珠三角城際軌道交通信號系統方案探討

常中偉

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司通信信號處，陜西 西安 710043）

珠三角城際軌道交通是由鐵道部和廣東省政府共同出資，興建的將形成網絡的鐵路項目，它以安全、可靠、高效、經濟合理、操作簡捷、維護方便為基本技術原則，積極采用先進、成熟的技術裝備，來滿足珠三角城際軌道交通的運營需求。

1 運營需求及特點

珠三角城際軌道交通有著"地鐵高密度、干線鐵路高速度、網絡跨線運行"的特點，具體表現在：運營時間：6:00～24:00；列車最小追蹤間隔：近期4min，遠期3min；采用CRH動車組，"大站快車"200km/h，"站站停列車"140km/h；要求兩種不同速度列車均能在整個珠三角城際軌道交通網內實現互聯互通跨線運營，具備ATP/ATO及車門與屏蔽門的聯動等功能；列車自動停車精度：±30cm；設置獨立的調度指揮系統，負責對城際鐵路列車運行的集中控制。

2 信號系統方案

2.1 信號系統總體方案

通過對珠三角城際軌道交通運營需求及特點的分析，結合國產信號系統設備的實際情況。信號系統設備的選擇應以既有成熟中國列車運行控制系統2級 (CTCS-2)技術體系，使用CTCS-2級系統設計技術、系統結構、系統硬件設備為原則，在此基礎上增加列車運行自動駕駛（ATO）功能，包括列車自動折返、車門與屏蔽門聯動及精確停車等。

2.2 行車調度指揮系統

運輸調度指揮自動化和智能化是保障行車安全、提高運輸效率的重要手段，也是鐵路信息化建設的重要內容。綜合考慮珠三角城際軌道交通運營需求及特點，從有利于保障行車安全、擴大運輸能力、優化運輸組織和生產力布局調整、節約勞動力資源的角度出發，行車調度指揮擬采用分散自律調度集中系統（CTC）。

分散自律調度集中系統由調度中心子系統、車站子系統和網絡子系統三部分構成。調度中心子系統以列車運行調整計劃控制為中心，實時監控管轄區段的列車運行；車站子系統根據列車運行調整計劃完成進路選排、沖突檢測、控制輸出等功能；網絡子系統由網絡通信設備和傳輸通道構成雙環自愈網絡，采用迂回、環狀、冗余等方式提高其可靠性。針對本項目特點，在既有CTC技術標準基礎上增加列車自動運行調整功能，確保列車運行遵照時刻表。

分散自律調度集中系統（CTC）將作為運營調度系統中的一個子系統，獨立組網、自成一體，在調度所內實現調度集中子系統與運營調度系統中的其他子系統間的信息互聯，并實現與國鐵客運專線的互聯互通。

2.3 列車運行控制系統

2.3.1 列控系統總體方案

為實現珠三角城際軌道交通與國鐵客專互聯互通，采用CTCS-2級的列車運行控制系統，并根據本項目的運營需要，在CTCS-2系統基礎上增加ATO系統功能，配備必要的地面和車載設備。

CTCS-2級列控系統基于軌道電路和應答器傳輸控車信息。連續信息通過軌道電路傳輸，應答器用來傳輸臨時限速、線路信息和進路信息等，臨時限速信息由設于車站進、出站信號機處的有源應答器提供，臨時限速信息更新受到應答器設置位置的限制。

2.3.2 列控系統設備構成。列車運行控制系統由地面設備和車載設備組成。

1 ）列控地面設備。地面設備主要包括列控中心(TCC)、軌道電路、應答器、地面電子單元(LEU)和臨時限速服務器（TSRS）等。

①列控中心（TCC）。各車站均設置列控中心（TCC），列控中心（TCC）是CTCS-2級列控系統地面子系統的核心部分，負責車站、區間軌道電路發送端與接收端切換控制、軌道電路的編碼，站間信息傳輸、有源應答器的報文控制，并向車站聯鎖、CTC提供區間列車占用軌道信息。

列控中心增加與車地雙向通信的接口，以及列控中心與屏蔽門控制系統的接口。列控中心通過安全繼電接口向屏蔽門控制系統發送打開或者關閉屏蔽門控制命令，同時采集屏蔽門完全關閉的信息，當屏蔽門未完全關閉時，禁止發車。

②軌道電路。正線區間采用國產ZPW-2000（UM）系列計算機編碼的無絕緣軌道電路設備；站內采用與區間同制式的軌道電路。

③應答器。正線按照CTCS-2標準布設應答器，用于向CTCS-2級列控系統車載設備提供進路信息、位置、等級轉換、定位、線路參數、限速、自動過分相等信息。在車站股道增加精確停車定位應答器，實現列車在ATO控制下的精確停車，滿足停車±30cm精度要求。

④地面電子單元（LEU）。地面電子單元（LEU）負責接收從列控中心傳送的應答器報文信息，并傳送給有源應答器。LEU應具備應答器電纜短路、斷路監測功能。地面電子單元（LEU）原則上設置于室內，控制高速正線有源應答器的LEU設備按1+1熱備冗余設置，控制側線有源應答器的LEU設備按N+1冷備用冗余配置。

⑤臨時限速服務器。臨時限速命令下發是列控系統的重要功能，臨時限速只允許在CTC行調臺或臨時限速服務器操作終端上下達，且限速的下達原則統一。臨時限速下發的數量和車載設備有關。臨時限速的設置應滿足運輸安全，實現靈活設置。臨時限速命令由臨時限速服務器統一管理，在臨近調度中心車站設置臨時限速服務器及臨時限速維護終端。

2 ）車載設備。動車組按CTCS-2級增加ATO功能裝備列控車載設備，由車載安全計算機、軌道信息接收單元（STM）、應答器信息接收單元（BTM）、ATO單元設備、人機界面（DMI）、速度傳感器、記錄單元等組成。車載控制系統根據地面設備提供的信號信息、線路參數、臨時限速信息及有關列車數據等，生成控制速度和目標距離曲線，控制列車運行。同時記錄單元對列控系統有關數據及操作狀態信息實時動態記錄。動車組按CTCS-2級增加ATO功能裝備列控車載設備，需要對現有C2車載設備的功能進行調整：車載設備新增一套ATO單元設備，負責ATO功能的實現；在CTCS-2基礎上增加ATO駕駛曲線；車載ATP向ATO單元提供列車運行狀態、ATP監控曲線、司機駕駛狀態、允許開關車門以及向車載ATO單元設備發出行車許可等信息；ATO處理單元直接向動車組輸出常用制動、施加牽引、切除牽引、開閉動車車門等信息；車載ATP新增動車組車門監控接口，當列車未停穩或者實際停車點超出了允許停車誤差范圍，則禁止打開車門；增加車載ATP與車地雙向通信系統接口。

2.4 車站聯鎖系統。系統有自動監測信號設備工作狀態、信息儲存、打印、狀態再現等功能，并向維修中心提供系統狀態信息，實現遠程故障診斷，具有全面的自診斷功能。聯鎖系統通過安全接口與列控系統互相通信，完成相應的列控編碼功能和互鎖功能，對已建立的列控授權進路，聯鎖系統不能隨意取消；同時，聯鎖系統與調度集中車站設備連接，實現現場狀態的上傳和進路控制命令的接收，并為信號集中監測系統提供相關信息。

2.5 集中監測系統。集中監測系統對室內外信號設備和信號機械室動力環境工況等進行實時監測，并將有關信息傳遞至相關部門(領工區、電務段等)，實現信號設備的遠程監督、測試、診斷。系統由車站子系統、維修中心子系統、維修車間子系統以及廣域網數據傳輸系統組成。

3 存在的問題

CTCS-2級列控系統本身不具有ATO功能，珠三角城際軌道交通所要求的ATO功能需要重新開發，其系統研發存在不確定性，并需取得第三方的安全及互聯認證。

結束語：隨著珠三角城際軌道交通工程的進一步實施，CTCS-2+ATO功能的信號系統方案將更加合理和完善。近年來我國出現了眾多的都市經濟圈，作為連接圈內城鎮重要紐帶的城際軌道交通可能會被更多的建設，珠三角城際軌道交通信號系統方案會具有借鑒意義。

[1]運基信號 [2009]676號，列車調度指揮系統（TDCS）、調度集中系統（CTC）組網方案和硬件配置標準[S].

[2]王建龍.蘭州至重慶鐵路信號系統方案研究[J].鐵道通信信號，2007，43（6）：1-3.