西部鐵路信號系統解決方案

任雅萍

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司通信信號處，陜西 西安730070）

中國鐵路中長期發展規劃，明確了改變我國廣大西部地區運網稀疏、運能嚴重不足、與東中部的聯絡能力差等路網布局不合理的狀況，新建一批完善路網布局和西部開發性新線，全面提高對地區經濟發展的適應能力是未來中國鐵路建設重點之一。

西部鐵路由于其所處自然環境、在路網中的作用以及其剛剛處于起步發展的階段，其主要特點為：主要為單線鐵路（但需要預留雙線條件），以貨運為主兼顧客運，行車密度相對較低，大部分車站為會讓站，自然環境惡劣，沿線設備維護困難等。西部鐵路如采用半自動閉塞制式，則在遠期運量增加時，必需改建為自動閉塞模式，前期工程基本全部廢棄，造成一定的投資浪費；若前期一次投資完成自動閉塞，則區間要裝設軌道電路及其他相關設備，有過早投資浪費及工期長的問題，且開通后運營維護工作量大，在運量低時期造成一定的資源浪費。

虛擬自動閉塞系統是當今鐵路正在興起的一項新技術，虛擬自動閉塞系統彌補傳統自動閉塞和半自動閉塞上述不足，在區間可通過修改軟件的方式滿足各種運營需要下不同長度的虛擬區段，利用GPS衛星定位技術，運用計算機邏輯判斷列車位置，借助GSM-R通信系統傳輸車～地信息，實現區間追蹤運行。在保證行車安全的前提下實現旅客列車與貨物列車及不同速度等級列車的混跑，并提高運輸能力。

青藏鐵路格拉段采用的ITCS(美國GE公司)信號系統就是其中一種技術，但因ITCS信號系統設備為全套進口設備，運營期需設備廠家提供有償技術支持，且工程建設期一次性投資高，限制本系統在西部鐵路線的適用性。虛擬自動閉塞系統可通過自主研發方式，解決青藏線存在的問題。本系統應緊密結合西部線運營的特點，在已成功應用于青藏線的ITCS系統的基礎上，高度整合列車調度指揮管理功能，構成鐵路列車調度指揮管理到自動控制執行的指揮控制一體化系統。

1、虛擬自動閉塞信號系統的主要特點

（1）沿線小站取消了軌道電路和地面固定信號機，大量減少了室外信號設備，減少維修工作量；

（2）利用GSM-R無線通信傳輸系統，實現車～地信息地雙向傳輸和閉環控制；

（3）利用GPS衛星定位系統和車輪速度傳感器共同確定列車精確位置；

（4）利用GPS衛星定位系統和列尾設備共同完成列車完整性檢查；

（5）采用先進"目標--速度"列控模式；

（6）利用虛擬閉塞的概念，實現區間虛擬站間自動閉塞和虛擬自動閉塞（可人為設置）；

2 虛擬自動閉塞信號信號系統構成

列車運行控制系統結構示意圖（圖1）

系統主要由中心設備、車站設備、車載設備和通信設備等組成，系統結構示意圖如下圖1所示。

2.1 中心設備

主要增配調度中心維護終端MMT（用于系統監測和維護），中心設備主要作用是下達調度指令和接收并處理運行狀態信息和維護信息。

2.2 車站設備

根據應用需求以及其它信號設備配置情況，主要有兩種典型車站設備配置：本地聯鎖站配置及非本地聯鎖站配置。有本地聯鎖站配置包括計算機聯鎖系統、無線閉塞中心、車站列控設備、GPS差分站。非本地聯鎖站配備無線閉塞中心、車站列控設備及GPS差分站設備。

對于本地聯鎖站，計算機聯鎖系統將完成站內聯鎖的功能，車站列控設備采集地面信號設備信息；對于非本地聯鎖站，車站列控設備將完成站內聯鎖的功能。虛擬通過信號機的相關邏輯運算則由無線閉塞中心完成。計算機聯鎖系統、車站列控設備、無線閉塞中心之間交換信息，以完成聯鎖和虛擬自動閉塞的功能。GPS差分站向系統提供差分信息以提高定位精度和完整性。

2.2.1 有本地聯鎖車站設備配置

為了提高中間站的調車作業效率，線路上規模較大的區段站做為有本地聯鎖站。本地聯鎖車站配置無線閉塞中心設備、車站列控設備、GPS差分站設備等，另配置硬件安全冗余型計算機聯鎖系統，97型25周相敏軌道電路、站內設置透鏡式色燈信號機。

2.2.2 非本地聯鎖車站設備配置

其他中小站做為非本地聯鎖車站，各站配置無線閉塞中心設備、車站列控設備、GPS差分站設備，站內不設軌道電路及地面信號機，在進站口、股道兩端設置列車信號標志牌，根據需要設置調車信號標志牌。由衛星定位和列車完整性檢查裝置，與車站列控設備、無線閉塞中心配合，實現對預先設定的虛擬區段空閑與占用的安全聯鎖檢查。

2.3 車載設備

車站設備通過無線通信系統，把管轄區域內信號設備的狀態發送給車載系統，同時通過無線通信系統獲取列車占用信息。車載計算機將根據車站無線閉塞中心轉發的信息，確認前方各種信號設備的狀態和顯示，并提示指導司機行車、完成超速防護的功能。

車載設備包括車載計算機和列尾設備。由于車站和區間沒有地面信號機和軌道電路，為保證行車安全，除本務機車外，軌道車、公務巡檢車、探傷車和其它路用機車，均需要配備車載計算機及列尾設備。所有上線機車的控車方案為列控控制模式。列尾設備完成列車完整性檢查。

2.4 通信設備

通信設備包括在調度中心與GSM-R網絡接口的消息轉發設備，以及設于中心和沿線各站路由設備。

3 系統的主要功能

系統功能主要功能有：

（1）超速防護功能。系統具有防止列車運行速度超過線路允許速度、道岔通過速度、車輛構造允許速度、臨時限速的功能，接近超速門限值時，由列控設備提醒司機或自動實行制動或減速停車，保證行車安全。

（2）列車定位功能。采用GPS及測速傳感器對列車定位，車載定位系統根據GPS和車載測速傳感器自動計算，準確確定列車位置，對照線路數據庫（電子地圖）確定所占用的虛擬閉塞分區，向車站、調度中心報告閉塞分區占用情況。當GPS信息丟失時，系統通過測速傳感器來模擬計算實際位置。即當列車運行于隧道內，橋梁下或者高的建筑物之間時，雖然無法接收到GPS信息，但是還可以通過模擬計算可靠運行。特殊情況下，可以把無GPS信號區域設為一個虛擬閉塞分區，從而列車可以根據虛擬信號機顯示通過此區域。

（3）信息顯示功能。通過人機接口提供司機輸入及選擇開關。車載顯示器給出當前速度、前方信號機類型、目標距離、目標速度、超速倒計時報警等信息。

（4）虛擬閉塞追蹤功能。地面不設置軌道空閑檢查裝置和信號機，利用電子地圖、虛擬閉塞分區和信號機。為滿足追蹤運行，將區間按照固定時間布點對站間線路進行分割。信號系統進行相關邏輯運算，實現列車追蹤運行。當線路運量增加時，僅需要修改軟件，調整虛擬行車布點。

結束語

虛擬自動閉塞信號系統與傳統信號系統方案相比，不需設置軌旁地面信號機和軌道電路，減少日常維修量及維修人員數量，節省運營成本，且后期線路運量能力大幅增加時，無需進行硬件改造。

本系統方案針對西部地區鐵路的特點，結合現有的通信信號系統技術裝備，車站列控設備可借鑒國內客運專線列控設備的建設運營經驗，并希望以此為基礎，形成為西部鐵路量身定制的西部鐵路完整的信號系統解決方案。

[1]鄒振民.日本新干線采用的計算機聯鎖系統[J].鐵道通信信號，2000（04）：43-45.

[2]TB10007-2006.鐵路信號施工規范.

[3]徐嘯明.列控車載設備[M].北京.中國鐵道出版社，2007,5.