高速鐵路軌道區(qū)段長度對列車控制系統(tǒng)的影響

王 威

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

1 概述

當前我國高速鐵路的建設正處于發(fā)展階段，中國列車控制系統(tǒng)（CTCS）是保證高速鐵路行車安全和效率的重要控制系統(tǒng)，目前廣泛應用的是CTCS-2和CTCS-3級（簡稱C2和C3）列控系統(tǒng)。在列控系統(tǒng)中，車載設備根據(jù)應答器和無線閉塞中心（RBC）存儲的線路數(shù)據(jù)控制列車安全運行；軌道電路是地面設備中的基礎設備，用于列車占用檢查，軌道區(qū)段是構成閉塞分區(qū)的最小單元。實際應用過程中，軌道區(qū)段長度是否準確對列控系統(tǒng)的安全運行至關重要。

2 軌道區(qū)段長度的影響

在C2列控系統(tǒng)中，車載設備根據(jù)應答器發(fā)送的每個軌道區(qū)段的長度，結合軌道電路碼序計算行車許可長度。在C3列控系統(tǒng)中，RBC根據(jù)列車報告的位置及前方閉塞分區(qū)和進路情況，計算列車的行車許可長度并發(fā)送給車載設備，行車許可長度是前方各軌道區(qū)段長度的總和。在C2和C3級列控系統(tǒng)中，當軌道區(qū)段長度存在較大誤差時，會存在列車冒進信號、異常制動和緊急制動的危險。

2.1 列車冒進信號

如圖1所示，對于C2列車控制系統(tǒng)，當列車收到地面應答器發(fā)送的軌道區(qū)段長度（設計長度）是1 000 m，而現(xiàn)場安裝的軌道區(qū)段長度(實際長度)是900 m時，則車載設備根據(jù)應答器計算的行車許可長度比實際長度長100 m；同樣對于C3級列車控制系統(tǒng)， RBC中存儲的該軌道區(qū)段長度是1 000 m，發(fā)送給列車的行車許可長度比實際長度長100 m，這種情況下就存在列車冒進信號的危險。

2.2 列車異常制動

在C2級列控系統(tǒng)中，應答器發(fā)送軌道電路信息包括軌道區(qū)段長度、載頻、信號機類型。車載設備根據(jù)這些信息進行載頻鎖定，當軌道區(qū)段長度存在較大誤差時，會存在車載掉碼觸發(fā)列車異常制動的危險。

如圖2所示，列車收到地面應答器發(fā)送的軌道區(qū)段載頻1 700 Hz的軌道區(qū)段長度為1 000 m，而現(xiàn)場實際安裝的軌道區(qū)段長度是900 m，則車載設備在最后100 m時接收不到1 700 Hz的載頻信息，會出現(xiàn)掉碼現(xiàn)象導致列車異常制動。

2.3 列車緊急制動

C3列控系統(tǒng)中，如果軌道區(qū)段長度存在較大誤差，會導致聯(lián)鎖發(fā)送的列車占用信息和RBC列車位置報告不一致而觸發(fā)緊急制動。

如圖3所示，B1應答器距離S1軌道區(qū)段起點200 m，如果軌道區(qū)段的RBC數(shù)據(jù)描述長度為1 000 m，而軌道區(qū)段實際長度只有900 m。當車載走行到距離B1應答器1 150 m時，RBC通過計算判斷列車還在S1區(qū)段，并沒有進入下一個區(qū)段S2。而實際上列車已進入S2區(qū)段，聯(lián)鎖將S2區(qū)段占用的信息發(fā)送給RBC。此時RBC會認為不是本車占用，向列車發(fā)送至S2區(qū)段信號點的CEM(有條件制動)，導致車載觸發(fā)緊急制動。

3 軌道區(qū)段長度誤差對工程數(shù)據(jù)的影響

如果軌道區(qū)段設計長度和實際長度的誤差較大，會導致應答器、RBC、臨時限速服務器（TSRS）、列控中心、CTC數(shù)據(jù)的修改。如圖4所示，當軌道區(qū)段B1的長度誤差較大，信號機S10的里程錯誤時，需要修改的設備和數(shù)據(jù)如下。

3.1 應答器

一個應答器需要發(fā)送的軌道區(qū)段信息包括前方第二個應答器組，再加一個制動距離范圍內的軌道區(qū)段，按照300 km/h到0的制動距離，每個應答器需要發(fā)送前方約20 km范圍內的軌道區(qū)段。

如圖4所示，正方向從S1信號機到S10信號機處的應答器均發(fā)送B1軌道區(qū)段的信息。因此，當B1軌道區(qū)段長度存在誤差時，正向需要修改22個應答器的報文，反向需要修改至少7組應答器的報文，整個修改的區(qū)間范圍約34 km。

3.2 列控中心

如果B1軌道區(qū)段距離車站較近，則所有的列車發(fā)車進路報文需要修改；如果B1軌道區(qū)段是列控中心臨時限速管轄范圍的邊界，則必須修改列控中心報文；如果B1軌道區(qū)段是正向A站（左側車站）和反向B站（右側車站）列控中心管轄范圍的邊界，則A、B兩個車站均需要修改列控中心報文。

3.3 RBC

每個軌道區(qū)段長度在RBC數(shù)據(jù)里都有定義，并且根據(jù)每個軌道區(qū)段的長度給列車發(fā)送行車許可。如果B1軌道區(qū)段是兩個RBC管轄范圍的分界點，則B1軌道區(qū)段長度誤差會導致兩個RBC數(shù)據(jù)的修改。

3.4 TSRS

TSRS配置了每一個閉塞分區(qū)信號機的公里標，在設置限速時，根據(jù)設置的臨時限速公里標和列車占用的區(qū)段，判斷列車距離限速區(qū)段的位置，判斷是否具備設置臨時限速條件。如果S10信號點為相鄰兩個TSRS的管轄邊界，則需要同時修改兩個TSRS的數(shù)據(jù)。

3.5 CTC

臨時限速在CTC設備操作終端進行擬定，然后發(fā)送給TSRS。在CTC軟件中配置了每個信號機的公里標，當S10信號點的位置變動后，CTC必須修改數(shù)據(jù)。

以上設備在數(shù)據(jù)修改后，必須經(jīng)過以下流程：軟件配置數(shù)據(jù)編制→軟件配置數(shù)據(jù)審核→室內集成測試→電務段廠內驗收測試→現(xiàn)場驗收測試→現(xiàn)場升級→現(xiàn)場動車組驗證，可見數(shù)據(jù)修改帶來的工作量極大。

4 軌道區(qū)段長度的測量

在工程設計初期，就需要進行軌道區(qū)段長度的測量工作，前期工作不到位，測量誤差較大不僅對系統(tǒng)集成和聯(lián)調聯(lián)試影響很大，同時也會帶來大量的數(shù)據(jù)修改工作。因此正確的軌道區(qū)段測量方法可大量減少重復性工作，避免人力與財力的浪費，提高系統(tǒng)集成、聯(lián)調聯(lián)試工作的效率和質量。

4.1 區(qū)間軌道區(qū)段長度測量

區(qū)間軌道區(qū)段長度需測量每個軌道區(qū)段及分割點的長度，相鄰兩個區(qū)段正向運行方向第一BA之間的距離,如圖5所示。

4.2 站內軌道和曲線軌道區(qū)段長度測量

站內軌道區(qū)段長度需測量每個道岔區(qū)段及股道長度，如圖6所示。

測量時如果是用鋼尺，測量軌道中心兩點長度，對于岔區(qū)或曲線半徑較大的區(qū)段，每一次測距長度應適當減少，以減少曲線影響，確保測量數(shù)據(jù)的準確性；如果使用滾輪測距手推車，應對里軌和外軌分別測量，并將長度相加取平均值，不能以工務的百米標為參照點進行測量。

4.3 分相區(qū)軌道區(qū)段長度測量

由于分相區(qū)可能存在實際位置和地面位置不符，或長短不一致的情況，現(xiàn)場需要測量正斷標和反斷標距分相區(qū)附近最近信號點的距離和分相區(qū)的長度。

舉例：如圖7所示，假設距離正向斷標最近的一架信號機3098，3098信號機公里標為X km，以此為起點測出L1長度和L2長度，則A點斷標公里標為（X+L1）km，B點斷標公里標為（X+L1+L2）km，分相區(qū)長度為（L2）km。

4.4 數(shù)據(jù)整理

測量后記錄所有測量長度，以表格形式匯總整理并提供給設計單位，由設計單位依據(jù)現(xiàn)場實際測量結果，修改列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表和設計圖紙，作為應答器報文編制和列控中心軟件配置的依據(jù)。

如果圖紙設計的安裝位置，不滿足應答器安裝要求，施工單位應根據(jù)現(xiàn)場情況調整安裝位置，并與設計單位確認，設計單位根據(jù)實際安裝位置修改列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表和設計圖紙。

5 結語

在高速鐵路和客運專線工程建設過程中，在應答器、列控中心、RBC報文編制之前，如果現(xiàn)場施工單位測量的軌道區(qū)段的長度數(shù)據(jù)結果能夠及時、準確、可靠地反饋到列控工程數(shù)據(jù)中，可盡量減少因軌道區(qū)段長度誤差較大導致的應答器、列控中心、RBC數(shù)據(jù)反復修改，使聯(lián)調聯(lián)試更加順利，實現(xiàn)設計、施工、設備三位一體，今后的列車控制系統(tǒng)工程建設和系統(tǒng)集成水平將更上一個層次。