宋曉風

*北京全路通信信號研究設計院有限公司 高級工程師 ，100073 北京

1 問題提出

武廣高速鐵路首次實現(xiàn)了列控系統(tǒng)自動過分相功能，在聯(lián)調聯(lián)試期間出現(xiàn)車載設備在距離地面斷電標約400 m處提前輸出斷電指令;列車越過地面合電標后，出現(xiàn)車載仍未撤銷斷電指令的現(xiàn)象，影響司機控制列車和行車效率。

2 問題分析

2.1 分相區(qū)的類型及武廣分相區(qū)設置現(xiàn)狀

分相區(qū)根據(jù)結構的形式分為絕緣關節(jié) (如圖1所示)和錨斷關節(jié) (如圖2所示)2種類型;按照長短可分為長分相和短分相。

武廣高鐵分相區(qū)間隔約25 km，采用錨斷關節(jié)的結構形式。咸寧至韶關段按長分相設置;花都至韶關，武漢至咸寧按短分相設置。

為了確保列車在過分相區(qū)時，能夠及時切斷動車組的牽引主斷開關，防止列車因相位不同而導致列車電機或受電弓等設備受損，地面在分相區(qū)處分別設置“預斷”、“斷”、“合”標志牌，司機在駕駛列車越過分相區(qū)斷電標時，需要確認列車主斷開關是否斷開。武廣客運專線的斷合標設置如圖3所示，在距離分相區(qū)中性區(qū)不小于30 m外方設置“斷”標志牌，在距離“斷”標志牌外方不小于75 m設置“預斷”標志牌，在分相區(qū)后方距離中性區(qū)400 m位置設置“合”標志牌。當分相區(qū)長度小于200 m時，需要設置“禁止雙弓”標志牌，標志牌安裝在接觸網(wǎng)立柱上。

2.2 列控系統(tǒng)過分相邏輯

圖3 分相區(qū)標志牌設置示意圖

CTCS-3級列控系統(tǒng)地面設置無線閉塞中心RBC，它根據(jù)列車位置報告，給列車發(fā)送移動授權消息。當發(fā)送給列車的移動授權范圍內包含分相區(qū)時，在移動授權消息中包含“分相區(qū)”信息，其中包括分相區(qū)距離最近相關應答器的距離和分相區(qū)的長度信息。

CTCS-2級列控系統(tǒng)地面設置應答器，應答器給列車發(fā)送軌道區(qū)段、線路速度、線路坡度及分相區(qū)等線路參數(shù)。當應答器描述的線路范圍內包含分相區(qū)時，報文中包含“分相區(qū)”信息包。按照該規(guī)則，在正向距離分相區(qū)20 km處開始，至分相區(qū)范圍的區(qū)間應答器，均發(fā)送分相區(qū)數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖4 發(fā)送分相區(qū)數(shù)據(jù)應答器范圍示意圖

CTCS-3級或CTCS-2級車載設備，根據(jù)RBC或應答器發(fā)送的分相區(qū)信息，結合列車當前運行速度，計算列車距離分相區(qū)的位置。當列車距離分相區(qū)10 s時，發(fā)出“前方過分相”語音提示;對于CRH3型列車，車載設備會同時給列車輸出過分相斷開主斷指令，列車根據(jù)指令控制斷開主斷;對于CRH2型列車，當列車距離分相區(qū)邊界3 s時，給列車輸出過分相斷開主斷指令，列車根據(jù)指令控制斷開主斷。當列車頭部出清分相區(qū)130 m后，車載給列車發(fā)送取消斷開主斷指令，列車根據(jù)網(wǎng)壓、列車編組情況 (如重聯(lián)情況)以及前后弓升弓情況，控制列車閉合主斷。

2.3 原因分析

在武廣工程實施期間，鑒于規(guī)范中只規(guī)定了列控系統(tǒng)要給列車發(fā)送分相區(qū)信息，但未明確分相區(qū)數(shù)據(jù)的邊界是“無電區(qū)”邊界還是“中性區(qū)”，或者是“斷電標”位置。列控系統(tǒng)以“無電區(qū)”為界，并且分相區(qū)長度按照設計的長分相區(qū)編制列控數(shù)據(jù)。而電力專業(yè)在工程實施中，全線均是按照短分相設置，預留了通過開關轉換至長分相的功能，現(xiàn)場標志牌均是按照短分相設置安裝，因而列控數(shù)據(jù)描述與現(xiàn)場實際安裝位置數(shù)據(jù)不一致。因此，在現(xiàn)場試驗和開通運營后，大范圍出現(xiàn)列控設備斷電位置或合電位置與地面斷電標、合電標位置差距較大，需要司機在行車中注意確認機車是否能及時切斷主斷，否則需要人工切斷，這樣會嚴重影響司機控車，大大增加司機的勞動強度。

3 解決措施

鐵道部科技運【2010】136號文《CTCS-2級列控系統(tǒng)應答器應用原則 (V2.0)》中3.6.1.1條明確定義:列控系統(tǒng)發(fā)送的分相區(qū)信息邊界為分相區(qū)斷電標志牌起點位置及長度信息，如圖5所示。

圖5 分相區(qū)數(shù)據(jù)描述示意圖

經(jīng)統(tǒng)計，武廣高鐵上行線和下行線分別有38個分相區(qū)，27個為長分相，11個為短分相。武廣分相區(qū)修改主要是將現(xiàn)場的長分相區(qū)修改為短分相區(qū)，對分相區(qū)長度按照斷電標位置進行描述。鑒于武廣客專已開通運營，站間距長，最長為80多公里，并且“天窗”時間有限。因而使現(xiàn)場應答器數(shù)據(jù)修改工作難度較大。另外，武廣客專為CTCS-3級列控系統(tǒng)，其運營模式為C3控車，C2做為后備模式。因此，武廣分相區(qū)數(shù)據(jù)修改可分2個階段，第1階段僅修改RBC數(shù)據(jù);第2階段修改部分應答器。下面就從上述二個階段闡述修改方案。

3.1 C3 RBC數(shù)據(jù)修改方案

1．將RBC的分相區(qū)數(shù)據(jù)按照實際數(shù)據(jù)修改。

2．列控中心與應答器數(shù)據(jù)仍然維持長分相區(qū)現(xiàn)狀不變。

優(yōu)點:RBC分相區(qū)數(shù)據(jù)修改后，C3系統(tǒng)將按照短分相區(qū)數(shù)據(jù)控制列車過分相，車載輸出指令和車載動作都將和地面標志一致。這樣，一則避免司機人工切換，減少對司機控車的影響;二則大大減輕司機勞動強度，改善司機的身心健康。

風險分析評估:C3系統(tǒng)RBC數(shù)據(jù)修改后，在應答器數(shù)據(jù)不做修改的情況下，存在C3系統(tǒng)分相區(qū)數(shù)據(jù)為短分相，與C2系統(tǒng)的長分相不一致的現(xiàn)象，如圖6所示。這樣，可能會存在如果C2系統(tǒng)在后臺一旦輸出了過分相指令后，不再持續(xù)輸出該指令，而C3系統(tǒng)在輸出過分相指令前，列車因故由C3降級轉換至C2時，車載將不會再輸出過分相指令，從而導致列車自動過分相功能失效。經(jīng)過與各車載廠家確認，車載在后臺輸出過分相信息應是持續(xù)的，不存在過分相功能失效的隱患。因此，該實施方案可行。

圖6 C3與C2系統(tǒng)過分相時序對比示意圖

3.2 C2數(shù)據(jù)修改方案

根據(jù)科技運【2010】136號文《CTCS-2級列控系統(tǒng)應答器應用原則 (V2.0)》3.6.1.2條規(guī)定:正向運行時，至少有3組應答器組發(fā)送分相區(qū)信息，第1組為分相區(qū)外方第7個閉塞分區(qū)入口處的應答器組，第2組為第3組外方最近的應答器組，第3組宜為距分相區(qū)外方最近的區(qū)間應答器組，如圖7所示。

圖7 C2應答器發(fā)送分相區(qū)數(shù)據(jù)規(guī)則示意圖

武廣高鐵C2系統(tǒng)可僅修改距離分相區(qū)最近的3組區(qū)間應答器組發(fā)送新的分相區(qū)數(shù)據(jù)，修改后的結果如圖8所示。除所指應答器發(fā)送新的分相區(qū)數(shù)據(jù) (短分相)作為車載控制最終使用的數(shù)據(jù)之外，其他應答器仍發(fā)送原有分相區(qū)數(shù)據(jù) (長分相)作為分相區(qū)預告信息。

圖8 武廣C2應答器發(fā)送分相區(qū)數(shù)據(jù)示意圖

車載當前的邏輯是接收到新的應答器組信息后，覆蓋已接收應答器的同類信息。因此，車載ATP可以利用接收到新的分相區(qū)數(shù)據(jù)控制列車過分相。

優(yōu)點:需要修改的應答器相對集中，修改工作方便、工作量最小，并且可以最大限度地保證修改的有效性。

風險分析評估:該方案理論上存在分相區(qū)公里標跳變問題。但是，實際上，當列車以C2等級運行時，如圖8所示列車在接收到第一組所指示應答器組時，會更新分相區(qū)數(shù)據(jù)，該應答器距離分相區(qū)至少2.4 km;而DMI計劃區(qū)距離系在2 km處比例仍然很大。因此，人眼基本看不出分相區(qū)圖標在距離系內的跳動，對司機的駕駛不會產(chǎn)生影響。

4 結束語

通過武廣高鐵分相區(qū)升級方案的研究和分析，列控系統(tǒng)過分相數(shù)據(jù)編制時，應與電力牽引的設計和施工做好接口，并做好現(xiàn)場調查工作，這些是十分必要的。它既避免了列控數(shù)據(jù)編制與工程實際相脫節(jié)的問題，也大大減少聯(lián)調聯(lián)試和開通運營后再修改存在的諸多問題。