高鐵車站正線出站信號機應答器設置優化方案研究

楊 莉

應答器是CTCS-2、CTCS-3級列控系統重要組成部分,為列車運行提供地面信息。其中應答器類型、位置是列控數據的關鍵信息。隨著高鐵線路的日益增多,針對一些特殊站場布置,有必要對站場正線出站信號機的應答器設置進行研究。

1 高鐵正線出站信號機應答器設置要求

站信號機不應小于30 m,CTCS-2級車站正線出站信號機外方可不設置應答器組。有圖定轉線作業的正線出站信號機外方設置有源應答器組。

由此可知,應答器設置原則僅針對標準車站正線出站信號機處應答器布置,對于特殊場景,若采用常規設計方案,動態驗收期間就會出現導致動車組緊急制動等問題,影響工程進展。

根據《列控系統應答器應用原則》（TB/T 3484—2017）［1］和《列控系統應答器應用技術條件》（Q/CR 769—2020）［2］的規定,CTCS-3級車站正線出站信號機外方設置無源應答器組,距離出

2 特殊場景分析及優化方案

2.1 咽喉區超長的大型車站

以某高鐵車站為例,采用CTCS-3級列控系統,咽喉區道岔和區段數量較多,車站站場布置示意見圖1。

根據《列控系統應答器應用原則》和《列控系統應答器應用技術條件》中報文結構組成,應答器最大信息位為830位,其中包括包頭固定50位,結束位固定8位,用戶信息包容量772位。

按常規設置原則,在正線出站信號機XⅡ處應設置無源應答器組,當辦理X→XⅡ→S彎進直出通過進路時,X進站信號機有源應答器報文要描述的信息包范圍及位數見表1。

對于圖1所示的特殊大型車站,由于X→XⅡ→S彎進直出進路包含的軌道區段數量為12個,軌道區段信息包至少需描述13個區段（出站口外方閉塞分區內考慮為1個區段）,經計算X進站有源應答器信息位需846位。由于X進站有源應答器信息位數超出應答器報文容量,只能描述到出站口,因此辦理X→XⅡ→S彎進直出進路時,列車由于線路信息不完全將導致制動,影響正常運行。為此,設計優化方案如下。

圖1 咽喉區超長的大型車站布置示意

方案1：將正線出站信號機XⅡ處無源應答器組修改為有源應答器組。修改后X進站有源應答器可以減少鏈接信息范圍,從而描述足夠多的軌道區段信息。優化后X進站有源應答器位數為807位（鏈接信息包由186位減少到147位,其余信息位與表1一致）；并且XⅡ出站有源應答器處可描述前方線路信息,動車組可在該處更新線路信息,滿足運行需要。

表1 X進站信號機有源應答器報文信息包范圍及位數

方案2：為了合并區段減少需要描述的區段信息數量,考慮將側向接車咽喉區區段改為發JC碼,從而減少需要描述的軌道區段信息包位數。但該方案不滿足現行技術標準,同時也無法最大程度發揮ZPW-2000軌道電路的特性［3-4］。因此優先采用方案1解決進站有源應答器報文超出容量的問題。

濟青高鐵工程濟南東站為咽喉區超長的大型車站,采用ZPW-2000軌道電路,各區段載頻錯頻布置,實現全進路發碼。當排列“彎進直出”進路時,進站口至發車口一離去包含的軌道區段數共13個,由于進路中各區段載頻均不相同,因此無法采用合并同一閉塞分區軌道區段方式,最終采用方案1,在正線出站信號機處設置有源應答器解決報文超容量問題。

2.2 存在大號碼道岔的車站

以某高鐵車站為例,采用CTCS-2級列控系統,咽喉區7#道岔為轍叉號1/42,其余道岔為轍叉號1/18,XL進站信號機外方區間設置大號碼應答器組。車站站場布置見圖2。

圖2 存在大號碼應答器的車站布置

按常規設置原則,由于X、XL均為下行方向,且ⅠG與3G間未設置站臺,ⅠG向XL發車不屬于圖定轉線作業,因此在SⅠ正線出站信號機處不設置應答器組；當車站辦理SN→SⅠ→XL直進彎出進路時,規范要求“反向接發車進路不設置大號碼應答器組,不發送大號碼道岔信息包”。當進站信號開放并排列正線進路時,進站有源應答器僅發送應答器鏈接信息、臨時限速信息。由于SⅠ出站信號機處未設置應答器組或設置無源應答器組,缺少SⅠ→XL的線路數據,車載ATP設備將控制列車減速,并在正線出站信號機SⅠ前方由FS模式轉為PS模式,以45 km/h速度經7#道岔側向出站,而7#道岔側向線路允許速度為160 km/h［5-6］；與之相對應,當辦理SN→S3→XL側向通過進路時,列車將以80 km/h速度經5#道岔側向出站。雖然直向接入車站通過的線路允許速度高于側向接入車站通過的線路允許速度,但從上述場景中可以看出,實際列車運行時,直向接入車站通過的運行速度反而低于側向接入車站通過的運行速度,導致在現場辦理列車反向運行作業時,只能通過辦理側向接車通過進路方式,減少列車運行時間。

優化方案：在SⅠ正線出站信號機處設置有源應答器組,可以保障列車反向運行時,以80 km/h的速度直向接入通過車站,不低于側向接入通過車站的運行速度［7-8］。

在具體工程設計中,濟青高鐵膠州北站采用了該優化方案,解決了列車反向運行時,直向接入通過車站運行速度低于側向接入時的問題,提高了運營維護效率和反向運行作業的靈活性,滿足了現場實際運營維護的需求。

2.3 有特殊作業需要的車站

根據現行的規范,對于無圖定轉線作業車站正線出站信號機處,均未設置有源應答器組。CTCS-2級車站正線出站不設置應答器,CTCS-3級車站正線出站設置無源應答器組。

圖3中當列車以CTCS-2級控車,車站辦理X→XⅠ→S直進彎出通過進路時,進站信號開放,X進站有源應答器僅發送應答器鏈接信息、臨時限速信息。BX描述的是下行線信息,BSⅠ、BⅠG、BXⅠ描述的是定位信息,由于缺少XⅠ→S的線路數據,車載ATP設備將控制列車減速,并在正線出站信號機XⅠ前方由FS模式轉為PS模式,保持限速45 km/h通過咽喉區,越過出站口應答器組BS后,由PS模式轉為FS模式運行［9］。雖然側向進路允許速度均為80 km/h,股道上也收到UUS碼,但列車只能以45 km/h通過車站咽喉區,進路上1/18道岔未能充分利用,導致了動車組運輸效率的降低［10］,同時列車控車模式為PS模式（人控優先）,降低了行車安全系數。

優化方案：基于圖3中的站場布置,對有跨線運行條件的車站正線出站信號機設置有源應答器組,如XⅠ可以向S出站口發車,將BXⅠ設置成有源應答器組。而XⅡ沒有跨線運行的條件,只能向S出站口發車,所以BXⅡ設置無源應答器組。這樣既提高了效率,又增加了安全系數,同時與全站正線出站信號機都設置有源應答器相比,可以節約工程投資。后續工程可以根據具體車站跨線作業的頻次、車站站場布置等,有針對性地確定正線出站信號機設置有源應答器范圍。

圖3 標準C3車站應答器布置

3 結束語

為減少對仿真測試、動態試驗的影響,建議在工程設計中,對一些高鐵車站正線出站信號機應答器設置的特殊場景要進行深入研究及分析,本文提出的優化方案,可為后續信號工程設計提供一定的借鑒與參考。