關于武廣高鐵列控系統達標改造工程達標范圍的研究

金 鑫

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

武廣高鐵起于武漢，止于廣州，全線采用CTCS-3級列控系統作為主用列控，CTCS-2級列控系統作為降級備用系統，于2009年12月26日開通。

武廣高鐵的建設時期，是我國高鐵技術發展初期，技術標準體系不夠成熟。信號系統部分功能遵循的標準與現行標準不一致，不利于現場的維護和使用。2017年武漢局和廣鐵集團遵循中國鐵路總公司發布的《中國鐵路總公司關于實施高速鐵路“強基達標、提質增效”工程的指導意見》，對武廣全線進行新標準達標改造升級。此次改造涉及聯鎖、列控、臨時限速服務器、無線閉塞中心等多系統達標，結合武廣高鐵增加區間邏輯檢查功能同步實施，已于2019年底全線開通。

本文根據武廣列控達標工程的范圍及內容進行分析，識別改造過程中的重點難點，制定多種方案進行深入分析和對比，最終確定了符合實際情況的最佳方案。

2 達標方案中的難點及解決措施研究

本次武廣列控達標工程范圍包括所有涉及的列控中心、計算機聯鎖、臨時限速服務器、無線閉塞中心及信號安全數據網。結合各系統的最新標準，針對武廣線實際情況進行識別，對各產品進行逐一分析，存在以下問題。

2.1 列控中心

2.1.1 修改LEU冗余切換方式

存在問題：依據新標準，需修改LEU冗余切換方案，將正線進站和出站信號機有源應答器LEU都改造成1+1冗余方式，方案對比如表1所示。

分析：通過與既有方式對比分析，按照既有LEU冗余切換方案，維持冷備情況。在LEU設備出現故障時，需停用該設備，用機柜內的冷備LEU更換掉故障設備即可解決故障。雖然會對運輸效率有一定影響，但結合LEU設備本身故障率極低，在業主可接受的范圍內。

解決方案：綜合分析并考慮現場實際情況，結合業主的審查意見，本次采用維持既有的方式。

2.1.2 大號碼道岔有源應答器控制方式

存在問題：株洲北線路所、白馬垅、十里沖、株洲南線路所均存在大號碼有源應答器代控情況，達標方案對比如表2所示。

分析：大號碼道岔有源應答器控制方式的對標并未有效提高系統的可靠性和實用性，并且還增加了項目成本和施工風險及難度。

表1 LEU冗余控制方式改造方案Tab.1 Reconstruction scheme of LEU redundant control mode

表2 大號碼道岔有源應答器控制方式改造方案Tab.2 Recontruction scheme of control mode of active balise for large turnout

解決方案：綜合考慮本次改造維持既有代傳方案一，待設備大修或有室外工程時一并達標修改。

2.2 聯鎖系統

CBI-RBC信息傳輸存在問題：目前武廣段各車站CBI與武廣各RBC設備的單點通信連接方式。

分析：考慮如果修改為標準的通信接口，將擴大RBC軟件修改范圍，詳細內容在2.3節無線閉塞中心進行介紹。

解決方案：本次暫維持既有。

2.3 無線閉塞中心

存在問題：既有武廣客專各RBC設備間不直接通信，通過列控中心—聯鎖—RBC的信息傳遞方式獲取RBC所需相關信息完成安全切換等功能。RBC切換區域信息流向如圖1所示。

圖1 既有武廣RBC間通信方式Fig.1 Communication mode between the RBC s of Wuhan-Guangzhou railway

分析:若按照《無線閉塞中心技術規范》（TB/T3330-2015）要求，需取消聯鎖向RBC傳遞移交區閉塞分區狀態、改為RBC間直接傳遞；在RBC移交邊界設置RBC切換執行應答器組，取消RBC切換預告應答器組，改由RBC發送切換預告信息等。在不考慮現場實施進行過渡的情況下，具體工作量如表3所示。

如果RBC設備完全達標改動范圍極大，涉及到聯鎖、列控、臨時限速服務器、軌道電路和應答器等設備的改造。且武廣線路很長，需分段實施，涉及到的各系統設備還需增加過渡方案，大大增加成本，延長了工期，增長既有線運營線路的施工難度和風險。既有RBC通信方式，雖不符合現有標準，但相鄰RBC間無線超時的故障概率極低。但如果維持既有方案，TCC保持向CBI代傳RBC信息，將導致TCC與現行規范不一致，后續RBC升級時仍需要進行適配修改，修改范圍同樣很大。

表3 RBC系統達標工程實施范圍Tab.3 Implementation scope of reaching standard project of RBC system

圖2 武廣非通信版RBC應答器布置示意圖Fig.2 Schematic diagram of balise layout of non-communication version RBC of Wuhan-Guangzhou railway

圖3 RBC切換執行應答器設置示意圖Fig.3 Schematic diagram of the setting of balise for RBC switching

解決方案：考慮以上原因，方案決定TCC對標修改，取消由TCC端代傳RBC區段信息部分，由CBI進行適配修改，保持既有CBI向RBC發送的信息不變，既減少本次施工影響范圍，同時為后續RBC對標單獨實施創造有利條件。

2.4 信號安全數據網

存在問題：本次改造拆除125 M環網，依據《高速鐵路信號系統安全數據網技術規范V3.0》（鐵總運[2014]353號）進行升級改造；并將列控中心站間通信轉移至信號安全數據網，按《高鐵列控中心接口暫行技術規范》（鐵總運[2015]75號）的要求實現站間信息傳輸接口格式的方案。

既有武廣客專安全數據網由聯鎖/RBC/TSRS設備組網形成的站間以太網通道和TCC設備組網構成的125 M站間通道共同組成，前者主要用于聯鎖/RBC/TSRS/TCC設備間信息交互，后者用于站間TCC信息交互。

既有武廣段各車站配置2臺安全數據網交換機用于數據業務接入，主站列控中心和聯鎖設備均接入安全數據網；中繼站與相鄰TCC間通過125 M網絡通信，未接入安全數據網武廣段信號安全數據網設備配置和通信接口如圖4所示。

分析：本次改造，要求結合區間占用檢查功能一起實施。其中增加區間占用檢查相關協議包括32 Byte的信號許可交互數據塊和12 Byte的區間閉塞分區狀態確認數據塊。如果繼續在現有125 M基礎上增加區間占用檢查功能，存在如下問題：

1） 區間邏輯占用導致站間協議變化，需要增加數據長度，武廣協議不支持，需修改；

2） 配合站間協議變化，將影響整個環網適配修改，影響范圍大，實施復雜，風險高；

3） 現有125 M環網容量已達到飽和，后續軟件升級在通信擴容上沒有任何余量。

故本次工程必須拆除125 M環網，并將列控中心站間通信轉移至信號安全數據網。

但是，若完全按照新標準規范，需要同步修改武廣高鐵廣鐵管段內各子網結構，修改所有接入信號安全數據網信號設備的IP，增加光纖熔纖、通信光纜敷設等建安工程，實施范圍幾乎涉及整個武廣高鐵線的設備。首先武廣線重新敷設通信光纜成本極高，暫不考慮。若要使用既有通道進行施工，則每天的調試中需要修改各個設備的IP地址、對既有ODF架進行光纖倒接。武廣高鐵已運行十年，通信光纜及接頭部分均存在老化狀況，在對其進行倒接施工風險太大，容易出現無法恢復的通道故障。

解決方案：綜合考慮，本項目不修改環網組網和子網劃分結構，信號安全數據網既有設備的IP分配、整個環網組網的子網劃分等均維持不變。僅更換安全數據網設備（含新增中繼站交換機、更換既有車站交換機及既有中繼器）和網絡管理服務器設備，設備配置滿足規范。

該方案雖然IP地址和組網方式未完全滿足新標準，但硬件方面均已完全更換，可以滿足各系統間的通信容量的需求。子網劃分和IP地址維持既有方式

圖4 既有信號安全數據網設備通信接口示意圖Fig.4 Schematic diagram of communication interface of the equipment in the existing signaling security data network

也沒降低系統的安全可靠性，與各系統軟件保持一致即可，風險可控，可以滿足后期運營使用需求。

2.5 最終方案

通過對以上問題分析，得出具體方案如表4所示。

3 總結

在本次武廣高鐵達標改造工程中，各個系統依然存在不符合新標準的內容。本文重點對該內容進行了論述分析，結合項目的實施成本、施工難度以及改造風險確認了各系統對標范圍和實施方案。對不符合新標準的內容進行安全識別和風險分析，結論是可以滿足武廣客專現在的運營需求，符合列控系統的安全標準。

隨著我國鐵路行業高速發展，各系統標準也在逐步更新。對于后續高鐵線路的達標改造工程，會遇到同樣的問題。對于是否完全參照新標準，需結合現場實際情況一事一議、具體分析。切忌教條主義，盲目遵循新標準。需要通過全面的分析研究，在項目實施難度和新標準的達標范圍找到一個平衡點。

表4 各系統最終達標方案Tab.4 Final reaching standard schemes of various systems

該項目歷經18個月，于2019年底成功開通。本次改造是全國首次針對早期開通的CTCS-3高鐵線路進行的達標改造，為后續客專線路的標準化改造工程提供了寶貴的設計方案和項目實施經驗，奠定了堅實的基礎。