京津城際信號系統與災害報警系統接口設計

張文匯

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

隨著我國高速鐵路和客運專線建設的快速發展，列車運行速度越來越高，對鐵路安全的要求也隨之提高。在這種背景下，災害報警系統應運而生。在落物、地震、風、雨、雪等對列車運行安全造成威脅的災害發生時，災害報警系統將這些災害信息及時傳送到鐵路的各相關系統。信號系統在鐵路運行安全方面承擔著至關重要的作用，所以，信號系統與災害報警系統的接口及信號系統收到災害報警信息后的反應成為高速鐵路和客運專線信號系統設計的一個重要組成部分。

京津城際鐵路作為我國第一條時速350 km/h的客運專線，率先使用了災害報警系統。京津城際鐵路信號系統與災害報警系統的成功結合運用，為其他300 km/h及以上高速鐵路和客運專線的建設提供了指導和參考，也為將來鐵道部制訂相關標準打下了基礎。

1 京津城際信號系統組成

京津城際信號系統采用CTCS-3D列控系統，兼容CTCS-2級。CTCS-3D系統通過地面應答器組向列車傳遞運行許可，并通過車載軌道電路讀取器向車載ATP提供注入信息，以彌補點式信息的不足。

CTCS-3D系統采用西門子公司的CTC和西門子公司的SIMIS W聯鎖列控一體化設備（端站除外），每個閉塞分區都設置有源應答器組，有源應答器由SIMIS W的區域控制計算機（ACC）控制。CTCS-3D和CTCS-2系統共用聯鎖和應答器，同時全線使用ZPW-2000A軌道電路并由列控中心控制其實現CTCS-2級發碼。端站采用國產DS6-K5B聯鎖，通過列控中心控制有源應答器。CTCS-3D車載系統同時配備軌道電路讀取器（TCR），在接收到的軌道電路碼序有突變時，向車載設備注入信息，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。

目前，京津城際的災害報警系統只有落物報警系統已投入使用，其他災害的報警系統尚未實施。信號系統預留了與其他災害報警系統的接口。

2 京津城際信號系統與落物報警系統的接口設計

落物報警的目的是在鐵路上方有公路或鐵路立交橋、路塹地段、隧道口等可能會有物體從上方落到鐵路線路上的地點，一旦發生落物的情況及時報警，使列控系統盡快采取措施，盡量以避免線路上正在運行的列車發生危險。

京津城際線路大部分為高架橋，無隧道和路塹地段，故落物報警系統只安裝在鐵路線路上方的立交橋處。

全線共有5處跨鐵路的立交橋由落物報警系統進行落物監測，其中4處在區間，1處在天津站內。在區間的4處中有1處在北京南站X2LQ區段，其他3處距車站較遠。

2.1 報警信息傳遞

落物報警系統在落物發生時，在北京局調度所調度指揮中心有報警和視頻顯示。

在調度中心，CTC系統與落物報警系統相連，CTC終端針對每處落物監測點設置“恢復通車”和“臨時恢復通車”的按鈕及表示燈。“臨時恢復通車”的按鈕及表示燈分上、下行或分區設置。

在與落物監測點相關的信號機械室或信號集裝箱內設置以下繼電器以傳遞報警信息：落物繼電器LWJ、臨時通車繼電器LTJ（分上、下行或分區設置）。繼電器由落物報警系統通過電纜驅動。

當落物發生后，落物報警系統電網被破壞，落物繼電器LWJ落下，向信號系統傳遞報警。在電網修復前，若物體已移出鐵路線路，經人工確認，調度員可按下“臨時恢復通車”按鈕，由落物報警系統控制臨時通車繼電器LTJ吸起，向信號系統傳遞可臨時恢復通車的信息。電網修復后，落物繼電器LWJ不能自動吸起，由調度員按下“恢復通車”按鈕，落物報警系統控制落物繼電器LWJ吸起、臨時通車繼電器LTJ落下，向信號系統傳遞恢復通車的信息。

2.2 報警后信號系統的處理

1）區間落物防護。

與落物監測區段相關的列控中心（TCC）和SIMIS W聯鎖的區域控制計算機（ACC）同時采集落物報警系統傳送的報警信息。

一旦監測到有落物發生，若區間線路處在正向追蹤運行狀態，由TCC控制落物所在的閉塞分區和前一閉塞分區內的軌道電路發H碼，其他軌道電路碼序進行相應調整。對配備CTCS-2級車載設備的列車，ATP車載設備根據軌道電路信息生成一條至落物區段停車的監控曲線控制列車停車。區間落物防護如圖1所示。

對配備CTCS-3D車載設備的列車，如果車載軌道電路讀取器（TCR）接收到的軌道電路信息碼序有突變，則向CTCS-3D車載注入信息，這使得已經臨近落物區的列車在到達下一個閉塞分區入口處的有源應答器組前，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。同時，由ACC向軌旁的有源應答器組發送相應的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列車到達下一個有源應答器組時，能夠收到適當的制動信息。

以下情況認為軌道電路的碼序發生了突變：同一閉塞分區內軌道電路信息碼發生降級；相鄰閉塞分區信息碼未按順序（L5—L4—L3—L2—L—LU—U—HU）的降級；軌道電路信息碼為H碼。

CTCS-3D系統在區間反向的落物區前設有防護的有源應答器組，在區間線路處于反向站間閉塞運行狀態時，一旦監測到有落物發生，前方站內聯鎖關閉向本線路發車的信號機，并取消相應的運行許可。列控中心控制落物所在區段及其之前所有的區間軌道電路發H碼，對區間內還沒有到達落物區的列車，配備CTCS-2級車載設備的列車，車載設備根據軌道電路信息控制列車緊急制動。配備CTCS-3D級車載設備的列車，在到達防護落物區的有源應答器組前，通過TCR注入制動信息，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。同時，由ACC向軌旁的有源應答器組發送相應的CTCS-3D列控信息，使未到達落物區的CTCS-3D列車到達防護落物區的有源應答器組時，同樣能夠收到相應制動信息。落物區所在區段之后的軌道電路信息碼不變，使已經越過落物區的列車照常行駛。

正向追蹤運行時落物所在的閉塞分區和前一閉塞分區內的軌道電路均發H碼是由于CTCS-3D系統的特殊要求，如果僅針對CTCS-2級系統而言，只要落物所在的閉塞分區的軌道電路發H碼，其他軌道電路碼序相應調整，即可實現對CTCS-2列車的落物防護。

京津城際在反向站閉塞運行時，區間軌道電路發追蹤碼序。發生落物后，雖然對CTCS-2級系統而言，可以和正方向追蹤運行一樣，只要落物所在的閉塞分區的軌道電路發H碼，即可實現對未到達落物區的CTCS-2列車的落物防護，而不必所有落物之前軌道電路都發H碼，使得區間內未到達的CTCS-2列車無論距離多遠均產生緊急制動，但CTCS-3D系統是將反向整個區間視為一個閉塞分區，如果軌道電路發碼和正方向追蹤運行一樣，有可能使得距落物區較遠位置的列車上的軌道電路讀取器監測不到碼序突變，無法對CTCS-3D車載注入信息，只有到列車運行到落物前的防護應答器組時才能收到制動信息，失去了對落物防護的功能。所以綜合兩個系統的安全考慮，京津城際按落物所在區段及其之前所有的區間軌道電路均發H碼設計，這也體現了京津城際信號系統設計復雜性的一個方面。

2）靠近車站的區間落物防護。

在北京南站2LQ區段設有一處落物監測點，落物報警信息同時送到北京南站信號樓和相鄰的中繼站。北京南站DS6-K5B聯鎖和列控中心、相鄰中繼站的列控中心和ACC同時采集落物報警信息。

一旦檢測到有落物發生，若區間對北京南站來說是發車方向，則自落物所在的閉塞分區至北京南站的進站信號機的軌道電路均發H碼，同時北京南站內關閉向區間發車的信號機，并取消相應運行許可，進路上的ZPW-2000A軌道電路發低頻27.9 Hz碼。

若區間對北京南站來說是接車方向，信號系統對落物報警的處理與區間落物防護相同。

3）車站內落物防護。

天津站落物監測點橫跨下行咽喉區，天津站列控中心和K5B聯鎖同時采集報警信息。

一旦檢測到有落物發生，落物所在區段及其前后相鄰區段的ZPW-2000A軌道電路均發H碼。關閉站內防護落物所在區段的所有列車和調車信號機，并取消相應運行許可，進路上所有區段均發H碼。

3 京津城際信號系統預留與地震報警系統的接口設計

京津城際地震報警系統尚未實施，考慮到地震災害的破壞性很強，信號系統按地震發生后所有列車全部停車設計。

SIMIS W聯鎖系統的全部ACC和各列控中心（TCC）均預留地震災害的報警信息的繼電器接點采集接口。一旦發生報警，TCC控制所有軌道電路發送H碼。對配備CTCS-2級車載設備的列車，ATP車載設備根據軌道電路信息控制列車緊急制動。對配備CTCS-3D級車載設備的列車，在到達下一個有源應答器組前，通過車載TCR注入制動信息，由車載安全計算機控制列車實施最大常用制動。同時， SIMIS W聯鎖系統通過ACC向軌旁的有源應答器組發送相應的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列車到達下一個有源應答器組時，同樣能夠收到緊急制動信息。

4 京津城際信號系統預留與風、雨、雪等災害報警系統的接口設計

京津城際風、雨、雪等災害報警系統尚未實施。由于不同級別的這類災害對鐵路運輸造成的影響不同，大部分情況下是要考慮臨時限速，而不是停運，信號系統若要實現自動根據不同類型、不同級別的災害進行不同速度級的臨時限速非常困難，故信號系統按人工設置臨時限速考慮。

CTC系統預留與風、雨、雪等災害的報警信息的接口，如果發生報警，由人工根據災害情況設置相應級別的臨時限速。

[1]徐嘯明．CTCS-2級列車運行控制系統應用叢書[M]．北京：中國鐵道出版社，2007．

[2]石耀忠．京津城際軌道交通防災安全監控系統簡析[J]．鐵路通信信號工程技術，2008（4）：03-06.