特殊場景下列控級間切換方案優化

王先明，周艷麗 ，張健偉

（1.江蘇高速鐵路有限公司，江蘇徐州 221006；2.華東交通大學電氣與自動化工程學院，南昌 330000；3.中國鐵路上海局集團有限公司上海電務段，上海 200000）

隨著高速鐵路網的快速發展，客運專線的交匯站越來越多，為滿足互聯互通的技術要求，必須在不同等級的線路之間進行列控等級切換[1]。列控中心適用于運用CTCS-2級和CTCS-3級列控系統的線路上的聯鎖車站、線路所和中繼站，也可用于與CTCS-2（簡稱 C2）和CTCS-3（簡稱 C3）級線路相銜接的CTCS-0級車站。它根據軌道區段占用信息、進路信息、線路限速信息等，產生列車行車許可命令，并通過軌道電路和有源應答器傳輸給車載子系統，保證其管轄內所有列車的安全運行[2-3]。C3級列控系統考慮了正常作業、故障及災害防護情況下的運營場景[4]，但當站場情況復雜且在特定的情況下，會暴露出新的問題[5]。本文結合特殊場景下列車制動故障實例進行深入分析，并提出相應的優化對策。

1 目前現場運營存在的問題

2021年X月X日08：45，GA次列車（300H型ATP）由C站向B站方向運行，列車在X線路所通過時因ATP限速曲線突降導致觸發最大常用制動。

如圖1所示，C站向A站運行方向為C3級別線路，X線路所向B站運行方向為C2級別線路。為實現列車在不同等級線路間不停車運行，需要在地面C2和C3區段邊界增設特殊用途級間切換應答器，分為正向預告應答器，切換執行點應答器，反向預告應答器。在等級轉換時，車載設備C2級控制單元與C3級控制單元應相互通信，確保不因轉換觸發制動。為保證控車權的可靠平穩交接，級間切換時若列車已觸發制動，則保持制動作用完成，直至停車或列車發出緩解指令后，再自動切換。若切換失敗，司機可根據列控車載設備指示，手動進行級間切換。

圖1 X線路所應答器布置示意Fig.1 Schematic diagram of balise layout at block post X

2 列車制動原因分析

08:45:40，車載設備以C3等級完全模式通過X線路所BTS應答器組，收到該有源應答器組描述的線路信息，C2等級臨時限速的限制速度為200 km/h，臨時限速有效區段長度為805 m，到臨時限速有效區段的距離為0 m。

08:45:44，車載設備收到無線閉塞中心（RBC）發送的M#3消息，包含P#41等級轉換命令，描述至等級轉換點距離為945 m。

BTS應答器組描述的線路信息（BTS應答器組后方805 m）未覆蓋至等級轉換點（BTS應答器組后方945 m），根據《CTCS-3級列控車載設備技術條件》（TB 3483-2017）要求[6]，等級轉換點C2主控單元的目標速度為45 km/h。車載設備收到P#41后，C2主控單元向C3主控單元報告等級轉換點的目標速度，車載設備根據等級轉換點C2主控單元的目標速度45 km/h生成C3等級控車模式曲線時，SBI限速曲線和EBI限速曲線均出現突降，列車速度超過SBI限速曲線，車載設備觸發最大常用制動。

根據《列控系統應答器應用原則》（TB 3484-2017）對進站應答器組[JZ]臨時限速[CTCS-2]的要求[7]，X線路所列控中心對BTS有源應答器組報文中的臨時限速有效區段長度為805 m，即BTS應答器至BTXLF應答器的距離725 m再延伸80 m。

綜上分析，300H型車載設備及圩洋線路所列控中心相關處理均符合規范要求。

3 方案分析

不同型號車載設備對C3-C2級間轉換邏輯處理存在差異。300H、300S型車在收到級間轉換預告信息后，以轉換點的C2速度作為目標速度對列車速度進行控制，而300T型車，收到級間轉換預告信息后，實時比較C3、C2曲線對列車速度進行控制。

為解決此種場景下300H車型制動問題，分別從修改列控中心、調整級間轉換方案兩方面提出了多站種優化方案，并于實驗室基于仿真平臺+實物車載設備（300H型、300T型）的環境對各方案進行了仿真試驗[8]。各方案在正常情況下，均能實現優化目標，但在特殊場景下，依然會觸發列車制動，試驗涵蓋了以下特殊場景。

1）B站辦理正線接車進路；

2）B站辦理側線接車進路；

3）B站辦理引導接車進路；

4）B站不辦理接車進路；

5）X線路所側線設置80 km/h限速（RBC全進路限速，列控中心全進路限速）；

6）聯絡線區間設置80 km/h限速（RBC全進路限速，列控中心全進路限速）；

7）B站進站信號內方設置80 km/h限速（RBC精確預告，列控中心全進路限速）；

8）B站正線股道設置80 km/h限速（RBC精確預告，列控中心全進路限速）；

9）B站出站信號內方設置80 km/h限速（RBC管轄范圍之外）。

試驗具體情況如下。

優化方案一：修改圩洋線路所列控中心軟件，延長BTS應答器中[CTCS-2]包臨時限速有效區段長度至B4296（C3-C2執行應答器）應答器組并延伸80 m，使其覆蓋等級轉換點，如圖2所示。

圖2 優化方案一設置Fig.2 Schematic diagram of optimization scheme 1

試驗現象：在B站進站信號機內方設置80 km/h限速，300T型車載通過預告點后制動，300H型車順利通過。

原因分析：由于B站內下達80 km/h限速，RBC 按實際限速情況控車，列控中心因該限速在L3范圍內，停發大號碼道岔預告報文，BTS應答器描述全進路限速為80 km/h。由于300T車載在經過YG3-2點后，開始C3-C2曲線比較，導致超速制動。

優化方案二：上行線C3-C2等級轉換執行點不變，將C3-C2等級轉換預告點移至BTXLF處（僅由RBC發送預告信息），如圖3所示。

圖3 優化方案二設置Fig.3 Schematic diagram of optimization scheme 2

試驗現象：在B站進站信號內方設置80 km/h限速，300H型車通過預告點后制動，300T型車通過預告點后制動。

原因分析：限速情況同優化場景一，其中300H型車因預告點距離執行點過近，無法在該場景下滿足120 km/h制動到80 km/h的制動距離導致制動；300T型車因C3-C2曲線不一致導致制動。

優化方案三：上行線C3-C2等級轉換執行點移至B4290處，將C3-C2等級轉換預告點移至BTXLF處（僅由RBC發送預告信息），如圖4所示。

圖4 優化方案三設置Fig.4 Schematic diagram of optimization scheme 3

試驗現象：在B站進站信號內方設置80 km/h限速，300T型車通過預告點后制動，300H型車順利通過。

原因分析：限速情況同優化場景一，因預告點仍在C2曲線的車尾保持80 km/h的范圍內，導致300T型車因C3-C2曲線不一致而制動。

優化方案四：上行線C3-C2等級轉換執行點移至B4290處，將C3-C2等級轉換預告點移至B4296處（僅由RBC發送預告信息），如圖5所示。

圖5 優化方案四設置Fig.5 Schematic diagram of optimization scheme 4

試驗現象：在B站進站信號內方設置80 km/h限速，300T型車通過預告點后制動，300H型車順利通過。

原因分析：原因與優化場景三相同。因預告點仍在C2曲線的車尾保持80 km/h的范圍內，導致300T型因C3-C2曲線不一致而制動。

優化方案五：上行線C3-C2等級轉換執行點移至BS應答器處，將C3-C2等級轉換預告點移至B4290處（僅由RBC發送預告信息），如圖6所示。

圖6 優化方案五設置Fig.6 Schematic diagram of optimization scheme 5

試驗現象：B站未辦理列車進路的情況下，300H型車通過預告點后制動（速度有5 km/h左右的突降），300T型車順利通過。B站辦理引導接車進路情況下，300H型車轉C3引導后過YG3-2點后速度制動到0，300T型車順利通過。

原因分析：B站未辦理列車進路時，300H車載計算C2曲線時會在打靶點前留110 m安全距離，因此導致C3、C2曲線在低速區不一致，因此列車通過YG3-2點后，因C3-C2曲線不一致而制動。B站辦理引導接車進路時，因為300H車載C2曲線的打靶點未越過ZX3-2點，導致列車無法越過ZX3-2點。

優化方案六：上行線C3-C2等級轉換執行點移至B4290處，不設預告點，如圖7所示。

圖7 優化方案六設置Fig.7 Schematic diagram of optimization scheme 6

試驗現象：B站未辦理列車進路情況下，300H型車過執行點后制動（速度有5 km/h左右的突降），300T型車通過。B站辦理側線接車進路情況下，300H型車過執行點后制動（速度有5 km/h左右的突降），300T型車順利通過。B站辦理引導接車進路情況下，300H型車過執行點后制動（輸出EB）。

原因分析：B站未辦理列車進路時，300H車載計算C2曲線時會在打靶點前留110 m安全距離，因此導致C3、C2曲線在低速區不一致，因此列車通過YG3-2點后，因C3-C2曲線不一致而制動。B站辦理側線接車進路時，因為300H車載C2曲線的打靶點為B站S信號外方110 m，目標速度45 km/h，C3曲線的打靶點為B站S信號，目標速度45 km/h，因此列車越過執行點后由于C3-C2曲線有速度差產生制動。B站辦理引導接車進路時，因為300H車載C2曲線的打靶點為B站S信號外方110 m，目標速度0 km/h，C3曲線的打靶點為B站S信號，目標速度40 km/h，因此列車越過執行點后由于C3-C2曲線有速度差產生制動。

經上述試驗可以得出以下結論。

1）X線 路 所 BTS、BTXLF、B4296應 答 器用于C3-C2預告時，在前方B站內下達不高于80 km/h限速的情況下，300T車載會造成制動。

2）在不設置預告的前提下，X線路所BTXLF、B4296應答器用于C3-C2執行時，在前方B站內下達不高于80 km/h限速的情況下，300T、300H車載會造成制動。

3）B站BS、B4290應答器用于C3-C2執行時，會在前方B站辦理引導、側線接車進路、無進路的情況下，300H車載的曲線有5 km/h左右的突降，存在造成制動的可能。該問題現象較為輕微，測試時控制車速緊貼SBI曲線運行才會觸發制動，影響較小。

可見在聯絡線上各應答器均不適合用于C3-C2預告點；B站BS、B4290應答器不適合用于C3-C2執行點；在不設置預告的情況下，B4296應答器、X線路所BTXLF不適合用于C3-C2執行點。

4 級間切換優化方案

為適應各型號車載設備，經綜合分析后確定最終優化方案，對X線路所級間切換方案做如下設置。

4.1 修改C站至B站方向上下行線C3-C2預告點位置

將上行正向C3-C2預告點位置由X線路所BTS應答器移至B3072應答器處；將下行反向C3-C2預告點位置由X線路所BTSF應答器移至B3073應答器處；維持C3-C2執行點不變，如圖8所示。

圖8 確定優化方案設置Fig.8 Schematic diagram of final optimization scheme

4.2 修改列控中心有源應答器描述范圍

1）修改TS-XLF進路BTS有源應答器報文，臨時限速有效范圍延伸至B4296應答器組加80 m；XLF口離去L1、L2制動距離從B4296應答器組開始計算。

2）修改TSF-XL進路BTSF有源應答器報文，臨時限速有效范圍延伸至B4299應答器組加80 m；XL口離去L1、L2制動距離從B4299應答器組開始計算。

5 總結

本級間切換方案更改后，經實驗室測試及現場試驗后解決了列車制動問題。此類問題因在特定場景下才會暴露，因此需要加強聯調聯試階段測試管理，豐富測試案例庫，對各種型號列車在每個級間切換點均進行測試，保證各測試案例能夠全面覆蓋各種可能場景。此次問題的成功解決也為后續其他類似線路，特別是線路所區段長度較短設置級間切換積累了寶貴經驗。