樞紐內(nèi)CTCS-3向CTCS-2級(jí)間轉(zhuǎn)換設(shè)置位置的探討

張劼

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

樞紐內(nèi)CTCS-3向CTCS-2級(jí)間轉(zhuǎn)換設(shè)置位置的探討

張劼

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

分析樞紐內(nèi)特殊情況下CTCS-3向CTCS-2級(jí)間轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，結(jié)合工程實(shí)踐提出解決方案。

列控系統(tǒng)；應(yīng)答器；級(jí)間轉(zhuǎn)換

1 背景

中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)CTCS根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為5級(jí)（CTCS-0級(jí)─CTCS-4級(jí)）。

CTCS-2（以下簡(jiǎn)稱“C2”）級(jí)列控系統(tǒng)是基于軌道電路和點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸列車運(yùn)行許可信息并采用目標(biāo)-距離模式監(jiān)控列車安全運(yùn)行的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。

CTCS-3（以下簡(jiǎn)稱“C3”）級(jí)列控系統(tǒng)是基于GSM-R無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)車-地信息雙向傳輸，無(wú)線閉塞中心（RBC）生成行車許可，軌道電路實(shí)現(xiàn)列車占用檢查，應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)列車定位，并具備C2級(jí)功能的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。

在工程實(shí)踐中，受限于站場(chǎng)設(shè)置、GSM-R網(wǎng)絡(luò)單網(wǎng)交織覆蓋范圍、C2與C3移動(dòng)授權(quán)傳輸方式的差異及C2與C3臨時(shí)限速下達(dá)范圍的差異等客觀條件，經(jīng)常遇到在樞紐內(nèi)C3→C2級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)C3與C2允許速度不一致的情況，若C3與C2速度差大于10 km/h，則會(huì)觸發(fā)列車緊急制動(dòng)。如果上述限制性因素難以排除，則需要從設(shè)計(jì)角度采取一定的措施，保證C3與C2在級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)允許速度一致。

本文重點(diǎn)討論C3級(jí)→C2級(jí)列控系統(tǒng)級(jí)間轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。

2 理論

2.1 相關(guān)規(guī)范的規(guī)定

《CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》（以下簡(jiǎn)稱“C3總體技術(shù)方案”）是C3級(jí)列控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)文件，為C3級(jí)列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)原則。

《CTCS-2/CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)等級(jí)轉(zhuǎn)換應(yīng)用原則（V1.0）》（以下簡(jiǎn)稱“C2/C3等級(jí)轉(zhuǎn)換應(yīng)用原則”）對(duì)C2區(qū)域/C3區(qū)域邊界設(shè)置等級(jí)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則提供了指導(dǎo)原則。

C3總體技術(shù)方案第3.4.2章節(jié)中規(guī)定：“C3向C2級(jí)進(jìn)行級(jí)間轉(zhuǎn)換需設(shè)置下列轉(zhuǎn)換點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)（LTA）：在至轉(zhuǎn)換點(diǎn)唯一進(jìn)路入口處設(shè)置該點(diǎn)，當(dāng)列車前端通過(guò)該點(diǎn)時(shí)，車載設(shè)備將向RBC報(bào)告所在位置，RBC判斷為唯一進(jìn)路時(shí)向車載設(shè)備提供行車許可及等級(jí)轉(zhuǎn)換命；2）轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)（LTO）：當(dāng)列車前端通過(guò)LTO點(diǎn)時(shí)，本務(wù)端的車載設(shè)備執(zhí)行C3級(jí)→C2級(jí)的控車轉(zhuǎn)換，非本務(wù)端處于休眠模式（SL）的車載設(shè)備記錄等級(jí)轉(zhuǎn)換信息”。

C3總體技術(shù)方案第3.4.6.1等級(jí)轉(zhuǎn)換預(yù)告章節(jié)中規(guī)定：“當(dāng)列車需要駛離C3級(jí)線路并進(jìn)入C2級(jí)區(qū)域時(shí)，RBC應(yīng)在列車前端距C3級(jí)/C2級(jí)轉(zhuǎn)換邊界一定距離時(shí)，使用等級(jí)轉(zhuǎn)換命令向車載設(shè)備發(fā)送在C3級(jí)/C2級(jí)轉(zhuǎn)換邊界轉(zhuǎn)換為C2級(jí)控車的等級(jí)轉(zhuǎn)換預(yù)告命令。

轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)（LTA）距轉(zhuǎn)換邊界的最小距離應(yīng)大于車載與RBC通信時(shí)間（5 s）+司機(jī)確認(rèn)（5 s）過(guò)程中列車走行的距離”。

C3總體技術(shù)方案第3.4.6.2等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行章節(jié)中規(guī)定：“C3級(jí)/C2級(jí)等級(jí)轉(zhuǎn)換邊界一般應(yīng)是閉塞分區(qū)和RBC控制范圍的邊界，當(dāng)列車前端通過(guò)C3級(jí)/C2級(jí)轉(zhuǎn)換邊界時(shí)，車載設(shè)備根據(jù)RBC命令將轉(zhuǎn)為C2級(jí)系統(tǒng)控車。

為使列車能以C2級(jí)最大允許運(yùn)行速度通過(guò)C3級(jí)/C2級(jí)轉(zhuǎn)換邊界，在C3級(jí)區(qū)段從RBC得到的C3級(jí)行車許可將向C2級(jí)區(qū)域延伸一定距離（完整常用制動(dòng)距離）。

在C3級(jí)向C2級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)，車載設(shè)備C3級(jí)控制單元和C2級(jí)控制單元應(yīng)實(shí)時(shí)通信，C3級(jí)控制單元比較列車的實(shí)際速度與C2級(jí)控制單元的允許速度。若實(shí)際速度高于允許速度，則由C3級(jí)控制單元觸發(fā)常用制動(dòng)；當(dāng)列車速度低于C2級(jí)控制單元允許速度后，實(shí)施等級(jí)轉(zhuǎn)換”。

C2/C3等級(jí)轉(zhuǎn)換應(yīng)用原則第4.1.4.1條規(guī)定：“[ZX-3/2]應(yīng)答器組不宜設(shè)在列車制動(dòng)區(qū)（降速區(qū)）的軌道區(qū)段。”

2.2 實(shí)際工程應(yīng)用原則

C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換需由地面通過(guò)設(shè)置級(jí)間轉(zhuǎn)換預(yù)告應(yīng)答器組和執(zhí)行應(yīng)答器組的方式實(shí)現(xiàn)，在RBC數(shù)據(jù)中不配置等級(jí)轉(zhuǎn)換信息。[YG-3/2]應(yīng)答器組與[ZX-3/2]應(yīng)答器組的設(shè)置原則按如下2種情況考慮：

1）當(dāng)C3級(jí)和C2級(jí)列車運(yùn)行速度一致時(shí)，[YG-3/2]應(yīng)答器組距[ZX-3/2]應(yīng)答器組的距離應(yīng)不小于列車以線路允許速度運(yùn)行5 s的距離。

2）當(dāng)C3級(jí)和C2級(jí)列車運(yùn)行速度不一致時(shí)，為避免在級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)出現(xiàn)允許速度差，從而引發(fā)制動(dòng)停車，要求[YG-3/2]應(yīng)答器組距[ZX-3/2]應(yīng)答器組的距離不小于列車以C3允許速度降至C2允許速度的距離。

3 實(shí)踐

3.1 原設(shè)計(jì)情況

某樞紐站設(shè)高速場(chǎng)和城際場(chǎng)，分別連接高速客專及城際客專。詳細(xì)站場(chǎng)布置如圖1所示。其中高速客專為C3線路，正線線路允許速度為300 km/h（如圖1中淺灰色區(qū)域所示），城際客專為C2線路，正線線路允許速度為200 km/h。對(duì)于本站的C2線路，GSM-R單網(wǎng)交織網(wǎng)絡(luò)僅覆蓋至XM、XB、XMN、XBN進(jìn)站口處。

高速客專SN、S口的C3列車經(jīng)2#、4#道岔（均為42號(hào)大號(hào)碼道岔，道岔側(cè)向允許通過(guò)速度為160 km/h）可轉(zhuǎn)場(chǎng)進(jìn)入城際場(chǎng)VIG及XIG，按C2行車可開(kāi)往XM、XB、XMN及XBN口；高速場(chǎng)C3列車在7G及10G經(jīng)5/7及9/11號(hào)道岔（均為18號(hào)道岔，道岔側(cè)向允許通過(guò)速度為80 km/h）可向XB及XBN口發(fā)車。該樞紐站原C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)設(shè)計(jì)情況如下：1）在2#、4#道岔岔后，設(shè)置[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應(yīng)答器組。

2）在5/7、9/11號(hào)道岔岔后，設(shè)置[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應(yīng)答器組。

3.2 原級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)設(shè)置存在的問(wèn)題

1）當(dāng)辦理SN向VIG的接車或通過(guò)進(jìn)路時(shí)，若VIG或離去區(qū)段有低于80 km/h的臨時(shí)限速，C2系統(tǒng)根據(jù)收到的UU碼在進(jìn)站口降速至45 km/h（全進(jìn)路限速45 km/h），而C3系統(tǒng)在經(jīng)2#道岔側(cè)向時(shí)，允許速度高于45 km/h，導(dǎo)致C2、C3系統(tǒng)在2#道岔存在允許速度差。

2）當(dāng)辦理SN向VIG的接車或通過(guò)進(jìn)路時(shí)，C2系統(tǒng)經(jīng)2#道岔側(cè)向的允許速度為80 km/h，而C3系統(tǒng)在經(jīng)2#道岔側(cè)向時(shí)，允許速度高于80 km/h，導(dǎo)致C2、C3系統(tǒng)在2#道岔存在允許速度差。

3）當(dāng)辦理S向XIG的接車或通過(guò)進(jìn)路時(shí)，在下列情況C2系統(tǒng)根據(jù)收到的UU碼在進(jìn)站口降速至45 km/h（全進(jìn)路限速45 km/h），而C3系統(tǒng)在經(jīng)4#道岔側(cè)向時(shí)，允許速度高于45 km/h，導(dǎo)致C2、C3系統(tǒng)在4#道岔岔后存在允許速度差：

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的接車進(jìn)路，XIG有臨時(shí)限速。

圖1 某樞紐站示意圖

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的向XBN口的通過(guò)進(jìn)路，側(cè)向進(jìn)路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段有低于45 km/h的臨時(shí)限速。

*辦理由S經(jīng)4、17/19號(hào)道岔側(cè)向的向XMN口的通過(guò)進(jìn)路，側(cè)向進(jìn)路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段有低于45 km/h的臨時(shí)限速。

4）當(dāng)辦理S向XIG的接車或通過(guò)進(jìn)路時(shí)，在下列情況C2系統(tǒng)無(wú)法發(fā)送大號(hào)碼道岔報(bào)文信息，根據(jù)收到的UUS碼在進(jìn)站口降速至80 km/h（全進(jìn)路限速80 km/h），而C3系統(tǒng)在經(jīng)4#道岔側(cè)向時(shí)，允許速度高于80 km/h，導(dǎo)致C2、C3系統(tǒng)在4#道岔岔后存在允許速度差：

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的接車進(jìn)路。

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的向XBN口的通過(guò)進(jìn)路，進(jìn)路許可長(zhǎng)度小于制動(dòng)距離檢查范圍。

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的向XBN口的通過(guò)進(jìn)路，側(cè)向進(jìn)路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段制動(dòng)距離內(nèi)有低于160 km/h的臨時(shí)限速。

*辦理由S經(jīng)4、17/19號(hào)道岔側(cè)向的向XMN口的通過(guò)進(jìn)路。

3.3 解決方案

3.3.1 方案一

3.3.1.1 C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)的選擇

為了避免列車在級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)C2與C3允許速度不一致的情況，設(shè)計(jì)首先考慮級(jí)間轉(zhuǎn)換LTA與LTO點(diǎn)之間的距離，應(yīng)滿足列車從LTA點(diǎn)以線路最高允許速度運(yùn)行，并在LTO點(diǎn)減速至45 km/h（最大常用制動(dòng)）的長(zhǎng)度要求，長(zhǎng)度估算如表1所示。

表1 C3→C2級(jí)間轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度計(jì)算表

假設(shè)列車以最高165 km/h速度經(jīng)2#、4#大號(hào)碼道岔側(cè)向進(jìn)入城際場(chǎng)。由表1可知，C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換所需最小長(zhǎng)度估算值約1 800 m，而S、SN進(jìn)站口至XBN、XMN、XB、XM進(jìn)站口的長(zhǎng)度約為2 108 m，因此經(jīng)2#、4#道岔的C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)選擇在S、SN進(jìn)站口，而C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)選擇在XBN、XMN、XB、XM進(jìn)站口較為合適。

假設(shè)列車以最高的85 km/h速度經(jīng)5/7、9/11號(hào)道岔側(cè)向進(jìn)入城際場(chǎng)。由表1可知，C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換所需最小長(zhǎng)度估算值約350 m，而S7、S10出站信號(hào)機(jī)至XB、XBN進(jìn)站口的長(zhǎng)度約為386 m，因此經(jīng)5/7、9/11號(hào)道岔的C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)選擇在S7、S10出站信號(hào)機(jī)處，而C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)選擇在XB、XBN進(jìn)站口較為合適。

3.3.1.2 C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器的布置

在應(yīng)答器容量允許、應(yīng)答器位置合理且滿足上文要求的前提下，級(jí)間轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)、級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)應(yīng)答器組應(yīng)盡量考慮與其他應(yīng)答器組合設(shè)置。

對(duì)于經(jīng)高速場(chǎng)SN、S進(jìn)站口2#、4#大號(hào)碼道岔側(cè)向至城際場(chǎng)VIG、XIG的進(jìn)路：

*采用S及SN進(jìn)站口[JZ]應(yīng)答器組中的有源應(yīng)答器兼做向XBN、XMN、XB、XM進(jìn)站口的[YG-3/2]及[FYG-3/2]應(yīng)答器；

圖2 方案一應(yīng)答器布置示意圖

*采用XB、XBN進(jìn)站口[JZ]應(yīng)答器組中的無(wú)源應(yīng)答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應(yīng)答器；

*采用XM、XMN進(jìn)站口[JZ]應(yīng)答器組中的無(wú)源應(yīng)答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應(yīng)答器。

對(duì)于高速場(chǎng)7G、10G經(jīng)5/7、9/11號(hào)道岔側(cè)向的發(fā)車進(jìn)路：

*采用S7及S10出站信號(hào)機(jī)[CZ]應(yīng)答器組中有源應(yīng)答器兼做高速場(chǎng)[FYG-3/2]及[YG-3/2]應(yīng)答器；

*采用XB、XBN進(jìn)站口[JZ]應(yīng)答器組中的無(wú)源應(yīng)答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應(yīng)答器。

在收到[YG-3/2]及[FYG-3/2]級(jí)間轉(zhuǎn)換預(yù)告應(yīng)答器報(bào)文后，C2車載向C3車載提供C2系統(tǒng)允許速度，C3車載開(kāi)始向C2允許速度減速。上述方案中，級(jí)間轉(zhuǎn)換預(yù)告應(yīng)答器與級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行應(yīng)答器之間的距離滿足從線路最高允許速度（LTA點(diǎn)）減速至45 km/h（LTO點(diǎn)）的制動(dòng)距離要求，從而保證C3、C2系統(tǒng)在級(jí)間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)允許速度一致。應(yīng)答器布置如圖2所示（淺灰色部分）。

3.3.2 方案二

根據(jù)前述的級(jí)間轉(zhuǎn)換應(yīng)答器工程應(yīng)用布置原則，可將[YG-3/2]布置在C3級(jí)和C2級(jí)列車運(yùn)行速度一致的位置，[YG-3/2]應(yīng)答器組距[ZX-3/2]應(yīng)答器組的距離不小于列車以線路允許速度運(yùn)行5 s的距離。

因此，在區(qū)間完成C3與C2級(jí)間轉(zhuǎn)換即可滿足C2、C3在預(yù)告點(diǎn)運(yùn)行速度一致的條件。在XB、XBN、XM、XMN進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方450 m處（避開(kāi)列尾限速保持區(qū)域）設(shè)置[YG-3/2]及[FYG-3/2]應(yīng)答器組，在距離預(yù)告點(diǎn)、反向預(yù)告點(diǎn)280 m處（按線路最高允許速度200 km/h運(yùn)行5 s的距離）設(shè)置[ZX-3/2]及[FZX-3/2]應(yīng)答器組。但由于級(jí)間轉(zhuǎn)換區(qū)域需GSM-R單網(wǎng)交織覆蓋， XB、XBN、XM、XMN進(jìn)站口滿足C3級(jí)控車需求的G網(wǎng)需向區(qū)間延伸，通信基站的投資將增加。應(yīng)答器布置如圖3所示（淺灰色部分）。

The paper analyzes the problem of level transmission from СTСS-3 to СTСS-2 in special situation in a junction station, and gives the solution based on engineering practice.

СTСS; balise; level transmission

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.002