廣深線信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)

歐陽(yáng)圣平

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

1 概述

廣深線北起廣州站南至深圳站，是連接京廣線、京九線與香港特別行政區(qū)的線路。正線全長(zhǎng)約147 km，共由22個(gè)車站、4條區(qū)間正線組成，其中Ⅰ、Ⅱ線為準(zhǔn)高速線，Ⅲ、Ⅳ線為普速線。

既有廣深Ⅰ、Ⅱ線采用CTCS-2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)并于2007年開(kāi)通使用，線路允許速度為180 km/h，Ⅲ、Ⅳ線線路允許速度為140 km/h，按CTCS-0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。信號(hào)系統(tǒng)由運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)、車站聯(lián)鎖系統(tǒng)等組成。

1）運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)

運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)包括FZt-CTC型調(diào)度集中設(shè)備和TDCS-Y型調(diào)度監(jiān)督設(shè)備。廣州站采用TDCS-Y型調(diào)度監(jiān)督站機(jī)，其余各站采用FZt-CTC型調(diào)度集中站機(jī)。

2）列車運(yùn)行控制系統(tǒng)

廣深Ⅰ、Ⅱ線采用既有線CTCS-2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，廣州、平湖兩站采用LKD2-YH型列控中心，其余站采用LKD1-Y型既有線CTCS-2級(jí)列控中心。廣深Ⅲ、Ⅳ線采用CTCS-0級(jí)列控系統(tǒng)。

3）車站聯(lián)鎖系統(tǒng)

全線各車站（場(chǎng)）聯(lián)鎖設(shè)備采用二乘二取二型的DS6-K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

4）其他系統(tǒng)

廣深全線采用CSM-HH型信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中東莞、平湖南到達(dá)場(chǎng)、平湖南上到發(fā)場(chǎng)、平湖南編尾場(chǎng)、平湖南下到發(fā)場(chǎng)采用2010版集中監(jiān)測(cè)站機(jī)，其余車站監(jiān)測(cè)站機(jī)軟件采用2010版，硬件采用2006版。

廣深全線采用PZWJ型智能電源屏，電源屏均未配置UPS設(shè)備。

2 主要存在問(wèn)題

目前為止絕大多數(shù)既有線列控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)廢除，全路范圍內(nèi)僅有廣深線仍在運(yùn)行，其他線路均已拆除或停用。同時(shí)，隨著正在實(shí)施的廣汕、贛深高鐵等相鄰線路的開(kāi)通，廣深線信號(hào)系統(tǒng)在調(diào)度臺(tái)設(shè)置、CTC控制模式、臨時(shí)限速、車載邏輯、施工維護(hù)等方面的問(wèn)題日益凸顯，主要問(wèn)題如下。

2.1 運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)問(wèn)題

1）調(diào)度臺(tái)設(shè)置

目前廣深線僅設(shè)置一個(gè)調(diào)度臺(tái)，管轄廣州（不含）至深圳（含）約147 km，廣深Ⅰ、Ⅱ線開(kāi)行列車約110對(duì)，廣深Ⅲ、Ⅳ線開(kāi)行列車約96對(duì)。廣深線目前列車行車密度較大，車站數(shù)量較多，包含廣州東、深圳這樣的大型客站，調(diào)度員與車站值班員需同時(shí)管轄城際、普速線，工作強(qiáng)度較大。未來(lái)廣汕、贛深高鐵均接入廣深線，更加劇了運(yùn)輸部門(mén)的工作強(qiáng)度，不利于調(diào)度臺(tái)管理。

2）CTC控制模式

廣深線在用的CTC系統(tǒng)依據(jù)《分散自律CTC技術(shù)條件（暫行修訂稿）》（科技運(yùn)函[2004]15號(hào)）進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，同時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)廣深線的運(yùn)輸需求進(jìn)行了適應(yīng)性修改。其CTC控制模式較多，分為車站自律、分級(jí)自律、區(qū)域自律以及中心自律4種模式，與現(xiàn)行規(guī)范要求的分散自律模式不完全一致。

2.2 列車運(yùn)行控制系統(tǒng)問(wèn)題

1）臨時(shí)限速

目前廣深Ⅰ、Ⅱ線未按高鐵規(guī)范設(shè)置臨時(shí)限速服務(wù)器和安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，調(diào)度所調(diào)度員無(wú)法直接通過(guò)設(shè)備下達(dá)臨時(shí)限速命令，需各車站值班員收到調(diào)度所調(diào)度命令后，由車站值班員通過(guò)CTC站機(jī)向列控中心人工下達(dá)臨時(shí)限速命令，且廣深線僅正線有臨時(shí)限速線路號(hào)但無(wú)側(cè)線區(qū)臨時(shí)限速線路號(hào)，列控中心無(wú)法下達(dá)側(cè)線臨時(shí)限速命令。一方面增大了車站值班員的工作強(qiáng)度，另一方面也降低了系統(tǒng)的安全性和實(shí)用性。

2）車載邏輯

當(dāng)辦理經(jīng)18號(hào)及以上道岔的側(cè)線發(fā)車或者側(cè)線通過(guò)進(jìn)路時(shí)，由于既有線列控系統(tǒng)無(wú)法提供側(cè)線區(qū)的臨時(shí)限速，動(dòng)車組ATP為部分監(jiān)控模式，既有廣深線運(yùn)行的動(dòng)車組在收到UUS碼時(shí)頂棚速度為80 km/h，而部分監(jiān)控模式下收到L3等允許碼序的頂棚速度才為45 km/h，速度限制并不合理。

廣深Ⅰ、Ⅱ線目前使用的CTCS2-200H型列控車載設(shè)備1.0.66版軟件，不支持司機(jī)啟車時(shí)輸入動(dòng)車組長(zhǎng)度，車尾限速保持的長(zhǎng)度均按照長(zhǎng)編組16節(jié)處理。而廣深Ⅰ、Ⅱ線目前運(yùn)行的均為8節(jié)短編組的動(dòng)車組，當(dāng)遇有車尾限速保持邏輯時(shí)，其車尾限速保持距離遠(yuǎn)長(zhǎng)于動(dòng)車組實(shí)際編組長(zhǎng)度，對(duì)運(yùn)輸效率影響較大。

2.3 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)問(wèn)題

目前廣深四線共線的車站，Ⅰ、Ⅱ線與Ⅲ、Ⅳ線共用一套聯(lián)鎖設(shè)備，因城際列車和普速列車運(yùn)輸組織方式不同，相互影響較大，常發(fā)生城際動(dòng)車和普速列車搶用聯(lián)鎖控制權(quán)現(xiàn)象，既存在安全隱患，也嚴(yán)重影響運(yùn)輸效率。廣深Ⅰ、Ⅱ線夜間無(wú)運(yùn)營(yíng)列車，“天窗點(diǎn)”較長(zhǎng)，而廣深Ⅲ、Ⅳ線夜間仍有列車運(yùn)營(yíng)，“天窗點(diǎn)”較短，共用一套聯(lián)鎖設(shè)備使得Ⅰ、Ⅱ線施工維修的有效時(shí)間大量減少，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)和工作強(qiáng)度。

3 解決方案

3.1 總體思路

將廣深Ⅰ、Ⅱ線按現(xiàn)行客專CTCS-2級(jí)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)既有線列控、CTC設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，并對(duì)具備城際場(chǎng)和普速場(chǎng)分設(shè)條件的車站進(jìn)行聯(lián)鎖改造，將廣深Ⅰ、Ⅱ線改造為符合現(xiàn)行客專標(biāo)準(zhǔn)的CTCS-2級(jí)線路。

3.2 運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)升級(jí)改造

廣深線行車調(diào)度指揮系統(tǒng)采用符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的CTC。

1）將廣深由一個(gè)調(diào)度臺(tái)新設(shè)為兩個(gè)調(diào)度臺(tái)，其中廣深一臺(tái)管轄廣州（不含）至東莞（含）間的行車調(diào)度指揮，廣深二臺(tái)管轄東莞（不含）至深圳（含）間的行車調(diào)度指揮，廣州站維持既有廣州地區(qū)調(diào)度臺(tái)不變。

2）CTC系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的分散自律控制和非常站控兩種模式，其中分散自律控制模式包括中心操作方式、車站調(diào)車操作方式和車站操作方式。

3.3 列車運(yùn)行控制系統(tǒng)升級(jí)改造

列控運(yùn)行控制系統(tǒng)采用符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)。

1）新建廣深Ⅰ、Ⅱ線安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，納入新設(shè)的EMS網(wǎng)管服務(wù)器管轄。各車站/中繼站列控中心、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備以及TSRS設(shè)備均接入安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間信息交互。對(duì)應(yīng)調(diào)度臺(tái)管轄范圍，全線新設(shè)2套TSRS設(shè)備，分別管理各段臨時(shí)限速的存儲(chǔ)、校驗(yàn)、撤銷、拆分、設(shè)置等，由調(diào)度所調(diào)度員直接通過(guò)臨時(shí)限速服務(wù)器向列控中心下達(dá)臨時(shí)限速命令。

2）同步完成車載軟、硬件升級(jí)改造，修改既有車載邏輯：當(dāng)車載設(shè)備在部分監(jiān)控模式下收到UUS碼，車載頂棚速度由80 km/h改為45 km/h，增加司機(jī)輸入動(dòng)車組長(zhǎng)度的功能，縮短車尾限速保持的長(zhǎng)度。

3.4 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)升級(jí)改造

廣深Ⅰ、Ⅱ線車站均采用具備CTCS-2功能的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

按照廣深Ⅰ、Ⅱ線與Ⅲ、Ⅳ線分場(chǎng)控制的原則，對(duì)于具備城普分離條件的中間站，新設(shè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)及電源系統(tǒng)等設(shè)備作為城際場(chǎng)信號(hào)設(shè)備，既有設(shè)備改造為控制普速場(chǎng)的信號(hào)設(shè)備，城際場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與普速場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖采用繼電方式傳遞場(chǎng)聯(lián)條件。聯(lián)鎖管轄范圍修改示意如圖1所示。

圖1 分場(chǎng)設(shè)置計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備管轄范圍示意Fig.1 Schematic diagram of jurisdiction scope of computer based interlocking equipment set by yards

4 創(chuàng)新成果

1）構(gòu)建定制化的CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)方案，解決列控系統(tǒng)與普速線區(qū)間閉塞系統(tǒng)兼容的技術(shù)難題。

目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)行CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)一般應(yīng)用于客運(yùn)專線，具備實(shí)現(xiàn)區(qū)間信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈、區(qū)間軌道電路編碼、站內(nèi)軌道電路編碼、有源應(yīng)答器報(bào)文、方向電路、區(qū)間邏輯檢查和傳遞站聯(lián)條件等功能，區(qū)間閉塞、調(diào)度集中等其他信號(hào)系統(tǒng)一般都執(zhí)行客專標(biāo)準(zhǔn)與之匹配。

受制于大修周期、投資總額等因素，廣深線區(qū)間閉塞系統(tǒng)無(wú)法同步改造為客專標(biāo)準(zhǔn)的軌道電路制式，仍維持普速線標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合以上特殊背景，構(gòu)建了適用于廣深線的CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)方案，即列控系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)站內(nèi)軌道電路編碼、有源應(yīng)答器報(bào)文、方向電路和傳遞站聯(lián)條件功能，區(qū)間信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈、區(qū)間軌道編碼和區(qū)間邏輯檢查功能采用繼電方式實(shí)現(xiàn)。

2）攻克了軌道電路四線并行、低道床傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路在四線并行、低道床線路的應(yīng)用。

目前通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路一般應(yīng)用于客運(yùn)專線，對(duì)道床電阻要求較高，有砟線路最低不小于2 Ω·km，無(wú)砟線路最低不小于3 Ω·km。隨著應(yīng)用場(chǎng)景愈加廣泛，出現(xiàn)了通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路應(yīng)用于普速線路的需求，例如廣深線。普速線路道床電阻普遍較低，站內(nèi)最低不小于0.6 Ω·km，區(qū)間最低不小于1 Ω·km，且廣深線為四線并行線路，導(dǎo)致ZPW-2000A移頻軌道電路的傳輸條件發(fā)生變化。

結(jié)合通信編碼ZPW-2000A移頻軌道電路對(duì)廣深線四線并行、低道床的適應(yīng)情況，利用原有鋼軌線路，進(jìn)行道床電阻的建模與計(jì)算，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行測(cè)試與分析，提出軌道電路運(yùn)用要求、限制條件以及道床電阻、軌面電壓與傳輸極限的關(guān)系，解決了通信編碼ZPW-2000A軌道電路高要求與普速線低道床的矛盾。

5 結(jié)束語(yǔ)

全路對(duì)于既有線CTCS-2級(jí)信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)改造的工程并不常見(jiàn)，可以借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)甚少，本文通過(guò)分析廣深線既有信號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，提出成套信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)方案，有力支撐廣深線所在珠三角地區(qū)與相鄰區(qū)域綜合運(yùn)輸體系質(zhì)量和能力，助力粵港澳大灣區(qū)鐵路建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展，形成信號(hào)系統(tǒng)升級(jí)改造的成套技術(shù)和創(chuàng)新成果，對(duì)國(guó)內(nèi)列控系統(tǒng)更新改造具有借鑒意義。