高速鐵路軌道區段長度對列車控制系統的影響

王 威

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

1 概述

當前我國高速鐵路的建設正處于發展階段，中國列車控制系統（CTCS）是保證高速鐵路行車安全和效率的重要控制系統，目前廣泛應用的是CTCS-2和CTCS-3級（簡稱C2和C3）列控系統。在列控系統中，車載設備根據應答器和無線閉塞中心（RBC）存儲的線路數據控制列車安全運行；軌道電路是地面設備中的基礎設備，用于列車占用檢查，軌道區段是構成閉塞分區的最小單元。實際應用過程中，軌道區段長度是否準確對列控系統的安全運行至關重要。

2 軌道區段長度的影響

在C2列控系統中，車載設備根據應答器發送的每個軌道區段的長度，結合軌道電路碼序計算行車許可長度。在C3列控系統中，RBC根據列車報告的位置及前方閉塞分區和進路情況，計算列車的行車許可長度并發送給車載設備，行車許可長度是前方各軌道區段長度的總和。在C2和C3級列控系統中，當軌道區段長度存在較大誤差時，會存在列車冒進信號、異常制動和緊急制動的危險。

2.1 列車冒進信號

如圖1所示，對于C2列車控制系統，當列車收到地面應答器發送的軌道區段長度（設計長度）是1 000 m，而現場安裝的軌道區段長度(實際長度)是900 m時，則車載設備根據應答器計算的行車許可長度比實際長度長100 m；同樣對于C3級列車控制系統， RBC中存儲的該軌道區段長度是1 000 m，發送給列車的行車許可長度比實際長度長100 m，這種情況下就存在列車冒進信號的危險。

2.2 列車異常制動

在C2級列控系統中，應答器發送軌道電路信息包括軌道區段長度、載頻、信號機類型。車載設備根據這些信息進行載頻鎖定，當軌道區段長度存在較大誤差時，會存在車載掉碼觸發列車異常制動的危險。

如圖2所示，列車收到地面應答器發送的軌道區段載頻1 700 Hz的軌道區段長度為1 000 m，而現場實際安裝的軌道區段長度是900 m，則車載設備在最后100 m時接收不到1 700 Hz的載頻信息，會出現掉碼現象導致列車異常制動。

2.3 列車緊急制動

C3列控系統中，如果軌道區段長度存在較大誤差，會導致聯鎖發送的列車占用信息和RBC列車位置報告不一致而觸發緊急制動。

如圖3所示，B1應答器距離S1軌道區段起點200 m，如果軌道區段的RBC數據描述長度為1 000 m，而軌道區段實際長度只有900 m。當車載走行到距離B1應答器1 150 m時，RBC通過計算判斷列車還在S1區段，并沒有進入下一個區段S2。而實際上列車已進入S2區段，聯鎖將S2區段占用的信息發送給RBC。此時RBC會認為不是本車占用，向列車發送至S2區段信號點的CEM(有條件制動)，導致車載觸發緊急制動。

3 軌道區段長度誤差對工程數據的影響

如果軌道區段設計長度和實際長度的誤差較大，會導致應答器、RBC、臨時限速服務器（TSRS）、列控中心、CTC數據的修改。如圖4所示，當軌道區段B1的長度誤差較大，信號機S10的里程錯誤時，需要修改的設備和數據如下。

3.1 應答器

一個應答器需要發送的軌道區段信息包括前方第二個應答器組，再加一個制動距離范圍內的軌道區段，按照300 km/h到0的制動距離，每個應答器需要發送前方約20 km范圍內的軌道區段。

如圖4所示，正方向從S1信號機到S10信號機處的應答器均發送B1軌道區段的信息。因此，當B1軌道區段長度存在誤差時，正向需要修改22個應答器的報文，反向需要修改至少7組應答器的報文，整個修改的區間范圍約34 km。

3.2 列控中心

如果B1軌道區段距離車站較近，則所有的列車發車進路報文需要修改；如果B1軌道區段是列控中心臨時限速管轄范圍的邊界，則必須修改列控中心報文；如果B1軌道區段是正向A站（左側車站）和反向B站（右側車站）列控中心管轄范圍的邊界，則A、B兩個車站均需要修改列控中心報文。

3.3 RBC

每個軌道區段長度在RBC數據里都有定義，并且根據每個軌道區段的長度給列車發送行車許可。如果B1軌道區段是兩個RBC管轄范圍的分界點，則B1軌道區段長度誤差會導致兩個RBC數據的修改。

3.4 TSRS

TSRS配置了每一個閉塞分區信號機的公里標，在設置限速時，根據設置的臨時限速公里標和列車占用的區段，判斷列車距離限速區段的位置，判斷是否具備設置臨時限速條件。如果S10信號點為相鄰兩個TSRS的管轄邊界，則需要同時修改兩個TSRS的數據。

3.5 CTC

臨時限速在CTC設備操作終端進行擬定，然后發送給TSRS。在CTC軟件中配置了每個信號機的公里標，當S10信號點的位置變動后，CTC必須修改數據。

以上設備在數據修改后，必須經過以下流程：軟件配置數據編制→軟件配置數據審核→室內集成測試→電務段廠內驗收測試→現場驗收測試→現場升級→現場動車組驗證，可見數據修改帶來的工作量極大。

4 軌道區段長度的測量

在工程設計初期，就需要進行軌道區段長度的測量工作，前期工作不到位，測量誤差較大不僅對系統集成和聯調聯試影響很大，同時也會帶來大量的數據修改工作。因此正確的軌道區段測量方法可大量減少重復性工作，避免人力與財力的浪費，提高系統集成、聯調聯試工作的效率和質量。

4.1 區間軌道區段長度測量

區間軌道區段長度需測量每個軌道區段及分割點的長度，相鄰兩個區段正向運行方向第一BA之間的距離,如圖5所示。

4.2 站內軌道和曲線軌道區段長度測量

站內軌道區段長度需測量每個道岔區段及股道長度，如圖6所示。

測量時如果是用鋼尺，測量軌道中心兩點長度，對于岔區或曲線半徑較大的區段，每一次測距長度應適當減少，以減少曲線影響，確保測量數據的準確性；如果使用滾輪測距手推車，應對里軌和外軌分別測量，并將長度相加取平均值，不能以工務的百米標為參照點進行測量。

4.3 分相區軌道區段長度測量

由于分相區可能存在實際位置和地面位置不符，或長短不一致的情況，現場需要測量正斷標和反斷標距分相區附近最近信號點的距離和分相區的長度。

舉例：如圖7所示，假設距離正向斷標最近的一架信號機3098，3098信號機公里標為X km，以此為起點測出L1長度和L2長度，則A點斷標公里標為（X+L1）km，B點斷標公里標為（X+L1+L2）km，分相區長度為（L2）km。

4.4 數據整理

測量后記錄所有測量長度，以表格形式匯總整理并提供給設計單位，由設計單位依據現場實際測量結果，修改列控系統工程數據表和設計圖紙，作為應答器報文編制和列控中心軟件配置的依據。

如果圖紙設計的安裝位置，不滿足應答器安裝要求，施工單位應根據現場情況調整安裝位置，并與設計單位確認，設計單位根據實際安裝位置修改列控系統工程數據表和設計圖紙。

5 結語

在高速鐵路和客運專線工程建設過程中，在應答器、列控中心、RBC報文編制之前，如果現場施工單位測量的軌道區段的長度數據結果能夠及時、準確、可靠地反饋到列控工程數據中，可盡量減少因軌道區段長度誤差較大導致的應答器、列控中心、RBC數據反復修改，使聯調聯試更加順利，實現設計、施工、設備三位一體，今后的列車控制系統工程建設和系統集成水平將更上一個層次。