無線閉塞中心控車計算公式的優化研究

劉長波

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

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無線閉塞中心控車計算公式的優化研究

劉長波

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

以工程設計遇到的問題為契機，總結原無線閉塞中心（RBC）控制列車數量計算公式存在變量取值定義不清、混亂甚至錯誤的情況，原公式已不滿足路網建設和新技術發展，尤其在樞紐地區或多線并行時，計算的RBC控車數誤差較大，給工程設計帶來一定麻煩。通過對影響RBC控制列車數量因素的研究，對各變量進行優化分類，使之更準確明晰，在此基礎上提出新的RBC控制列車數量計算公式，新計算公式較原計算公式的計算結果更準確。

RBC控車計算公式；RBC容量；優化

1　概述

截止到2015年底，全國高速鐵路里程近1.9萬km，其中采用CTCS-3級列車控制系統的線路里程近萬km。無線閉塞中心（RBC）作為CTCS-3級列車控制系統的核心設備，其設置數量的合理性不僅可優化列控系統集成設計方案，也可節省工程投資。RBC的處理能力（RBC容量）決定RBC數量，而單RBC能同時處理的列車數量是RBC容量最重要的一個指標。隨著高鐵路網和交通樞紐建設，以及列控系統技術的發展，《高速鐵路設計規范》中RBC控制列車數量計算公式已顯示出其明顯不足，不同取值計算出的控車數量差異較大，在滿足RBC處理能力指標情況下，工程需要的RBC數量也產生差異，這給工程實施和投資預算帶來難度。本文在總結工程經驗、技術變化的基礎上，對計算公式優化進行研究，提出優化后的新計算公式。

2　當前計算公式存在的問題

2.1RBC處理能力指標及計算公式

根據《無線閉塞中心技術規范》，單RBC處理能力主要指標為：

單個RBC應能同時處理至少30列已注冊的列車（指RBC控車數量）；

單個RBC應能同時處理至少480個設置的閉塞分區；

單個RBC應能同時連接至少3個計算機聯鎖；

單個RBC應能同時連接至少2個相鄰RBC。

除RBC控車數量指標外，其他指標相對計算簡單。為了計算RBC控車數量，在《高速鐵路設計規范》中給出明確的參考計算公式及變量取值說明，參考計算公式及變量取值說明如下：

式中：

T總：單個RBC控制范圍內同時與其鏈接的列車總數；

T股：單個RBC控制范圍內各車站側線股道存放的同時與RBC鏈接的列車數；

T支：單個RBC控制范圍內支線出入口處同時與RBC鏈接的列車數；

T其他：單個RBC控制范圍特殊區段內同時與RBC鏈接的列車數；

T系統：單個RBC系統設計允許的同時鏈接的列車數；

T余：單個RBC控制范圍內預留的可同時與RBC鏈接的列車數，取值范圍為T系統的10%～15%；

L：單個RBC控制范圍內單條正線的長度（m）；

L1：RBC切換預告點與執行點之間的長度（m）；

LI：列車運行間隔長度（m）；

n：單個RBC控制范圍內鐵路正線數量。

2.2存在的問題

通過對上述公式的研究發現，該計算公式存在明顯不足之處。

1）變量取值定義不清

如T支是指C2/C3等級轉換還是聯絡線內管轄的列車數；

當RBC間通信時，RBC切換預告點已不明確體現，所以L1取值已無法確定且與L長度重復；

當單RBC管轄范圍內存在大于2條線路時，n的取值為不明確甚至導致無法取值。

2）變量取值混亂或錯誤，導致計算結果誤差嚴重

LI定義為列車運行間隔，當單RBC管轄范圍內各線路的運行間隔不一致時，取值統一導致計算誤差嚴重。

3　計算公式優化研究

3.1優化計算公式的研究

為計算單RBC的控制列車數量，應從如下幾個方面研究。

1） 股道停車數。假設單RBC控制范圍內的車站每個到發線股道（正線股道按區間計算）停放一列與RBC建立通信鏈接的車。

2） 正線追蹤列車數。單RBC控制范圍內每條正線（按車站正線股道）能運行的列車數。

3） 等級轉換處列車數。等級轉換應考慮C2→C3等級轉時，提前呼叫RBC的列車數，C3→C2等級轉換未成功，RBC仍需控制的列車數，可納入區間追蹤列車數一同計算。

4） RBC移交處列車數。

5） 其他特殊區段列車數。如動車段、試車線等特殊區段需要呼叫RBC的列車數。

3.1.1正線追蹤列車數

根據高速鐵路列車追蹤間隔時間的計算，區間追蹤間隔時間I追，正線通過追蹤間隔時間I通過如公式（3）、（4）：

將公式（3）、（4）追蹤間隔時間統稱為I追，其中車站正線通過速度與區間速度保持一致。

另記：列車追蹤間隔距離L追為追蹤間隔時間I追內運行的距離，L總為某線路總長度，T為正線追蹤列車數，所以可推出：

通過公式（5）、（6）可知，正線追蹤列車數T和追蹤間隔時間I追、線路綜合平均運行速度V均速以及線路總長度L總有關。同一線路，在線路允許速度固定的情況下，I追越大，T越小，即追蹤列車數與追蹤間隔時間成反比；同一線路，在追蹤間隔時間一定的情況下，V均速越大，T越小，即追蹤列車數與線路綜合平均運行速度成反比。

經分析可知，公式（1）中將RBC管轄內n線路的列車運行間隔LI取同樣值是不合適或錯誤的。

3.1.2等級轉換處列車數

等級轉換處列車數分為C2→C3等級轉換列車數和C3→C2等級轉換列車數。根據《CTCS-3級列控系統總體技術規范》C2→C3等級轉換，需設置RBC連接應答器組、等級轉換預告應答器組、等級轉換執行應答器組。CTCS-3級系統應只向真正進入CTCS-3級區域的列車提供行車許可。由于CTCS-3級系統不對CTCS-2級線路進行控制，不能獲得CTCS-2級線路實際進路，為此在至轉換邊界前唯一進路的線路上，設置用于向車載設備提供準確進路的級間轉換預告應答器組。當列車前端通過預告應答器組時，車載設備向RBC報告列車位置，RBC據此確定列車接近的準確進路，同時根據CTCS-3級控制區域的聯鎖進路條件，向車載提供包括線路參數的運行許可及級間轉換命令。所以即使列車未行駛至RBC控制范圍，只要越過RBC連接應答器組就和RBC建立鏈接。至此，RBC連接應答器組至C2/C3等級轉換邊界的距離決定C2→C3等級轉換點列車數量。

目前，根據《CTCS-3級列控系統應答器應用原則（V2.0）》相關規定，RBC連接應答器組至C2/C3等級轉換邊界的距離應大于列車按該區段線路允許速度運行40 s的距離。實際工程中，C2→C3等級轉換一般位于聯絡線上，受實際線路條件的影響，距離一般不會超過40 s，該時間遠小于該區段線路的列車運行追蹤間隔時間，也就是說正常情況下，RBC連接應答器組至C2/C3等級轉換邊界的距離內僅有一列車。

C3→C2等級轉換時，當列車頭部通過C3/ C2邊界時，地面設備將命令車載轉為CTCS-2級系統控車，一旦列車轉為C2等級控車，將釋放與RBC的鏈接。考慮到等級轉換失敗，即使列車越過C3→C2等級轉換點，RBC仍將控制該列車。那么，RBC延伸至C2區域的距離決定C3→C2等級轉換處的列車數。目前工程中，該距離一般按等級轉換點允許速度的一個完整常用制動距離，該距離可納入正線長度內按正線追蹤一同計算。

3.1.3RBC移交處列車數

根據歐標Subset-026第三章和《無線閉塞中心技術規范》相關規定，若RBC向車載設備發送的完全監控模式行車許可到達RBC移交邊界時（即進入另一個RBC控制區域），則RBC應作為移交RBC啟動移交流程。此時，移交RBC應向車載發送一個RBC切換命令（包括接收RBC的標識號和電話號碼），使車載設備在給定位置（位于RBC邊界）切換到接收RBC，車載根據切換命令呼叫接收RBC。

where v0is the velocity of body-reference system,er and eu are the tensor representations of r and u.

歐標中移交RBC發送RBC切換命令至RBC移交邊界距離是可變的，目前也有RBC按固定距離發送。那么RBC移交處列車數與這個距離有無關系呢？歐標中這個距離雖然是可變的，但在行車許可未延伸過邊界時是不啟動移交流程的，避免了緊急追綜時，多車在同一移交點同時呼叫接收RBC。

《無線閉塞中心技術規范》同時也規定，RBC應能同時處理多輛列車在不同移交點的移交，但同一移交點同一時刻只能有一列車處于移交狀態。這樣，RBC移交處的列車數和移交RBC何時發送RBC切換命令就無關了。

3.1.4優化后的RBC控車公式

綜上分析，RBC控制列車數量的計算參照公式優化如下。

式中：

T系統：本RBC自身允許同時鏈接的列車數；

T總：單個RBC控制范圍內同時與其鏈接的列車總數；

T股：本RBC控制范圍內各站側線股道存放的同時與其鏈接的列車數；

T其他：本RBC控制范圍內動車段CTCS試車線等特殊區段同時與其鏈接的列車數；

T余：本RBC控制范圍內預留可同時鏈接的列車數，按“T系統”的10%～15%計；

TC2/C3：本RBC控制范圍內CTCS-2級→CTCS-3級等級轉換處的數量；

TRBC-RBC：本RBC控制范圍內與相鄰RBC移交處的數量；

Li：本RBC控制范圍內第i條線路的正線長度（km）；

LI：本RBC控制范圍內第i條線路相鄰列車之間的運行間隔（km）；

n：本RBC控制范圍內的正線數；

3.2 舉例說明

某RBC2管轄正線上下行各100 km，線路允許速度為300 km/h，聯絡線上下行各10 km，線路允許速度為120 km/h，列車運行追蹤間隔均為3 min。管轄范圍內5個車站，車站1為8股道（含2正線股道，下同），車站2為4股道，車站3為4股道，車站4為6股道，車站5為14股道。RBC2與RBC1、RBC3均為通信移交，聯絡線上下行線路各存在1處等級轉換點。

根據公式（7）計算：

T股=6+2+2+4+12=26（列），未考慮重聯解編

TC2/C3=2列

TRBC-RBC=4列

正線LI=300/3.6×180=15 km，聯絡線LI= 120/3.6×180=6 km；正線長100 km，聯絡線長10 km，考慮到C3-＞C2等級轉換時，RBC需向C2區域延伸一個制動距離，按10‰下坡，120 km/h制動到0 km/h的距離為2 km記，即聯絡線長按12 km考慮。

根據RBC-TH型RBC處理能力指標，單RBC能控制60列車，滿足T總＜T系統并滿足T余指標。

特別說明：

1）上述計算結果未考慮重聯動車組解編后同時呼叫RBC相背發車的情況，若存在此種情況，T股將增大。由于重聯解編位置不確定，在工程設計時，根據需要適當考慮。

2）上述計算結果線路速度按統一值考慮，實際工程中，全程線路允許速度不可能是統一值，存在不同的路段速度，實際計算時應綜合考慮。

4　結束語

根據在樞紐工程設計中遇到問題，對CTCS-3級別列控系統相關規范進行研究發現，原RBC控車計算公式已不能滿足新技術和路網建設的需要。本文通過對影響RBC控制列車數量因素的分析，對各變量進行優化分類使取值更準確明晰，在此基礎上提出了新的RBC控制列車數量計算公式，新計算公式較原計算公式的計算結果更準確，對新建線路和樞紐地區RBC布置提供了指導意義。

［1］國家鐵路局.TBT 3330-2015 無線閉塞中心技術規范［S］.北京：中國鐵道出版社，2015.

［2］國家鐵路局.TB 10621-2014 高速鐵路設計規范［S］.北京：中國鐵道出版社，2014.

［3］鐵運［2012］212號 無線閉塞中心技術規范（暫行）［S］.

［4］科技運［2010］21號 CTCS-3級列控系統應答器應用原則（V2.0）［S］.

［5］科技運［2008］34號 CTCS-3級列控系統總體技術規范［S］.

［6］ Subset-026-v2.3.0d ERTMS/ETCS System Requirements Specification［S］.

［7］張岳松，田長海，姜昕良，等.高速鐵路列車間隔時間的計算方法［J］.中國鐵道科學，2013，34（5）：120-125.

Based on the problems in engineering design， this paper points out that the original formula for calculating the number of trains controlled by RBC has problems such as unclear， confusion variable defi nition， even wrong. So the original formula cannot meet the demands in railway network construction and development， especially in a junction with several lines because there will be large errors as calculating the number of trains controlled by RBC， which must result some problems in engineering design. The paper studies the factors having infl uences on the number of trains controlled by RBC， classifi es the variables to make them more accurate， and puts forward a new formula for calculating the number of trains controlled by RBC to get more accurate results than the original formula.

formula for calculating the number of trains controlled by RBC； RBC capacity； optimization

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.001

2016-01-12）