器报文信息包范围及位数

方案2：为了合并区段减少需要描述的区段信息数量,考虑将侧向接车咽喉区区段改为发JC码,从而减少需要描述的轨道区段信息包位数。但该方案不满足现行技术标准,同时也无法最大程度发挥ZPW-2000轨道电路的特性［3-4］。因此优先采用方案1解决进站有源应答器报文超出容量的问题。

济青高铁工程济南东站为咽喉区超长的大型车站,采用ZPW-2000轨道电路,各区段载频错频布置,实现全进路发码。当排列“弯进直出”进路时,进站口至发车口一离去包含的轨道区段数共13个,由于进路中各区段载频均不相同,因此无法采用合并同一闭塞分区轨道区段方式,最终采用方案1,在正线出站信号机处设置有源应答器解决报文超容量问题。

2.2 存在大号码道岔的车站

以某高铁车站为例,采用CTCS-2级列控系统,咽喉区7#道岔为辙叉号1/42,其余道岔为辙叉号1/18,XL进站信号机外方区间设置大号码应答器组。车站站场布置见图2。

图2 存在大号码应答器的车站布置

按常规设置原则,由于X、XL均为下行方向,且ⅠG与3G间未设置站台,ⅠG向XL发车不属于图定转线作业,因此在SⅠ正线出站信号机处不设置应答器组；当车站办理SN→SⅠ→XL直进弯出进路时,规范要求“反向接发车进路不设置大号码应答器组,不发送大号码道岔信息包”。当进站信号开放并排列正线进路时,进站有源应答器仅发送应答器链接信息、临时限速信息。由于SⅠ出站信号机处未设置应答器组或设置无源应答器组,缺少SⅠ→XL的线路数据,车载ATP设备将控制列车减速,并在正线出站信号机SⅠ前方由FS模式转为PS模式,以45 km/h速度经7#道岔侧向出站,而7#道岔侧向线路允许速度为160 km/h［5-6］；与之相对应,当办理SN→S3→XL侧向通过进路时,列车将以80 km/h速度经5#道岔侧向出站。虽然直向接入车站通过的线路允许速度高于侧向接入车站通过的线路允许速度,但从上述场景中可以看出,实际列车运行时,直向接入车站通过的运行速度反而低于侧向接入车站通过的运行速度,导致在现场办理列车反向运行作业时,只能通过办理侧向接车通过进路方式,减少列车运行时间。

优化方案：在SⅠ正线出站信号机处设置有源应答器组,可以保障列车反向运行时,以80 km/h的速度直向接入通过车站,不低于侧向接入通过车站的运行速度［7-8］。

在具体工程设计中,济青高铁胶州北站采用了该优化方案,解决了列车反向运行时,直向接入通过车站运行速度低于侧向接入时的问题,提高了运营维护效率和反向运行作业的灵活性,满足了现场实际运营维护的需求。

2.3 有特殊作业需要的车站

根据现行的规范,对于无图定转线作业车站正线出站信号机处,均未设置有源应答器组。CTCS-2级车站正线出站不设置应答器,CTCS-3级车站正线出站设置无源应答器组。

图3中当列车以CTCS-2级控车,车站办理X→XⅠ→S直进弯出通过进路时,进站信号开放,X进站有源应答器仅发送应答器链接信息、临时限速信息。BX描述的是下行线信息,BSⅠ、BⅠG、BXⅠ描述的是定位信息,由于缺少XⅠ→S的线路数据,车载ATP设备将控制列车减速,并在正线出站信号机XⅠ前方由FS模式转为PS模式,保持限速45 km/h通过咽喉区,越过出站口应答器组BS后,由PS模式转为FS模式运行［9］。虽然侧向进路允许速度均为80 km/h,股道上也收到UUS码,但列车只能以45 km/h通过车站咽喉区,进路上1/18道岔未能充分利用,导致了动车组运输效率的降低［10］,同时列车控车模式为PS模式（人控优先）,降低了行车安全系数。

优化方案：基于图3中的站场布置,对有跨线运行条件的车站正线出站信号机设置有源应答器组,如XⅠ可以向S出站口发车,将BXⅠ设置成有源应答器组。而XⅡ没有跨线运行的条件,只能向S出站口发车,所以BXⅡ设置无源应答器组。这样既提高了效率,又增加了安全系数,同时与全站正线出站信号机都设置有源应答器相比,可以节约工程投资。后续工程可以根据具体车站跨线作业的频次、车站站场布置等,有针对性地确定正线出站信号机设置有源应答器范围。