盡頭式車站列控系統(tǒng)解決方案研究

王 東，高 亮，吳慶鵬，史雅男

盡頭式車站一般為大型客運的始發(fā)終到站，受鋪軌、接觸網(wǎng)立柱、車載設備安全防護距離等因素制約，動車組停車標設置位置往往距股道盡頭較遠。若現(xiàn)場再疊加其他因素，如盡頭式車站為CTCS-3等級、車站站房在股道盡頭側(cè)、站內(nèi)未實現(xiàn)電碼化等，則相關(guān)問題愈加突顯。旅客進出站走行距離會相應增加，影響旅客舒適度和滿意度；同時為避免旅客上下車人流對沖，在運輸組織上需延長列車到達和折返發(fā)車的時間間隔，影響動車組利用率，降低了運輸效率。為此，本文對管內(nèi)2處盡頭式車站進行深入研究，提出滿足運輸需求、保障安全的解決方案，為全路同類型情況提供借鑒和參考。

1 規(guī)范要求

1.1 盡頭式車站應答器設置原則

《列控系統(tǒng)應答器應用原則》（TB 3484—2017）［1］和《列控系統(tǒng)應答器應用技術(shù)條件》（Q/CR 769—2020）［2］均對盡頭式車站應答器設置進行了規(guī)定，下面以圖1所示站場為例進行簡單說明。

圖1 盡頭式車站應答器及停車標設置示意

1）在盡頭站分別設置A、B、C點應答器組。A點應答器組數(shù)據(jù)描述停車點一般為出站信號機，對于B點至出站信號機（或調(diào)車信號機）的速度描述為15 km/h，將C點應答器的鏈接反應設置為緊急制動［1］。

2）距盡頭式出站信號機150 m處設置B點無源應答器組，其設置及數(shù)據(jù)描述應滿足列車能越過原A點應答器組獲得的控制停車點，以15 km/h速度繼續(xù)前行并到達停車標［2］。

3）股道末端合理位置設置C點絕對停車無源應答器組，該應答器組距滑動擋車器不宜小于35 m，應包含目視行車危險、絕對停車、調(diào)車危險等信息包。

1.2 安全保護距離要求

按照《CTCS-2級列控車載設備技術(shù)條件》（TB 3529—2018）［3］，車載設備站內(nèi)安全保護距離最小為60 m；CTCS-3級車載在站內(nèi)停車時，安全防護距離經(jīng)實時計算獲得，大約為30～40 m。

1.3 其他要求

1）安全余量。動車組停車標一般設置在距盡頭式出站信號機60 m，并考慮增加一定停車余量的位置；停車余量應包含停車標距車頭余量、司機停車誤差和測速測距誤差，一般取10～15 m。

2）虛擬數(shù)據(jù)。對于CTCS-3級車站，CTCS-3級車載通過接收無線閉塞中心RBC發(fā)送的移動授權(quán)控制列車停車，盡頭式車站移動授權(quán)的終點為盡頭出站信號機（CTCS-3級無虛擬數(shù)據(jù)），該情況相對CTCS-2等級的盡頭式車站更加不利；CTCS-2等級的盡頭式車站在理論上可以通過B點應答器的虛擬數(shù)據(jù)控制列車在任何理想位置停車。

2 車站A設計方案

2.1 原設計方案

某盡頭式車站A采用CTCS3+ATO列控系統(tǒng)，相關(guān)設備位置示意見圖2。站房設置在股道盡頭側(cè)距站臺邊緣25 m，滑動擋車器距離固定車擋15 m，固定車擋距離站臺邊緣15 m。按照要求設置A、B、C點應答器組，其中盡頭信號機距離滑動擋車器5 m，C點應答器距滑動擋車器35 m，B點應答器距滑動擋車器150 m，停車標距離盡頭信號機72 m。

2.2 新方案

因站房設置在股道的盡頭，旅客需沿站臺走行進出車站。由圖2可知，動車組停車標距站臺邊緣約107 m，自站房到長編動車組最遠車廂門距離約550 m，旅客進站乘車時走行距離遠，且上下車旅客在站臺形成客流對沖，容易出現(xiàn)聚集擁擠和跌落站臺的人身安全風險。為縮短旅客進出站走行距離，方便客運組織，提高旅客乘車舒適度及滿意度，考慮對盡頭站停車標設置位置進行優(yōu)化。

圖2 盡頭式車站A原相關(guān)設備位置示意

2.2.1 盡頭信號機位置優(yōu)化

固定車擋允許車輛撞擊速度一般為15～25 km/h。經(jīng)計算及綜合分析，當冒進停車標撞擊車擋的速度在10 km/h以下時，車擋允許撞擊速度大于列車撞擊速度，可僅設置固定式車擋。為取消既有滑動擋車器，只需將動車組停車速度降低至10 km/h即可［4］。按照該思路在緊鄰站臺邊緣設置液壓固定式車擋（其自身長度為2 m）。根據(jù)液壓固定式車擋設置情況，盡頭信號機移設至液壓固定式車擋前方0.5 m處，并設置盡頭式絕緣節(jié)。

2.2.2 B點應答器速度優(yōu)化

距離液壓固定式車擋（與盡頭信號機位置基本相同）150 m處設置B點應答器組，組間距按5 m設置。為進一步縮短停車標與站臺邊緣距離，按照讓動車組在股道低速前行的思路，將B點應答器組速度優(yōu)化為10 km/h。進站應答器組（A點應答器組）報文對于B點至液壓固定式車擋的速度描述為10 km/h，維持C點應答器組的緊急制動鏈接反應。

2.2.3 C點應答器組位置優(yōu)化

按照TB 3484—2017要求，原方案中C點應答器組距滑動擋車器35 m，距盡頭信號機30 m。為進一步優(yōu)化停車標設置位置，縮短停車標與站臺邊緣距離，通過現(xiàn)場動態(tài)試驗，特殊情況下動車組到達C點應答器組速度不大于5 km/h，為此確定在距液壓固定式車擋27 m處設置C點應答器組，同時C點應答器組間距參考調(diào)車防護系統(tǒng)標準按3 m進行優(yōu)化設置，C點應答器組依然按照規(guī)定發(fā)送目視行車危險、絕對停車、調(diào)車危險等信息包。

2.2.4 B點應答器虛擬數(shù)據(jù)

為進一步壓縮停車余量，將司機停車余量由8 m優(yōu)化為2 m，即停車時車頭距C點應答器組距離為2 m。考慮各局司機操作習慣不同，將停車標距車頭距離由原4 m適度放寬至5 m，則停車標距站臺邊緣距離為2+27+3+2+5=39 m。

受車載設備安全保護距離最大為60 m的制約，只有采用虛擬數(shù)據(jù)動車組才能?？吭谕＼嚇宋恢?。目前車頭距盡頭信號機的距離為27+3+2=32 m，初步計算虛擬數(shù)據(jù)為60-32=28 m?？紤]測速、測距誤差等因素，B點應答器組按配置30 m虛擬數(shù)據(jù)設置，現(xiàn)場實施時可根據(jù)實際適當修改，以控制動車組到達C點應答器組速度不大于5 km/h。另外為滿足ATO動車組停車需求，根據(jù)停車標位置、B點應答器位置變化，同步移設股道精確定位應答器組。

在車站咽喉區(qū)布置維持不變的基礎上，經(jīng)優(yōu)化后，停車標距站臺邊緣39 m，見圖3，與原設計107 m相比縮短了68 m。

圖3 優(yōu)化后停車標距站臺邊緣39 m示意

2.3 新方案實施問題及解決措施

新方案在現(xiàn)場實施后，電務持續(xù)對各種型號列控車載設備進行跟蹤和分析，又發(fā)現(xiàn)了2個問題：一是部分CTCS-3級動車組欠標，無法準確停到停車標位置；二是ATO控車時，停車后無法實現(xiàn)自動開車門。

2.3.1 對標問題與RBC軟件優(yōu)化

各種車載設備為保障安全預留的安全余量長度存在差異。通過研究安全余量計算方式，發(fā)現(xiàn)與［ETCS-5］信息包描述的應答器安裝誤差有較大關(guān)系。綜合考慮車載軟件短期內(nèi)無法優(yōu)化、現(xiàn)場對精確定位應答器安裝位置精度控制高、［CTCS-13］（停車位置信息包）中Q_SCALE距離長度的分辨率為10 cm等因素，對RBC軟件進行了優(yōu)化。將CTCS-3級消息中［ETCS-5］信息包對股道內(nèi)2組精確定位應答器的安裝誤差參數(shù)Q_LOCACC由7 m調(diào)整為2 m［5］。調(diào)整后車載設備對標問題得到有效解決。

2.3.2 ATO無法自動開門問題與CTC參數(shù)優(yōu)化

新方案中由于B點速度降為10 km/h，列車進入股道對標過程中車速較低，導致列車在股道內(nèi)運行時間增長。目前CTC判斷列車停穩(wěn)采用的是列車完全進入股道后延時90 s，此為一個經(jīng)驗值，一旦判斷列車停穩(wěn)后，CTC不再給ATO列車更新運行計劃，ATO持續(xù)60 s未收到運行計劃更新，則判定原運行計劃無效。車站A實施新方案后，ATO列車自完全進入股道，到運行超過150 s依然未能到達停車標位置，未能停車，進而出現(xiàn)車載判斷原計劃無效，就會出現(xiàn)無法自動開車門的問題。為此將CTC停車時分適當延長，由原來的90 s改為150 s（根據(jù)現(xiàn)場測算），問題得到解決。同時考慮CTC該項改動的影響，對現(xiàn)有運行圖進行了稍許優(yōu)化。

3 車站B設計方案

3.1 原設計方案

某盡頭式車站B為既有車站，前期為CTCS-0級區(qū)段，為滿足動車組接入需要，進行了CTCS-2級改造，增加了列控中心對應答器的控制。因股道前期一直未實施電碼化，本次繼續(xù)維持不變。參照TB 3484—2017標準，在車站B增加了A、B、C點應答器組，其中C點應答器設置距離固定車擋35 m，B點應答器距離固定車擋150 m。因股道長度滿足正常停車需求，B點應答器僅作為定位應答器使用（考慮預留其他位置停車需求，工程實施時將原本的單個定位應答器改為雙應答器［6］）。固定車擋上部設置紅燈表示器，處于常態(tài)點亮狀態(tài)。按照該方案設計后，停車標位置設置在距離固定車擋74 m處。盡頭式車站B列控改造方案示意見圖4。

圖4 盡頭式車站B列控改造方案示意

3.2 改造方案實施問題與優(yōu)化

3.2.1 長編動車組接入隱患

原方案現(xiàn)場實施后，動態(tài)試驗中發(fā)現(xiàn)16編組動車組接入股道后，尾部位于線路曲線段25 m，受站臺限界和曲線加寬影響，尾端第1、2車廂車門距站臺間隙最大處60 cm，容易造成旅客摔傷和行李墜落。為了解決長編動車組?？亢吐每蜕舷铝熊嚾松戆踩[患等問題，需進一步將停車標向盡頭方向移設。鑒于車載防護距離要求，根據(jù)各股道實際情況，在B點應答器數(shù)據(jù)中寫入30～50 m長度不等的虛擬數(shù)據(jù)，并將停車標移設到距離固定車擋40 m位置，實現(xiàn)了動車組向盡頭方向前移34 m。

3.2.2 CTCS2-200C動車組無法對標

按照解決長編動車組接入隱患的優(yōu)化方案，在B點應答器寫入虛擬數(shù)據(jù)，并對停車標進行移設后，現(xiàn)場進行兼容性試驗時發(fā)現(xiàn)，CTCS2-200C型車載設備在無碼條件下接收到B點應答器數(shù)據(jù)（存在虛擬數(shù)據(jù)）后，繼續(xù)維持A點進站應答器數(shù)據(jù)不更新，無法按照虛擬數(shù)據(jù)延伸行車許可，進而導致動車組無法運行至停車標就已經(jīng)控停［7］，未能對標。按照TB/T 3529—2018第7.4.4.6條款b）“列車進入到發(fā)線時，來自到發(fā)線軌道電路信息如果為HU碼，則應保持在股道停車的制動模式曲線。如果在到發(fā)線接收到允許碼，則應根據(jù)該信息重新計算MA”的規(guī)定，因股道接車方向未實施電碼化，CTCS2-200C車載設備在接收B點應答器數(shù)據(jù)時，因地面無碼，所以不更新制動模式曲線，繼續(xù)使用A點進站應答器數(shù)據(jù)，維持制動曲線不變，控制動車組在站內(nèi)停車。通過分析發(fā)現(xiàn)，盡頭式車站方案若車站股道無碼，則CTCS2-200C無法按虛擬數(shù)據(jù)實現(xiàn)對標。

鑒于車載邏輯進行適應性修改周期相對較長，經(jīng)過研究制定了以下2個方案。

1）過渡方案。修改列控中心A點進站有源應答器報文，將A點應答器描述的數(shù)據(jù)終點延長到與B點應答器（含虛擬數(shù)據(jù)）描述的數(shù)據(jù)終點一致［8］；同時作為防護措施，在A點應答器中將B點應答器丟失的鏈接反應描述為“常用制動”。該方案實施簡單，滿足短期過渡使用。

2）最終方案。完成股道內(nèi)接車方向電碼化，并按照盡頭式車站應答器運用原則開展標準設計。該方案涉及電碼化，需要時間相對較長［9］。

4 結(jié)論

1）盡頭式車站列控方案需綜合考慮。盡頭式車站情況復雜，ATP車載設備型號眾多，在現(xiàn)場按照盡頭式車站方案實施前，設計階段要充分考慮站房結(jié)構(gòu)、列控等級、各型車載邏輯、各型動車組長度、股道電碼化等情況，不滿足正常停車時，通過采用B點應答器注入合適長度虛擬數(shù)據(jù)、優(yōu)化B點應答器位置列車運行速度等手段，在保障列車運行安全的前提下，滿足運輸需求。

2）盡頭式車站需加強駕駛?cè)藛T管控。鑒于ATP列控車載設備在調(diào)車、目視行車、引導、隔離等模式下，列車的運行速度不允許超過40 km/h，為規(guī)避盡頭式車站沖撞風險，需加強對駕駛?cè)藛T的管理和控制。

3）針對盡頭式車站遇到的問題，從電務信號角度提出2個建議：一是股道接車方向?qū)崿F(xiàn)電碼化；二是盡頭式車站不宜采用CTCS-3列控等級，宜采用CTCS-2等級［10］。