深圳都市圈城際鐵路列控系統建設方案研究

孟寒松

（深圳鐵路投資建設集團有限公司設備中心，廣東深圳 518035）

近幾年，隨著我國各種軌道交通的不斷發展及城市化的不斷推進，逐漸形成了若干個大城市集聚的城市群。目前，我國城市群包括京津冀城市群、長三角城市群、粵港澳大灣區（以下簡稱“大灣區”）、成渝城市群、長江中游城市群、中原城市群、關中平原城市群等。2020年，中華人民共和國國家發展和改革委員會發布了《關于粵港澳大灣區城際鐵路建設規劃的批復》（發改基礎[2020] 1238號），其規劃目標是：構建大灣區主要城市間1 h通達、主要城市至廣東省內地級城市2 h通達、主要城市至相鄰省會城市3 h通達的交通圈，打造“軌道上的大灣區”，完善現代綜合交通運輸體系。因此需要研究一種能夠滿足區域網絡交通一體化運營需求的新型列車運行控制系統（以下簡稱“列控系統”），本文以大灣區區域交通一體化為發展理念，對深圳都市圈城際鐵路列控系統的建設方案進行探討研究。

1 城際鐵路網規劃情況

在《關于粵港澳大灣區城際鐵路建設規劃的批復》中明確指出近期到2025年，大灣區鐵路網絡運營及在建里程達到4 700 km，全面覆蓋大灣區中心城市、交通樞紐和廣州、深圳等重點都市圈；遠期到2035年，大灣區鐵路網絡運營及在建里程達到5 700 km，覆蓋100%縣級以上城市，屆時將建成如圖1所示的大灣區城際鐵路網，實現全網互聯互通。

2 公交化運營需求

2.1 客流分析

占大灣區城際鐵路三分之一運營規模的深圳都市圈城際鐵路遠期客流分析結果說明，其客運量遠高于一般國鐵城際線路。深圳都市圈城際鐵路客流類型包括市域內客流和城際間客流，2種客流分別占63.5%和31.5%左右；同時線網市域內的客流具有明顯的城市軌道交通高峰特征。典型線路運營初期高峰小時各站間的客流斷面如圖2所示。

2.2 客流及運營組織需求

鑒于深圳都市圈城際鐵路客流具有較強的城市軌道交通特征，其高峰期列車的開行需求對數遠高于既有珠三角城際鐵路。其中典型線路深大城際鐵路預測初、近期列車開行10對/h、12對/h，遠期高峰開行16對/h。

依據大灣區交通一體化建設規劃的要求，深圳都市圈城際鐵路需按照與大灣區城際鐵路互聯互通條件建設，運營組織需同步考慮大灣區所含既有珠三角城際鐵路及未來新建城際鐵路的運營互聯互通條件，且應兼顧城際鐵路網絡不同區段的客流分布情況，滿足客運需求，留足開行列車的運營組織能力，如圖3所示。

圖1 粵港澳大灣區城際鐵路規劃圖

圖2 典型線路運營初期高峰小時各站間的客流斷面

2.3 最小行車間隔需求

從客流、行車組織來看，深圳都市圈城際鐵路各條線均需滿足高峰期列車最小行車間隔要求，同時應預留行車能力以滿足遠期深圳都市圈城際鐵路納入大灣區城際網絡后行車間隔3 min的運營需求。

對比其他城際鐵路的運營服務，深圳都市圈城際鐵路全部為地下站，公交化運營服務，車站配線需滿足地下車站較少股道配設要求，運營需按照列車停站進入固定的車站股道以及較短站停時間（30～60 s）的條件考慮。

3 列控系統受工程建設的影響因素

圖3 深圳都市圈城際鐵路運行交路規劃

中華人民共和國國家發展和改革委員會發布的《關于粵港澳大灣區城際鐵路建設規劃的批復》要求從嚴控制工程造價，統籌考慮工程建設需要，優化線路敷設方式，切實提高項目投資效益。本文從土建車站建設規模要求、互聯互通實際需求、運營管理制度要求等方面進行分析，提出適合深圳都市圈城際鐵路列控系統建設的思路。

3.1 土建車站建設規模要求

深圳都市圈城際鐵路在深圳市域內全部為地下段，若仍采用既有珠三角城際鐵路的站型布置，設置多股道站臺將會大幅度提高工程造價。因此需要研究能夠適應較短的到發線有效長度和提高股道列車占用周轉率的列控系統，并且能夠適應如圖4和圖5所示的典型車站線路布置方式，以縮減土建規模。

3.2 互聯互通實際需求

深圳都市圈城際鐵路是大灣區城際鐵路網中的重要組成部分，其列控系統在滿足城際鐵路公交化運營控制能力的基礎上，還應具備在接軌期跨線進入既有珠三角城際鐵路線網內進行運行控制的能力，即需兼容珠三角城際鐵路的列控功能。

3.3 運營管理制度要求

目前既有珠三角城際線路的運營管理執行的是珠三角城際網絡的標準規范，如（鐵總科技[2013] 79號）《城際鐵路CTCS 2 + ATO列控系統暫行總體技術方案》（標準性技術文件編號：TJ/DW149-2013）。考慮到大灣區城際鐵路的網絡運營，深圳都市圈城際鐵路在運營管理制度上需要考慮與既有珠三角城際鐵路的接軌因素：若實際接軌期在珠三角城際鐵路系統設備的大修改造期限內，則其運營管理制度應適應大灣區城際線網的運營要求，且應包含珠三角城際鐵路運營標準規范；若實際接軌期超出了珠三角城際鐵路系統設備的大修改造期限，則應統一制定新的運營管理規范，即其需同時滿足深圳都市圈城際鐵路和大灣區城際線網運營管理的要求。

4 現有列控系統主要特征

目前用于軌道交通的列控系統主要有2個：①應用于我國國家鐵路的列車運行控制系統（以下簡稱“CTCS列控系統”）；②應用于城市軌道交通的基于通信的列車自動控制（CBTC）系統（以下簡稱“城軌CBTC列控系統”）。其中CTCS列控系統主要應用于鐵路干線、高速鐵路、部分城際鐵路和市（郊）域鐵路，應用于城際鐵路的列控系統主要采用CTCS 2 + ATO（列車自動運行）制式；城軌CBTC列控系統主要應用于城市軌道交通、部分市域鐵路和城際鐵路。

4.1 對土建規模和運營效率的影響

如圖6所示，城軌CBTC列控系統功能中，采用列車停穩信息即時發送至聯鎖的原理，在實現列車進站股道停車進路具備過走防護功能的同時，有效縮短了包含延續進路全部股道接車進路的解鎖時間。

如圖7所示，在珠三角城際鐵路中采用的CTCS 2 +ATO列控系統，為實現列車在進站接車進路的過走防護功能，將相應所需的安全防護距離設置于接車進路股道的末端上。這雖然保證了接車運行效率，但較城軌CBTC列控系統增加了股道長度。

圖4 深圳城際深惠線前保站站前折返車站股道配線示意

圖5 深圳城際深大線T4樞紐站站后折返車站股道配線示意

圖6 城軌CBTC列控系統接車股道安全防護距離示意

圖7 珠三角城際鐵路CTCS 2+ATO安全防護距離示意

綜上分析，城軌CBTC列控系統較CTCS 2 + ATO列控系統將連接到發線的道岔區段長度合并為接車進路中的安全防護距離，在確保運行安全的功能基礎上，有效縮短了車站到發線的長度；同時車地無線通信列控系統的連續通信功能使列車停穩解鎖前方用于過走保護的道岔區段，保證了高密度行車間隔的接發車運行效率。

4.2 功能差異及適應性分析

4.2.1 城軌 CBTC 列控系統

該列控系統行車密度高、自動化程度高，可實現2 min運營間隔，滿足GoA4全自動運行等級要求，應用于最高列車運行速度為160 km/h以下的線路；其基于車地無線通信的列控系統制式，可實現移動閉塞（列車移動授權由地面列控設備經無線通信傳輸至車載設備）下的列車運行安全控制。但當前在城市軌道交通應用的、采用城軌互聯互通標準的CBTC列控系統，存在系統設備接口、電子地圖（線路數據）車載存儲方式及描述格式等缺乏統一標準的問題，要適應深圳都市圈新建城際鐵路建設的互聯互通和互通互換需求尚有問題。

4.2.2 CTCS 2 + ATO 列控系統

該列控系統行車控制一般適應3 min以上運營間隔，實際應用中滿足GoA2等級要求；其基于軌道電路的列控系統制式，能夠實現準移動閉塞下的列車運行安全控制，滿足網絡化互聯互通、系統設備互通互換的網絡化運營及建設要求。但是針對深圳都市圈城際鐵路乃至大灣區城際線網新建線路而言，工程直接采用CTCS 2 + ATO系統，雖與既有珠三角城際鐵路列控系統為同制式系統，便于跨線運行，線路數據管理方便，適應大規模線網級互聯互通運營和分期分段開通建設要求，但無法兼顧深圳都市圈城際鐵路的公交化高密度運營、較小車站站場配線規模的要求。同時在CTCS標準體系運營規范中，運營規則修改管理的程序難度大、影響范圍廣，無法滿足深圳都市圈新建線路的建設及運營實際要求。

5 解決方案

通過上述分析得出，深圳都市圈城際鐵路列控系統的主要功能需求為：

（1）基于無線通信的列車運行控制功能；

（2）滿足3 min最小行車間隔的列車安全運行控制；

（3）實現大灣區城際鐵路列車在線網內互聯互通安全運行控制的線路數據逐段自地上車功能；

（4）實現線網規模臨時限速的安全管理功能；

（5）具備列車自動運行、自動折返作業控制功能。

綜合考慮大灣區城際線網運營建設的要求，深圳都市圈城際鐵路列控系統還應實現設備功能分配和接口標準的統一，便于不同設備廠商的同類型設備在工程上互通互換，以利于不斷發展的大灣區城際鐵路網絡工程建設。

針對以上要求，借鑒中國國家鐵路CTCS列控系統結構，兼顧深圳都市圈城際鐵路市域范圍客流特征要求的公交化高密度行車間隔需求，并結合城軌CBTC列控系統的功能特點，實現移動閉塞下的列控功能，本文提出一種基于無線通信的、兼容既有珠三角城際鐵路的列控系統功能解決方案，以實現深圳都市圈城際鐵路新型列控系統的功能。

此列控系統技術方案中，車載列控系統同時具備固定閉塞（列車移動授權為軌道電路信息或有源應答器信息）與移動閉塞2種制式功能：在深圳都市圈城際鐵路新建線路采用移動閉塞列控系統主用功能模式，具備固定閉塞備用功能模式；在新建線路列車進入既有珠三角城際鐵路運行時，采用固定閉塞功能，以滿足未來大灣區城際鐵路的網絡互聯互通運行和折返能力要求。

新型車載列控系統為具備適應進入既有珠三角城際鐵路列控系統功能，采用滿足原珠三角城際鐵路列控系統等級要求配置的軌道電路接收天線（TCR）及雙模（全球移動通信系統/城市軌道交通車地綜合通信系統）車載通信設備（GSM-R / LTE-M），如圖8所示。

2種制式共享人機界面（DMI）、應答器傳輸模塊（BTM）、速度傳感器和車輛接口單元。

深圳都市圈城際鐵路列控系統地面設備包括應答器、計軸設備、列控聯鎖一體化設備、無線閉塞中心（RBC）、臨時限速服務器（TSRS）、地面電子單元（LEU）、LTE-M地面無線通信系統的接口設備等，以實現列車按照基于無線通信列控系統的移動閉塞主用功能和固定閉塞備用功能運行，如圖 9所示。

6 結束語

圖9 基于無線通信的兼容既有珠三角城際鐵路的列控系統地面構成

研究城際鐵路新型列控系統以滿足深圳都市圈城際鐵路網絡化、公交化運營的要求還有很多工作，建議本著在既有標準（規范）基礎上進行技術創新，考慮完善《城際鐵路CTCS 2 + ATO列控系統暫行總體技術方案》，構建深圳城際軌道交通系統構架，融合既有軌道交通信號制式技術，優化配置方案，創建一套適合深圳都市圈城際鐵路的標準化系統交付方案及標準規范，達到既滿足大灣區城際鐵路網絡一體化互聯互通要求，又滿足深圳都市圈城際鐵路高密度公交化運行特色的城際鐵路功能要求。