張建輝張鶴郭洋海

摘要：由于軌道電路傳輸信息的局限性，CTCS-2級列控系統(tǒng)增加了應(yīng)答器作為車-地信息傳輸?shù)难a充設(shè)備，以確保列車能夠獲得足夠的地面信息生成目標(biāo)-距離模式曲線監(jiān)控列車運行。因此，應(yīng)答器設(shè)置的正確性與合理性將直接影響鐵路行車的安全和運輸?shù)男省?/p>

關(guān)鍵詞：CTCS-2； 列控；應(yīng)答器

中圖分類號：F204

Abstract: Due to the boundedness of the information transmission (18 informations) by track circuit, CTCS-2 system added the balise as ancillary equipment for information transmission between train and ground, which can ensure that the train get enough ground information to generate goal-distance mode curve monitoring train operation. Therefore, the correctness and rationality of the balise setting will directly affect the safety and efficiency of train operation.

1.引言

隨著既有鐵路線路的提速改造，以及客運專線的集中建設(shè)和高速鐵路的快速發(fā)展，列車的運行速度不斷提高，僅僅依靠軌道電路向車載設(shè)備傳輸列車控制信息已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足列車安全、高速運行的需求。如何將線路基本參數(shù)、線路坡度信息、臨時限速信息、車站進路信息、道岔信息、特殊定位信息[1]等信息傳遞給列控車載設(shè)備是實現(xiàn)列車安全、高速運行的基本要求，應(yīng)答器設(shè)備為此提供了良好的解決方案。

CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)（以下簡稱列控系統(tǒng)）是基于軌道電路和應(yīng)答器向列控車載設(shè)備傳遞行車許可等相關(guān)信息，并運用目標(biāo)-距離模式監(jiān)控列車安全、高效運行的列控系統(tǒng)。應(yīng)答器作為車-地信息的傳輸主要設(shè)備之一，能否可靠、安全、有效地向列控車載設(shè)備傳遞行車許可信息，是CTCS-2級列控系統(tǒng)非常重要的一個環(huán)節(jié)。

2.應(yīng)答器的組成及工作原理

應(yīng)答器系統(tǒng)是一種采用電磁感應(yīng)原理構(gòu)成的高速點式數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，主要用途是向列控車載設(shè)備提供可靠的地面固定信息和可變信息，實現(xiàn)車-地間的相互通信[2]。應(yīng)答器分為無源應(yīng)答器和有源應(yīng)答器。無源應(yīng)答器用于發(fā)送固定信息，提供線路的固定參數(shù)，包括線路坡度、線路允許速度以及軌道電路參數(shù)等；有源應(yīng)答器用于傳輸可變信息，通過與地面電子單元LEU連接，向列控車載設(shè)備傳輸臨時限速、信號點類型等可變信息。無源應(yīng)答器的組成框圖如圖1所示。

圖1 無源應(yīng)答器組成框圖

有源應(yīng)答器的組成與無源應(yīng)答器相似，僅增加了DBPL編碼電路和有源界面。當(dāng)與LEU通信故障時，有源應(yīng)答器可以自動切換到無源應(yīng)答器工作模式，發(fā)送缺省報文[3]。

無論是有源應(yīng)答器還是無源應(yīng)答器，其工作原理是一樣的。BTM（應(yīng)答器傳輸模塊）產(chǎn)生頻率為27.095MHz的高頻電磁能量，通過BTM天線（車載天線）連續(xù)地向地面發(fā)送。當(dāng)機車駛?cè)霊?yīng)答器的有效作用范圍時，地面應(yīng)答器就會接收該電磁能量，并將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)答器內(nèi)部模塊的工作電源，啟動應(yīng)答器的時鐘控制電路工作，將ROM區(qū)預(yù)先存儲或LEU傳送的報文數(shù)據(jù)送往頻率合成器，采用FSK調(diào)制方式產(chǎn)生相位連續(xù)的載頻信號，以564kb/s的速率通過BTM天線傳送給列控車載設(shè)備。

3.應(yīng)答器的設(shè)置

在CTCS-2級列控系統(tǒng)中，應(yīng)答器設(shè)備是列車運行安全、提高列車運行速度的重要保證。為保證應(yīng)答器設(shè)備發(fā)揮主導(dǎo)作用，必須對應(yīng)答器設(shè)備的安裝、調(diào)整等做到標(biāo)準(zhǔn)化，方能滿足應(yīng)答器設(shè)備的參數(shù)要求,完成應(yīng)答器的基本功能。根據(jù)設(shè)置地點的不同，應(yīng)答器在CTCS-2級列控系統(tǒng)的設(shè)置可以分為3種類型：區(qū)間應(yīng)答器組設(shè)置、車站應(yīng)答器組設(shè)置和特殊用途應(yīng)答器組設(shè)置。

3.1區(qū)間應(yīng)答器組的設(shè)置

區(qū)間設(shè)置無源應(yīng)答器組，向列控車載設(shè)備提供線路固定參數(shù)信息，如軌道區(qū)段、坡度、速度、鏈接、公里標(biāo)、車站名及其他特殊區(qū)段等信息[4]。

在CTCS-2級提速既有線間隔2~3個閉塞分區(qū)（3km ~5km）設(shè)置無源應(yīng)答器組；在CTCS-2級客運專線可間隔一個閉塞分區(qū)設(shè)置無源應(yīng)答器組，用于列車定位和向列控車載設(shè)備提供正、反向前方一定距離內(nèi)的線路固定參數(shù)信息，原則上設(shè)置在距閉塞分區(qū)入口（調(diào)諧單元（BA）或機械絕緣節(jié)）200m?0.5處，如圖2所示。

圖2 區(qū)間應(yīng)答器組設(shè)置示意圖

圖2中Q表示區(qū)間應(yīng)答器組

3.2車站應(yīng)答器組的設(shè)置

3.2.1進站信號機應(yīng)答器組設(shè)置

在正向及反向進站信號機外方30m?0.5處設(shè)置一個由有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器構(gòu)成的應(yīng)答器組，如圖3所示。進站信號機有源應(yīng)答器主要提供應(yīng)答器鏈接信息、進路參數(shù)及臨時限速等信息。正、反向進站信號機無源應(yīng)答器組分別發(fā)送線路允許速度、線路坡度、軌道區(qū)段及調(diào)車危險等反向線路數(shù)據(jù)和正向線路坡度信息與線路坡度、線路允許速度、軌道區(qū)段及調(diào)車危險等正向線路數(shù)據(jù)和反向線路坡度信息[5]。

圖3 進站應(yīng)答器組設(shè)置示意圖

圖3中JZ、FJZ表示正向和反向進站信號機應(yīng)答器組

3.2.2出站信號機應(yīng)答器組設(shè)置

出站信號機處設(shè)置由有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器組成的應(yīng)答器組，提供絕對停車、進路參數(shù)、臨時限速、調(diào)車危險等信息。圖4給出了客運專線出站信號機應(yīng)答器組的設(shè)置方式，而在客貨共線的客運專線，應(yīng)答器組設(shè)置在距出站信號機絕緣節(jié)65m?0.5處。

圖4 客運專線出站信號機應(yīng)答器組設(shè)置示意圖

圖4中CZ表示出站信號機應(yīng)答器組

3.3特殊用途應(yīng)答器組設(shè)置

在CTCS-2級列控系統(tǒng)中，僅設(shè)置區(qū)間和車站應(yīng)答器組仍不能滿足列車按照目標(biāo)-距離模式曲線安全、高速運行的要求。在某些特殊地段，如中繼站、等級轉(zhuǎn)換點、自動過分相處大號碼道岔（18#以上）以及有可能危及列車運行安全的調(diào)車信號機處，都應(yīng)該根據(jù)需要增設(shè)應(yīng)答器（組）。

此外，在CTCS-2級列控系統(tǒng)的工程設(shè)計和施工中應(yīng)注意以下幾個問題：

1）在應(yīng)答器的布置上，既需要通過增加應(yīng)答器的數(shù)量，保證區(qū)間線路數(shù)據(jù)的連續(xù)覆蓋；也需要通過車站等特殊地點增加應(yīng)答器，以補充既有軌道電路信息量的不足，為車載設(shè)備提供更多的信息，以提高列車運行的可靠性與安全性。

2）在臨時限速的控制方面，除改按閉塞分區(qū)設(shè)置臨時限速的長度外，在應(yīng)答器信息量允許的條件下，應(yīng)利用增加應(yīng)答器臨時限速覆蓋范圍，實現(xiàn)對動車組臨時限速的控制，替代進站信號機降黃燈方式，以減少對普通列車的影響。

3）在現(xiàn)場施工中，應(yīng)根據(jù)實際情況解決應(yīng)答器的安裝問題：

（1）當(dāng)區(qū)間相鄰兩個應(yīng)答器組間的距離>1500m時，應(yīng)在兩個應(yīng)答器組的中間增加定位應(yīng)答器組，用于列車定位；

（2）針對不同的軌道結(jié)構(gòu)（有砟軌道和無砟軌道），采取不同的安裝方式安裝應(yīng)答器[6]；

（3）應(yīng)答器的安裝位置與補償電容的距離<1.3m時，會影響列控車載設(shè)備接收應(yīng)答器信息，可以調(diào)整應(yīng)答器的安裝位置；如果情況十分特殊，也可調(diào)整補償電容的安裝位置，調(diào)整范圍≤0.5m；

（4）如果應(yīng)答器調(diào)整后仍無法滿足實際需要時，應(yīng)將整組的安裝位置進行調(diào)整，調(diào)整范圍≤0.5m；

4.結(jié)論

在CTCS-2級列控系統(tǒng)中，控車信息是靠應(yīng)答器傳遞的。應(yīng)答器設(shè)置的正確性與合理性將直接影響鐵路行車的安全和運輸?shù)男省Ｔ诠こ淘O(shè)計與施工中，要保證應(yīng)答器的安裝能夠滿足列車安全、高速運行的需要，從而為安全行車提供保證。

參考文獻

[1] 徐嘯明.CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)應(yīng)用叢書:列控地面設(shè)備[M].北京:中國鐵道出版社,2007.

[2] 張鐵增.列車運行控制系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

[3] 董昱.區(qū)間信號與列車運行控制系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[4] 科技運[2007]44號既有線CTCS-2級列控系統(tǒng)車站列控中心技術(shù)規(guī)范(暫行)[S].

[5] 科技運[2008]143號CTCS-2級列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則(V1.0)[S].

[6] 袁偉家,付永偉.應(yīng)答器在不同類型軌道上的安裝[J].鐵道通信信號.2011.4(47).

作者簡介：張建輝吉林鐵道勘察設(shè)計院有限公司 工程師

張鶴吉林鐵道勘察設(shè)計院有限公司 高級工程師

郭洋海吉林鐵道勘察設(shè)計院有限公司 助理工程師

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。