張敏慧，謝靜高

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063)

1 概述

國內鐵路建設不斷發(fā)展，高速鐵路與普速鐵路交織成網，鐵路樞紐內多條不同等級線路交匯互通的局面正在形成。樞紐列控等級的選擇與設計難以采用常用原則，本文針對近幾年來樞紐工程設計常見場景，對樞紐列控等級選擇與應用進行分析和研究。

2 列控等級選擇的一般原則

2.1 基本規(guī)定

根據(jù)鐵路技術政策及相關規(guī)范[1-3]的要求，列車運行控制系統(tǒng)裝備等級一般根據(jù)線路允許速度選用如下。

設計速度160 km/h 及以下鐵路，僅運行動車組列車時，根據(jù)設計速度、行車追蹤間隔、站間距等要求，宜采用CTCS-2（簡稱C2）級，也可采用CTCS-0（簡稱C0）級；其他線路宜采用CTCS-0級列控系統(tǒng)。

設計速度160 km/h 以上、250 km/h 以下的線路，采用CTCS-2 級列控系統(tǒng)。

設計速度250 km/h 鐵路結合路網構成及線路功能定位，采用CTCS-2 或CTCS-3（簡稱C3）級列控系統(tǒng)。

設計速度250 km/h 以上線路采用CTCS-3 級列控系統(tǒng)。

2.2 列控系統(tǒng)與運輸能力匹配原則

鐵路線路多用列車運行速度和追蹤間隔來衡量運輸能力，列控等級選擇時需滿足運輸能力的要求。一般情況下C2 級列控系統(tǒng)不滿足列車運行速度大于300 km/h、列車追蹤間隔3 min 的運輸要求，在高速度、高密度的線路上需要采用C3 級及以上等級的列控系統(tǒng)。

2.3 車、地適配原則

根據(jù)目前鐵路車載設備配置原則，配置C2 級列控系統(tǒng)車載設備的動車組列車通常配備有運行監(jiān)控記錄裝置（簡稱LKJ）；配置C3 級列控系統(tǒng)車載設備（兼容C2）的動車組列車不裝設LKJ。通常情況下，僅裝備LKJ 的列車不能在常態(tài)滅燈的C2 及C3 級列控地面設備線路上正常運行，裝備C3 級車載ATP 的動車組（未裝備LKJ）無法在C0 級列控地面線路上按主要的控制方式控車。當存在不同等級線路間跨線運行情況時，列控等級選擇需考慮車、地能力匹配問題。

3 鐵路樞紐站、線及信號系統(tǒng)設置特點

3.1 樞紐內線路、站場設置特點

由于多線在樞紐內交匯，根據(jù)線路引入、聯(lián)絡線銜接等情況，樞紐內往往會有干線十字、米字型交叉引入（如鄭州東樞紐），多條干線并行引入（例如寧杭甬、滬杭長、杭黃引入杭州樞紐），多條干線引入形成樞紐環(huán)路（例如合肥樞紐）等多種站線布置形式。

樞紐內一般存在有多條線路交匯處的大型客站，規(guī)模較大、股道多、并多根據(jù)其接發(fā)列車方向別分場設置，不同方向別上線路建設等級不同；樞紐內大型客站附近多設有一個或多個動車段所；為溝通不同方向別、不同線路等級間的列車運行通路，溝通動車通往動車段所的連接通路，樞紐內設置有較多聯(lián)絡線、與既有線相互銜接、連接方式與連接關系復雜。

3.2 樞紐內信號系統(tǒng)設置特點

樞紐內多條不同列控等級線路交匯，C0 至C3等級線路并存，列車跨線運行時需要在樞紐內適當?shù)攸c進行列控等級切換，保證列車順暢運行；樞紐內通過聯(lián)絡線進行等級切換[4]，受聯(lián)絡線各項工程條件、站點內聯(lián)鎖及RBC 和調度管轄范圍等因素影響，切換點選擇困難；樞紐內調度區(qū)劃按線別、按區(qū)域劃分原則不盡相同，樞紐內往往是若干條線路調度區(qū)劃邊界，呈現(xiàn)出局部區(qū)域內多調度臺共存的情況， TSRS 不能按規(guī)范設置[5-6]，給TSRS 信息互傳、RBC 切換[7]、RBC 接口設置、安全數(shù)據(jù)網合理配置等帶來較大的挑戰(zhàn)。

4 高速鐵路引入樞紐列控等級選擇研究

對于區(qū)間新建線路和車站，按列控等級選擇的一般原則就可確定列控等級設置方案。但高速鐵路引入樞紐時，有新建線路直接引入樞紐內大型車站，有新建線路引入樞紐內中間站并利用既有線路連接至樞紐內大站車站，還有修建不同線路間及不同列車運行方向間的聯(lián)絡線、動車出入段（所）線路等，以便靈活組織跨線動車組運行、均衡樞紐客流。因此高速鐵路引入時，樞紐列控等級的選擇，除需考慮列控等級選擇的一般原則外，還需結合樞紐站線和信號系統(tǒng)設置特點，分析動車組入庫維護徑路需求，并綜合考慮動車組運行交路及運營維護需求等因素后合理確定。列控等級設置原則確定后，需進一步研究樞紐內列控中央設備設置、等級轉換點和RBC 切換點設置的具體方案[8]，并反饋調整樞紐列控等級設置方案。

4.1 C2線路接入樞紐既有C0車站

1）C2 干線直向引入既有C0 站點

對于C2 干線直向引入既有C0 站的列控等級選擇，可以考慮以下兩個方案：一是C2 貫通，將既有C0 車站及接軌站至樞紐大型客站范圍改造為C2等級；二是在C0 車站外方設置級間切換點，既有C0 車站維持不變。

方案一的優(yōu)點是：動車組運行過程中一直在C2控車方式下，司機感官一致性好，且避免等級轉換失敗可能帶來的運輸影響，能滿足C3 動車組跨線運行需求。缺點是：需要對既有車站進行C2 改造，配套進行TCC 和TSRS 配置、安全數(shù)據(jù)網拉通，必要時還需對調度臺進行調整，工程量較大。

方案二的優(yōu)點是：采用級間切換轉為C0 進入既有站的方案，基本不對既有車站進行改造，對既有線行車干擾小，并可節(jié)省工程投資。缺點是：配置C3 車載設備的動車組列車無法按正?？刂品绞皆贑0區(qū)段跨線運行，還存在等級轉換失敗對行車的影響。如果該C0 車站還有其他C2 干線鐵路直向接入、且開行跨線運行的動車組，則該動車組在跨越該既有C0 車站時存在先進行C2 →C0，越過該站后又進行C0 →C2 的來回級間切換，不利司機的駕駛。

如武漢樞紐漢口站，東、西側有速度200 km/h的配置C2 系統(tǒng)的合武、漢宜鐵路接入，且合武、漢宜鐵路跨線運行頻頻，如圖1 所示。為避免跨線列車運行來回實施級間切換，漢口站考慮改造為C2列控等級。

圖1 合武、漢宜引入漢口站線路示意圖Fig.1 Schematic diagram of introducing Hefei-Wuhan railway and Hankou-Yichang railway into Hankou station

隨著高速鐵路路網的形成，不同速度等級線路間的跨線運行需求頻繁，配置C3 車載設備的動車組往往需要經行C2 線路，引入樞紐地段時既有車站C0 配置方式與車載目前技術裝備不匹配。因此建議C2 干線直向接入樞紐既有C0 站點時，對既有C0 的線路和車站進行升級改造，優(yōu)先考慮按C2 列控系統(tǒng)配置地面設備。

2）C2 線路出岔新建聯(lián)絡線或利用既有線路接入既有C0 站點

如圖2 所示，滬漢蓉通道從長安集—合肥南—肥東（合肥樞紐南環(huán)線）貫通合肥樞紐。在該通道未修通之初，合武、合寧均通過繞行線由長安集—合肥西—桃花店—（合武繞行線）合肥—三十鋪—肥東（合寧繞行線）貫通合肥樞紐。

圖2 合肥樞紐線站示意圖Fig.2 Schematic diagram of Hefei hub line station

繞行線和合肥站可以考慮維持既有C0 方式，動車組在樞紐外方切為C0 進入樞紐運行。但存在與“干線直向引入既有C0 站點”相同的車載兼容性和增加級間切換故障問題。

從高速路網構成看，目前C3/C2/C0 等級動車組跨線可能性很多。考慮列控等級進一步提升的空間，對于C2 線路出岔、新建聯(lián)絡線或利用既有線路接入既有C0 站點，一般可考慮對既有C0 的線路和車站進行升級改造，優(yōu)先按C2 列控系統(tǒng)配置地面設備。

4.2 C3線路接入樞紐既有C0車站

C3 線路接入樞紐既有C0 站點一般會經行樞紐內既有線路和車站。如圖3 所示，滬寧城際直向接入既有上海站時經上海西站、利用既有上海西至上海站的線路；滬昆高鐵從東北線路所出岔，由橫崗聯(lián)絡線引入既有南昌站時，經行既有京九線橫崗—蓮塘—南昌南—南昌站段線路。

由于裝備C3 車載設備的動車組列車無法按正?？剀嚹Ｊ皆贑0 區(qū)段控車，因此對于此類既有C0線路和車站存在兩種升級改造方式：一是將地面線路、車站設備改造為C3 等級，保證動車組無需級間切換通過樞紐站、線；另一種是將地面線路、站場設備改造為C2 等級，動車組經過樞紐站、線前切換為C2 等級通過。這兩種方式的優(yōu)缺點對比如表1 所示。

從表1 可以看出，C3 線路引入既有樞紐時，將樞紐地段（尤其利用既有線接入地段）改造為C2或C3 在技術方案、投資、列車運行能力及實施工作量方面各有千秋，需結合動車組開行情況和運輸?shù)谋憷赃M一步加以分析。

圖3 C3線路接入樞紐既有C0車站線路示意圖Fig.3 Schematic diagram of introducing CTCS-3 line into the existing CTCS-0 hub station line

表1 既有車站改造為C3和改造為C2方案優(yōu)缺點對比Tab.1 Comparison of advantages and disadvantages of existing station transformation scheme from CTCS-3 to CTCS-2

對于滬昆高鐵，南昌樞紐內的主要客站是南昌西站，只有少量的C3 動車組經聯(lián)絡線及既有京九線至既有南昌站。若為滿足少量動車組采用C3 列控方式進入南昌站，則需要對既有京九線橫崗至南昌段按C3 列控系統(tǒng)要求配置地面設備并進行GSM-R 網絡改造，既有線施工改造工作量及系統(tǒng)聯(lián)調聯(lián)試工作量相對較大，工程投資較高，投入回報相對較低；且該段既有線還有動車組以C2 列控方式往其他方向運行，需要設置C2/C3 等級轉換。因此，滬昆高鐵經聯(lián)絡線及既有京九線引入南昌站時，采用C2 列控等級，在聯(lián)絡線上設置C2/C3 等級轉換方案。

對滬寧城際而言，上海站為其在上海樞紐內的主要客站，經上海西至上海站的C3 動車組數(shù)量多，且上海站為盡頭型車站，除了滬寧城際及利用既有線動車組入庫進路采用C3、C2 列控系統(tǒng)外，與上海及上海西銜接的再沒有其他C2、C3 線路，結合盡量減少C2/C3 等級轉換、提高C3 動車組車載設備備用能力的設計思路，對上海西至上海段利用既有線位的線路和車站進行了C3 改造。

由上可見，C3 線路接入樞紐既有C0 車站時，列控系統(tǒng)的選擇一般以在樞紐內既有線上運行的C3 動車組的數(shù)量及該既有線往其他方向運行的動車組情況進行確定。若只有少量本線C3 動車組運行、還有往其他以C2 列控方式運行的動車組，建議采用C2 列控等級；若本線運行C3 動車組數(shù)量多，又沒有（或很少）其他C2 列控方式線路銜接時，建議優(yōu)先采用C3列控等級；若除本線引入外，還有較多以C2 列控方式銜接的線路接入時，可采用C2 列控等級。

4.3 C3線路接入樞紐既有C2車站

此類線路一般利用樞紐內既有線路引入既有C2車站，如圖3（b）所示，昌贛鐵路（C3）在南昌樞紐附近修建聯(lián)絡線接入橫崗線路所，利用已改造為C2 的既有橫崗線路所—蓮塘—南昌站既有線路引入南昌站。

對于既有C2 車站的改造方案也存在維持C2 和改造C3 兩種方式，這兩種方式的優(yōu)缺點對比如表1所示。由于昌贛鐵路直向接入南昌東站，未來主要車流均在南昌東站始發(fā)終到，C3 動車組接入本站的數(shù)量很少，因此在昌贛工程中橫崗線路所—蓮塘—南昌站維持C2 方式。

C3 線路接入樞紐既有C2 車站列控方案的選擇原則基本同C3 線路接入樞紐既有C0 車站的選擇原則。

4.4 多條C3線路引入樞紐同一車站

當不只一條C3 線路引入樞紐同一車站時，往往會在該站形成不同線路通過式銜接的狀態(tài)。 如前文提到的鄭州東站，存在京鄭、鄭武、鄭西、鄭徐、鄭濟、鄭萬等多方向別引入的C3 高速線路；如圖4所示，杭州樞紐內杭州東站和杭州南站均銜接滬杭、寧杭、杭甬、杭長、黃杭C3 線路。

圖4 杭州樞紐線路示意圖Fig.4 Schematic diagram of Hangzhou hub line

為保證C3 列車無需級間切換通過本站、同時也能使C3 車載設備故障后有備用模式，此類車站一般情況下應考慮設置C3 列控等級。

4.5 多條C3線引入樞紐既有通道

4.4 節(jié)分析C3 線路引入獨立站點的情況，當樞紐內C3 引入的線路并不集中在樞紐內某個或某兩個大站、而是接入既有樞紐內一些既有站點，并可能利用既有樞紐線路（既有C0 或C2 等級）進行跨線運行時，需要將既有樞紐整體作為研究對象進行樞紐列控方案的研究。

例如合肥樞紐，如圖2 所示，C3 的合蚌客專接入合肥站，C3 的合福鐵路接入合肥南站，C3 的合安鐵路接入新合肥西站，未來有C3 的合青鐵路引入桃花店站，C3 的滬漢蓉客專引入肥東站和長安集站。樞紐內修建合肥—合肥南的蚌福聯(lián)絡線、利用既有合武繞行線連接合肥西—新合肥西—桃花店—合肥站，利用既有合肥南環(huán)線接通滬漢蓉在合肥樞紐內的通道。

利用合肥樞紐的線路站場環(huán)型結構形式，普速鐵路和不同列控等級的C2/C3 線路往往接入到樞紐環(huán)型網上的某一站點，并利用既有樞紐線路進行跨線運行。

將合肥樞紐作為一個對象進行研究時，該樞紐內既有線路、站點的改造方案有維持既有C2 和改造為C3 兩種，這兩種方式的優(yōu)缺點對比與表1 基本相同。車站、線路所設置較為密集，線路間交叉互聯(lián)口較多、樞紐內RBC 切換、RBC 接口數(shù)量等方面存在一定問題，跨線運行無法完全做到C3 貫通控車；此外由于RBC 數(shù)據(jù)配置、系統(tǒng)配置及調試、動態(tài)測試方面存在工作量、實驗困難等問題。為避免樞紐為適應C3 進行太多改造、簡化系統(tǒng)設置減少故障概率，此類型樞紐可考慮按C2 等級設置。

對于環(huán)型結構的樞紐，多條C3 線路引入環(huán)型網路上不同節(jié)點、且不同C3 線路利用既有線路跨線運行時，可以考慮列車切換為C2 進入樞紐，駛離樞紐時切回C3 的樞紐改造方案，簡化系統(tǒng)設置、減少系統(tǒng)復雜度和故障可能。

4.6 動車組入庫維護徑路范圍內線路與站場列控方案

干線引入樞紐，除了對引入的站點及相關線路進行改造外，還需要考慮動車組入庫維護時走行進路上既有C0 線路、車站（包括動車段所）進行列控等級的升級改造。

對于只有C2 動車組入庫維修進路上的線路、車站，可以考慮改造為C2 和維持既有C0 兩種方式；對于有C3 動車組入庫維修進路上的線路、車站，如果維持既有C0 方式，動車組列車將僅能以C3 機車信號模式入庫維護，目前各路局的運輸組織管理中一般不予使用，因此需要將相關線路、車站改造為C2 等級。

隨著高速路網的不斷建成，C3 和C2 動車組列車跨線運行情況非常普遍，因此一般情況下考慮將動車組入庫維護徑路范圍內線路和站場改造為C2列控等級。

5 樞紐地區(qū)列控系統(tǒng)選擇的特殊性說明

基于上述思路，初步選擇出樞紐地區(qū)列控等級后，需結合樞紐地區(qū)調度區(qū)劃和聯(lián)鎖區(qū)管轄范圍、既有各線TSRS 和RBC 設置情況、聯(lián)絡線道岔設置位置和轍岔號、聯(lián)絡線長度、分相設置情況，以及列控系統(tǒng)設備的容量和接口能力，合理確定等級轉換點的設置地點以及等級轉換應答器的設置位置、確定RBC 管轄范圍以及RBC 切換應答器的具體設置位置、確定TSRS 管轄范圍以及與調度臺的對應關系、確定列控中央設備的設置地點以及安全數(shù)據(jù)網的子網劃分和子網互聯(lián)方式。如因列控系統(tǒng)相關設備能力無法滿足，或因聯(lián)絡線長度不夠、或由于C2/C3 對大號碼道岔或線路限速處理不同導致無合適的級間切換或RBC 切換點、RBC 接口數(shù)量不足，進而無法實現(xiàn)樞紐列控等級選擇的預期目標時，可能需要進行樞紐調度區(qū)劃配合調整、RBC 管轄范圍調整、局部地區(qū)列控等級設置方案調整，或者重新進行樞紐列控等級選擇的再循環(huán)設計。

6 小結

本文結合樞紐地區(qū)站點設置、信號系統(tǒng)設置特點，研究高速鐵路以不同形式引入樞紐時樞紐列控等級選擇的設計原則和設計方案，并分析總結樞紐地區(qū)列控等級設置時存在多重調整的特殊性，以期拋磚引玉、為相關鐵路樞紐列控等級設計提供更多思路。