適應(yīng)300～350km/h動車組下線運(yùn)行既有線C2改造方案研究

袁 娟

*中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司 工程師，710043 西安

2007年，我國鐵路實(shí)施第六次大面積提速，在京哈、京滬、京廣、隴海、浙贛、膠濟(jì)、武九、廣深線等既有干線的有條件區(qū)段，投入使用動車組，運(yùn)行速度達(dá)到200 km/h及以上。對應(yīng)信號系統(tǒng)也進(jìn)行了既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造，滿足動車組ATP以一次曲線模式控制安全運(yùn)行的要求。本文主要討論在改造工程量最少的前提下，實(shí)現(xiàn)300～350 km/h動車組下線運(yùn)行所需的列控系統(tǒng)改造方案。

1 既有線CTCS-2級適應(yīng)300～350 km/h動車運(yùn)行必備的條件

由于300～350 km/h動車組下線運(yùn)行是在客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)形成之前的過渡方式，而對于既有線C2的改造必然對運(yùn)輸產(chǎn)生巨大的影響，所以，沒必要將既有線C2完全升級為客專C2，應(yīng)分析既有線C2適應(yīng)300～350 km/h動車組運(yùn)行所必備的條件，對既有線C2進(jìn)行簡單改造，使其能適應(yīng)300～350 km/h動車組下線運(yùn)行即可。

300～350 km/h動車組的C2車載設(shè)備與既有線C2動車組車載設(shè)備，在結(jié)構(gòu)、功能、工作模式以及對列控信息的處理邏輯上基本一致，主要不同之處如下。

1．既有線C2動車組由LKJ提供里程信息和車站名信息，300～350 km/h動車組無LKJ設(shè)備，運(yùn)行至既有線C2區(qū)段將無法獲得里程信息和車站名信息，影響司機(jī)對動車組運(yùn)行情況的掌握，對司機(jī)駕駛有一定影響。

2．既有線C2動車組由磁鋼提供過分相信息，300～350 km/h動車組要求應(yīng)答器提供過分相信息，運(yùn)行至既有線C2區(qū)段將無法獲得過分相信息，影響動車正常運(yùn)行。

所以，必須在既有線C2區(qū)段適當(dāng)位置的應(yīng)答器中，增加 ETCS-72(文本信息包)，ETCS-79(里程信息包)以及ETCS-68(特殊信息包)，以滿足300～350 km/h動車組的下線運(yùn)行。

2 既有線CTCS-2級列控方案存在的不足

受技術(shù)水平、既有線信號設(shè)備狀況、工程投資、系統(tǒng)設(shè)備開發(fā)周期等因素的限制，既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)技術(shù)方案存在一些不足之處。

為了適應(yīng)300～350 km/h動車組下線運(yùn)行，需要對既有列控系統(tǒng)進(jìn)行改造，如果在改造的過程中，能夠通過增加少量投資和工程量，對臨時限速的設(shè)置原則進(jìn)行修改將是很有意義的。既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)列控中心單方向臨時限速管轄范圍如圖1所示。

圖1 既有列控中心臨時限速管轄范圍示意圖

列控中心單方向臨時限速的管轄范圍從本站進(jìn)站口開始至前方站出站信號機(jī)處，每個臨時限速管轄范圍內(nèi)僅允許設(shè)一處臨時限速。當(dāng)站內(nèi)正線發(fā)車進(jìn)路或離去區(qū)段內(nèi)有臨時限速時，該臨時限速信息并未發(fā)送至運(yùn)行于區(qū)間的動車組，需對應(yīng)的進(jìn)站信號機(jī)降級點(diǎn)黃燈、接近區(qū)段發(fā)黃碼，以保證動車組運(yùn)行安全。但對于普速列車，由于運(yùn)行速度低，制動距離短，即使離去區(qū)段有臨時限速，對應(yīng)的進(jìn)站信號機(jī)也可不降級。對于既有線動車組、普速列車混合運(yùn)行的運(yùn)輸模式，進(jìn)站信號機(jī)的降級顯示降低了普速列車的通過能力。

如果取消進(jìn)站信號機(jī)降級顯示，需延長臨時限速的管轄范圍，按照客專CTCS-2級的要求，管轄范圍應(yīng)為從本站進(jìn)站口開始，至前方站出站口第2個有源應(yīng)答器組再增加1個制動距離延伸100m+100m的45 km/h限速區(qū)段，如圖2所示。

圖2 客運(yùn)專線CTCS-2臨時限速管轄范圍示意圖

但是，管轄范圍延長后又帶來另一個問題，由于既有線車站之間的距離較短，且既有線改造、養(yǎng)護(hù)等施工頻繁，經(jīng)常發(fā)生一個臨時限速管轄范圍內(nèi)同時需要不同級別限速的運(yùn)輸要求。如果每個臨時限速管轄范圍內(nèi)僅允許設(shè)一處臨時限速，勢必影響既有線的正常運(yùn)營。所以，在延長臨時限速管轄范圍的同時，必須保證管轄范圍內(nèi)可設(shè)多處限速(目前鐵路客運(yùn)專線技術(shù)管理辦法中規(guī)定為3處)。

為了取消降級顯示，減少既有線上動車組運(yùn)行對普速列車的影響，將臨時限速設(shè)置進(jìn)行升級改造是必要的。

3 既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)改造方案

3.1 應(yīng)答器中增加 ETCS-72，ETCS-79以及ETCS-68報文信息內(nèi)容

為了盡量減少對既有應(yīng)答器報文的修改，分相區(qū)應(yīng)答器與區(qū)間應(yīng)答器組或進(jìn)站應(yīng)答器組共用，滿足該應(yīng)答器至分相區(qū)的距離為列車按該區(qū)段線路允許速度運(yùn)行大于5s的距離。與分相區(qū)相鄰的連續(xù)2組應(yīng)答器組提供過分相信息，正、反向均如此設(shè)置。由于過分相信息有方向性，需成對設(shè)置，若既有區(qū)間應(yīng)答器為單個設(shè)置，為了減少對既有應(yīng)答器報文的修改，將新增應(yīng)答器就近設(shè)于區(qū)間應(yīng)答器組內(nèi)，不改變組內(nèi)第1個應(yīng)答器的位置，也不改變既有應(yīng)答器組之間的鏈接關(guān)系，如圖3所示。

圖3 組內(nèi)增加應(yīng)答器位置示意圖

如按照鐵科技 ［2009］ 143號文的要求，在每個區(qū)間應(yīng)答器組內(nèi)寫入ETCS-72包和ETCS-79包報文，可能造成所有的既有應(yīng)答器容量均不足，需要大量增加應(yīng)答器，改造工程巨大;另一方面，由于ETCS-72，ETCS-79報文信息不參與控車邏輯，僅在DMI上顯示供司機(jī)駕駛參考之用，因此可在部分容量滿足要求的應(yīng)答器中寫入該信息包即可，如在新增的過分相應(yīng)答器內(nèi)寫入該報文，減少應(yīng)答器的修改量，減少行車干擾。

3.2 修改臨時限速設(shè)置原則

維持既有臨時限速下發(fā)途徑不變，對既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)臨時限速設(shè)置原則進(jìn)行升級，臨時限速設(shè)置流程、臨時限速管轄范圍、管轄范圍內(nèi)臨時限速的數(shù)量、限速區(qū)長度、限速等級等設(shè)置原則，均按照客專CTCS-2級列控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造。

列控中心單方向臨時限速管轄范圍內(nèi)僅能設(shè)一處臨時限速，是受當(dāng)時有源應(yīng)答器報文為預(yù)存儲方式限制，每增加一處限速，列控中心預(yù)存儲的報文就要成指數(shù)倍增加。所以，要將臨時限速管轄范圍內(nèi)的臨時限速數(shù)量增加到3處，必須對列控中心的軟件和硬件 (更換個別功能板卡即可)進(jìn)行升級，使其支持動態(tài)組幀算法。

4 結(jié)論

既有線 CTCS-2級列控系統(tǒng)增加 ETCS-72，ETCS-79以及ETCS-68報文之后，能夠適應(yīng)300～350 km/h動車組下線運(yùn)行。為了提升系統(tǒng)的安全性和運(yùn)輸效率，同時應(yīng)對既有線CTCS-2級臨時限速設(shè)置原則進(jìn)行升級，使既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)更加完善。

鄭西客運(yùn)專線于2010年年初開通運(yùn)營，西寶客運(yùn)專線將于2013年建成開通，這期間，為了擴(kuò)大乘客的乘車選擇，提高鐵路運(yùn)輸?shù)母偁幜?，?00～350 km/h動車組的運(yùn)行區(qū)間擴(kuò)大至寶雞，為此對隴海線西寶段列控系統(tǒng)進(jìn)行改造，于2010年11月完成開通，至今運(yùn)用良好，證明了本設(shè)計方案的正確性，可供類似項(xiàng)目借鑒。

［1］ 石先明．客運(yùn)專線CTCS-2級列控系統(tǒng)設(shè)計方案探討［Z］ ．2007年鐵路通信、信號、信息專業(yè)工程設(shè)計年會論文集.

［2］ 齊亞娜，聶影．既有線200km/h區(qū)段CTCS-2地面配套改造方案研究［J］ ．中國鐵路，2006，5.

［3］ 鄒少文．列控系統(tǒng)臨時限速設(shè)計方案探討［J］ ．鐵道工程學(xué)報，2008(2).