泰國三機(jī)場高鐵列控系統(tǒng)方案研究

全宏宇

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，武漢 430063）

泰國三機(jī)場高鐵為泰國東部經(jīng)濟(jì)走廊（EEC）連接廊曼機(jī)場、素萬那普機(jī)場和烏塔堡機(jī)場3大國際機(jī)場的高鐵項目，實現(xiàn)三個國際機(jī)場的無縫銜接，從廊曼機(jī)場到烏塔堡機(jī)場僅需1 h。泰國三機(jī)場高鐵工程概況如圖1所示。

泰國三機(jī)場高鐵項目分為3個部分。

機(jī)場延伸線：從既有機(jī)場線延伸的新建線路，線路全長21.553 km，新設(shè)站2座。

既有機(jī)場線：既有線路，線路全長28.81 km。既有線設(shè)有車站8座，存車場1座。

高鐵線：與既有機(jī)場線接軌的新建線路，線路正線全長165.51 km，新設(shè)車站5座，存車場1座。

泰國三機(jī)場高鐵項目主要運營需求如下。

1）既有機(jī)場線、機(jī)場延長線最高運營速度為160 km/h；高鐵線最高運營速度為250 km/h。

2）城市線車輛僅在既有機(jī)場線、機(jī)場延長線運行，初期運營追蹤間隔時間為13 min；高鐵線車輛在高鐵線、機(jī)場線運行，初期運營追蹤間隔時間為20 min。

為滿足高速鐵路車輛兼容城市軌道線路運行，需要根據(jù)項目的要求提出合理可行的列控系統(tǒng)方案，以滿足項目運營需求。首先通過分析泰國三機(jī)場高鐵項目的列控系統(tǒng)選擇要求，提出可行的列控系統(tǒng)方案，然后進(jìn)行方案比較提出建議方案。

1 泰國三機(jī)場高鐵列控系統(tǒng)類型選擇要求

泰國三機(jī)場高鐵項目對列控系統(tǒng)類型選擇要求如下。

1）既有機(jī)場線目前采用西門子LZB 700M列控系統(tǒng)。既有機(jī)場線、新建機(jī)場延長線可采用ETCS-1或ETCS-2級、CTCS-2或CTCS-3級、Digital ATC列控系統(tǒng)，也可維持既有LZB系統(tǒng)。

2）新建高鐵線可采用CTCS-3級、ETCS-2級或Digital ATC列控系統(tǒng)。高鐵線列控系統(tǒng)需與既有機(jī)場線信號系統(tǒng)兼容運行。

泰國三機(jī)場高鐵項目相關(guān)列控系統(tǒng)如表1所示。其中LZB 700M為城市軌道交通列控系統(tǒng)，ETCS、CTCS、Digital ATC為3個主流的干線鐵路列控系統(tǒng); LZB 700M采用FTGS軌道電路傳輸行車許可，ETCS-1采用應(yīng)答器傳輸行車許可，CTCS-2采用軌道電路和應(yīng)答器傳輸行車許可，ETCS-2和CTCS-3采用無線傳輸行車許可。

表1 相關(guān)的列控系統(tǒng)Tab. 1 Relevant train control systems

2 列控系統(tǒng)方案

2.1 方案提出

根據(jù)項目對列控系統(tǒng)選擇的要求，由于Digital ATC為采用數(shù)字軌道電路傳輸行車許可的列控系統(tǒng)，與基于無線傳輸行車許可的CTCS-3或ETCS-2列控系統(tǒng)相比，其軌旁設(shè)備較多，不便于施工和維護(hù)，因此本次暫不考慮采用Digital ATC。

按照城市線（含既有機(jī)場線和機(jī)場延長線）車輛和高鐵線車輛的運營場景，泰國三機(jī)場高鐵可選的列控系統(tǒng)方案如表2所示。

表2 泰國三機(jī)場高鐵可選的列控系統(tǒng)方案Tab.2 Optional train control system schemes of three airports high speed railway project in Thailand

2.2 方案說明

下面對本文2.1中提出的4種方案的內(nèi)容分別做簡要說明。

1）方案1：城市線LZB+高鐵線CTCS-3或ETCS-2

方案1如圖2所示，主要內(nèi)容如下。

圖2 城市線LZB+高鐵線CTCS-3或ETCS-2Fig.2 City line LZB + high speed line CTCS-3 or ETCS-2

既有機(jī)場線LZB系統(tǒng)利舊改造；新建機(jī)場線延長線采用既有的LZB 700M列控系統(tǒng)；新建高鐵線采用ETCS-2或CTCS-3列控系統(tǒng)。

城市線既有車輛車載設(shè)備利舊，城市線新增車輛裝備LZB車載。

高鐵線車輛同時裝備ETCS-2/CTCS-3車載和LZB車載，在高鐵線運行時采用ETCS-2/CTCS-3車載，在城市線運行時采用LZB車載。

既有機(jī)場線LZB地面設(shè)備利舊改造，機(jī)場延長線新建LZB地面設(shè)備，高鐵線新建ETCS-2/CTCS-3地面設(shè)備。

在既有機(jī)場線和新建高鐵線之間設(shè)置LZB列控系統(tǒng)與ETCS-2/CTCS-3列控系統(tǒng)的系統(tǒng)切換點，實現(xiàn)高鐵線跨線運行時LZB車載和ETCS-2/CTCS-3車載切換，同時LZB地面設(shè)備和ETCS-2/CTCS-3地面設(shè)備進(jìn)行分界處的信息交互。

2）方案2：全線統(tǒng)一的CTCS-3或ETCS-2

方案2如圖3所示，主要內(nèi)容如下。

圖3 全線統(tǒng)一的CTCS-3或ETCS-2Fig.3 Unified CTCS-3 or ETCS-2 on the whole line

既有機(jī)場線LZB系統(tǒng)拆除并更換為ETCS-2/ CTCS-3列控系統(tǒng)；新建機(jī)場線延長線和新建高鐵線采用ETCS-2/ CTCS-3列控系統(tǒng)。

城市線既有車輛車載拆除并更換為ETCS-2/CTCS-3車載，城市線新增車輛裝備ETCS-2/CTCS-3車載。

高鐵線車輛裝備ETCS-2/CTCS-3車載，在高鐵線和城市線運行時統(tǒng)一采用ETCS-2/CTCS-3車載，在高鐵線和城市線之間無需進(jìn)行列控系統(tǒng)等級切換。

3）方案3：城市線ETCS-1+高鐵線ETCS-2

方案3如圖4所示，主要內(nèi)容如下。

圖4 城市線ETCS-1+高鐵線ETCS-2Fig.4 City line ETCS-1 + high speed line ETCS-2

既有機(jī)場線LZB系統(tǒng)拆除并更換為ETCS-1列控系統(tǒng)；新建機(jī)場線延長線采用ETCS-1列控系統(tǒng)；新建高鐵線采用ETCS-2列控系統(tǒng)。

城市線既有車輛車載拆除更換為ETCS車載，城市線新增車輛裝備ETCS車載。

高鐵線車輛裝備ETCS車載，在高鐵線運行時采用ETCS-2，在城市線運行時采用ETCS-1。

在既有機(jī)場線和新建高鐵線之間設(shè)置ETCS-2與ETCS-1列控系統(tǒng)等級切換點，實現(xiàn)高鐵線跨線運行時ETCS-2與ETCS-1等級切換。

4）方案4：城市線CTCS-2+高鐵線CTCS-3

方案4如圖5所示，主要內(nèi)容如下。

圖5 城市線CTCS-2+高鐵線CTCS-3Fig.5 City line CTCS-2 + high speed line CTCS-3

既有機(jī)場線LZB系統(tǒng)拆除并更換為CTCS-2列控系統(tǒng)；新建機(jī)場線延長線采用CTCS-2列控系統(tǒng)；新建高鐵線采用CTCS-3列控系統(tǒng)。

城市線既有車輛車載拆除更換為CTCS-2車載，城市線新增車輛裝備CTCS-2車載。

高鐵線車輛裝備CTCS-3車載（含CTCS-2主控單元），在高鐵線正常運行時采用CTCS-3主控單元，降級時采用CTCS-2主控單元，在城市線運行時采用CTCS-2主控單元。

在既有機(jī)場線和新建高鐵線之間設(shè)置CTCS-3與CTCS-2列控系統(tǒng)等級切換點，實現(xiàn)高鐵線跨線運行時CTCS-3與CTCS-2等級切換。

3 列控系統(tǒng)方案比較

3.1 比較因素選擇

本次列控系統(tǒng)方案的綜合比較，可以考慮以下因素進(jìn)行定性分析。

1）是否符合項目的要求：列控系統(tǒng)方案應(yīng)滿足項目的運營要求和列控系統(tǒng)類型選擇的要求。

2）對既有城市線和新的列控車載設(shè)備和地面設(shè)備的影響：既有城市線列控系統(tǒng)設(shè)備是否拆除，新的列控系統(tǒng)設(shè)備是否需要進(jìn)行新的接口開發(fā)等。

3）對既有機(jī)場線的空間要求及干擾的影響，包含車載設(shè)備、軌旁設(shè)備以及室內(nèi)設(shè)備的安裝空間要求及設(shè)備之間的干擾。

4）改造期間對既有機(jī)場線運營的影響以及改造完成后對全線運營的影響。

5）維護(hù)影響：若列控系統(tǒng)減少軌旁等設(shè)備以及線纜的使用，有利于后期的維護(hù)。

6）與既有設(shè)備供應(yīng)商的關(guān)系：既有機(jī)場線采用西門子設(shè)備，如果需要既有機(jī)場線信號系統(tǒng)進(jìn)行修改，則需依賴于既有設(shè)備供應(yīng)商。

7）項目成本影響：項目的成本不僅考慮購置成本，更要考慮項目的設(shè)備購置、施工、運營維護(hù)等生命周期成本，以及項目成本是否可控。由于缺乏具體數(shù)據(jù)，僅進(jìn)行定性分析。

3.2 比較結(jié)果

通過本文3.1中列出的比較因素對泰國三機(jī)場高鐵4種列控系統(tǒng)方案進(jìn)行比較，得到的比較結(jié)果如表3所示。

從表3的比較結(jié)果可以得出：

表3 4種列控系統(tǒng)方案比較結(jié)果Tab.3 Comparison results of 4 kinds of train control system scheme

1）方案1的投資隨著高鐵線的車輛數(shù)量增加而增加，需要對既有列控系統(tǒng)及新的列控系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，依賴于既有設(shè)備供應(yīng)商，存在不可控的投資因素較大，且維持既有機(jī)場線的LZB對于后期的運營、維護(hù)均存在不利的因素，同時要求高鐵線車輛提供2套車載設(shè)備安裝空間及配套；

2）方案2城市線新增設(shè)備的直接投資較多，但對既有設(shè)備供應(yīng)商依賴較小，統(tǒng)一的系統(tǒng)制式有利于后期的運營。采用無線方式傳輸行車許可，軌旁設(shè)備少，有利于后期的維護(hù)，對既有機(jī)場線的軌旁設(shè)備的安裝干擾較小，但是需對機(jī)場線進(jìn)行無線通信覆蓋；

3）方案3城市線新增設(shè)備的直接投資較多，但對既有設(shè)備供應(yīng)商依賴較小。與基于無線的列控系統(tǒng)相比，ETCS-1地面設(shè)備相對較多，維護(hù)工作量大，且新的列控系統(tǒng)地面設(shè)備安裝需要既有機(jī)場線提供較多的軌旁設(shè)備的安裝空間；

4）方案4與方案3相似，新的列控系統(tǒng)地面設(shè)備安裝需要既有機(jī)場線提供較多的軌旁設(shè)備的安裝空間，由于CTCS-2與既有機(jī)場線LZB同樣采用軌道電路設(shè)備，因此在既有系統(tǒng)替換為新系統(tǒng)的過程中對既有機(jī)場線軌旁設(shè)備干擾較大。

綜合比較，方案2和方案3在成本、運營、維護(hù)以及對既有機(jī)場線軌旁設(shè)備安裝空間要求方面具有較好的優(yōu)勢。由于全線統(tǒng)一采用基于無線的ETCS-2或CTCS-3級列控系統(tǒng)，軌旁設(shè)備更少，系統(tǒng)制式更加統(tǒng)一，且與應(yīng)答器傳輸相比，無線傳輸具備連續(xù)、雙向、大容量的優(yōu)勢。另外，基于無線的列控系統(tǒng)便于增加ATO功能，以提升自動化程度和運營服務(wù)水平。

因此，泰國三機(jī)場高鐵列控系統(tǒng)推薦采用方案2—全線統(tǒng)一采用基于無線的ETCS-2或CTCS-3級列控系統(tǒng)。如果采用CTCS-3級列控系統(tǒng)，建議CTCS-3級列控系統(tǒng)不以CTCS-2級列控系統(tǒng)為后備，以降低投資成本。同時，CTCS-3級列控系統(tǒng)一般采用軌道電路實現(xiàn)列車占用檢查，為了減少改造過程中對既有機(jī)場線的影響，建議采用計軸設(shè)備實現(xiàn)列車占用檢查。

4 結(jié)論

泰國三機(jī)場高鐵項目是一個典型的海外高鐵項目，經(jīng)過對泰國三機(jī)場列控系統(tǒng)選擇要求分析以及列控系統(tǒng)方案比選，推薦泰國三機(jī)場高鐵采用全線統(tǒng)一的CTCS-3或ETCS-2列控系統(tǒng)方案，研究結(jié)論可為海外項目列控系統(tǒng)方案選擇提供一定參考。