高速鐵路列控系統(tǒng)限速問題探討

楊 崗

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

從既有線200 km/h提速到大規(guī)模客運(yùn)專線的建設(shè)，列車運(yùn)行速度不斷提高，近期兼顧貨運(yùn)的客運(yùn)專線追蹤間隔滿足客車4 min、貨車5 min的要求；對(duì)于僅開動(dòng)車組的客運(yùn)專線，列控系統(tǒng)應(yīng)滿足正向運(yùn)行追蹤間隔3 min。隨著我國高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，列控系統(tǒng)也從初次應(yīng)用逐漸走向成熟，但在列控系統(tǒng)工程建設(shè)過程中，也出現(xiàn)了部分問題。本文在總結(jié)高速鐵路列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，著重討論列控系統(tǒng)工程缺陷造成的限速問題，結(jié)合不同車載設(shè)備供應(yīng)商的車載邏輯，圍繞軌道電路有效碼序、應(yīng)答器報(bào)文描述等，對(duì)限速問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出工程實(shí)施的解決措施。

1 軌道電路有效碼序不足造成的限速

在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)中，軌道電路向列車發(fā)送連續(xù)信息，告知列車前方閉塞分區(qū)占用情況，即閉塞分區(qū)空閑數(shù)量，當(dāng)在站內(nèi)或者某些特定場景下，當(dāng)沒有有效碼或者有效碼不足時(shí)，列車無法判定前方閉塞分區(qū)占用情況，可能會(huì)造成非正常列車制動(dòng)減速，從而影響列車運(yùn)行效率，違背原運(yùn)行意圖如圖1所示。

在樞紐車站的信號(hào)設(shè)計(jì)中，站內(nèi)一般采用97型25 Hz相敏軌道電路，車站電碼化設(shè)計(jì)按正線預(yù)疊加發(fā)碼、到發(fā)線按疊加電碼配置。在這種情況下，側(cè)線發(fā)車和接車時(shí)，咽喉區(qū)不發(fā)碼，若圖1中G1區(qū)段較短，列車進(jìn)入咽喉區(qū)后，未收到有效碼，車載設(shè)備不知道前方區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)信息，即不知道G1前方分區(qū)占用狀態(tài)，按G1區(qū)段末端停車生成模式曲線，如圖2所示。

若G1區(qū)段較短無法滿足列車80 km/h制動(dòng)到0的距離要求（和利時(shí)、通號(hào)公司車載850 m，鐵科院車載950 m），列車將在咽喉區(qū)減速，造成限速問題。

解決措施：如果G1為一般車站的一離去區(qū)段，行車布點(diǎn)時(shí)考慮與行車專業(yè)協(xié)商G1的長度，應(yīng)滿足不小于80 km制動(dòng)到0的距離，若行車檢算無法滿足該長度要求，可考慮站內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)碼設(shè)計(jì)，延長有效碼區(qū)段長度以滿足該要求；如果G1為轉(zhuǎn)場作業(yè)的接近區(qū)段，信號(hào)機(jī)布置設(shè)計(jì)時(shí)要滿足G1區(qū)段長度大于850 m，條件受限無法滿足時(shí)，可考慮采用ZPW-2000軌道電路替換25 Hz軌道電路，或增加補(bǔ)碼設(shè)計(jì)，或與運(yùn)營單位協(xié)商取消近路信號(hào)機(jī)改為分段進(jìn)路。

2 應(yīng)答器報(bào)文描述造成的限速

在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)中，應(yīng)答器向車載傳送地面允許速度、坡度、軌道區(qū)段、分相區(qū)等新，車載設(shè)備根據(jù)這些信息生成目標(biāo)-距離模式曲線，監(jiān)控列車運(yùn)行。如果地面描述的應(yīng)答器數(shù)據(jù)長度不足或描述無法滿足車載邏輯要求，均有可能造成列車非正常減速。

2.1 應(yīng)答器報(bào)文描述長度不足造成的限速

在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)中，無源應(yīng)答器描述地面固定信息。如圖3所示，區(qū)間應(yīng)答器組B1和B2都描述地面固定信息。若B1和B2描述的數(shù)據(jù)范圍僅到進(jìn)站信號(hào)機(jī)XC處，那么列車要在進(jìn)站信號(hào)機(jī)前停車，收到BXC應(yīng)答器組信息后，才繼續(xù)補(bǔ)足數(shù)據(jù)行車，所以BX和B2應(yīng)答器描述的數(shù)據(jù)范圍肯定要延伸至站內(nèi)，但站內(nèi)又有多條進(jìn)路，通常情況下會(huì)選擇一條較長的進(jìn)路，且該進(jìn)路上的道岔轍叉號(hào)最小。如果這樣描述，當(dāng)站內(nèi)存在多種撤叉號(hào)的道岔時(shí)，若列車實(shí)際進(jìn)路為轍叉號(hào)較大的進(jìn)路是，列車實(shí)際在進(jìn)站信號(hào)機(jī)前方已減速到轍叉號(hào)較小道岔允許的線路速度，從而造成非正常限速，即使優(yōu)化速度數(shù)據(jù)描述分段為岔尖，該情況同樣存在，如圖4所示。

解決措施：將XC進(jìn)站口的部分區(qū)間無源應(yīng)答器組更換成為有源應(yīng)答器組，具體更換范圍按照線路最高運(yùn)行速度最大常用制動(dòng)到站內(nèi)最大轍叉號(hào)側(cè)向通過速度的距離，從進(jìn)站信號(hào)機(jī)往區(qū)間該距離范圍內(nèi)的所有無源應(yīng)答器組進(jìn)行更換。

2.2 應(yīng)答器報(bào)文描述軌道區(qū)段類型造成的限速

在高速鐵路線路所的設(shè)計(jì)中，部分線路考慮設(shè)計(jì)了總出發(fā)信號(hào)機(jī)，在應(yīng)答器報(bào)文中，軌道區(qū)段的信號(hào)點(diǎn)類型描述為“出站信號(hào)機(jī)”，如圖5所示：當(dāng)列車側(cè)向接車收到U2S時(shí)，列車生成在站信號(hào)機(jī)前降速至80 km/h的模式曲線，同時(shí)生成在正線出站信號(hào)機(jī)前降速至0的模式曲線，同時(shí)對(duì)兩個(gè)曲線進(jìn)行比較，如第二條曲線在進(jìn)站信號(hào)機(jī)前的速度低于80 km/h，那么就以第二條曲線進(jìn)行控車。在圖5中，進(jìn)站信號(hào)機(jī)距離出站信號(hào)機(jī)僅235 m，無法滿足80 km/h制動(dòng)至0的距離，在進(jìn)站信號(hào)機(jī)的速度約為30 km/h。

解決措施：進(jìn)站信號(hào)機(jī)至出站信號(hào)機(jī)間的距離小于400 m，按要求應(yīng)重復(fù)顯示，且不滿足一個(gè)閉塞分區(qū)的要求，可將該區(qū)段的下一個(gè)區(qū)段納入作為一個(gè)分區(qū)，將總出站信號(hào)機(jī)的應(yīng)帶類型描述為“沒有信號(hào)機(jī)”，或調(diào)整出站信號(hào)機(jī)至進(jìn)站信號(hào)機(jī)距離大于850 m的位置，或與運(yùn)營單位協(xié)商取消該處總出發(fā)的設(shè)置。

3 其他情況可能造成的限速

結(jié)合目前已實(shí)施的工程案例，總結(jié)主要可能造成的其他限速情況描述如下。

3.1 控車模式造成的限速

主要場景1：有圖定專線作業(yè)的正線出站信號(hào)機(jī)未配置有源應(yīng)答器，造成轉(zhuǎn)線作業(yè)只能采用部分監(jiān)控，按45 km/h發(fā)車。

主要場景2：從運(yùn)輸角度可考慮采用列車作業(yè)方式的，且線路允許速度滿足80或者120 km/h,如動(dòng)車走行線，未配置相應(yīng)的列車信號(hào)機(jī)，改為調(diào)車信號(hào)機(jī)，列車只能以調(diào)車模式按40 km/h頂棚速度運(yùn)行。

3.2 應(yīng)答器速度描述造成的限速

主要場景1：新的規(guī)范要求，道岔區(qū)速度描述以岔尖為起始點(diǎn)，原規(guī)范以進(jìn)路或者軌道區(qū)段為單位，造成發(fā)車進(jìn)路直向區(qū)段限速。

主要場景2：樞紐地區(qū)速度分段較多，造成應(yīng)答器描述容量不夠，對(duì)速度進(jìn)行擬合，如存在80、90、100、110 km/h等多個(gè)速度，且循環(huán)交叉，應(yīng)答器描述數(shù)據(jù)時(shí)，按最低速度拉通描述。

4 結(jié)論及展望

本文僅討論了高速鐵路列控系統(tǒng)在應(yīng)用中可能出現(xiàn)的限速問題，并提出部分解決措施。可能還存在其他一些可能造成限速的問題，希望更多專家學(xué)者能夠總結(jié)歸納，以推進(jìn)我國高速鐵路列控系統(tǒng)不斷優(yōu)化和發(fā)展。