重慶鐵路樞紐東環線CTCS-2信號列控系統貫通方案研究

周志輝

(中鐵二院重慶勘察設計研究院有限責任公司, 重慶 400023)

1 工程概述

新建鐵路重慶樞紐東環線(簡稱：東環線)位于重慶市主城區，國家電氣化I級客貨雙線鐵路，最高旅客列車設計速度為160 km/h，是一條連接重慶樞紐內重慶北、重慶西、重慶東、沙坪壩等大型車站及干線鐵路的重要環線，工程分為東環線正線、機場支線、黃茅坪支線3個部分[1]。

(1)東環線正線

線路南起于渝黔鐵路珞璜南站，向北經珞璜、南彭、重慶東、東港、廟壩(與渝懷線交叉連接)、龍盛、統景、木耳、水土，止于磨心坡北場接入襄渝線，線路全長約158.666 km。

(2)黃茅坪支線

線路起于東環線水土車站，向南沿金山大道東側前行至福特三工廠，設黃茅坪站(工業站)，正線全長20.378 km。

(3)機場支線

線路起于重慶北站(通過區間重慶北線路所接入)，向北經江北機場(地下車站)，沿渝鄰高速東側前行至渝北區郭家鎮，在郭家線路所和東環線統景方向聯通，正線全長28.502 km。

2 東環線主要相關動車組交路 [2-7]

根據現行鐵路設計標準，東環線正線及黃茅坪支線采用CTCS-0級列控系統(簡稱C0)，機場支線考慮渝宜高速鐵路接入，采用CTCS-2級列控系統(簡稱C2)。裝備C0車載設備的列車在東環線全線均可運行，但裝備CTCS-3級列控系統(簡稱C3)車載設備的列車不可在東環正線受控運行，因此，渝湘高速鐵路列車若通過東環線直接到達重慶北站，其裝備C3車載設備的動車組運行將會受到影響，故本文主要研究裝備C2、C3車載設備動車組的交路。

按照規劃設計，渝湘高速鐵路列車到達重慶東站后，會繼續向西北順序到達重慶站和沙坪壩站，但沒有去重慶北站的交路。從既有運行情況看，高速鐵路進入大型樞紐后，實現各大型客站的到發，對提高旅客舒適性及便捷性具有重要意義。因此，筆者認為，渝湘高速鐵路到達重慶北站和渝萬高速鐵路到達重慶西站的需求應充分考慮，需增加以下動車組交路。

(1)渝湘高速鐵路至重慶北站動車組交路

①渝懷交路

經巴南、趙家灣線路所、重慶東站東環場、馮家灣線路所、東港、皂角樹線路所、渝懷聯絡線、果園港線路所、魚嘴、唐家沱、重慶北線路所、重慶北渝懷場，其中重慶北渝懷場將在其它工程中改造為C2級列控系統。因本交路經皂角樹線路所側向通過后借道渝懷線，簡稱“渝懷交路”。

②東環—機場交路

經巴南、趙家灣線路所、重慶東站東環場、馮家灣線路所、東港、皂角樹線路所、廟壩、龍盛、統景、郭家線路所、郭家、江北機場、重慶北線路所、重慶北渝懷場。因本交路經皂角樹線路所直向通過后，先后借道東環正線、機場支線，簡稱“東環—機場交路”。

(2)渝萬高速鐵路至重慶西站動車組交路

經重慶東站渝萬場，連接東環線線路所(現未規劃)、南彭、珞璜東、珞璜南、重慶西站。目前正在建設的渝昆高速鐵路在進入重慶西前，通過九龍坡站到達重慶東站聯絡線，這條交路能滿足渝昆高速鐵路到達重慶東站的需求，但不能解決渝萬高速鐵路到達重慶西站的需求。若利用東環線聯通重慶西站和重慶東站，則不僅能使渝萬高速鐵路到達重慶東站和重慶西站，也能使渝昆高鐵到達重慶西站后，再利用此通道到達和重慶東站，并可取消正在建設的重慶西至重慶東聯絡線，節省投資和占地。同時，東環線160km/h的建設標準也完全能夠支撐高速鐵路的運營需求。

(3)東環線動車組交路

經渝貴鐵路珞璜南、珞璜東、南彭、樵坪山線路所、重慶東站東環場、馮家灣線路所、東港、皂角樹線路所、廟壩、龍盛、統景、郭家線路所、郭家、江北機場、重慶北線路所、重慶北渝懷場，簡稱“東環交路”交路示意如圖1所示。

圖1 東環交路示意圖

3 東環線與相關線路列控系統配置及設計情況

(1)在建渝湘高速鐵路正線采用C3級列控系統，引入樞紐的巴南站(不含)-趙家灣線路所-重慶東站(渝黔江場)段采用C2級列控系統。

(2)既有渝貴鐵路(已開通運營)采用C2級列控系統。

(3)既有成渝高速鐵路成都東至沙坪壩(含)段采用C3列控系統，沙坪壩(不含)-重慶站-重慶東站(渝黔江場)段采用C2列控系統。

(4)既有襄渝線、渝懷線為客貨共線普速鐵路，采用C0列控系統。

(5)擬建渝萬高速鐵路-青云山線路所(不含)采用C3級列控系統，青云山線路所(含)-重慶東站(渝萬場)段采用C2列控系統。

4 存在的主要問題

(1)渝湘、渝萬高速鐵路列車不能在東環線運行，降低了高速鐵路運行的靈活性

渝湘、渝萬高速鐵路以開行配置C3級列控車載設備的動車組為主，開行少量配置C2級列控車載設備的動車組。東環線采用C0級列控系統，裝備C2車載設備的動車組經C2/C0級間轉換后，可按LKJ控車運行。裝備C3車載設備的動車組，正常情況下不能在東環線上運行，特殊情況下，經司機操作后，可按機車信號模式(CS)運行，但因采用人工控車，列車安全缺乏設備監控，且 CS模式不可控因素較多，對樞紐內運輸組織干擾較大[8]，故不予推薦使用。由此，渝湘、渝萬高速鐵路多數動車組不能經過東環線到達重慶北站或重慶西站，降低了高速鐵路運行的靈活性。

(2)樞紐內級間轉換點增多，接口風險增加

渝貴鐵路、渝萬高速鐵路、渝湘高速鐵路開行的裝備C2車載設備的動車組，經東環線去往重慶東站、重慶西站、重慶北站等主要大型車站時，均要進行列車控制系統等級C2/C0、C0/C2的多次轉換，影響列車運行的安全性。同時，多種列車等級的存在，也不利于電務部門的維護。不滿足鐵總建設[2018]19號《高速鐵路信號聯鎖和列控設備質量控制若干措施的通知》[9]的要求。高速鐵路信號系統設計應盡量實現列控等級貫通設計，減少列控等級差異，減少等級轉換設計，降低接口風險。

5 CTCS-2級列控系統貫通方案研究

“東環交路”本身存在兩處級間轉換點，若渝湘高速鐵路跨線動車組經“渝懷交路”運行至重慶北站渝懷場，則須將該交路涉及的東環線、渝懷線部分線路和車站地面信號系統由C0等級改造為C2等級。兩條交路疊加后，將產生4處C2/C0級間轉換，分別位于珞璜南-珞璜東區間(“級轉1”)、樵坪山線路所-重慶東東環場區間(“級轉2”)、皂角樹線路所-廟壩區間(“級轉3”)、郭家線路所-郭家區間(“級轉4”)。

根據運輸組織安排，重慶北至重慶西之間有動車組運行，故本文建議將珞璜南(不含)-重慶東東環場(不含)約40 km線路地面信號系統由C0改造為C2等級后，這樣不僅可實現C3車載的動車組在重慶樞紐內的環狀運行，還可消除“級轉1”和“級轉2”兩處轉換點。但此時機場支線開行的C2車載動車組仍須先后經“級轉4”C2/C0、“級轉3”C0/C2才能運行至重慶東東環場。因此，建議將郭家線路所(含)-廟壩站(含)約40 km線路地面信號系統也由C0等級改造為C2等級，消除“級轉3”和“級轉4”。至此，樞紐內存在的4處級間轉換點均全部消除。

目前，與東環正線接軌的擬建渝合鐵路處于擱置狀態，黃茅坪支線“單線改雙線I類變更”也僅預留橋、隧、路基等土建工程，仍按單線鐵路鋪軌，增開動車組客運的計劃尚未可知。因此，建議郭家線路所(不含)-老柏溝線路所(含)約30 km線路維持既有C0等級，暫不進行改造。將唐家沱-胡豆堡線路所的聯絡線(約6 km)地面信號系統由C0等級改造為C2等級，則渝利線動車組可由此聯絡線經唐家沱站貫通運行至重慶北渝懷場。

綜上所述，若要實現CTCS-2級列控系統貫通，需將東環線珞璜南(不含)-重慶東東環場(不含)-廟壩站(含)、郭家線路所(含)-廟壩站(含)信號系統及渝懷線唐家沱-胡豆堡線路所聯絡線的列控系統由C0等級改造為C2等級，并納入在建東環線工程同步實施，提高線路運用的靈活性，也減少了將來既有線路實施改造的安全風險。涉及站點有珞璜東、南彭、樵坪山線路所、重慶東東環場、馮家灣線路所、東港、皂角樹線路所、廟壩、龍盛、統景、郭家線路所；渝懷線果園港線路所、魚嘴、唐家沱和胡豆堡線路所，共計15個站(所)。

6 列控系統主要設備修改方案

結合調度臺劃分方案，可在重慶東東環場新設重慶4臺(管轄東環線)臨時限速服務器(TSRS)，對重慶4臺管轄范圍內的C2區段下達臨時限速命令[10]。各車站設置列控中心設備(TCC)，并對既有渝利線胡豆堡線路所TCC設備進行適應性修改。

(1)列控中心功能

在建東環線、既有渝懷線均為四顯示自動閉塞制式，地面設通過信號機，區間采用ZPW-2000系列移頻軌道電路，站內采用25 Hz軌道電路，均采用繼電編碼方式。東環線采用區間綜合監控系統完成方向電路、站間信息透傳以及區間邏輯檢查三大功能；渝懷線采用電纜傳輸方向電路和站間信息，由區間綜合監控系統完成邏輯檢查功能。增設TCC只需實現應答器報文控制功能，邏輯檢查等功能維持既有方式。

(2)遠程冗余LEU設置

皂角樹線路所、果園港線路所TCC集中設置于廟壩站信號樓內，馮家灣線路所TCC集中設置于重慶東東環場信號樓內，因其應答器控制電纜均超過2.5 km，分別在室外合適位置設遠程冗余型LEU機柜，TCC至遠程LEU柜設置不同物理徑路的8芯光纖，用于數據通信。

(3)應答器設置

珞璜東、重慶東東環場、統景應在進站信號機處設置JZ有源應答器組，各側線股道應設置CZ有源應答器組。重慶東東環場站正線考慮動車組轉線作業，需設置有源應答器組，其余辦理動車組列車通過進路的車站，僅需在進站信號機處設置JZ有源應答器組。車載ATP應通過應答器信息鎖定相關載頻，完成樞紐內2處載頻切換。區間每間隔1個閉塞分區設置區間無源應答器組，兼顧動車組列車自動過分相功能。

(4)安全數據網

信號安全數據網應滿足TB/T 3547-2019《鐵路信號安全數據網》[11]的要求。改造范圍內沿鐵路左、右線分別敷設8芯光纖構成信號安全數據網，其中4芯光纖采用線路一側光纜提供，另4芯光纖采用線路另一側光纜提供。每側光纜中另各預留4芯光纖作為信號安全數據網的備用光纖。

7 聯鎖及電碼化主要方案

(1)接近鎖閉區段長度

樞紐東環線按最大常用制動距離進行統一設計，具體長度結合各站/區間情況，并考慮速度、坡度等因素分別確定，避免ATP出現提前起模。正/反向接近鎖閉區段長度均以閉塞分區為單元，反向運行時，直向接近鎖閉長度與發碼范圍保持一致。

(2)1LQ區段長度

根據工程經驗，將東環線相關車站/線路所1LQ長度調整至700 m以上，以滿足動車組由道岔側向允許速度80 km/h制動到0 km/h的距離要求。當條件受限無法滿足動車組制動距離要求時，可采用側向發車進路補碼的方式，使進路側向區段與1LQ累計長度超過700 m。

(3)警沖標、信號機、應答器距離關系

東環線動車組運行進路范圍內，信號機(車站、調車)與警沖標的距離按不小于5 m設置。考慮動車組通過進路，既有渝懷線魚嘴、唐家沱站的警沖標與信號機距離調整至不小于5m。應答器根據Q/CR769-2020《列控系統應答器應用技術條件》[12]要求進行配置，靠近站臺，遠離警沖標，并盡量對齊設置。

(4)電碼化設置方案

①最高碼序

根據TB 10007-2017《鐵路信號設計規范》[13]第9.0.7條內容：CTCS-2級區段追蹤碼序的最高信息碼可根據線路實際情況選擇。東環正線、渝懷線設計最高速度均為120 km/h，但樞紐內部分地段限速值低于120 km/h(如重慶北渝懷場至唐家沱區間)，因此，在確保動車組列車安全舒適運行前提下，綜合考慮工程造價，通過增加繼電器的方式，并修改相關電路，調整最高編碼至L3碼。

②反向碼序

根據TB 10007-2017《鐵路信號設計規范》第9.0.8條內容，本次C0改C2范圍內，動車組反向按自動站間閉塞運行時，車站/區間貫通發送JC碼。車載ATP根據進、出站端應答器提供的C3信息包，默認前方進站信號機關閉，生成完全監控曲線，監控列車安全運行。當動車組運行至接近區段時，接收軌道電路信息，并生成新的監控曲線。

③USU碼序

當發車進路有經18號道岔的側向進路時，股道可發送USU碼序，其編碼用的UUS繼電器由聯鎖直接驅動，但列控中心與聯鎖實時通信，當前方出現限速信息時，列控中心將向聯鎖下達降級命令。

8 結束語

經分析研究，東環線采用C2列控系統不僅有利于高速鐵路列車利用東環線實現樞紐內主要大型車站的到發，還可減少樞紐內級間轉換的次數，有利于提高列車運行的安全性和舒適度。鑒于東環線正在建設，建議其按C2標準進行設計，減少將來既有線改造帶來的安全風險和投資增加。同時，建議樞紐內的線路均采用C2列控系統，將C3列控區布置于樞紐之外，既滿足C3、C0、C2列車的運行需求，又可減少C3進入樞紐后，因線路改造而導致數據修改工作量增加。