長大坡道和分相區設置對列控系統影響分析

袁煥靖

在客運專線建設過程中，曾發生由長大坡道引起CTCS-2級列控系統限速的問題，在項目建設初期一般較難發現，經過后期列控車載仿真才能確定限速地點和原因。同時，CTCS-2級列控系統利用應答器傳輸自動過分相信息，并保留磁感應器自動過分相方式，有時由于分相區設置與列控車載設備過分相功能不匹配，造成列控車載設備通過分相區后二次切斷主斷路器。

1 長大坡道對列控設計影響分析

按照高鐵設計規范，區間正線的最大坡度不宜大于20‰，困難條件下，經技術經濟比較，不應大于30‰。一般大坡道用于部分困難區段的過渡，很少有大范圍使用長大坡道的情況。如果小范圍使用大坡道，對CTCS-2級列控車載設備計算制動距離影響不大，而大范圍的長大坡道將對制動距離的計算產生較大影響。

1.1 列控車載設備計算控車曲線原理分析

CTCS-2級列控車載設備根據行車許可、最限制速度曲線 (MRSP)及列車制動性能 (含坡度因素、車體制動延遲時間)計算列車的動態監控曲線。其中行車許可主要由追蹤碼序和碼序對應的閉塞分區長度決定;CTCS-2級區間正線追蹤碼序一般為HU-U-LU-L-L2-L3-L4-L5，由于L5為最高碼，無法識別列車運行前方是否降速，因此，用于表示閉塞分區空閑的信息從HU至L4最多為7個，即連續7個閉塞分區對應的距離之和應滿足列車最高運行速度要求。MRSP計算需要考慮線路固定限速、線路臨時限速、列車構造限速及模式限速，并取所有速度限制中最嚴格的部分;當進入降速區段時，MRSP計算應考慮安全距離，進入升速區段時MRSP計算應進行車尾保持。列車的制動性能因車型和列控車載設備處理而異，車型不同制動性能有較大差異，延遲制動時間也不同;而列控車載對坡度信息的處理也有較大差異，如某型車載設備將大于20‰的下坡道均處理為-35‰，對制動距離計算即產生較大影響。

1.2 長大坡道對車載設備制動距離計算的影響

在《技規》第203條 (鐵總科技【2014】172號《鐵路技術管理規程》(高速鐵路部分)第169條)中，對不同類型列車在200 km/h及以上速度條件下的緊急制動距離做出了相應規定。在普速鐵路的牽引計算中，緊急制動距離和常用制動距離應同時考慮，以滿足列車安全制動的要求。在客運專線和高速鐵路項目中均配置了列控系統，列車正常運行過程中提供的行車許可足夠長，不易觸發緊急制動。因此，牽引計算主要考慮常用制動距離，而緊急制動距離作為衡量動車組性能的指標，是基于平道、直線及良好的軌面狀態下計算或試驗得出的。

在動車組廠家提供的制動性能基礎上，列控車載設備廠家考慮不同的安全制動模型、測速測距誤差、輪徑修正、濕軌滑行、設備反應時間和制動空走時間等因素，其計算的常用制動距離較動車組提供的制動距離更長。在接近30‰的連續長大下坡道上，某型列控車載設備仿真制動距離達25 km，按照一般7個閉塞分區長度應滿足制動距離要求，則每個閉塞分區平均長度達3.5 km以上。如沒有特殊參數取值，牽引計算無法得出類似結果。

1.3 解決建議

從長大坡道地段不同列控車載設備計算制動距離有較大差異可以看出，目前對動車組的制動性能和列控車載設備動態監控曲線的計算，缺少統一的技術條件和驗收標準，基本以廠家標準作為驗收標準。隨著動車組型號以及列控車載設備型號越來越多，如不及時制定統一的技術條件和驗收標準，在其他項目中類似問題可能繼續發生。為了過渡性解決該問題，建議對現有動車組制動性能和列控車載設備動態監控曲線的計算方法，以適當形式予以公開，在設計階段可以通過牽引計算解決閉塞分區布置問題，而不是到聯調聯試階段才能發現和解決問題。

2 分相區布置對列控設計影響分析

經過聯調聯試發現，部分長編動車組的CTCS-3級列控車載設備以后備模式CTCS-2控車時，自動過分相存在兩次斷主斷路器 (簡稱主斷)問題。

2.1 問題分析

分相區按照《關于設置高速鐵路電分相標識暫行規定的通知》 (鐵運〔2011〕49號)規定設置標志牌，以及《關于高速鐵路車載自動過分相地面磁感應器位置調整的通知》(鐵運電〔2012〕60號)規定設置磁感應器，存在兩次斷主斷問題;如按照《鐵路技術管理規程》(鐵道部令第29號)標準設置時，不存在兩次斷主斷問題。

列控數據按照正反向斷電標圍成的范圍作為分相區描述。CTCS-2級列控車載設備在車頭越過分相區終點600 m后，應停止輸出過分相選擇信號(即取消對磁感應器過分相信號的屏蔽)(鐵總運〔2014〕29號第5.10.1.3條)。磁感應器布置及取消屏蔽磁感應器信號的相對位置如圖1所示。

圖1 磁感應器布置及取消車載屏蔽磁感應器信號相對關系示意圖

從圖1可以看出，在車頭越過分相區600 m后，取消了對磁感應器信號的屏蔽，而此時車尾的磁感應接收裝置，仍能接收到磁感應器的信號，導致再次斷主斷。為何只有CTCS-3級列控車載設備工作在CTCS-2級模式時才會發生上述問題，簡要分析如下:

1.CTCS-3級等級下，列控車載設備一直輸出GFX禁止信號 (即選擇 ATP過分相) (鐵運〔2012〕211號第5.13.1.3條)，列車會全程屏蔽磁感應器過分相信號，因此不會出現該問題。

2.僅安裝CTCS-2級車載設備的列車，一般不具備應答器自動過分相功能，而是利用磁感應器自動過分相，因此，不會出現該問題。但CTCS-2級車載設備正在研究應答器過分相功能，后續可能會發現該問題。

3.鐵運電〔2012〕60號文發布后，按照該文規定設置磁感應器且開通的CTCS-2級線路較少，該問題未引起關注。

2.2 解決建議

1.將磁感應器和斷合標改按技規標準設置，列控數據暫不修改。

2.列控車載設備作軟件修改，將過分相后的對磁感應器的屏蔽距離由600 m調整為1000 m左右。該方案目前已頒布實施，詳見《CTCS-3級列控車載設備技術規范 (暫行)補充規定》(鐵總運〔2014〕198號)和《CTCS-2級列控車載設備暫行技術規范補充規定》(鐵總運〔2014〕199號)的相應內容。

3 結束語

對客專建設中新發現的長大坡道引起列控車載設備提前生成制動模式曲線，和特定條件下車載自動過分相裝置兩次輸出斷主斷命令問題，進行了分析研究，提出了解決建議，可供類似項目參考。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.鐵道部令第29號.鐵路技術管理規程［M］.2007

［2］ 中國鐵路總公司.鐵總科技【2014】172號.鐵路技術管理規程(高速鐵路部分)［R］.2014.

［3］ 中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2011〕211號.鐵道部關于印發《CTCS-3級列控車載設備技術規范(暫行)》的通知.2011.

［4］ 中國鐵路總公司.鐵總運〔2014〕29號.中國鐵路總公司關于印發《CTCS-2級列控車載設備暫行技術規范》的通知.2014.

［5］ 中國鐵路總公司.鐵總運〔2014〕198號.中國鐵路總公司關于印發《CTCS-3級列控車載設備技術規范(暫行)補充規定》的通知.2014.

［6］ 中國鐵路總公司.鐵總運〔2014〕199號.中國鐵路總公司關于印發《CTCS-2級列控車載設備暫行技術規范補充規定》的通知.2014.

［7］ 中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2011〕49號.關于設置高速鐵路電分相標識暫行規定的通知.2011.

［8］ 中華人民共和國鐵道部.TB/T3197-2008.車載控制自動過分相系統技術條件.2008.

［9］ 中華人民共和國鐵道部.鐵運電〔2012〕60號.關于高速鐵路車載自動過分相地面磁感應器位置調整的通知.2012.