客運專線車站防護區段設計方案優化研究

郭大帥

客運專線正線車站股道區段多采用ZPW-2000 有絕緣移頻軌道電路。2021 年8 月19 日，國鐵科法〔2021〕24 號文（簡稱“24 號文”）對《高鐵設計規范》作局部修訂，要求出站信號設在距離警沖標不小于5 m 或鄰近對向道岔的基本軌縫處，站臺兩端頭至出站信號機設防護區段［1］。對于不同防護區段長度、應答器距離站臺端頭絕緣節5 m 等與特定車載的匹配研究，現有文獻均未涉及。

某客運專線車站設防護區段，聯調聯試期間發現防護區段長度超過100 m 時，裝備H 型車載的動車組會產生制動；側線通過時，裝備T 型車載的動車組發生掉碼引起列車制動。本文對這2 個問題進行分析研究。

1 問題提出

客運專線正線股道分割、側線股道設防護區段的典型車站，股道內站臺、信號機、防護區段、應答器組等設備布置示例見圖1。圖1 中，為防止司機因對標停車誤差導致列車接收到防護區段H 碼從而引發緊急制動，防護區段距站臺端部的距離（a值）按照5 m設計［2］。客運專線車站股道有效長度L股=650 m，站臺長度L站臺=450 m，信號機距離警沖標L警沖標=5m［3］，防護區段標準長度L防=（L股-L站臺-2a-2L警沖標）/2=90 m。對于較大車站，部分股道有效長大于650 m，L防存在大于90 m的情況。

圖1 典型車站股道信號設備布置示例

24 號文對第14.4.8 條進行修訂，增加第3 款：設防護區段的股道，出站應答器組應設置在防護區段內，靠近站臺的應答器宜距站臺側絕緣節

5 m。

某客運專線車站股道設防護區段，某站11 條股道（含正線股道2 條）共設置18 個防護區段，長度從111~212 m 不等［4］。系統聯調聯試期間發現與防護區段長度、出站應答器布置［5-6］有關的2個問題：

1）裝備某H型車載動車組經過長度超過100 m的防護區段時產生制動（問題1）。

2）裝備某T 型車載動車組以接近80 km/h 速度側向通過防護區段后產生制動（問題2）。

2 問題分析

該站各股道防護區段與相鄰股道區段軌道電路基準載頻［7］不同，［CTCS-1］信息包單獨描述了防護區段軌道區段信息，出站有源應答器距離站臺端頭絕緣節10 m。

2.1 出站應答器丟失（問題1）

某H 型ATP 車載邏輯：檢測到出站信號機的軌道電路長度小于100 m 時，判定該區段為防護區段，軟件將對防護區段和站臺范圍軌道區段進行合并處理，不會丟失出站應答器；若防護區段軌道電路長度大于100 m，軟件不會進行防護區段和站臺范圍軌道區段的合并處理，列車進入防護區段，運行100 m 內收到的應答器判定為反向出站應答器并將其報文丟棄。H 型ATP 車載在股道發車時丟棄出站應答器報文，在后續運行中未再收到新的應答器，認為未按預期收到出站應答器，按照丟失出站應答器處理（轉入部分模式），輸出B7制動。

2.2 應答器載頻預告與接收的地面載頻信息逆序（問題2）

典型的3種車載判斷過絕緣節邏輯如下。

1） 某S 型車載：根據［CTCS-1］信息包給出的區段載頻及長度信息判斷過絕緣節。50 m 欠讀誤差作為開窗量，車載判斷車頭位置超過預告載頻終點50 m后視為進入下一區段。

2） 某H 型車載：根據［CTCS-1］信息包給出的區段載頻及長度信息判斷過絕緣節。欠讀誤差（運行后方相鄰區段長度×2%）加設備安裝偏差為開窗量，車載判斷車頭位置超過預告載頻終點開窗量長度后視為進入下一區段。

3） 某T 型車載：軌道電路信息接收單元（TCR）先后接收到絕緣節兩側不同的基準載頻時判斷過絕緣節。通過綜合判斷走行距離、過絕緣節信息識別列車所在位置。

S 型、H 型車載，通過走行距離判斷列車位置，列車到達某個位置按應答器預告載頻接收地面信息，不受過絕緣節信息影響；T型車載的列車定位、載頻接收受過絕緣節信息影響。因此，在某種條件下，過絕緣節信息與應答器預告載頻時序顛倒時，會影響列車定位及地面信息接收。

假設車站側線股道及兩側載頻布置依次為AB-A-B-A （如圖1 中9DG、4G1、4G2、4G3、8DG）［8］，經查閱相關資料，TCR 載頻正常解碼時間為0.72~0.9 s，應答器報文正常解碼時間為5 ms。防護區段靠近站臺端頭絕緣節距離出站有源應答器10 m，而在10 m 內TCR能夠解碼獲得載頻的列車速度不超過40 km/h。當列車以較高速度（如80 km/h）通過側線或發車時，T 型車載會先收到應答器信息后收到過絕緣節信息，出站應答器組預告當前所處防護區段載頻為B，出站信號機內方第一個區段載頻為A，因收到載頻變化信息在收到應答器預告載頻信息之后，誤以為B 變化為A（實際為A 變化為B），此時車載認為載頻為B 的防護區段已走完，列車越過出站信號機進入了咽喉區載頻為A 的區段。當預告載頻（咽喉區載頻為A的區段）與接收到的實際載頻（防護區段載頻B）不一致超過容忍值（開窗量）時，ATP 判斷應答器預告的載頻與實際接收到的載頻不一致，車載人機界面顯示27.9 Hz 的檢測碼（即掉碼），從而引起動車組制動［9］。

3 解決方案

3.1 優化防護區段載頻設置（方案1）

按照《列控系統應答器應用技術條件》（Q/CR 769—2020）第6.5.15.6 規定：一個閉塞分區內，當多個相鄰軌道區段基準載頻相同時，軌道區段應合并。若側線股道內3 個相鄰軌道區段基準載頻相同，［CTCS-1］信息包將防護區段與相鄰股道區段合并為一個軌道區段，當防護區段長度超過100 m 時，將不會丟失出站應答器；同時由于不存在過站臺端頭絕緣節，應答器載頻預告與接收的地面載頻信息逆序問題也將不存在。因此可將防護區段與股道區段按相同基準載頻布置，［CTCS-1］信息包描述G1/G2/G3為一個軌道區段。該方案不限制防護區段和出站應答器設置［10］，但對防護區段載頻布置有限制，對于即將開通或已開通項目，為配合防護區段載頻調整，列控中心、應答器、軌道電路、電纜等均需改動，改造代價高、周期長，因此該方案適用于新建項目。

3.2 修改車載軟件（方案2）

地面載頻布置維持B-A-B，H 型、T 型車載軟件進行升級修改。

1）經調研，客專車站最長到發線股道長910 m（警沖標到警沖標長度），考慮站臺長450 m，出站信號機距離警沖標5 m，信號機、站臺均居中布置，防護區段距站臺端部的距離（a值），則防護區段長為（910 m-10 m-450 m）/2-a=225 m，因此，H型車載軟件修改為“檢測到出站信號機的軌道電路長度小于225 m 時，判定該區段為防護區段”，這樣出站應答器能夠被車載正常識別。

2）T 型車載軟件增加絕緣節使用判斷條件，根據［CTCS-1］信息包中描述的軌道區段信息，在絕緣節接收窗口內收到絕緣節，且絕緣節后的載頻與應答器預告的下一段載頻一致，才使用該絕緣節。不會將收到應答器之后的過絕緣節認為是列車進入下一區段發生的載頻變化。

該方案不限制防護區段載頻、出站應答器布置，適應的防護區段范圍廣，適用于改造項目。

4 結束語

客運專線車站設置防護區段［11］是工程實踐中面臨的新課題，針對聯調聯試期間出現的應答器丟失問題，H型車載已完成軟件升級，再未發生因丟失出站應答器組而輸出制動的情況；對于應答器載頻預告與接收的地面載頻信息逆序引發的列車制動問題，T型車載已完成軟件升級，解決了車載因誤認為預告載頻區段與實際載頻區段不一致而掉碼的問題。針對新建項目采用優化防護區段載頻設置，改造項目采用修改車載軟件的解決方案，能夠為工程中類似問題的解決提供有益借鑒。