樞紐內CTCS-3向CTCS-2級間轉換設置位置的探討

張劼

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

樞紐內CTCS-3向CTCS-2級間轉換設置位置的探討

張劼

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

分析樞紐內特殊情況下CTCS-3向CTCS-2級間轉換的問題，結合工程實踐提出解決方案。

列控系統；應答器；級間轉換

1 背景

中國列車運行控制系統CTCS根據系統配置按功能劃分為5級（CTCS-0級─CTCS-4級）。

CTCS-2（以下簡稱“C2”）級列控系統是基于軌道電路和點式應答器傳輸列車運行許可信息并采用目標-距離模式監控列車安全運行的列車運行控制系統。

CTCS-3（以下簡稱“C3”）級列控系統是基于GSM-R無線通信實現車-地信息雙向傳輸，無線閉塞中心（RBC）生成行車許可，軌道電路實現列車占用檢查，應答器實現列車定位，并具備C2級功能的列車運行控制系統。

在工程實踐中，受限于站場設置、GSM-R網絡單網交織覆蓋范圍、C2與C3移動授權傳輸方式的差異及C2與C3臨時限速下達范圍的差異等客觀條件，經常遇到在樞紐內C3→C2級間轉換執行點C3與C2允許速度不一致的情況，若C3與C2速度差大于10 km/h，則會觸發列車緊急制動。如果上述限制性因素難以排除，則需要從設計角度采取一定的措施，保證C3與C2在級間轉換執行點允許速度一致。

本文重點討論C3級→C2級列控系統級間轉換的問題。

2 理論

2.1 相關規范的規定

《CTCS-3級列控系統總體技術方案》（以下簡稱“C3總體技術方案”）是C3級列控系統的標準文件，為C3級列控系統設計提供了指導原則。

《CTCS-2/CTCS-3級列控系統等級轉換應用原則（V1.0）》（以下簡稱“C2/C3等級轉換應用原則”）對C2區域/C3區域邊界設置等級轉換點的設計原則提供了指導原則。

C3總體技術方案第3.4.2章節中規定：“C3向C2級進行級間轉換需設置下列轉換點：1）轉換預告點（LTA）：在至轉換點唯一進路入口處設置該點，當列車前端通過該點時，車載設備將向RBC報告所在位置，RBC判斷為唯一進路時向車載設備提供行車許可及等級轉換命；2）轉換執行點（LTO）：當列車前端通過LTO點時，本務端的車載設備執行C3級→C2級的控車轉換，非本務端處于休眠模式（SL）的車載設備記錄等級轉換信息”。

C3總體技術方案第3.4.6.1等級轉換預告章節中規定：“當列車需要駛離C3級線路并進入C2級區域時，RBC應在列車前端距C3級/C2級轉換邊界一定距離時，使用等級轉換命令向車載設備發送在C3級/C2級轉換邊界轉換為C2級控車的等級轉換預告命令。

轉換預告點（LTA）距轉換邊界的最小距離應大于車載與RBC通信時間（5 s）+司機確認（5 s）過程中列車走行的距離”。

C3總體技術方案第3.4.6.2等級轉換執行章節中規定：“C3級/C2級等級轉換邊界一般應是閉塞分區和RBC控制范圍的邊界，當列車前端通過C3級/C2級轉換邊界時，車載設備根據RBC命令將轉為C2級系統控車。

為使列車能以C2級最大允許運行速度通過C3級/C2級轉換邊界，在C3級區段從RBC得到的C3級行車許可將向C2級區域延伸一定距離（完整常用制動距離）。

在C3級向C2級轉換時，車載設備C3級控制單元和C2級控制單元應實時通信，C3級控制單元比較列車的實際速度與C2級控制單元的允許速度。若實際速度高于允許速度，則由C3級控制單元觸發常用制動；當列車速度低于C2級控制單元允許速度后，實施等級轉換”。

C2/C3等級轉換應用原則第4.1.4.1條規定：“[ZX-3/2]應答器組不宜設在列車制動區（降速區）的軌道區段。”

2.2 實際工程應用原則

C3/C2級間轉換需由地面通過設置級間轉換預告應答器組和執行應答器組的方式實現，在RBC數據中不配置等級轉換信息。[YG-3/2]應答器組與[ZX-3/2]應答器組的設置原則按如下2種情況考慮：

1）當C3級和C2級列車運行速度一致時，[YG-3/2]應答器組距[ZX-3/2]應答器組的距離應不小于列車以線路允許速度運行5 s的距離。

2）當C3級和C2級列車運行速度不一致時，為避免在級間轉換執行點出現允許速度差，從而引發制動停車，要求[YG-3/2]應答器組距[ZX-3/2]應答器組的距離不小于列車以C3允許速度降至C2允許速度的距離。

3 實踐

3.1 原設計情況

某樞紐站設高速場和城際場，分別連接高速客專及城際客專。詳細站場布置如圖1所示。其中高速客專為C3線路，正線線路允許速度為300 km/h（如圖1中淺灰色區域所示），城際客專為C2線路，正線線路允許速度為200 km/h。對于本站的C2線路，GSM-R單網交織網絡僅覆蓋至XM、XB、XMN、XBN進站口處。

高速客專SN、S口的C3列車經2#、4#道岔（均為42號大號碼道岔，道岔側向允許通過速度為160 km/h）可轉場進入城際場VIG及XIG，按C2行車可開往XM、XB、XMN及XBN口；高速場C3列車在7G及10G經5/7及9/11號道岔（均為18號道岔，道岔側向允許通過速度為80 km/h）可向XB及XBN口發車。該樞紐站原C3/C2級間轉換點設計情況如下：1）在2#、4#道岔岔后，設置[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器組。

2）在5/7、9/11號道岔岔后，設置[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器組。

3.2 原級間轉換點設置存在的問題

1）當辦理SN向VIG的接車或通過進路時，若VIG或離去區段有低于80 km/h的臨時限速，C2系統根據收到的UU碼在進站口降速至45 km/h（全進路限速45 km/h），而C3系統在經2#道岔側向時，允許速度高于45 km/h，導致C2、C3系統在2#道岔存在允許速度差。

2）當辦理SN向VIG的接車或通過進路時，C2系統經2#道岔側向的允許速度為80 km/h，而C3系統在經2#道岔側向時，允許速度高于80 km/h，導致C2、C3系統在2#道岔存在允許速度差。

3）當辦理S向XIG的接車或通過進路時，在下列情況C2系統根據收到的UU碼在進站口降速至45 km/h（全進路限速45 km/h），而C3系統在經4#道岔側向時，允許速度高于45 km/h，導致C2、C3系統在4#道岔岔后存在允許速度差：

*辦理由S經4#道岔側向的接車進路，XIG有臨時限速。

圖1 某樞紐站示意圖

*辦理由S經4#道岔側向的向XBN口的通過進路，側向進路范圍內以及離去區段有低于45 km/h的臨時限速。

*辦理由S經4、17/19號道岔側向的向XMN口的通過進路，側向進路范圍內以及離去區段有低于45 km/h的臨時限速。

4）當辦理S向XIG的接車或通過進路時，在下列情況C2系統無法發送大號碼道岔報文信息，根據收到的UUS碼在進站口降速至80 km/h（全進路限速80 km/h），而C3系統在經4#道岔側向時，允許速度高于80 km/h，導致C2、C3系統在4#道岔岔后存在允許速度差：

*辦理由S經4#道岔側向的接車進路。

*辦理由S經4#道岔側向的向XBN口的通過進路，進路許可長度小于制動距離檢查范圍。

*辦理由S經4#道岔側向的向XBN口的通過進路，側向進路范圍內以及離去區段制動距離內有低于160 km/h的臨時限速。

*辦理由S經4、17/19號道岔側向的向XMN口的通過進路。

3.3 解決方案

3.3.1 方案一

3.3.1.1 C3/C2級間轉換點的選擇

為了避免列車在級間轉換執行點C2與C3允許速度不一致的情況，設計首先考慮級間轉換LTA與LTO點之間的距離，應滿足列車從LTA點以線路最高允許速度運行，并在LTO點減速至45 km/h（最大常用制動）的長度要求，長度估算如表1所示。

表1 C3→C2級間轉換長度計算表

假設列車以最高165 km/h速度經2#、4#大號碼道岔側向進入城際場。由表1可知，C3/C2級間轉換所需最小長度估算值約1 800 m，而S、SN進站口至XBN、XMN、XB、XM進站口的長度約為2 108 m，因此經2#、4#道岔的C3/C2級間轉換預告點選擇在S、SN進站口，而C3/C2級間轉換執行點選擇在XBN、XMN、XB、XM進站口較為合適。

假設列車以最高的85 km/h速度經5/7、9/11號道岔側向進入城際場。由表1可知，C3/C2級間轉換所需最小長度估算值約350 m，而S7、S10出站信號機至XB、XBN進站口的長度約為386 m，因此經5/7、9/11號道岔的C3/C2級間轉換預告點選擇在S7、S10出站信號機處，而C3/C2級間轉換執行點選擇在XB、XBN進站口較為合適。

3.3.1.2 C3/C2級間轉換應答器的布置

在應答器容量允許、應答器位置合理且滿足上文要求的前提下，級間轉換預告點、級間轉換執行點應答器組應盡量考慮與其他應答器組合設置。

對于經高速場SN、S進站口2#、4#大號碼道岔側向至城際場VIG、XIG的進路：

*采用S及SN進站口[JZ]應答器組中的有源應答器兼做向XBN、XMN、XB、XM進站口的[YG-3/2]及[FYG-3/2]應答器；

圖2 方案一應答器布置示意圖

*采用XB、XBN進站口[JZ]應答器組中的無源應答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器；

*采用XM、XMN進站口[JZ]應答器組中的無源應答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器。

對于高速場7G、10G經5/7、9/11號道岔側向的發車進路：

*采用S7及S10出站信號機[CZ]應答器組中有源應答器兼做高速場[FYG-3/2]及[YG-3/2]應答器；

*采用XB、XBN進站口[JZ]應答器組中的無源應答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器。

在收到[YG-3/2]及[FYG-3/2]級間轉換預告應答器報文后，C2車載向C3車載提供C2系統允許速度，C3車載開始向C2允許速度減速。上述方案中，級間轉換預告應答器與級間轉換執行應答器之間的距離滿足從線路最高允許速度（LTA點）減速至45 km/h（LTO點）的制動距離要求，從而保證C3、C2系統在級間轉換執行點允許速度一致。應答器布置如圖2所示（淺灰色部分）。

3.3.2 方案二

根據前述的級間轉換應答器工程應用布置原則，可將[YG-3/2]布置在C3級和C2級列車運行速度一致的位置，[YG-3/2]應答器組距[ZX-3/2]應答器組的距離不小于列車以線路允許速度運行5 s的距離。

因此，在區間完成C3與C2級間轉換即可滿足C2、C3在預告點運行速度一致的條件。在XB、XBN、XM、XMN進站信號機外方450 m處（避開列尾限速保持區域）設置[YG-3/2]及[FYG-3/2]應答器組，在距離預告點、反向預告點280 m處（按線路最高允許速度200 km/h運行5 s的距離）設置[ZX-3/2]及[FZX-3/2]應答器組。但由于級間轉換區域需GSM-R單網交織覆蓋， XB、XBN、XM、XMN進站口滿足C3級控車需求的G網需向區間延伸，通信基站的投資將增加。應答器布置如圖3所示（淺灰色部分）。

The paper analyzes the problem of level transmission from СTСS-3 to СTСS-2 in special situation in a junction station, and gives the solution based on engineering practice.

СTСS; balise; level transmission

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.002