基于虛擬信號的場間大號碼道岔聯絡線RBC切換方案

武汝涵，劉長波

（1.中國國家鐵路集團有限公司工程管理中心，北京 100038；2.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

有的樞紐車站設有兩個高速場，均采用CTCS-3級列控系統，場間設有1/42大號碼道岔聯絡線，聯絡線設計速度160 km/h，經大號碼道岔聯絡線跨場通過進路屬于常用進路。在研究這種特殊站場信號系統方案時，為確保通過效率，首先要滿足各型車載設備均以設計速度160 km/h正常通過大號碼道岔聯絡線；其次，要統籌建設時序、資產屬性、故障影響面及控車平穩性等因素合理確定聯絡線列控方案。本文介紹基于虛擬信號的場間大號碼道岔聯絡線RBC切換方案，希望能為高速鐵路信號工程設計工作提供有益借鑒。

某樞紐車站有兩個高速場，設計速度350 km/h，均采用CTCS-3級(簡稱C3）列控系統，場間設有1/42大號碼道岔聯絡線，如圖1所示。

圖1 場間設有大號碼道岔聯絡線示意Fig.1 Schematic diagram of large-number turnout connection line between yards

2 場間聯鎖分界必須采用虛擬信號

能否以設計速度160 km/h正常通過大號碼道岔聯絡線，場間聯鎖分界方案至關重要。以下行聯絡線為例，分兩種方案進行探討。

2.1 設置實體列車信號機

圖1中XII至SYF距離為1 844 m，可以在坐標1315處設并置的實體列車信號機XC4和SC4，XII至XC4距離為994 m，SYF至SC4距離為850 m，如圖2所示。

圖2 聯鎖分界處設實體列車信號機示意Fig.2 Schematic diagram of physical train signal at interlocking boundary

設置實體列車信號機XC4后，辦理下行方向跨場通過進路時，兩組大號碼道岔226#、102#設在了兩條列車進路內。這種方案從單純信號顯示方案角度似乎可行，但在確保大號碼道岔側向通過速度方面存在問題。此時226#大號碼道岔應答器組DD無論是描述226#為大號碼道岔還是102#為大號碼道岔，都不能滿足全進路160 km/h通過運行的要求。

1）DD應答器組描述226#為大號碼道岔時將觸發緊急制動

若DD應答器描述到大號碼道岔的距離為XII信號機，即將226#視為大號碼道岔，則車載會在XII信號機前控制速度降到160 km/h。但是車載越過XII信號機后，車載大號碼信號變為無效，默認前方102#為1/18道岔，車載會按照XC4信號機80 km/h的目標速度控車，XII到XC4間距離不滿足160 km/h到80 km/h常用制動距離要求（平坡約1 700 m），將觸發緊急制動。

2）DD應答器組描述102#為大號碼道岔

若DD應答器描述到大號碼道岔的距離為XC4信號機，即將102#視為大號碼道岔，車載設備在XII信號機外方閉塞分區收到UUS碼，將默認226#為1/18道岔，按照XII信號機80 km/h的目標速度控車。越過XII信號機后，再按照XC4信號機160 km/h的目標速度控車，無法發揮226#大號碼道岔作用，降低通過效率。

3）聯絡線不宜停車

場間設置大號碼道岔聯絡線的主要目的是辦理側線通過進路，場間聯鎖分界處若設置實體列車信號機，信號機關閉時列車可能在聯絡線停車，則大號碼道岔失去作用；若將XC4與XII設計為紅燈重復，則實體列車信號機失去意義，可以取消。聯絡線不宜停車，即便XII至XC4間滿足160 km/h到80 km/h常用制動距離要求，場間聯鎖分界處也不宜設實體列車信號機。

2.2 設置虛擬信號

虛擬信號技術基于計算機聯鎖控制邏輯，在實際未設信號點時，在特定位置設置計算機聯鎖邏輯判斷點，用以完成特定場景應用，該技術在場間分界場景已經得到廣泛應用。

由于距離較近，為簡化信號機及大號碼道岔應答器組設置，滿足以160 km/h跨場通過運行的要求，將兩組大號碼道岔設置在同一條列車進路內，場間聯鎖分界采用虛擬信號方案，如圖3所示。

圖3 聯鎖分界處設虛擬信號示意Fig.3 Schematic diagram of virtual signal at interlocking boundary

綜合上述分析，一站多場、跨場通過進路設有連續大號碼道岔時，場間聯鎖分界處設置實體列車信號機不滿足跨場通過進路以設計速度160 km/h運行的要求。由于聯絡線較短，為簡化信號機及大號碼道岔應答器組設置，確保通過速度，應將兩組大號碼道岔設置在同一條列車進路內，兩組大號碼道岔間不得設置實體列車信號機，場間聯鎖分界應采用虛擬信號方案。

3 兩個高速場合用一套RBC

當兩個車場工期同步時，為確保跨場通過進路C3貫通，減少不必要的RBC切換和C3→C2級間切換，采用兩個高速場合用一套RBC設備的方案。

優點：辦理跨場通過進路時不需進行RBC切換，有利于保持控車平穩性。

缺點：兩個場共用一套RBC設備，故障影響面較大。當RBC設備故障時，兩條線均受影響。該站RBC需與兩條線共4個相鄰RBC接口，達到上限。當圖3中預留線路接入時，不具備C3接入條件，只能采用C2接入方案。當兩條線資產屬性不同時，合用RBC設備方案不利于清晰劃分資產界面。

是否采用該方案，應慎重研究，充分征求運營維護單位意見。

4 兩個高速場分設RBC時C3→C2級間切換方案

如果兩個車場工期不同步，一個車場先開通運營，另一個場工期滯后約兩年。若仍然合用RBC，新建車場接入既有RBC引起的相關動態驗證工作多在天窗點進行，實施難度非常大，影響范圍廣，安全風險高。因此，當工期不同步時，兩個高速場宜單獨設置RBC。

根據《高速鐵路設計規范》（TB 10621-2014）14.4.11規定，RBC切換點應設置在閉塞分區分界點處。由于場間聯鎖分界采用虛擬信號方案，所以兩個RBC不具備進行正常切換的條件。針對這種情況，提出聯絡線采用C3→C2級間切換方案進行研究。

4.1 臨時限速對級間切換影響分析

C3、C2臨時限速處理邏輯存在差異，以線路所為例，離去區段有臨時限速時，在岔前接近區段和岔后車尾保持范圍內，C3速度往往高于C2速度。級間切換方案應充分考慮這一特點，否則列車很可能在預告點觸發制動。

先排進路、后下限速為最不利情況，此時C3、C2速差最大。以102#道岔為例，排列跨場通過進路后，SYF離去區段再下達低于大號碼道岔側向160 km/h的臨時限速時，在XII附近，C3速度最高為160 km/h，C2速度為45 km/h。由于這種情況會導致信號顯示降級和速度突降，在實際運營中一般規定不采用這種臨時限速下達方式。正常運營中通常為先下限速、后排進路，臨時限速最低值為45 km/h，仍然可能出現C3速度為160 km/h、C2速度為45 km/h的最不利速差情況。

若要確保各型車載設備順利完成級間切換，預告點到執行點距離應滿足160 km/h到45 km/h常用制動距離要求，平坡時約1 900 m。

為最大限度減少RBC數據跨場延伸范圍，正、反向均在虛擬信號點處完成級間切換。

由于場間聯絡線距離較短，預告點、執行點設置非常困難，預告點到執行點間距離很難滿足最不利情況下160 km/h到45 km/h常用制動距離要求。

場間聯絡線C3→C2級間切換方案示意如圖4所示。

圖4 場間聯絡線C3→C2級間切換方案示意Fig.4 Schematic diagram of C3→C2 level transition scheme of connection line between yards

4.2 預告點到執行點距離分析

下行聯絡線正向：XC4位置盡量靠近B場方向，坐標1773。XII至XC4距離為1 502 m，利用XII出站應答器組兼做預告點，在XC4外方100 m設置級間切換執行點應答器組，預告點到執行點距離為1 438 m，滿足160 km/h到100 km/h常用制動距離要求。

下行聯絡線反向：SYF至SC4間距離僅為392 m。上行聯絡線正向：SY至SC6距離為728 m。上行聯絡線反向：XXI至XC6距離為647 m。

4.3 級間切換方案可行性分析

因聯絡線距離較短，預告點到執行點距離均不滿足160 km/h到45 km/h常用制動距離要求。如果將SY、SYF向站外方向移設，對區間布點及站內信號顯示方案影響較大。信號機外移，利用進站應答器組兼做級間切換預告點，則預告點速度會提高，例如SY外移500 m，則預告點處C3速度可能為200 km/h，制動距離會大大增加。因此，信號機外移依然不滿足最不利臨時限速時預告點C3速度到45 km/h常用制動距離要求。

另外，跨場通過時，列車由C3切換為C2，進入區間后再切換為C3，短時間內進行兩次級間切換，不利于列車平穩運行。

綜合上述分析，大號碼道岔聯絡線級間切換方案不可行。

如果場間聯絡線為1/18道岔，聯絡線允許速度80 km/h；考慮C3、C2臨時限速差異時，80 km/h到45 km/h制動距離較短，約400 m；或者將聯絡線設為臨時限速側線區，則C3、C2不存在速差。因此，1/18道岔場間聯絡線可以采用C3→C2級間切換方案。

5 基于虛擬信號的場間RBC切換方案

兩個場單獨設置RBC，場間設有1/42大號碼道岔聯絡線時，信號系統限制條件較多，為確保大號碼道岔側向通過速度，場間聯鎖分界處必須設虛擬信號；若采用C3→C2級間切換方案，受臨時限速影響較大；短時間進行兩次級間切換，不利于保持控車平穩性。綜合上述因素，提出基于虛擬信號的場間RBC切換方案。

RBC與計算機聯鎖均是基于軟件處理進行邏輯判斷，RBC將虛擬信號點視為實體列車信號機，僅用于RBC切換。計算機聯鎖、列控中心控制邏輯不變，聯絡線同時只能運行一列車，不會出現虛擬信號點兩側均有不同列車占用的情況。因此，基于虛擬信號的場間RBC切換方案在技術上是可行的，也不降低整體系統安全。總體要求如下。

1）正、反向均在虛擬信號點處完成RBC切換，RBC數據終點至虛擬信號點處。

2）為使接收RBC收到基于預告應答器組的位置報告后能確切判定將駛入列車位置，且具備發送MA的條件，考慮到預告應答器組的冗余性，在RBC移交邊界外方至少要配置2組預告應答器組。考慮到無線傳輸時位置報告可能丟失1次及第二組預告應答器組可能丟失，RBC移交邊界外方最遠預告應答器組距移交邊界應大于6 s走行距離，附加ATP信息傳輸和各設備處理時間，該距離宜按10 s計算。受聯絡線長度限制，反向運行時該距離可適當縮短。聯絡線允許速度160 km/h，10 s走行距離為445 m。

3）虛擬信號點外方1 m設置RBC切換執行應答器組；兩組預告應答器組間距不小于200 m。

基于虛擬信號的場間RBC切換方案示意如圖5所示。

圖5 基于虛擬信號場間RBC切換方案示意Fig.5 Schematic diagram of RBC handover scheme based on virtual signal between yards

5.1 下行聯絡線正向

XC4外方兩段無岔區段長度分別為258m、267 m。XC4外方1 m設置執行應答器組。YG1-R到ZX-R距離為517 m，YG1-R到YG2-R距離為250 m。

5.2 下行聯絡線反向

SC4外方無岔區段長度為455 m。反向只設1組預告應答器組，FYG-R到FZX-R距離為450 m，大于10 s走行距離。

5.3 上行聯絡線正向

上行聯絡線較短，條件困難，優先滿足正向應答器組布置要求。 SC6外方無岔區段長度為440 m。在XC6外方1 m設置執行應答器組，YG1-R到ZX-R距離為435 m，大于9 s走行距離，YG2-R到ZX-R距離為235 m。

5.4 上行聯絡線反向

XC6外方無岔區段長度為277 m。FYG-R到FZX-R距離為270 m，大于6 s走行距離。

綜合上述分析，通過合理設置虛擬信號點位置和預告、執行應答器組，基于虛擬信號的場間大號碼道岔聯絡線RBC切換方案是可行的，既滿足大號碼道岔側向通過速度要求，也滿足在聯絡線進行RBC切換的要求。

6 結束語

跨場通過進路設有連續1/42大號碼道岔時，為簡化信號機及大號碼道岔應答器組設置，確保通過速度，應將兩組大號碼道岔設置在同一條列車進路內，場間聯鎖分界采用虛擬信號方案。

兩個場合用一套RBC時，虛擬信號點的位置無特殊要求。當兩個車場單獨設置RBC時，虛擬信號點的位置與RBC切換方案密切相關，需根據預告應答器組要求適當調整。

基于虛擬信號的場間RBC切換方案較合用RBC方案和C3→C2級間切換方案都具有明顯優勢，為大號碼道岔場間聯絡線C3列控方案提供了一個全新的選擇。隨著“八縱八橫”高速鐵路通道的建設，深化研究基于虛擬信號的場間RBC切換方案很有必要，有利于增加中國高鐵的技術儲備，進一步提高樞紐RBC控制方案的靈活性。