宜萬線增配CTCS-2級列控系統改造技術方案探討

常金波

（北京全路通信信號研究設計院有限公司， 北京 100073）

宜萬線增配CTCS-2級列控系統改造技術方案探討

常金波

（北京全路通信信號研究設計院有限公司， 北京 100073）

通過對宜萬線現場信號設備的深入分析和研究，結合宜萬線CTCS-2級升級改造的具體工期要求和現場實際情況，提出對宜萬線（宜昌東—涼霧）進行CTCS-2級適配改造的3種實施方案，并進行方案的對比分析研究，最終給出滿足工期要求的最合理實施方案。

宜萬線；CTCS-2；升級改造

滬漢蓉大通道中,漢宜線以CTCS-2級開通至宜昌東II場,渝利線亦采用CTCS-2級開通運營至涼霧站,目前只有中間的宜昌東至涼霧段仍為CTCS-0模式行車,不滿足高鐵動車運行條件。為了對滬漢蓉大通道進行CTCS-2貫通,滿足高鐵動車組在宜萬線(宜昌東—涼霧)按CTCS-2級列控方式正常運行的需求,需要對宜萬線(宜昌東—涼霧)實施增配CTCS-2級列控系統的升級改造。

1 工程現狀

宜萬線線路全長約288 km,全線包括宜昌東II場、宜昌南、長陽、巴東、建始、恩施、利川、涼霧共8個車站及7個信號中繼站,已于2010年開通運營,同步開通了聯鎖、CTC、信號集中監測等系統。目前,宜昌東II場、涼霧站設置和利時LKD2-H型列控中心。全線采用通號DS6-K5B型聯鎖設備。其中,在每個中繼站設置有區域聯鎖設備,實現對區間條件的采集和中繼站方向的控制。全線每個車站均采用卡斯柯CTC設備和上海鐵大的集中監測設備。

全線采用ZPW-2000A型無絕緣軌道電路設備,由繼電電路實現編碼。區間通過信號機點燈由繼電電路實現。由于線路條件限制,站間未設置站聯電纜,由聯鎖設備通過125 M光纖實現站間通信控制方向電路,并與區域聯鎖設備實現區間區段狀態、信號機點燈狀態、邊界條件及紅燈斷絲轉移等信息傳輸;區間方向控制由聯鎖設備驅動相關繼電器組合實現。

本線區間的軌道編碼及區間通過信號機點燈均由繼電電路完成,區間方向電路由聯鎖軟件實現。以宜昌南站—車溪中繼站—長陽站為例,如圖1所示。

X行線:宜昌南站SF口設SF-JGFJ,SF-FGFJ, SF-FJ;車溪中繼站設S-JGFJ,S-FGFJ,S-FJ;長陽站X口設X-JGFJ,X-FGFJ,X-FJ。

S行線:宜昌南站S口設S-JGFJ,S-FGFJ, S-FJ;車溪中繼站設S-JGFJ,S-FGFJ,S-FJ;長陽站XF口設XF-JGFJ,XF-FGFJ,XF-FJ。

其中JGFJ和FGFJ聯鎖采集驅動,FJ由JGFJ和FGFJ的接點搭接實現。

由于宜昌南站與長陽站間的方向電路由聯鎖軟件實現,所以宜昌南站聯鎖需要采集:宜昌南站管轄區間的軌道信息、車溪中繼站的區間軌道信息;長陽站需要采集長陽管轄區間的軌道信息。由于區間未設站聯電纜,站間的邊界信息(用于區間信號機點燈)由聯鎖負責實現,具體內容如下。

圖1 宜昌南站與長陽站區間示意圖

車溪中繼站需要通過光通道(ETNET網)將19DJ,19G,21G,23G,25G,27G,36G的信息傳輸到宜昌南站,由宜昌南站聯鎖驅動相應的繼電器到本站,用于宜昌南站區間相關通過信號機的點燈和軌道電路編碼使用。

宜昌南站需要通過光通道(ETNET網)將38DJ,38G,40G,42G,44G,46G,17G的信息傳輸到車溪中繼站,并通過光通道(ETNET網)驅動相應的繼電器到車溪中繼站,用于車溪中繼站相關的區間通過信號機的點燈和軌道電路編碼使用。

車溪中繼站需要通過光通道(ETNET網)將20DJ,20G,22G,24G,26G,28G,35G的信息傳輸到宜昌南站,由宜昌南站通過光通道(LAN網)將這些信息傳輸給長陽站聯鎖,由長陽站聯鎖驅動相應的繼電器到本站,用于長陽站相關的區間通過信號機的點燈和軌道電路編碼電路使用。

長陽站需要通過光通道(LAN網)將37DJ, 37G,39G,41G,43G,45G,18G的信息傳輸到宜昌南站,由宜昌南站通過光通道(ETNET網)將這些信息傳輸并驅動相應的繼電器到車溪中繼站,用于車溪中繼站的相關區間通過信號機的點燈和軌道電路編碼電路使用。

2 增配列控系統改造方案

2.1 行車指揮系統

各站維持既有調度區劃不變,對既有調度集中(CTC)車站自律機進行升級,以滿足與車站列控中心接口要求。武漢局調度中心新設CTC-TSRS接口服務器,并對CTC中心系統相關軟件進行修改,以滿足臨時限速服務器(TSRS)與CTC調度臺間通信需求。

2.2 閉塞系統

維持既有區間軌道電路設備和繼電編碼方式不變,將既有軌道電路低頻最高碼序由L碼修改為L3碼,相應修改繼電編碼電路。對各車站反向發車進路補充設計電碼化,調整正線發送盒及載頻配置,以滿足CTCS-2列控系統的要求。

2.3 列控地面設備

1)列控中心

宜昌東II場(不含)—涼霧站(不含)范圍內各車站、中繼站新設列控中心(TCC)一套。區間軌道電路編碼、區間信號機等區間設備利舊。本工程不啟用站內和區間軌道電路進行編碼控制及區間信號機點燈控制功能。

2)信號系統安全數據網

新設交換機及網管服務器設備,利用兩條不同物理路徑的6芯光纜構成冗余結構信號系統安全數據網,并與相鄰漢宜、渝利線安全數據網連接。

若按照《客運專線信號系統安全數據網技術規范V2.0》標準執行,將漢宜線中繼站11左網、宜昌東II場右網既有二層交換機更換為三層交換機,便于本線安全數據網與漢宜線安全數據網連接;將涼霧站左網、沙子站右網既有二層交換機更換為三層交換機,便于本線安全數據網與渝利線安全數據網連接。同時,左網漢宜中繼11與宜昌東II場間、右網宜昌南至車溪間、左網箐口至利川間、右網涼霧至沙子站間均需新增4芯光纜。按《客運專線信號系統安全數據網技術規范V2.0》執行的全線信號安全數據網組網結構如圖2所示。

若站間不具備新增光纜條件,則建議按照《客運專線信號系統安全數據網技術方案V1.0》標準,將宜昌東II場左、右網既有二層交換機更換為三層交換機,便于本線安全數據網與漢宜線安全數據網連接;將涼霧站左、右網既有二層交換機更換為三層交換機,便于本線安全數據網與渝利線安全數據網連接。按《客運專線信號系統安全數據網技術方案V1.0》執行的全線信號安全數據網組網結構如圖3所示。

圖2 全線信號安全數據網組網結構圖(V2.O規范)

3)臨時限速

在宜昌東II場新設一套臨時限速服務器,用于宜昌東II場(不含)—涼霧站(不含)CTCS-2臨時限速命令的集中管理。在武漢鐵路局調度所內增設CTC與臨時限速服務器接口服務器一臺,用于臨時限速服務器與宜萬調度臺間的信息交互。

本工程的TSRS與相鄰的漢宜線TSRS、渝利線TSRS通過安全數據網連接,由此也會引起漢宜線TSRS、渝利線TSRS的軟件修改。

圖3 全線信號安全數據網組網結構圖(V1.O規范)

4)點式應答器

按相關要求設置點式應答器。

5)CTCS-0/CTCS-2級間切換

本設計暫不考慮動車組往齊岳山站方面的運用需求,不設CTCS-0/CTCS-2級間切換點。宜昌東II場—涼霧站間的列控系統改為CTCS-2級后,取消既有宜昌東II場、涼霧站設置的CTCS-0/ CTCS-2級間切換點。

2.4 計算機聯鎖系統

結合本工程CTCS-2列控改造,對車站既有計算機聯鎖設備軟、硬件進行配套修改,以便于TCC設備接口。

2.5 電源需求

列控中心(含安全數據網)、計算機聯鎖等信號關鍵設備,需電源屏提供經UPS的雙路獨立供電回路。

2.6 集中監測系統

CTCS-2改造后,對各站信號集中監測設備進行修改,增加與列控中心的接口,將列控系統納入監測。

3 實施方案介紹

基于線路實際情況和工程工期要求,現場實施方案如下。

3.1 方案一：利用備用/新敷光纖組建安全數據網

3.1.1 總體原則

1)利用現場備用的其他光通道,獨立搭建信號安全數據網。

2)區間方向、區間編碼、區間信號機點燈維持既有。

3)列控中心采集方向繼電器,根據進路信息和臨時限速命令控制有源應答器發送報文,實現臨時限速下達功能。

4)聯鎖系統維持既有結構,僅在主站增加以太網板,實現與列控中心間進路信息的傳遞。

3.1.2 方案特點

1)現場實施與列控中心現場實施可分開獨立進行。

2)每站可獨立調試,獨立開通,現場調試簡單。

3)對既有CTCS-0功能無影響,風險小。

4)對宜昌東II場、涼霧站列控中心僅修改報文。

3.2 方案二：利用125 M站間通信光纜和備用光纖組建安全數據網

3.2.1 總體原則

1)取消聯鎖125 M通道,將125 M通道所用4芯光纖及備用4芯光纖用于信號安全數據網的搭建,既有聯鎖的站間通信功能改為由以太網承載。

2)聯鎖通過信號安全數據網與列控中心通信,傳輸進路信息;區域聯鎖保留,聯鎖其他功能維持不變。

3)列控中心采集方向繼電器并控制有源應答器,實現臨時限速下達功能。

3.2.2 方案特點

1)由于拆除了原聯鎖站間通信125 M光纖,單站聯鎖無法獨立調試,安全數據網必須配套啟用后,才可進行聯鎖站間調試。

2) 聯鎖無法單站開通,分段開通聯鎖存在軟件過渡,增加仿真測試現場調試工作量。

3)聯鎖調試開通和列控調試開通可分開進行。

4)區域聯鎖通信和安全數據網無備用通道。

3.3 方案三：利用聯鎖通信光纜組建安全數據網

3.3.1 總體原則

1)利用既有ETNET及125 M網絡使用的光通道的備芯,臨時搭建信號安全數據網,滿足調試需求,本段調試完畢后拆除ETNET及125 M網絡設備,并將光纖正式倒接為信號安全數據網設備使用。

2)分段調試并開通CTCS-0功能,待全線調試完畢后同步開通CTCS-2功能,并拆除涼霧—利川、宜昌東II場—宜昌南的CTCS-0/CTCS-2等級轉換點。

3)每個階段開通后,拆除中繼站的區域聯鎖設備、主站聯鎖的遠程通信設備,區間區段占用信息、邊界信號機點燈狀態、斷絲信息等由中繼站列控中心與主站列控中心通信實現,同時方向電路改由列控中心控制,編碼所需的邊界條件由列控中心在本站驅動復示繼電器實現。

3.3.2 方案特點

1)由于拆除了原聯鎖站間通信125 M光纖,單站無法獨立調試,聯鎖軟件調試必須和列控中心同步進行。

2)分段組建安全數據網,聯鎖軟件須配套過渡修改。

3)聯鎖存在軟件過渡,增加仿真測試、現場調試工作量。

4)現場配線工作量大,每天現場軟裝調試時需頻繁更換光纖和配線。

5)由于改動了區間方向,施工對既有影響大。

4 方案評比

3種實施方案對比如表1所示。

5 結論

方案一,不管從現場安裝、調試和開通,還是從電務段驗收方面考慮都是3個方案中的最佳方案,但是宜萬線現場信號光纜只有4芯備用,不能滿足組建信號安全數據網的要求,并且宜萬線沿線地勢條件惡劣,重新敷設光纜需要的工期很長,不能滿足現場7月1日開通的要求,因此方案一不可選。方案三,完全拆除既有聯鎖的125 M和ETNET網,以便組建信號安全數據網,這樣中繼站信息不再由聯鎖采集驅動,方向電路不再由聯鎖控制,聯鎖改為標準CTCS-2模式的單站,全線聯鎖軟件需要重新制作,電務段需要對每個車站的聯鎖軟件進行全站仿真實驗;列控實現方向電路,各站間的邊界信息需要列控實現;現場調試時,聯鎖、列控必須同步調試開通,且必須分段實施、階段劃分須滿足區域聯鎖控制的要求。現場實施時,工作量太大,每日需倒接聯鎖網絡通道、倒接聯鎖及列控中心的GJ及DJ等復示繼電器驅采電路,風險太大,方案三不可選。方案二,利用拆除的125 M的4芯光纜和備用的4芯光纜來組建信號安全數據網,保留聯鎖的區域聯鎖,中繼站信息仍由聯鎖采集,方向電路和站間邊界信息的互傳由聯鎖通過信號安全數據網實現。聯鎖軟件改動不大,現場施工也相對簡單,因此,方案

表1 實施方案評比表

二是滿足工期要求,適合現場條件的最佳方案。

Through the analysis and study of onsite signal equipment of Yichang-Wanzhou railway line, the paper puts forward the three schemes of implementing CTCS-2 level adaptation transformation for Yichang-Wanzhou railway line (from Yichangdong to Liangwu) combining with the specific project requirements of CTCS-2 level upgrading reconstruction and the actual situation of Yichang-Wanzhou railway line, and provides the most applicable implementation plan by analysis and comparison of the schemes.

Yichang-Wanzhou railway line; CTCS-2 train control system; upgrading and reconstruction

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.003

2014-06-17）