青藏鐵路ITCS車站站改論述

胡得強(qiáng)

摘 要：青藏鐵路格拉段運(yùn)營十年，設(shè)備老化同時(shí)不能滿足日益增長的運(yùn)輸需求，格拉段擴(kuò)能改造工程涉及13個(gè)新建站、11個(gè)改建站，原閉塞制式為ITCS虛擬自動閉塞，本次擴(kuò)能改造采用CBI+ITCS模式，設(shè)軌道電路和信號機(jī)、國產(chǎn)轉(zhuǎn)轍設(shè)備，本文以青藏鐵路擴(kuò)能改造ITCS系統(tǒng)進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：ITCS；靜態(tài)試驗(yàn)；動態(tài)試驗(yàn)；POI；接口

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.203

本次青藏鐵路格拉段擴(kuò)能改造工程區(qū)間仍維持既有增強(qiáng)型列車控制系統(tǒng)（ITCS）制式不變，新開站和改建股道延長車站新設(shè)無線閉塞中心RBC、ITCS、GPS 差分站等車站設(shè)備，增設(shè) ITCS 系統(tǒng)與車站本地 CTC 等設(shè)備的接口及信息傳輸設(shè)備，各站新設(shè)TYJL-ADX計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，站內(nèi)設(shè)97型相敏軌道電路、進(jìn)出站信號機(jī)、1200m接近軌，轉(zhuǎn)轍設(shè)備采用ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)。青藏鐵路是國內(nèi)唯一一條ITCS虛擬自動閉塞線路，在電務(wù)施工中靜態(tài)試驗(yàn)、動態(tài)試驗(yàn)、POI點(diǎn)驗(yàn)證等不同于其他鐵路，本文從站改技術(shù)層面加以論述。

1 ITCS系統(tǒng)概述

ITCS信號系統(tǒng)集自動閉塞、車站聯(lián)鎖控制和列車運(yùn)行超速防護(hù)控制于一身。采用雙向連續(xù)的車地?zé)o線通信，以車載信號作為列車運(yùn)行主體信號控制列車。ITCS系統(tǒng)通過監(jiān)測列車運(yùn)行、當(dāng)情況發(fā)生變化向司機(jī)提供報(bào)警、需要時(shí)通過對列車實(shí)施制動，從而保證行車安全。ITCS系統(tǒng)設(shè)備如下圖1所示：

ITCS 可與聯(lián)鎖系統(tǒng)通過串行/繼電接口來獲取道岔位置、信號的顯示情況。ITCS可采用自動站間閉塞及虛擬閉塞技術(shù)，在設(shè)備保證安全的條件下，提高行車安全度和行車密度。

軌旁設(shè)備包括RBC、GPS差分站和站間網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。軌旁設(shè)備接收CTC的調(diào)度命令，同時(shí)反饋信號表示。對于本地聯(lián)鎖站，CBI將完成站內(nèi)聯(lián)鎖，并與RBC直接進(jìn)行信息交互，RBC完成站間閉塞功能及列車運(yùn)行控制及超速防護(hù)； GPS差分站向系統(tǒng)提供差分信息以提高定位精度和完整性。

ITCS系統(tǒng)的 RBC在收到車載設(shè)備發(fā)來信息后，通過邏輯運(yùn)算將設(shè)置相應(yīng)的虛擬信號機(jī)顯示以對列車實(shí)施保護(hù)，RBC也會向其控制區(qū)域內(nèi)的列車發(fā)送本區(qū)內(nèi)所有信號和道岔位置信息。

2 虛擬自動閉塞

2.1 虛擬自動閉塞

青藏線格拉段是單線鐵路，上下行方向分別設(shè)置虛擬閉塞分區(qū)和虛擬信號機(jī)。ITCS系統(tǒng)將全線站間區(qū)間劃分為若干虛擬閉塞分區(qū)，每個(gè)閉塞分區(qū)處設(shè)區(qū)間虛擬閉塞分區(qū)牌。

ITCS的閉塞方式屬于固定自動閉塞，按照地面有實(shí)際信號機(jī)的方式進(jìn)行布點(diǎn)，但實(shí)際不設(shè)地面軌道電路和地面信號機(jī)。閉塞分區(qū)劃定后，以數(shù)據(jù)庫（電子地圖）形式存儲于地面RBC，故稱為虛擬自動閉塞。

由于不設(shè)地面軌道電路，虛擬閉塞分區(qū)的占用由列車確定并實(shí)時(shí)通過車地GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)報(bào)告給地面RBC。車載計(jì)算機(jī)在發(fā)車測試時(shí)通過車地GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)獲得最新的線路數(shù)據(jù)庫（電子地圖）。車載定位系統(tǒng)根據(jù)GPS全球定位系統(tǒng)和車載測速傳感器準(zhǔn)確確定列車位置，再根據(jù)車載線路數(shù)據(jù)庫（電子地圖）確定所占用的虛擬閉塞分區(qū)并報(bào)告給地面RBC。

地面RBC根據(jù)列車的運(yùn)行及有關(guān)虛擬閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動變換虛擬通過信號機(jī)的顯示。同時(shí)，地面RBC將虛擬信號機(jī)顯示通過車地GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳遞給車載計(jì)算機(jī)，將虛擬信號機(jī)的顯示及虛擬閉塞分區(qū)的占用狀態(tài)傳遞給CTC。在有本地計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的車站，RBC提供給本地計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖開放出站信號機(jī)的條件。

2.2 RBC控制區(qū)間的交接

ITCS全線由多個(gè)RBC分區(qū)管理，使無論列車運(yùn)行在ITCS區(qū)域的任何位置，對于車載系統(tǒng)所需要觀察防護(hù)的區(qū)域，車載系統(tǒng)都將得到全面、一致的狀態(tài)信息。

相鄰RBC之間互相傳遞各自控制區(qū)內(nèi)虛擬信號機(jī)顯示信息。在與列車運(yùn)行前方RBC控制區(qū)分界處，根據(jù)前方RBC控制區(qū)內(nèi)信號顯示和列車占用情況，更新本控制區(qū)的信號顯示，保證列車在控制區(qū)分界處的安全。

3 ITCS系統(tǒng)與CTC、聯(lián)鎖、CSM接口

3.1 ITCS與CTC接口

CTC只提供對ITCS系統(tǒng)的操作手段，如設(shè)置區(qū)段狀態(tài)、發(fā)布命令，CTC如實(shí)反映ITCS傳送的狀態(tài)，CTC不參與安全聯(lián)鎖功能。CTC根據(jù)ITCS傳送的實(shí)際信息如實(shí)顯示站場和列車狀態(tài)。

3.2 ITCS與CSM接口

信號集中監(jiān)測系統(tǒng)（CSM）與ITCS的通信接口由信號集中監(jiān)測系統(tǒng)和ITCS系統(tǒng)的RBC、VHLC、DTS、GPS RIMs以及OBC之間通信設(shè)備組成。實(shí)現(xiàn)信號集中監(jiān)測系統(tǒng)的站機(jī)從RBC、VHLC、DTS、GPS RIMs獲取日志文件。

3.3 ITCS與CBI接口

本地聯(lián)鎖車站采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制與VHLC通過繼電器接口。 ITCS 車站VHLC采用與傳統(tǒng)信號設(shè)備相同的原則劃分股道、有岔區(qū)段、無岔區(qū)段。本次站改設(shè)軌道電路、信號機(jī)等地面設(shè)備。ITCS系統(tǒng)采用的聯(lián)鎖邏輯與繼電邏輯相同，僅輸入繼電聯(lián)鎖邏輯等式即可實(shí)現(xiàn)。

4 ITCS車站站改特點(diǎn)

ITCS系統(tǒng)設(shè)備高度集成、全程全網(wǎng)，站改施工影響范圍大。ITCS車載數(shù)據(jù)庫涵蓋全線1142公里的列控關(guān)鍵信息，一個(gè)站的施工需要對全線車載數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新；ITCS一個(gè)站的區(qū)段長度、控制邏輯發(fā)生變化可能造成鄰站的軟件和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，一個(gè)站施工時(shí)最多需同時(shí)封鎖4個(gè)區(qū)間、影響5個(gè)站的接發(fā)車。

ITCS系統(tǒng)施工涉及單位多、專業(yè)多、人員多，需精心組織、密切協(xié)作。站改施工涉及建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、工務(wù)施工單位、電務(wù)施工單位、設(shè)備廠家、信號設(shè)備維護(hù)單位、通信設(shè)備維護(hù)單位、聯(lián)調(diào)聯(lián)試單位。聯(lián)鎖、CTC、ITCS、通信等設(shè)備之間都有接口，需要專業(yè)配合協(xié)作。

5 新建站、改造站測試內(nèi)容

New Station新建站和Revamping改建站涉及測試內(nèi)容有設(shè)備安裝測試、系統(tǒng)靜態(tài)測試、系統(tǒng)動態(tài)測試。此三項(xiàng)測試內(nèi)容在站改施工過程和開站啟用股道逐步驗(yàn)證。

5.1 安裝測試項(xiàng)目

安裝檢查： 施工單位按照設(shè)計(jì)圖紙安裝RBC、VHLC、路由網(wǎng)絡(luò)、室內(nèi)外GPS差分、電源遠(yuǎn)控等設(shè)備，保證設(shè)備安裝布置和工藝的圖實(shí)相符。

絕緣電阻測試：檢查每個(gè)電纜間、電纜與地線之間具有安全的絕緣電阻。

防雷、接地測試：檢查避雷器是正確放置和安裝的，測試最小接地電阻為2歐姆，GPS差分天線的防雷措施符合要求。

點(diǎn)對點(diǎn)測試：驗(yàn)證每根電線端到端的連貫性。點(diǎn)對點(diǎn)測試要測試電源回路，來驗(yàn)證不存在交叉布線。

安全繼電器測試；檢查安全繼電器的性能符合技術(shù)規(guī)格。

VHLC、RBC軟件安裝及配置。正確地設(shè)置VHLC及RBC。驗(yàn)證安裝參數(shù)、驗(yàn)證并記錄各板卡芯片的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

道岔過載測試：確保電動轉(zhuǎn)轍機(jī)限載離合器與過載系統(tǒng)功能符合制造商的規(guī)范及已核準(zhǔn)的信號圖紙。

5.2 靜態(tài)測試項(xiàng)目

方向鎖閉測試：當(dāng)進(jìn)路上信號開放、或者列車占用進(jìn)路的任何區(qū)段、或者在進(jìn)路上實(shí)施LOI封鎖時(shí)，鄰站的對向信號不能開放，并且站間的運(yùn)行方向不能改變。

虛擬閉塞/站間模式測試：在虛擬閉塞模式下，信號開放功能正常。站間模式下，在測試站和相鄰車站區(qū)間內(nèi)任意區(qū)段占用不能開放信號。

聯(lián)鎖接口測試：驗(yàn)證ITCS設(shè)備與本地聯(lián)鎖設(shè)備之間的物理繼電接口邏輯正確：下行允許發(fā)車?yán)^電器、上行允許發(fā)車、接近軌占用狀態(tài)繼電器、區(qū)間方向建立繼電器、VHLC狀態(tài)繼電器。

LOI測試：保證在進(jìn)路上實(shí)行LOI封鎖時(shí)，相鄰站的對向信號不能開放CTC中心控制和信息核對。驗(yàn)證中心和現(xiàn)場的顯示一致，中心發(fā)出的控制命令正確執(zhí)行。

區(qū)段封鎖測試：驗(yàn)證區(qū)段封鎖能夠正確實(shí)施和取消，相應(yīng)的信號顯示正確。

5.3 動態(tài)測試項(xiàng)目

POI點(diǎn)位置驗(yàn)證：利用NJ2機(jī)車，對工程相關(guān)的信號機(jī)、道岔實(shí)際位置與數(shù)據(jù)庫的一致性進(jìn)行核對驗(yàn)證。ITCS列車開行對站內(nèi)、區(qū)間的各信號機(jī)，機(jī)車前端平面對齊道岔岔尖或者信號機(jī)后停穩(wěn)，在車載日志中人工讀取ITCS里程位置，與數(shù)據(jù)庫中定義的該位置進(jìn)行核對，兩者誤差不超過5英尺方可通過驗(yàn)收。

顯示和表示測試：列車在區(qū)間運(yùn)行，使用CTC操作臺和RBWT列車仿真器，逐一占用和出清列車前方區(qū)段，信號顯示和表示正確、ITCS控車功能正常。

軌道電路和信號驗(yàn)證測試：按股道進(jìn)行列車上下行接發(fā)車運(yùn)行測試，運(yùn)行至區(qū)間二接近軌時(shí)折返，每條股道需測試4個(gè)序列，用時(shí)約90分鐘。

青藏鐵路格拉段采用雙向連續(xù)車地?zé)o線通信指揮行車，其特殊性決定擴(kuò)能改造施工不同于其他線路，希望此論文對后續(xù)青藏線設(shè)備國產(chǎn)化改造有一定指導(dǎo)意義。