石武客運專線地面應答器設置的研究

姜守軒

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

1 概述

地面應答器是一種可以發送數據報文的高速數據傳輸設備,通過地對車的數據傳輸控制列車運行[1]。應答器報文主要包括定位信息、線路坡度、線路允許速度、等級轉換、特殊區段(含橋梁、隧道、分相區等)、文本信息、里程信息、軌道區段(含軌道區段名稱、長度、載頻等)、臨時限速、大號碼道岔等內容。目前我國已經實施的客運專線工程中,合武鐵路、沿海鐵路為CTCS-2列控系統,鄭西客運專線為CTCS-3級列控系統。目前鐵道部有關CTCS-2及CTCS-3級列控系統地面應答器的布置規范主要有兩條：科技運[2008]143號《CTCS-2級列控系統應答器應用原則(V1.0)》,科技運[2008]144號《CTCS-3級列控系統應答器應用原則(V1.0)》。結合相關部文及合武、甬溫、溫福、鄭西客運專線地面應答器布置工程設計中遇到的一些問題,主要包括區間反向應答器的布置、相鄰應答器組間的最小距離、股道中間DW應答器的設置位置、樞紐內存在多個里程系等,對石武客運專線地面應答器的設置進行了研究。

2 區間反向應答器的布置

根據科技運[2008]144號文的規定,設置在進站口的有源應答器組內的無源應答器可用來寫反向線路信息,當此應答器的容量不能滿足要求時,應在區間設置反向應答器組(FQ)[2]。反向中繼應答器組可與區間應答器共用,當區間應答器組容量不能滿足要求時,可增加無源應答器發送反向線路數據。如圖1所示。

圖1 反向中繼應答器組設置示意

在CTCS-3級列控線路中,區間每個閉塞分區入口處設置2個及以上無源應答器構成的Q應答器組,當區間相鄰的2個應答器組之間的距離超過1500 m時,在2組應答器組中間應增加由單個應答器構成的DW應答器組[3]。可在Q或DW應答組中增加1個或多個應答器用來寫反向數據。根據鄭西客運專線、武廣客運專線的反向應答器的測算經驗,每個應答器最多可以寫入4～5 km的反向線路數據,超過4～5 km時需要另外增加反向應答器。

設置在中繼站處的有源應答器組ZJ1和ZJ2中的無源應答器也可以用來寫反向線路數據[4]。如果在ZJ1和ZJ2中均寫入反向線路數據,則ZJ2需要將ZJ1的數據完全冗余,這樣就使得ZJ2的容量變得很大,可能需要在ZJ2中另外增加無源應答器用來寫反向線路數據。因此在鄭西地面應答器的設置中,只選擇ZJ2用來寫反向線路數據,這樣就不需要另外增加應答器。

石武客運專線河南境內正線、鄭西貫通線客運專線配置CTCS-3級列控系統地面設備,根據上述分析,石武CTCS-3級列控線路暫考慮按照以下方案布置發送反向線路數據的應答器。

(1)進站口設置由1個有源應答器和2個無源應答器組成的應答器組,其中2個無源應答器均可用來發送反向線路數據。

(2)從進站口反向至中繼站有源應答器組之間線路,每隔4～5 km在Q或DW應答器組中增加1個無源應答器用來發送反向線路數據。

(3)中繼站處的有源應答器組ZJ2中的無源應答器用來發送反向線路數據。

(4)從中繼站至鄰站反向進站口之間線路,每隔4～5 km在Q或DW應答器組中增加1個無源應答器用來發送反向線路數據。

鄭州樞紐聯絡線配置CTCS-2級列控系統地面設備,該段線路列車速度較低,制動距離較短,每個反向應答器可寫入5～6 km的反向線路數據[5]。因此該段線路的反向應答器的布置暫考慮在上述1～4條的基礎上,將每組反向應答器的數據范圍擴大為5～6 km。見圖2。

圖2 反向應答器布置示意

3 應答器組間最小距離及應答器組與絕緣節間的距離要求

根據科技運[2008]143號、144號文的要求,“相鄰應答器組之間應滿足最小距離要求”,并未對相鄰應答器組之間的距離作出具體的要求,本文結合合武鐵路、沿海鐵路、鄭西客運專線地面應答器的設置對此距離進行了分析。

地面應答器發送線路數據,車載設備收到數據后,首先會對收到的數據進行解碼，解碼時間隨列車運行速度變化而改變,將收到的數據解碼并執行后,方能接收下一組應答器發送的數據[6]。因此,如果兩組應答器組之間距離過小,車載設備尚未將前一組應答器解碼完畢,列車便到達了下一組應答器,會導致應答器數據丟失,對行車安全造成威脅。根據已實施的幾條鐵路及客運專線的測試經驗,當列車以200～250 km/h速度運行時,該距離為30 m；當列車以300～350 km/h速度運行時,該距離為50 m[7]。相鄰兩組應答器組之間的最小距離定為50 m時,可保證列車收到每一組應答器數據,不會造成數據丟失[8]。因此,石武客運專線地面應答器的設置,暫考慮相鄰兩組應答器之間的最小距離為50 m。

另根據科技運[2008]144號、143號文要求,“正線應答器組內應答器距離調諧單元BA或機械絕緣節的最小距離為(30±0.5) m”。在信號系統的工程設計中,信號設備平面布置圖上僅標識了信號點(信號機、信號標志牌、或分割點)的里程,因此應答器應按照圖3布置。

圖3 應答器距離BA的最小距離示意(單位：m)

4 車站內股道中間DW應答器的設置

CTCS-3級列控系統的車站站內股道上,科技運[2008]144號文規定“車站各股道中間設置由單個應答器構成的應答器組,用于列車停車定位”。該應答器的設置,除滿足這條規定外,還需滿足“正線應答器組內應答器距離調諧單元BA或機械絕緣節的最小距離為(30±0.5) m”的要求[9]。因此,對于股道上沒有分割點的股道,應答器可設置于股道中間位置；對于股道上有分割點的股道,應答器的位置應該距離分割點處絕緣節至少30 m的距離。如圖4所示。

圖4 股道中間DW應答器的設置(單位：m)

5 其他應注意的問題

(1)石武客運專線鄭州樞紐及相關聯絡線工程配置客運專線CTCS-2級列控系統設備。從石武客運專線正線進入聯絡線時,需要設置CTCS-3/CTCS-2級間轉換應答器。鄭西、武廣客運專線在進行該轉換點的設置時,經過了多次的反復探討。因此級間轉換點的設置應充分與RBC等設備相關廠家溝通,充分考慮時速350 km動車的制動距離,尋找合適的級間轉換點[10]。

(2)鄭州樞紐線路情況比較復雜,各條聯絡線使用了不同的運營里程，對不同運營里程之間的轉換關系,有兩種處理方法。一是將不同的里程系看做斷鏈來處理,在適當的位置增設DL應答器；另一種方法需要與報文廠家充分溝通,在應答器報文內部采取適當的方法進行邏輯處理。

6 結語

綜上所述,本文在科技運[2008]143號、144號文的基礎上,充分借鑒了合武、甬臺溫、溫福、鄭西客運專線等線路地面應答器設置的經驗,對石武客運專線從方向應答器的設置、應答器最小組間距、應答器距離BA最小距離、股道中間DW應答器的設置樞紐及聯絡線不同里程系的處理等幾個方面進行了研究,為即將開展的石武客運專線信號專業施工圖設計提供了很好的借鑒。

[1]李向紅.高速鐵路中的查詢應答器[J].鐵道通信信號,2004(10).

[2]科技運[2008]144號，CTCS-3級列控系統應答器應用原則(V1.0)[S].

[3]科技運[2008]143號，CTCS-2級列控系統應答器應用原則(V1.0)[S].

[4]田曉平.鐵路客運專線應答器組中所含的最大應答器數量限制[J].中國新技術新產品,2009(10).

[5]中華人民共和國鐵道部.CTCS-2級應答器報文定義及應用原則(暫行)[S].北京：中國鐵道出版社,2008.

[6]中華人民共和國鐵道部.CTCS-3級列控系統總體技術方案[M].北京：中國鐵道出版社,2008.

[7]TB10621—2009，高速鐵路設計規范(試行)[S].

[8]熊向杰.CTCS地面點式應答器的設計[J].科技信息(學術版),2007(13).

[9]中華人民共和國鐵道部.鐵路技術管理規程[S].北京：中國鐵道出版社,2007.

[10]王俊峰.一種新型CTCS-2級列車控制系統研究[J].鐵道學報,2008(1).