張劼

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

樞紐內(nèi)CTCS-3向CTCS-2級間轉(zhuǎn)換設置位置的探討

張劼

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

分析樞紐內(nèi)特殊情況下CTCS-3向CTCS-2級間轉(zhuǎn)換的問題，結(jié)合工程實踐提出解決方案。

列控系統(tǒng)；應答器；級間轉(zhuǎn)換

1 背景

中國列車運行控制系統(tǒng)CTCS根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為5級（CTCS-0級─CTCS-4級）。

CTCS-2（以下簡稱“C2”）級列控系統(tǒng)是基于軌道電路和點式應答器傳輸列車運行許可信息并采用目標-距離模式監(jiān)控列車安全運行的列車運行控制系統(tǒng)。

CTCS-3（以下簡稱“C3”）級列控系統(tǒng)是基于GSM-R無線通信實現(xiàn)車-地信息雙向傳輸，無線閉塞中心（RBC）生成行車許可，軌道電路實現(xiàn)列車占用檢查，應答器實現(xiàn)列車定位，并具備C2級功能的列車運行控制系統(tǒng)。

在工程實踐中，受限于站場設置、GSM-R網(wǎng)絡單網(wǎng)交織覆蓋范圍、C2與C3移動授權(quán)傳輸方式的差異及C2與C3臨時限速下達范圍的差異等客觀條件，經(jīng)常遇到在樞紐內(nèi)C3→C2級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點C3與C2允許速度不一致的情況，若C3與C2速度差大于10 km/h，則會觸發(fā)列車緊急制動。如果上述限制性因素難以排除，則需要從設計角度采取一定的措施，保證C3與C2在級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點允許速度一致。

本文重點討論C3級→C2級列控系統(tǒng)級間轉(zhuǎn)換的問題。

2 理論

2.1 相關(guān)規(guī)范的規(guī)定

《CTCS-3級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》（以下簡稱“C3總體技術(shù)方案”）是C3級列控系統(tǒng)的標準文件，為C3級列控系統(tǒng)設計提供了指導原則。

《CTCS-2/CTCS-3級列控系統(tǒng)等級轉(zhuǎn)換應用原則（V1.0）》（以下簡稱“C2/C3等級轉(zhuǎn)換應用原則”）對C2區(qū)域/C3區(qū)域邊界設置等級轉(zhuǎn)換點的設計原則提供了指導原則。

C3總體技術(shù)方案第3.4.2章節(jié)中規(guī)定：“C3向C2級進行級間轉(zhuǎn)換需設置下列轉(zhuǎn)換點：1）轉(zhuǎn)換預告點（LTA）：在至轉(zhuǎn)換點唯一進路入口處設置該點，當列車前端通過該點時，車載設備將向RBC報告所在位置，RBC判斷為唯一進路時向車載設備提供行車許可及等級轉(zhuǎn)換命；2）轉(zhuǎn)換執(zhí)行點（LTO）：當列車前端通過LTO點時，本務端的車載設備執(zhí)行C3級→C2級的控車轉(zhuǎn)換，非本務端處于休眠模式（SL）的車載設備記錄等級轉(zhuǎn)換信息”。

C3總體技術(shù)方案第3.4.6.1等級轉(zhuǎn)換預告章節(jié)中規(guī)定：“當列車需要駛離C3級線路并進入C2級區(qū)域時，RBC應在列車前端距C3級/C2級轉(zhuǎn)換邊界一定距離時，使用等級轉(zhuǎn)換命令向車載設備發(fā)送在C3級/C2級轉(zhuǎn)換邊界轉(zhuǎn)換為C2級控車的等級轉(zhuǎn)換預告命令。

轉(zhuǎn)換預告點（LTA）距轉(zhuǎn)換邊界的最小距離應大于車載與RBC通信時間（5 s）+司機確認（5 s）過程中列車走行的距離”。

C3總體技術(shù)方案第3.4.6.2等級轉(zhuǎn)換執(zhí)行章節(jié)中規(guī)定：“C3級/C2級等級轉(zhuǎn)換邊界一般應是閉塞分區(qū)和RBC控制范圍的邊界，當列車前端通過C3級/C2級轉(zhuǎn)換邊界時，車載設備根據(jù)RBC命令將轉(zhuǎn)為C2級系統(tǒng)控車。

為使列車能以C2級最大允許運行速度通過C3級/C2級轉(zhuǎn)換邊界，在C3級區(qū)段從RBC得到的C3級行車許可將向C2級區(qū)域延伸一定距離（完整常用制動距離）。

在C3級向C2級轉(zhuǎn)換時，車載設備C3級控制單元和C2級控制單元應實時通信，C3級控制單元比較列車的實際速度與C2級控制單元的允許速度。若實際速度高于允許速度，則由C3級控制單元觸發(fā)常用制動；當列車速度低于C2級控制單元允許速度后，實施等級轉(zhuǎn)換”。

C2/C3等級轉(zhuǎn)換應用原則第4.1.4.1條規(guī)定：“[ZX-3/2]應答器組不宜設在列車制動區(qū)（降速區(qū)）的軌道區(qū)段?！?/p>

2.2 實際工程應用原則

C3/C2級間轉(zhuǎn)換需由地面通過設置級間轉(zhuǎn)換預告應答器組和執(zhí)行應答器組的方式實現(xiàn)，在RBC數(shù)據(jù)中不配置等級轉(zhuǎn)換信息。[YG-3/2]應答器組與[ZX-3/2]應答器組的設置原則按如下2種情況考慮：

1）當C3級和C2級列車運行速度一致時，[YG-3/2]應答器組距[ZX-3/2]應答器組的距離應不小于列車以線路允許速度運行5 s的距離。

2）當C3級和C2級列車運行速度不一致時，為避免在級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點出現(xiàn)允許速度差，從而引發(fā)制動停車，要求[YG-3/2]應答器組距[ZX-3/2]應答器組的距離不小于列車以C3允許速度降至C2允許速度的距離。

3 實踐

3.1 原設計情況

某樞紐站設高速場和城際場，分別連接高速客專及城際客專。詳細站場布置如圖1所示。其中高速客專為C3線路，正線線路允許速度為300 km/h（如圖1中淺灰色區(qū)域所示），城際客專為C2線路，正線線路允許速度為200 km/h。對于本站的C2線路，GSM-R單網(wǎng)交織網(wǎng)絡僅覆蓋至XM、XB、XMN、XBN進站口處。

高速客專SN、S口的C3列車經(jīng)2#、4#道岔（均為42號大號碼道岔，道岔側(cè)向允許通過速度為160 km/h）可轉(zhuǎn)場進入城際場VIG及XIG，按C2行車可開往XM、XB、XMN及XBN口；高速場C3列車在7G及10G經(jīng)5/7及9/11號道岔（均為18號道岔，道岔側(cè)向允許通過速度為80 km/h）可向XB及XBN口發(fā)車。該樞紐站原C3/C2級間轉(zhuǎn)換點設計情況如下：1）在2#、4#道岔岔后，設置[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器組。

2）在5/7、9/11號道岔岔后，設置[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器組。

3.2 原級間轉(zhuǎn)換點設置存在的問題

1）當辦理SN向VIG的接車或通過進路時，若VIG或離去區(qū)段有低于80 km/h的臨時限速，C2系統(tǒng)根據(jù)收到的UU碼在進站口降速至45 km/h（全進路限速45 km/h），而C3系統(tǒng)在經(jīng)2#道岔側(cè)向時，允許速度高于45 km/h，導致C2、C3系統(tǒng)在2#道岔存在允許速度差。

2）當辦理SN向VIG的接車或通過進路時，C2系統(tǒng)經(jīng)2#道岔側(cè)向的允許速度為80 km/h，而C3系統(tǒng)在經(jīng)2#道岔側(cè)向時，允許速度高于80 km/h，導致C2、C3系統(tǒng)在2#道岔存在允許速度差。

3）當辦理S向XIG的接車或通過進路時，在下列情況C2系統(tǒng)根據(jù)收到的UU碼在進站口降速至45 km/h（全進路限速45 km/h），而C3系統(tǒng)在經(jīng)4#道岔側(cè)向時，允許速度高于45 km/h，導致C2、C3系統(tǒng)在4#道岔岔后存在允許速度差：

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的接車進路，XIG有臨時限速。

圖1 某樞紐站示意圖

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的向XBN口的通過進路，側(cè)向進路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段有低于45 km/h的臨時限速。

*辦理由S經(jīng)4、17/19號道岔側(cè)向的向XMN口的通過進路，側(cè)向進路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段有低于45 km/h的臨時限速。

4）當辦理S向XIG的接車或通過進路時，在下列情況C2系統(tǒng)無法發(fā)送大號碼道岔報文信息，根據(jù)收到的UUS碼在進站口降速至80 km/h（全進路限速80 km/h），而C3系統(tǒng)在經(jīng)4#道岔側(cè)向時，允許速度高于80 km/h，導致C2、C3系統(tǒng)在4#道岔岔后存在允許速度差：

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的接車進路。

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的向XBN口的通過進路，進路許可長度小于制動距離檢查范圍。

*辦理由S經(jīng)4#道岔側(cè)向的向XBN口的通過進路，側(cè)向進路范圍內(nèi)以及離去區(qū)段制動距離內(nèi)有低于160 km/h的臨時限速。

*辦理由S經(jīng)4、17/19號道岔側(cè)向的向XMN口的通過進路。

3.3 解決方案

3.3.1 方案一

3.3.1.1 C3/C2級間轉(zhuǎn)換點的選擇

為了避免列車在級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點C2與C3允許速度不一致的情況，設計首先考慮級間轉(zhuǎn)換LTA與LTO點之間的距離，應滿足列車從LTA點以線路最高允許速度運行，并在LTO點減速至45 km/h（最大常用制動）的長度要求，長度估算如表1所示。

表1 C3→C2級間轉(zhuǎn)換長度計算表

假設列車以最高165 km/h速度經(jīng)2#、4#大號碼道岔側(cè)向進入城際場。由表1可知，C3/C2級間轉(zhuǎn)換所需最小長度估算值約1 800 m，而S、SN進站口至XBN、XMN、XB、XM進站口的長度約為2 108 m，因此經(jīng)2#、4#道岔的C3/C2級間轉(zhuǎn)換預告點選擇在S、SN進站口，而C3/C2級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點選擇在XBN、XMN、XB、XM進站口較為合適。

假設列車以最高的85 km/h速度經(jīng)5/7、9/11號道岔側(cè)向進入城際場。由表1可知，C3/C2級間轉(zhuǎn)換所需最小長度估算值約350 m，而S7、S10出站信號機至XB、XBN進站口的長度約為386 m，因此經(jīng)5/7、9/11號道岔的C3/C2級間轉(zhuǎn)換預告點選擇在S7、S10出站信號機處，而C3/C2級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點選擇在XB、XBN進站口較為合適。

3.3.1.2 C3/C2級間轉(zhuǎn)換應答器的布置

在應答器容量允許、應答器位置合理且滿足上文要求的前提下，級間轉(zhuǎn)換預告點、級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點應答器組應盡量考慮與其他應答器組合設置。

對于經(jīng)高速場SN、S進站口2#、4#大號碼道岔側(cè)向至城際場VIG、XIG的進路：

*采用S及SN進站口[JZ]應答器組中的有源應答器兼做向XBN、XMN、XB、XM進站口的[YG-3/2]及[FYG-3/2]應答器；

圖2 方案一應答器布置示意圖

*采用XB、XBN進站口[JZ]應答器組中的無源應答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器；

*采用XM、XMN進站口[JZ]應答器組中的無源應答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器。

對于高速場7G、10G經(jīng)5/7、9/11號道岔側(cè)向的發(fā)車進路：

*采用S7及S10出站信號機[CZ]應答器組中有源應答器兼做高速場[FYG-3/2]及[YG-3/2]應答器；

*采用XB、XBN進站口[JZ]應答器組中的無源應答器兼做[FZX-3/2]及[ZX-3/2]應答器。

在收到[YG-3/2]及[FYG-3/2]級間轉(zhuǎn)換預告應答器報文后，C2車載向C3車載提供C2系統(tǒng)允許速度，C3車載開始向C2允許速度減速。上述方案中，級間轉(zhuǎn)換預告應答器與級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行應答器之間的距離滿足從線路最高允許速度（LTA點）減速至45 km/h（LTO點）的制動距離要求，從而保證C3、C2系統(tǒng)在級間轉(zhuǎn)換執(zhí)行點允許速度一致。應答器布置如圖2所示（淺灰色部分）。

3.3.2 方案二

根據(jù)前述的級間轉(zhuǎn)換應答器工程應用布置原則，可將[YG-3/2]布置在C3級和C2級列車運行速度一致的位置，[YG-3/2]應答器組距[ZX-3/2]應答器組的距離不小于列車以線路允許速度運行5 s的距離。

因此，在區(qū)間完成C3與C2級間轉(zhuǎn)換即可滿足C2、C3在預告點運行速度一致的條件。在XB、XBN、XM、XMN進站信號機外方450 m處（避開列尾限速保持區(qū)域）設置[YG-3/2]及[FYG-3/2]應答器組，在距離預告點、反向預告點280 m處（按線路最高允許速度200 km/h運行5 s的距離）設置[ZX-3/2]及[FZX-3/2]應答器組。但由于級間轉(zhuǎn)換區(qū)域需GSM-R單網(wǎng)交織覆蓋， XB、XBN、XM、XMN進站口滿足C3級控車需求的G網(wǎng)需向區(qū)間延伸，通信基站的投資將增加。應答器布置如圖3所示（淺灰色部分）。

The paper analyzes the problem of level transmission from СTСS-3 to СTСS-2 in special situation in a junction station, and gives the solution based on engineering practice.

СTСS; balise; level transmission

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.01.002