樞紐內RBC設置制約因素分析及解決方案

池春玲

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063)

1 概述

隨著高鐵及客運專線的建設，樞紐內常常出現(xiàn)列控等級標準不一致、站間線路短、樞紐各場或線路分階段建設、所屬調度臺不一致等各種情況，難以按常規(guī)的技術標準開展信號列控系統(tǒng)的設計，其中問題較為突出的是鐵路樞紐CTCS-3 級列控系統(tǒng)（以下簡稱C3 級列控系統(tǒng)）無線閉塞中心（RBC）的設置方案。

2 樞紐內RBC設置制約因素分析

2.1 站場布局、線路走向的影響

站場規(guī)模過大可能導致超出RBC 的控車能力；場間聯(lián)絡線過短可能出現(xiàn)不滿足RBC-RBC 移交、C2/C3 等級轉換等設置要求；樞紐配套設有多個車站（場）和線路所，可能出現(xiàn)不滿足RBC-CBI 接口能力；多條不同列控等級線路引入，可能出現(xiàn)不滿足RBC-RBC 的接口能力。

2.2 運營組織規(guī)則的影響

復雜樞紐內的大型客站，除辦理動車組通過作業(yè)外，還辦理動車組始發(fā)、終到作業(yè)。根據(jù)《CRH系列動車組操作規(guī)則》(鐵總運[2015]214 號)“第十九條 在CTCS-0/1 級區(qū)段的車站始發(fā)車開車，按LKJ 方式行車；在CTCS-2/3 級區(qū)段車站始發(fā)開車，選擇C2 級[部分監(jiān)控]模式發(fā)車?！币?，始發(fā)車按C2 發(fā)車，此原則可減少樞紐站RBC 控車數(shù)量。

2.3 RBC設備技術能力的影響

2.3.1 RBC設備技術能力分析

RBC 管轄列車的數(shù)量、RBC 的接口能力、RBC 的移交過程要求等對RBC 的設置有著根本的影響。目前，國內RBC 設備主要有3 種型號，分別是RBC-TH 型、RBC-HS 型和RBC-2-HS 型。不同型號RBC 主要技術能力如表1 所示。

表1 不同型號RBC主要技術能力表Tab 1 Main technical capability list of different types of RBC

另據(jù)調查了解，目前中國鐵道科學研究院有限公司（簡稱鐵科院）、北京全路通信信號研究設計院集團有限公司（簡稱通號院）和北京和利時集團（簡稱和利時）已完成自主化RBC 的研發(fā)，自主化RBC 的設備能力如表2 所示。

表2 自主化RBC主要技術能力Tab 2 Main technical capability list of different types of independently developed RBC

2.3.2 樞紐內RBC技術能力關鍵制約因素分析

1）控車數(shù)量

目前，高速鐵路CTCS-3 級列控系統(tǒng)RBC 控車數(shù)量計算，執(zhí)行《鐵路信號設計規(guī)范》計算公式

根據(jù)上述計算公式，RBC 控車數(shù)量主要考慮股道控車數(shù)量、正線追蹤動車、RBC 移交處動車和C2/C3 等級轉換處動車。一般來說，樞紐RBC 管轄的正線長度不會太長，受單個RBC-RBC 接口數(shù)量的影響，樞紐RBC 與區(qū)間正線RBC 的移交點不會超過4 個，樞紐內C2/C3 級間轉換點也不會多，因此樞紐內RBC 控車數(shù)量的主要限制條件是股道同時存放C3 級動車組數(shù)量。

根據(jù)國內鐵路“朝發(fā)夕至”的運營組織特點，按照鐵總運[2015]214 號“在C2/3 級區(qū)段車站始發(fā)開車，選擇C2 級FS 模式發(fā)車”要求，對國內運營最繁忙的京滬、京廣高鐵RBC 控車現(xiàn)狀進行調查，并進行概率統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，存放C3 級動車組的股道同時利用系數(shù)（k）始發(fā)站一般可取0.5，中間站可取0.6。結合國內各大型樞紐站場規(guī)模股道數(shù)量在20～40 股道的情況，股道最大同時存放C3 級動車組小于20 列，而目前各型號RBC 的控車數(shù)量最少也達到了30 列，因此，單個RBC 控車能力不是樞紐RBC 設置的主要限制因素。

2）RBC-RBC 接口能力

由于復雜樞紐常有多條C3 線路引入，樞紐RBC 與相鄰RBC 接口數(shù)量較多，如鄭州東樞紐鄭州東站采用一個RBC 管轄時，樞紐與相鄰RBC 連接數(shù)量為6 個，超過了現(xiàn)有的各型號RBC 及部分自主化RBC 的接口能力。因此RBC-RBC 接口能力對樞紐RBC 設置限制較大。

3）RBC-CBI 接口能力

復雜樞紐車站一般設有多個場，并設多個獨立聯(lián)鎖設備的線路所，例如鄭州東樞紐鄭州東站RBC-CBI 接口數(shù)量達到了7 個。根據(jù)目前對各大已開通運營的典型樞紐進行調研，一般樞紐CBI 數(shù)量均不會超過8 個，從表1 和表2 中可以看出，不同型號RBC 的RBC-CBI 接口能力不一樣，因此，樞紐內RBC-CBI 接口能力是RBC 設置的制約因素之一，但在自主化RBC 設備到達實用化程度后，樞紐內RBC-CBI 接口能力將不是RBC 設置的主要制約因素。

4）RBC-CTC 接口能力

一個CTC 可以與多個RBC 連接，每個RBC僅能與一個CTC 連接。一般情況下，RBC 設置不受CTC 調度臺劃分的限制，但是局間分界處，由于相關原因限制導致RBC 和CTC 管界無法一致，將出現(xiàn)調度臺無法顯示管轄范圍內列車信息。

但一般來說，局界分界不會設置在樞紐內，因此，樞紐內RBC-CTC 接口能力不是RBC 設置的主要制約因素。

5）RBC-TSRS 接口能力

單個RBC 只能與一個TSRS 接口，受RBCTSRS 接口能力的限定，對于分場設置調度臺及TSRS 而合場設置RBC 的樞紐，無法實現(xiàn)每個TSRS 直接給RBC 下達臨時限速，可以通過TSRS轉發(fā)TSR 或樞紐各場合設一套RBC 解決。

2.4 不同列控等級制式的影響

RBC 主要實現(xiàn)對C3 級列控系統(tǒng)區(qū)域內運行列車的控制，因此，樞紐內列控等級的設置，以及不同的列控等級級間轉換要求等均對RBC 設置有一定的影響。

2.5 樞紐分階段建設的影響

引入樞紐不同的正線線路經(jīng)常都是分步建設，由于無法一次建成，先期開通配置的樞紐RBC 數(shù)據(jù)無法配置到位。為盡量減少后期開通調試時對已開通運營鐵路的運輸干擾，前期RBC 設置時盡量考慮分場設置。

2.6 RBC-CBI邊界對應關系的影響

CBI 只能與一個RBC 連接，當RBC 邊界與聯(lián)鎖集中區(qū)邊界不一致時，需通過相鄰聯(lián)鎖設備間通信來完成SA 信息的傳遞，因此，RBC 的設置應盡量考慮將RBC 切換邊界與聯(lián)鎖集中區(qū)邊界保持一致。

2.7 GSM-R無線小區(qū)覆蓋的影響

根據(jù)GSM-R 網(wǎng)絡規(guī)劃，一個無線小區(qū)內允許同時與RBC 鏈接的列車數(shù)量最多為24 ～25 列。從上述RBC 設備技術能力分析可知，一般樞紐內股道最大同時存放C3 級動車組小于20 列，因此，一般來說GSM-R 無線小區(qū)覆蓋不是樞紐內RBC 設置的關鍵制約因素，特殊樞紐需要考慮。

2.8 臨時限速線路號的影響

對于正線限速號，由于TSRS、CTC、RBC 對其臨時管轄范圍內的同一條正線要求限速號是一個，在特殊站場布局下，可能會出現(xiàn)無法同時滿足幾個設備對限速號的要求，此時需調整RBC 的布置，或采取其他措施解決。

3 樞紐內RBC設置制約因素的解決方案

上述RBC 設置制約因素在樞紐一般是同時出現(xiàn)，需與樞紐站場布局統(tǒng)籌考慮。

3.1 站場布局規(guī)模與RBC設計技術能力不匹配的解決方案

如圖1 所示，以杭州樞紐為例進行分析，提出解決方案，為了研究方便，對商合杭引入（二期）方案做了假設。

3.1.1 超RBC-RBC接口能力

如圖1 所示，滬杭、杭長、寧杭、杭甬和商合杭正線引入前均設一套RBC，若樞紐合場設一套，樞紐RBC 需要連接5 個相鄰正線RBC，樞紐RBC與相鄰RBC 的接口超過了目前RBC-RBC 接口能力。

解決辦法有兩個：一是減少同時與樞紐RBC的RBC-RBC 接口數(shù)量，二是設備接口能力進一步提高。在RBC 設備的RBC-RBC 接口能力提高前解決方案有3 個。

方案一：分場單設RBC。

如圖2 所示，采用分場設置RBC 的方案解決C3 線引入超RBC-RBC 接口能力，即杭州東滬杭場和杭州南杭長場合設滬杭長RBC，杭州東寧杭甬場和杭州南杭甬場合設寧杭甬RBC，結合樞紐聯(lián)絡線布置進行分場設RBC 后，滬杭長RBC 需要與滬杭RBC、寧杭甬RBC、杭甬RBC 3 個RBC 連接；寧杭甬RBC 需要與寧杭RBC、杭長RBC、商合杭RBC 和滬杭RBC 4 個RBC 連接，均可滿足樞紐內RBC-RBC 接口不大于4 個的要求。

方案二：分場且利用某條正線RBC。

圖1 杭州樞紐站場示意圖Fig.1 Schematic diagram of Hangzhou hub station

圖2 分場單設RBC方案示意圖Fig.2 Scheme diagram of RBC set separately for each yard in Hangzhou hub

在圖2 的基礎上，將寧杭甬RBC 控制范圍線路調整由寧杭RBC 控制或者由杭長RBC 控制，將滬杭長RBC 調整為由滬杭RBC 或杭甬RBC 控制，如圖3 所示，將杭州東、杭州南滬杭甬場納入杭甬RBC1 管轄、將杭州東、杭州南寧杭長場納入杭長RBC1 管轄，可滿足樞紐內RBC-RBC 接口不大于4 個的要求。

方案三：部分C3 正線合用RBC 與合場設置RBC 結合。

如圖4 所示，將商合杭引入杭州樞紐部分線路納入寧杭RBC 控制，減少一個正線RBC 接入數(shù)量，樞紐內設置一個杭州東RBC，杭州東RBC 與滬杭RBC、寧杭RBC、杭甬RBC 和杭長RBC4 個RBC 連接，滿足RBC-RBC 接口能力要求。

方案比選如下。

方案一最大的優(yōu)點是對于引入的正線工程或各場分步實施時，后期接入線路時僅對引入該場的RBC 造成較大的施工干擾，而對其他正線工程影響不大；缺點是若場間存在短渡線，可能出現(xiàn)RBCRBC 無法正常移交；且由于分場設RBC，工程投資相對較高。

方案二優(yōu)點是可以節(jié)約工程投資。缺點是樞紐或相鄰RBC 控制的正線工程分步實施時，對已運營線路造成較大干擾，對于場間有渡線或短聯(lián)絡線時同樣存在RBC 移交問題。

圖3 分場且利用正線RBC方案示意圖Fig.3 Scheme diagram of RBC set separately for each yard and shared with related mainline in Hangzhou hub

圖4 部分C3正線合用RBC與合場設置RBC結合方案示意圖Fig.4 Combination scheme diagram of sharing RBC with partial C3 mainline and setting a RBC for different yards

方案三優(yōu)點是由于樞紐內設一套RBC，解決了方案一和方案二場間RBC 移交問題；缺點就是共用RBC 的兩條或多條正線或樞紐站各場分步建設時存車較大的施工干擾。

上述3 個方案在具體工程中應統(tǒng)籌考慮工程實際情況進行選擇。

3.1.2 超RBC-CBI接口能力處理方案

樞紐出現(xiàn)超出RBC 與CBI 的接口能力時解決方案有以下3 種。

方案一：將線路所納入樞紐站控制或設區(qū)域聯(lián)鎖，不設獨立的聯(lián)鎖設備，從而減少樞紐RBC 與CBI 接口數(shù)量。

方案二：分場設置RBC，不同線路的線路所納入其接入場的RBC，減少樞紐內單個RBC 需要連接的CBI 數(shù)量。

方案三：調整樞紐RBC 的控制范圍，將部分線路所納入其所屬正線RBC 控制，以減少樞紐RBC連接的CBI 的數(shù)量。

方案一的缺點是線路所納入樞紐站控制，當線路所改造時將影響樞紐站；優(yōu)點是節(jié)約工程投資。

方案二的優(yōu)缺點與多條C3 線路接入超RBCRBC 接口能力一樣，不另行分析。

方案三的優(yōu)點是可以實現(xiàn)合場設置RBC，解決場間RBC 移交等問題，但若線路所距離樞紐站距離較近，將會帶來無法滿足正線RBC 與樞紐RBC移交的問題。

上述3 個方案在具體工程中應統(tǒng)籌考慮工程實際情況進行選擇。

3.2 列控等級制式與RBC設置不匹配的解決方案

下面以鄭徐客專（C3 線路）通過南東下行聯(lián)絡線引入鄭州東樞紐為例（以下簡稱案例）對列控等級制式與RBC 設置間的匹配關系，如圖5 所示，進行分析。

圖5 鄭州樞紐東南下行聯(lián)絡線接入鄭州東站站場示意圖Fig.5 Schematic diagram of connecting Zhengzhou hub southeast downlink to Zhengzhou East Station

1）C3 線路引入樞紐列控等級制式的選擇

對于C3 接入既有C2 又有C3 車站（場）的樞紐，特別是對同一條聯(lián)絡線可以接入幾個樞紐站（場）的情況，列控方案需根據(jù)站場布局考慮，一般來說，有以下3 個方案。

方案一：C3 模式接入C3 站，C2 模式接入C2站。

對應案例就是C3 接入京廣場、徐蘭場，C2接入城際場，為保證南東下行聯(lián)絡線C3 進入京廣場和徐蘭場，須在城徐聯(lián)絡線進行C3 →C2 級間轉換，但由于聯(lián)絡線僅為166 m，不滿足設置C3 →C2 等級轉換點。需將城際場的部分進路納入RBC 管理，城際場聯(lián)鎖需與RBC 進行通信。

方案二：C3 接入主要接車場，其他場C2 模式接入。

一般來說，站場設置聯(lián)絡線主要是用來滿足跨線運營需求，為了盡量減少級間轉換，而受站場限制無法按方案一實施時，應盡量保證C3 級列控系統(tǒng)貫通至主要接車站。對應案例就是C3 接入京廣場，C2 接入徐蘭場、城際場。

方案三：C2 接入樞紐各場。

在樞紐站場特別復雜，無法按方案一和方案二實現(xiàn)時，可采用C2 接入各場的方案，在C3 引入各場之前設置C3 →C2 等級轉換。

對應本案例，此方案就是C3 動車按C2 模式接入京廣場、徐蘭場和城際場，在南東下行聯(lián)絡線設C3 →C2 等級轉換點，按C2 模式接入各場。

2）鄭州東站RBC 分場設置需求分析

引入鄭州東站的京廣、鄭徐、鄭萬、鄭濟、鄭西等高鐵均采用C3 級列控系統(tǒng)，若采用鄭州東站若合場設置RBC 時，則鄭州東站RBC 與相鄰RBC的接口數(shù)量將達到6 個，如圖6 所示，因此徐蘭場和京廣場RBC 必須分場設置。

3）不同的列控等級方案與RBC 設置的匹配性分析

圖6 鄭州樞紐C3線接入示意圖Fig.6 Schematic diagram of Zhengzhou Hub C3 line access

方案一：（C3 接入京廣場、徐蘭場，C2 接入城際場 ）與RBC 設置的匹配性。

要實現(xiàn)按C3 方式接入京廣場和徐蘭場，城際場CBI 要與徐蘭場RBC 連接。如圖7 所示，要實現(xiàn)C3 接入京廣場和徐蘭場，要求徐蘭場和京廣場RBC 在聯(lián)鎖集中區(qū)SZ2 信號機處進行RBC 移交。此處在岔區(qū)，根據(jù)RBC 的移交原理，無法實現(xiàn)兩個RBC 的移交。因此采取特殊的MA 傳遞方式，經(jīng)359/361 處的進路信息傳遞由徐蘭場與京廣場聯(lián)鎖間通信來完成SA，如鄭徐客專正線C3 動車經(jīng)南東下行聯(lián)絡線接入京廣場時，鴻寶線路所—XX 進站信號機的MA 由鴻寶線路CBI 提供，XX 至SZ2的MA 由徐蘭場CBI 提供，SZ2—京廣場的MA 由京廣場CBI 提供，鴻寶線路所和徐蘭場CBI 直接給徐蘭場RBC，而京廣場CBI 將MA 給徐蘭場CBI，由徐蘭場CBI 轉發(fā)給徐蘭場RBC。

圖7 鄭徐客專C3接入京廣場、徐蘭場，C2接入城際場與RBC設置示意圖Fig.7 Schematic diagram of C3 access to Jingguang Yard and Xulan Yard, C2 access to Intercity Yard and RBC setting for Zhengzhou-Xuzhou DPL

本方案采用由聯(lián)鎖代傳MA 的方式解決RBC之間的移交，違背了RBC 與CBI 管界一致的原則。

方案二：（C3 接入京廣場，C2 接入徐蘭場、城際場）與RBC 設置的匹配性分析。

此方案采用BXX 有源應答器作為YG-3/2，ZX-3/2 設置在305-361#道岔區(qū)段間，根據(jù)“C3 →C2等級轉換點后常用制動距離內納入RBC 數(shù)據(jù)范圍”要求，徐蘭場RBC 的控制范圍包括XX 信號機-305#相關線路，因此方案一中RBC 移交需要聯(lián)鎖代傳MA 的情況仍然存在。

方案三：C2 方式接入各場。

在南東下行聯(lián)絡線設置C3/C2 等級轉換點，徐蘭場和京廣場RBC 不需要在聯(lián)絡線上進行移交，此方案解決了RBC 的移交問題，但是沒有實現(xiàn)C3 貫通進樞紐站。

通過以上對C3 線路接入樞紐列控等級制式與RBC 匹配性分析可知，C3 線路引入樞紐采用的列控等級制式需要與樞紐內RBC 的設置綜合考慮，互相制約，要根據(jù)工程實際情況進行分析。

4 結束語

樞紐站場布局千變萬化，組合的場景也不同，受篇幅限制，本文僅介紹了部分場景的解決方案，為其他場景樞紐RBC 的設置提供分析思路和方法。