城际铁路4/8编组列车混行信号系统适配方案研究

陈 搏

随着我国区域经济的发展，城市圈内部城市间联系越来越紧密，必然需要更快捷、更便利的交通设施来保障［1］，而具有运量大、速度快、班次密、准点率高、节能环保等优点的城际铁路成为城市圈内交通方式的首选［2-4］。目前珠三角城际轨道交通网已开通线路均按开行八编组动车组设计，由于尚未实现网络化运营等原因，部分线路初期开通时，存在客流量较小、上座率较低的情况，造成运能资源浪费［5］。由于四编组运营方式具有列车开行对数多、行车间隔小、服务频率高等优点，有利于实现城际铁路公交化运营［6］，可有效提高城际铁路对客流的吸引力，提高上座率和车辆运用效率，降低城际铁路运营成本，因此结合初期客流量较少的情况，开行四编组动车组具有较强的运营需求。

为满足城际铁路同时开行四编组和八编组动车组的运营需求，本文基于珠三角广清城际铁路工程实际，对信号系统与站台门系统接口适配方案开展研究，提出可行的技术解决方案。

1 现状分析

广清城际铁路线路基本为南北走向，沿广清高速连接广州和清远，以及沿途各小城镇［7］。其设计最高速度为200 km/h，具备开行跨线列车和带越行的大站快车+站站停列车的运营条件。其中，大站停快车采用CRH6A型车，最高运行速度200 km/h；站站停慢车采用CRH6F 型车，最高运行速度160 km/h。

广清城际既有设计采用八辆编组CRH6A 及CRH6F 型城际动车组，其中CRH6A 每节车厢设车门2 道，单侧车门共16 道，CRH6F 首尾车厢各设车门2 道、中间车厢设车门3 道，单侧车门共22道。站台靠线路侧设置22 道站台门，站台门到站台边缘净宽度原则上贴邻正线按1.2 m、贴邻站线按0.2 m 设置。对应CRH6A 型车，仅开启相应的16道站台门，对应CRH6F型车，开启全部的22道站台门，站台门开启示意见图1。图1 中“√”表示与车门对应的站台门开启。

图1 站台门开启示意

目前广清城际铁路采用CTCS2+ATO 城际铁路列车控制系统，它是在CTCS-2级列控系统基础上，结合城际铁路运输需要，增加了ATO 自动驾驶相关功能，包括自动驾驶、精确停车、车门/站台门联动等［8］，采用GSM-R 网络电路交换数据方式实现车地双向通信。当车载ATP 输出开门允许信息后，司机/ATO 进行开门操作，同时ATP 通过GSM-R 网络向地面通信控制服务器（Communication and Control System，CCS） 发送开门命令，CCS 根据车辆类型信息和地面站台门设置情况，确认对应股道列车停准停稳后，通过列控中心（Train Control Center，TCC）向站台门系统发送开门命令，由站台门系统打开站台门；当司机/ATO进行关门操作时，ATP向地面CCS发送关门命令，CCS 通过TCC 向站台门系统发送关门命令，由站台门系统关闭站台门［9-11］。城际铁路车门/站台门联动信息传递示意见图2。

图2 城际铁路车门/站台门联动信息传递示意

信号系统与站台门系统间按《城际铁路CTCS2+ATO 列控系统暂行总体技术方案》规定设置继电器接口电路［12］。CCS 将开关门命令转化为车站对应站台门的继电器驱动命令，并发送给相应车站的TCC执行。

对应每侧站台门，站台门系统设置门锁闭继电器（MSJ）、门旁路继电器（MPJ）、门报警继电器（MBJ）；信号系统设置开门继电器（KMJ）、关门继电器（GMJ）、车辆类型继电器1（CX1J）、车辆类型继电器2（CX2J）。信号系统与站台门系统接口继电器［13-14］信息见表1。

表1 信号系统与站台门系统接口继电器信息

CRH6A 与CRH6F 动车组车门配置不同，为满足灵活的运营组织需求，拟改造信号系统、站台门系统等以适应同时开行四编组、八编组的CRH6A、CRH6F型动车组。

2 适配性改造方案

出于安全考虑，新增的四编组CRH6A 和CRH6F 动车组应仅打开对应列车车门部分的站台门，原设置的CX1J和CX2J继电器无法满足车型判断需求，需新增四编组所需的车辆类型继电器信息。

目前珠三角城际列车反向运行时不启用ATO功能，本文仅考虑列车正向运行时的站台门联动功能。由于部分车站咽喉区设有渡线道岔，具备双方向接发列车的股道，当股道上同时设置正、反方向接车用精确定位应答器（5 组）时，双方向接发车均应具有站台门联动功能。结合是否考虑股道正反向接发四编组CRH6A 和CRH6F 动车组，信号系统与站台门系统有3种接口方案。

2.1 方案一

方案一仅考虑股道正向接发车的车门/站台门联动，每种车型单独设置1个车型继电器。

对于新增四编组车型，对应每侧站台门仅需增加车辆类型3（CX3J）和车辆类型4（CX4J）2 个继电器，分别对应四编组CRH6F 和CRH6A，CX1J、CX2J调整为对应八编组CRH6F和CRH6A。

1）现有车载ATP 通过［CTCS-24］信息包的M_TRAINTYPE 字段向CCS 发送车辆类型信息。M_TRAINTYPE 字段长度为1 个字节，可维持原八编组车辆类型信息不变，新增2 个车辆类型信息用于四编组CRH6F和CRH6A。

2）维持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ、CX1J、CX2J 等接口继电器逻辑不变。针对信号系统新增的2 个接口继电器，信号系统与站台门系统之间需新增4芯联系电缆。CCS根据ATP发送的车辆类型信息和地面站台门设置情况，控制TCC驱动相应的车型继电器。结合CCS与车载设备、CCS与TCC 之间车型信息，以及TCC 驱采接口继电器等的变化情况，相应修改CCS、TCC等设备软件。

2.2 方案二

方案二同时考虑股道正反向接发车的车门/站台门联动，每种车型设置1个车型继电器。

对于新增股道正反向接发四编组时的站台门联动功能，则每侧站台门需增加车辆类型3（CX3J）、车辆类型4（CX4J）、车辆类型5（CX5J）和车辆类型6（CX6J）共计4 个继电器，分别对应正向四编组CRH6F、正向四编组CRH6A、反向四编组CRH6F、反向四编组CRH6A，CX1J、CX2J 调整为用于表示正反向八编组车辆类型（城际铁路按照八编组设计，正反向停车位置相同）。

1）与方案一类似，可维持原八编组车辆类型信息不变，在［CTCS-24］ 信息包的M_TRAINTYPE字段新增4个车辆类型信息，分别用于表示股道正向接发四编组CRH6F和CRH6A、股道反向接发四编组CRH6F和CRH6A的车型信息。车载ATP根据列车在股道上的运行方向、司机输入的折返标识等信息，判断对应股道是正方向还是反方向接发四编组列车，然后向地面CCS发送相应的车型信息。

2）维持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ、CX1J、CX2J 等接口继电器逻辑不变。针对每侧站台门，信号系统新增4 个接口继电器，信号系统与站台门系统之间需新增8 芯联系电缆。CCS 根据ATP 发送的车辆类型信息和地面站台门设置情况，控制TCC 驱动相应的车型继电器。结合CCS 与车载设备、CCS与TCC之间车型信息，以及TCC驱采接口继电器等的变化情况，相应修改CCS、TCC等设备软件。

2.3 方案三

方案三同时考虑股道正反向接发车的车门/站台门联动，车型信息采用继电器组合信息。

对于具备双方向接发列车的股道，鉴于方案二需增设4 个车型继电器，信号系统与站台门系统之间接口信息较多，且新增电缆工程代价较高，因此研究采用继电器组合的车型信息方案。每侧站台门原则上仅需增加1 个CX3J 继电器，车辆类型继电器组合信息见表2。

表2 车辆类型继电器组合信息

1）车载信号系统改造方案与上述方案二一致。

2）维持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ等接口继电器逻辑不变。针对每侧站台门，信号系统需增加1 个车型继电器（CX3J），信号系统与站台门系统之间需新增2 芯联系电缆。CCS 根据ATP 发送的车辆类型信息和地面站台门设置情况，控制TCC 驱动相应的车型继电器。结合CCS 与车载设备、CCS 与TCC 之间车型信息变化，以及TCC 驱采接口继电器等的变化情况，相应修改CCS、TCC等设备软件。

2.4 方案对比分析

1）从适用运营场景来说，3 种方案均能满足正、反向运营场景需求，方案一通过技术手段实现正方向运营场景，反方向运营场景通过管理手段实现，当列车因故需反方向运行时，信号系统与站台门系统不满足自动联动条件，只能由司机与站台工作人员联动开关门。方案二和方案三具备通过技术手段实现正、反方向运营场景。

2）从改造范围、复杂程度、改造成本来说，由于信号系统每新增一个继电器，涉及新增驱动采集配线、新增站台门系统与信号系统联系电缆、信号系统新增驱动采集板卡（3 种方案信号系统均需新增驱采点位，方案一与方案三由于预留空位满足新增驱采点位需求，因此不需要新增驱动采集板卡）、站台门系统新增机柜及相应控制设备等，而方案一新增2 个继电器，方案二新增4 个继电器，方案三新增1个继电器，故方案三最优。

3）从安全性来说，方案一和方案二站台门由独立继电器控制，继电器本身或采集回路故障，继电器落下，符合“故障-安全”基本原则。而方案三利用继电器状态组合代表站台门不同状态，若单一继电器故障可能导致站台门错误联动，安全性不高。

因此，综合考虑运营场景、复杂程度、改造难度、改造成本、安全性等因素，方案一较适合现场情况，反方向运行时可采用人工开关门方式，纳入车站管理细则。

3 结束语

在客流量较小、站场相对简单的情况下，城际铁路开行四编组有利于实现公交化运营，提高乘坐率，降低运维成本，可有效提升运营服务水平。本文针对珠三角城际开行四编组需求，结合是否考虑股道正反向接发四编组CRH6A 和CRH6F 动车组，提出信号系统与站台门系统3 种接口方案。考虑到股道反向接发四编组列车的运营需求较少，同时兼顾正在运营设备的安全风险情况，广清城际最终选择每种车型单独设置1 个车型继电器的改造方案（仅考虑正向接发车）。目前开行四编组适配性改造工程已实施完毕，通过试验验证，信号系统、站台门系统、信号系统与站台门系统接口电路等运行稳定，系统功能满足运营需求。