新建高鐵引入既有樞紐列控系統(tǒng)適應(yīng)性改造的研究與分析

劉露露 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海電務(wù)段

本文以我局近十年來(lái)新建高鐵引入樞紐的列控系統(tǒng)改造實(shí)例為藍(lán)本，分別從新線引入樞紐的工作特點(diǎn)、列控系統(tǒng)引入樞紐的分類、改造的總體思路、具體實(shí)施過(guò)程中的重點(diǎn)工作等方面對(duì)樞紐地區(qū)適應(yīng)性改造的情況進(jìn)行了深入分析，為以后的高鐵引入既有樞紐列控系統(tǒng)改造工作提供參考。

1 新線引入樞紐的工作特點(diǎn)

1.1 工作要求高

既有樞紐設(shè)備均為在用設(shè)備，施工結(jié)束后必須立即開(kāi)通啟用，投入第二天的正常運(yùn)用，對(duì)工程質(zhì)量、軟件質(zhì)量、施工組織、試驗(yàn)全面準(zhǔn)確等要求高。

1.2 涉及設(shè)備多

CTCS-2、3級(jí)列控引入樞紐幾乎涉及信號(hào)的所有系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)站場(chǎng)站型發(fā)生變化，通常需修改聯(lián)鎖、列控、CTC、TSRS、RBC等軟件以及信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、采集驅(qū)動(dòng)配線、電源屏容量、集中監(jiān)測(cè)接口、路局中心的CTC、TDCS設(shè)備修改等。

1.3 試驗(yàn)工作量大

樞紐車(chē)站站場(chǎng)一般比較大、方向多，聯(lián)鎖關(guān)系復(fù)雜，試驗(yàn)的難度大，通常需要多個(gè)試驗(yàn)小點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的掛聯(lián)試驗(yàn)，而且每一次試驗(yàn)均需進(jìn)行軟件的倒換，結(jié)束后又要保證設(shè)備的正常恢復(fù)。

1.4 時(shí)間緊張

一是體現(xiàn)在整個(gè)工期上，基本上是按開(kāi)通日期倒排進(jìn)度，沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題的余地；二是體現(xiàn)在每次施工上，尤其是現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)掛試驗(yàn)，新舊軟件倒換需占用一定的時(shí)間；三是體現(xiàn)在廠家的軟件提供上，提供日期與開(kāi)通目標(biāo)日期時(shí)間有限。

2 列控系統(tǒng)引入樞紐的分類

目前新建高鐵的列控等級(jí)普遍采用CTCS-2級(jí)或CTCS-3級(jí)，基于既有樞紐地區(qū)列控等級(jí)的不同情況，主要分為以下幾種類型：

（1）CTCS-2級(jí)新線引入CTCS-3級(jí)樞紐；

（2）CTCS-2級(jí)新線引入CTCS-2級(jí)樞紐；

（3）CTCS-2級(jí)新線引入CTCS-0/1級(jí)樞紐；

（4）CTCS-3級(jí)新線引入CTCS-3級(jí)樞紐；

（5）CTCS-3級(jí)新線引入CTCS-2級(jí)樞紐；

（6）CTCS-3級(jí)新線引入CTCS--0/1級(jí)樞紐。

3 列控系統(tǒng)引入樞紐的總體技術(shù)思路

列控系統(tǒng)適應(yīng)性改造的總體思路就是保證新建與既有列控系統(tǒng)車(chē)站之間、車(chē)站與中心之間、車(chē)載與地面系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)設(shè)備聯(lián)通、信息接口聯(lián)通、信息流聯(lián)通，以形成整體功能系統(tǒng)。

結(jié)合引入樞紐的不同類型和實(shí)際情況，需要分別來(lái)制定列控系統(tǒng)改造的具體方案，具體為：

3.1 CTCS-2級(jí)新線引入CTCS-3級(jí)樞紐

圖1 在既有樞紐內(nèi)增設(shè)C2→C3級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)

當(dāng)新建線路采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-2級(jí)列控等級(jí)，既有樞紐采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-3級(jí)列控等級(jí)時(shí)，由于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)可以向下兼容，所以可以采用兩種接入方式：

一是既有樞紐不做改造，在新線中按CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組進(jìn)入樞紐后仍維持既有CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行，而原在樞紐地區(qū)采用CTCS-3級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組也仍按原模式運(yùn)行，新舊互不干擾。二是在既有樞紐內(nèi)增設(shè)C2→C3級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)，示意圖見(jiàn)圖1。

在新線中按CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組進(jìn)入樞紐后，通過(guò)新設(shè)的C2→C3級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)為CTCS-3級(jí)模式運(yùn)行，由樞紐以CTCS-3級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組通過(guò)新設(shè)的C3→C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)為CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行。

3.2 CTCS-2級(jí)新線引入CTCS-2級(jí)樞紐

當(dāng)新建線路采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-2級(jí)列控等級(jí)，而既有樞紐也采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-2級(jí)列控等級(jí)時(shí)，無(wú)需做額外改造，在新線中按CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組進(jìn)入樞紐后仍繼續(xù)以CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行。

3.3 CTCS-2級(jí)新線引入CTCS-0/1級(jí)樞紐

當(dāng)新建線路采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-2級(jí)列控等級(jí)，既有樞紐采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-0/1級(jí)列控等級(jí)時(shí)，可以采用兩種接入方式：

一是對(duì)既有樞紐按CTCS-2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，完成后即與3.2的模式相同。二是既有樞紐內(nèi)增設(shè)C2→C0級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)，示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 既有樞紐內(nèi)增設(shè)C2→C0級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)

在新線中按CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組進(jìn)入樞紐后，通過(guò)新設(shè)的C2→C0級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)為CTCS-0/1級(jí)模式運(yùn)行，由樞紐以CTCS-0/1級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組通過(guò)新設(shè)的C0→C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)為CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行。

3.4 CTCS-3級(jí)新線引入CTCS-3級(jí)樞紐

當(dāng)新建線路采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-3級(jí)列控等級(jí)，而既有樞紐也采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-3級(jí)列控等級(jí)時(shí)，無(wú)需做額外改造，在新線中按CTCS-3或2級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組進(jìn)入樞紐后仍繼續(xù)以CTCS-3或2級(jí)模式運(yùn)行。

3.5 CTCS-3級(jí)新線引入CTCS-2級(jí)樞紐

當(dāng)新建線路采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-3級(jí)列控等級(jí)，既有樞紐采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-2級(jí)列控等級(jí)時(shí)，可以采用兩種接入方式：

一是對(duì)既有樞紐按CTCS-3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，完成后即與3.4的模式相同。二是既有樞紐內(nèi)增設(shè)C3→C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)，示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 既有樞紐內(nèi)增設(shè)C3→C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)

在新線中按CTCS-3級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組進(jìn)入樞紐后，通過(guò)新設(shè)的C3→C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)為CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行，由樞紐以CTCS-2級(jí)模式運(yùn)行的動(dòng)車(chē)組通過(guò)新建車(chē)站出站口位置設(shè)置的C2→C3級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)為CTCS-3級(jí)模式運(yùn)行。

3.6 CTCS-3級(jí)新線引入CTCS--0/1級(jí)樞紐

當(dāng)新建線路采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-3級(jí)列控等級(jí)，既有樞紐采用標(biāo)準(zhǔn)CTCS-0/1級(jí)列控等級(jí)時(shí)，由于裝備CTCS-3級(jí)車(chē)載ATP設(shè)備的動(dòng)車(chē)組不裝備LKJ設(shè)備，所以動(dòng)車(chē)組無(wú)法在CTCS--0/1級(jí)模式下運(yùn)行，這種情況下的既有樞紐必須做列控系統(tǒng)貫通改造，可以采用兩種接入方式：

一是對(duì)既有樞紐按CTCS-3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，完成后即與3.4的模式相同。二是對(duì)既有樞紐按CTCS-2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，完成后即與3.5的模式相同。

4 列控系統(tǒng)引入樞紐改造的重點(diǎn)環(huán)節(jié)

4.1 技術(shù)方案的研究確定

（1）要滿足相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求。一般情況下不宜采用特殊處理，如需采用特殊處理需報(bào)上級(jí)批準(zhǔn)或?qū)ｎ}會(huì)議紀(jì)要明確確定，并且需在列控系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

（2）技術(shù)上和施工上要具有可操作性。主要是實(shí)施的難度上，比如難以在一個(gè)施工點(diǎn)內(nèi)完成的工作量或者實(shí)施范圍過(guò)大時(shí)，需對(duì)整體工作量進(jìn)行合理分解，分步實(shí)施，如是過(guò)渡方案，還需考慮過(guò)渡的時(shí)間以及下一步轉(zhuǎn)為正式方案的難度。

（3）配套工程要滿足的相應(yīng)條件。主要是對(duì)其他專業(yè)施工進(jìn)度的要求，站前的配合條件，包括列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是否齊全、站前施工條件是否已完成等。信號(hào)內(nèi)部各系統(tǒng)間是否能夠同步完成，設(shè)備上是否存在限制條件，能否滿足現(xiàn)場(chǎng)需求等。

（4）明確對(duì)使用部門(mén)的影響和限制。實(shí)施是否涉及運(yùn)輸組織的變化，如臨時(shí)限速的范圍的修改，操作方式的變化。以及開(kāi)通后是否存在限制條件。如部分功能停用，或反向停用C2功能等。

4.2 工作量的調(diào)查

確定技術(shù)方案后，電務(wù)段應(yīng)與施工單位、設(shè)備廠家進(jìn)行對(duì)接溝通，按照確定的方案進(jìn)行相應(yīng)的工作量調(diào)查，主要是對(duì)施工工作量、既有設(shè)備利舊情況與各系統(tǒng)軟件修改工作量進(jìn)行全面的調(diào)查。通常包括：

（1）本站列控系統(tǒng)修改的工作量；采集、驅(qū)動(dòng)發(fā)生的變化，信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的變化。

（2）列控系統(tǒng)涉及其他車(chē)站的修改工作量。

（3）本站需配套的其他系統(tǒng)修改的工作量。

（4）涉及其他系統(tǒng)其他車(chē)站修改的工作量。

（5）其他段配合的工作量；如中心設(shè)備與車(chē)站設(shè)備的配合以及網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整與通信段的配合。

（6）仿真試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的工作量；包括詳細(xì)的作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)時(shí)間、試驗(yàn)內(nèi)容與所需的試驗(yàn)時(shí)間。信息一致性核對(duì)，與鄰站的接口測(cè)試，系統(tǒng)間的測(cè)試，以及在仿真試驗(yàn)臺(tái)上難以實(shí)現(xiàn)的功能測(cè)試等。

（7）能夠同步實(shí)施的內(nèi)容。

4.3 細(xì)化實(shí)施方案

對(duì)施工作業(yè)流程，各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，進(jìn)行施工組織方案編制。

（1）對(duì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)的所有工作量進(jìn)行分析，施工前后順序的邏輯關(guān)系；如中心的TSRS軟件是否需要先于車(chē)站軟件實(shí)施等。

（2）確定每次施工的作業(yè)范圍，在規(guī)定的天窗時(shí)間內(nèi)必須能夠完成；明確停用范圍，確保在施工中不會(huì)造成超范圍施工。

（3）具備聯(lián)掛試驗(yàn)的必備條件、外部條件進(jìn)行分析。重點(diǎn)是前一個(gè)環(huán)節(jié)施工是不是已完成，報(bào)計(jì)劃時(shí)應(yīng)充分考慮前一步驟未完成對(duì)后續(xù)施工可能產(chǎn)生的影響；同時(shí)應(yīng)考慮其他專業(yè)的施工條件是否滿足。

（4）盡可能減少大開(kāi)通的工作量，減少大開(kāi)通試驗(yàn)所需模擬條件的數(shù)量。

（5）結(jié)合方案協(xié)調(diào)足夠的天窗數(shù)量及每次天窗的時(shí)間，滿足現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)掛試驗(yàn)需要。確定方案后，協(xié)調(diào)建設(shè)單位提前與運(yùn)輸部門(mén)溝通，提出詳細(xì)的施工要點(diǎn)計(jì)劃。提供幾個(gè)備選方案，現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)掛試驗(yàn)原則上不宜次數(shù)過(guò)多，避免可能對(duì)設(shè)備造成的影響。

4.4 施工組織方案編制

根據(jù)運(yùn)輸提供的實(shí)際施工點(diǎn)與按照路局《施工組織方案編制要求》，與施工單位一起對(duì)每一次施工編制相應(yīng)的施工組織方案。

（1）施工單位確定每次施工前期準(zhǔn)備工作所需的天窗時(shí)間、施工作業(yè)內(nèi)容、聯(lián)鎖試驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)行施工流程圖編制等。

（2）對(duì)每次施工的影響范圍進(jìn)行分析，確定是否涉及其他車(chē)站的修改，或其他系統(tǒng)軟件的修改，避免發(fā)生要點(diǎn)范圍不足，尤其是CTC/TDCS，透明車(chē)站、中心施工計(jì)劃的提報(bào)。

（3）按需要考慮列控系統(tǒng)的動(dòng)車(chē)試驗(yàn)方案。

（4）施工單位建立每一步施工組織方案，施工單位的人員配合，工器具的配備等。

（5）電務(wù)段制訂每次施工的配合方案，涉及哪些影響既有設(shè)備的施工，同步制訂相應(yīng)的聯(lián)鎖試驗(yàn)內(nèi)容、試驗(yàn)方案，軟件倒換回退方案。

（6）每一步開(kāi)通后的設(shè)備變化情況，過(guò)渡期間的設(shè)備維護(hù)要求要進(jìn)行說(shuō)明，尤其是新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及電源設(shè)備等提前啟用等。

4.5 靜態(tài)及動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方案

（1）試驗(yàn)需要具備的條件。如試驗(yàn)時(shí)間不滿足，未試驗(yàn)完成部分需停用時(shí)，需提出每次施工后相應(yīng)的限制條件，并在車(chē)站或調(diào)度所做好登記。如TSRS試驗(yàn)未完成，暫時(shí)停用相關(guān)區(qū)段的臨時(shí)限速等。

（2）試驗(yàn)的內(nèi)容。樞紐車(chē)站對(duì)所有試驗(yàn)項(xiàng)目按股道進(jìn)行梳理，交車(chē)站進(jìn)行分析研究，提出試驗(yàn)方案。必要時(shí)調(diào)整列車(chē)運(yùn)行，為聯(lián)調(diào)聯(lián)試提供必要的天窗。

（3）試驗(yàn)的范圍。尤其是引入樞紐，不在正線聯(lián)調(diào)聯(lián)試的范圍內(nèi)，需在聯(lián)調(diào)聯(lián)試方案審查時(shí)提出增加測(cè)試的范圍。

（4）試驗(yàn)期間的問(wèn)題分析。每天的試驗(yàn)情況，次日的試驗(yàn)計(jì)劃，需要配合的具體項(xiàng)目，人員安排，試驗(yàn)期間問(wèn)題都要及時(shí)的進(jìn)行分析反饋。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上是從新線引入樞紐的工作特點(diǎn)、列控系統(tǒng)引入樞紐的分類、改造的總體技術(shù)思路、以及具體實(shí)施過(guò)程中的重點(diǎn)工作等幾方面對(duì)新建高鐵引入既有樞紐地區(qū)列控系統(tǒng)適應(yīng)性改造的情況進(jìn)行了分析。

但是由于新建高鐵的建設(shè)與既有樞紐各線建設(shè)時(shí)期不同，普遍存在著技術(shù)適用規(guī)范與客觀條件上的差異，主要體現(xiàn)在接口制式不同、各項(xiàng)接口軟件的預(yù)留情況不同等，所以實(shí)際完成一條新線接入項(xiàng)目時(shí)還需要結(jié)合新舊列控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)深入調(diào)查，才能制定出有針對(duì)性的、操作性強(qiáng)的接入方案，完成接入的改造工作，為以后的高鐵引入既有樞紐列控系統(tǒng)改造工作提供參考。