秦發(fā)園

近年來，隨著廣州鐵路樞紐引入線路的增加，以及規(guī)劃年度內(nèi)多個項目的建成，樞紐辦理旅客列車作業(yè)，特別是始發(fā)終到類旅客列車的數(shù)量將大幅增加［1］。廣州鐵路樞紐是京廣線、廣深線、貴廣客專、南廣線和廣茂線等鐵路線路的交匯點。京廣線采用CTCS-0級（以下簡稱“C0”）列控系統(tǒng)，廣州站為京廣線終點站，辦理京廣線、廣深線、廣佛肇城際等列車的終到、始發(fā)及到發(fā)作業(yè)。廣深Ⅰ、Ⅱ線采用既有線CTCS-2級（以下簡稱“C2”）列控系統(tǒng)，Ⅲ、Ⅳ線采用C0級列控系統(tǒng)，廣州東站為廣深線終點站，Ⅰ、Ⅱ線辦理動車組的通過及到發(fā)作業(yè)，Ⅲ、Ⅳ線辦理旅客列車及貨物列車的終到、始發(fā)及到發(fā)作業(yè)。京廣高鐵采用CTCS-3級（以下簡稱“C3”）列控系統(tǒng)，C2級作為其后備模式，廣州南站為京廣高鐵終點站，辦理動車組的通過及到發(fā)作業(yè)。廣州樞紐線路示意見圖1。

圖1 廣州樞紐線路示意

通過線路走向發(fā)現(xiàn)，與廣州站連接的京廣線北端的郭塘站，通過廣州北上、下行聯(lián)絡線可接入京廣高速鐵路，廣深線的動車組可經(jīng)京廣線運行至廣州北站。因此，提出對廣州、棠溪等站跨京廣高鐵開行動車組C2列控貫通改造工程，可緩解廣州南站運輸壓力，縮短市區(qū)人民的出行時間，實現(xiàn)整個廣州鐵路樞紐的互聯(lián)互通，提高了樞紐的運輸能力。本文重點討論廣州樞紐信號系統(tǒng)改造方案及改造過程中涉及的幾個關鍵問題。

1 信號系統(tǒng)設計方案

1.1 列車運行控制系統(tǒng)

根據(jù)《列控中心技術條件》（TB/T 3439—2016）等規(guī)范要求，京廣線動車走行車站廣州北（不含）至廣州（含）新設列控中心。按照《列控系統(tǒng)應答器應用原則》（TB 3484—2017），廣州北（不含）至廣州（含）布置區(qū)間及站內(nèi)進站、出站、進路信號機應答器組，對于有大號碼道岔的車站，在大號碼道岔外方發(fā)送U2S的閉塞分區(qū)處200±0.5 m處設置大號碼道岔應答器組［2］。本次設計取消聯(lián)絡線上原C2/C0（C0/C2）等級轉(zhuǎn)換點，設置C3/C2轉(zhuǎn)換點［3］。利用設置于廣州西信號機房的既有臨時限速服務器，管轄郭塘（含）至廣州（不含）范圍內(nèi)的臨時限速命令，修改廣州地區(qū)臺TSRS以及其對應的TDCS-TSRS接口服務器數(shù)據(jù)。廣州北（不含）至廣州（含）新設安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

1.2 閉塞系統(tǒng)

京廣線廣州北站至廣州站區(qū)間為四顯示自動閉塞，按正方向自動閉塞、反方向自動站間閉塞組織運行。區(qū)間信號機點燈、軌道電路編碼、方向電路及站聯(lián)電路等采用繼電方式。結(jié)合本段線路實際情況，提出自動閉塞系統(tǒng)設計方案如下。

方案一：改造為標準客專型自動閉塞系統(tǒng)。

全線區(qū)間新設室內(nèi)、外軌道電路器材，發(fā)送器采用“1+1”備用方式，區(qū)間信號機點燈、軌道電路編碼、有源應答器報文、方向電路、區(qū)間邏輯檢查及站聯(lián)條件傳遞均由列控中心實現(xiàn)。

此方案符合目前客專線路技術標準，與相鄰的客專及高鐵線路標準保持一致。新設的列控中心可實現(xiàn)方向電路、區(qū)間邏輯檢查及站聯(lián)條件傳遞功能，無需另設區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)，避免工程的重復建設及投資浪費。缺點是區(qū)間軌道電路道床電阻需滿足2Ω·km要求，不滿足道床電阻條件的區(qū)段需增加分割點［4］。

方案二：維持既有自動閉塞系統(tǒng)

區(qū)間信號機點燈、軌道電路編碼維持既有繼電方式，應答器報文控制、方向電路及站聯(lián)條件傳遞由列控中心完成。

此方案只在區(qū)間增設應答器組即可，施工簡單，改造工作量小。缺點是區(qū)間室內(nèi)發(fā)送器采用“N+1”備用方式，不符合客專線路技術標準，新設列控中心實現(xiàn)功能單一，且和區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)并存，造成資源浪費，后續(xù)如按客專標準改造存在重復投資。

綜上，因工程建設周期短，投資費用少，且區(qū)間軌道電路道床電阻調(diào)整需要較長的周期，為減少工程改造影響范圍，避免對既有線運營產(chǎn)生影響，本工程采用方案二。

1.3 站內(nèi)軌道電路

參考《城際鐵路設計規(guī)范》（TB 10623—2014），需將廣州樞紐實施C2貫通車站動車組走行徑路內(nèi)的出站信號機、進路信號機及調(diào)車信號機調(diào)整至與警沖標距離不小于5 m的位置［5］。車站既有軌道電路為25 Hz相敏軌道電路。對站內(nèi)軌道電路調(diào)整方案如下。

方案一：動車走行徑路的軌道區(qū)段改為一體化軌道電路。采用TCC編碼，其余區(qū)段維持既有25 Hz相敏軌道電路和電碼化編碼方式。改造后軌道電路長度、道岔區(qū)段的道岔跳線和無受電分支布置等應按照《ZPW-2000軌道電路技術條件》（TB/T 3206—2008）等技術標準進行調(diào)整，室外需新敷設內(nèi)屏蔽數(shù)字信號電纜［5］。

此方案改動范圍較大，需將股道及軌道區(qū)段進行切割，分割點處增設機械絕緣節(jié)，對無法滿足送受電端布置的區(qū)段進行送受端布置調(diào)整；室內(nèi)需拆除所有既有電碼化設備，增設由于切割增加的軌道電路設備；另需增設一套ZPW-2000A軌道電路停電監(jiān)督系統(tǒng)。

方案二：維持既有方式。

站內(nèi)軌道電路維持既有25 Hz相敏軌道電路，編碼維持既有電碼化方式。此方案僅對電碼化電路進行局部修改，增設部分繼電器，聯(lián)鎖軟件需根據(jù)電碼化修改部分進行適應性修改。此方案較方案一改動范圍小，施工簡單便捷，但可靠性和安全性較方案一低。

結(jié)合工程實際開展情況，本工程采用方案二。

2 關鍵問題分析

2.1 載頻布置及載頻切換

如車站維持既有設計不變，依據(jù)《鐵路車站電碼化技術條件》（TB/T 2465—2010）及《ZPW-2000軌道電路技術條件》（TB/T 3206—2008）等技術標準，實施C2貫通車站需調(diào)整站內(nèi)電碼化及區(qū)間軌道電路載頻布置。

列車在轉(zhuǎn)線作業(yè)、反向運行時需轉(zhuǎn)換線路載頻，通過在股道及發(fā)車進路最末端區(qū)段發(fā)送轉(zhuǎn)頻碼實現(xiàn)。既有線列控系統(tǒng)升級為C2后，為避免動車組接車至股道后發(fā)生制動，需取消全站轉(zhuǎn)頻碼，通過應答器獲取進路信息，車載設備自動轉(zhuǎn)換載頻。同時，為保證C0級時普速機車正常接收地面碼序，避免掉碼制動，需人工切換載頻［6-7］。以廣州西站為例，對載頻布置及人工切換載頻場景提出如下方案，載頻布置示意見圖3。

圖3 廣州西站載頻布置示意

廣州西站與棠溪站以XB信號機為分界，外方通過京廣三線區(qū)間連接棠溪站，內(nèi)方連接車站上行線股道。京廣三線區(qū)間仍按奇數(shù)載頻布置，車站按照偶數(shù)載頻布置。側(cè)線股道上行咽喉側(cè)為奇數(shù)載頻，下行咽喉側(cè)為偶數(shù)載頻，人工切換載頻場景如下。

1）由XB信號機直向接車至ⅡG時，需在XB信號機絕緣節(jié)處人工切換載頻。

2）由ⅡG向XB出站口直向發(fā)車時，需在XB信號機絕緣節(jié)處人工切換載頻。

3）由股道（除ⅠG）向XB出站口發(fā)車時，需在咽喉區(qū)人工切換載頻。

2.2 聯(lián)鎖驅(qū)動YMJ/BMJ設計

2.2.1 預碼繼電器YMJ設計

如車站維持既有電碼化方案，根據(jù)《列控系統(tǒng)相關規(guī)范補充規(guī)定》（鐵總運［2016］222號）［8］要求：“裝備CTCS-2/3級列控系統(tǒng)的新建及改建線路，大站站內(nèi)正線接發(fā)車進路及到發(fā)線應采用與區(qū)間同制式的軌道電路。困難條件下采用電碼化時，側(cè)線股道應預發(fā)碼”。廣州鐵路樞紐C2貫通車站動車走行徑路的側(cè)線股道，電碼化由占用發(fā)碼改為預疊加發(fā)碼，通過計算機聯(lián)鎖驅(qū)動YMJ實現(xiàn)。辦理上、下行咽喉經(jīng)道岔側(cè)向至股道的接車進路，當列車壓入進路最后一個道岔區(qū)段時，計算機聯(lián)鎖驅(qū)動YMJ勵磁。以棠溪站為例，其YMJ設計見圖4。

圖4 棠溪站YMJ設計

棠溪站I 3G為動車走行股道，辦理下行咽喉至I 3G的接車進路；當列車壓入進路最后一個區(qū)段123-125DG時，聯(lián)鎖驅(qū)動SI 3 YMJ吸起，通過XI 3股道電碼化上碼通道實現(xiàn)股道預先發(fā)碼；當列車壓入I 3G后，XI 3 YMJ落下，通過GJF將低頻碼發(fā)送至股道。XI 3 YMJ同理。

2.2.2 補碼繼電器BMJ設計

既有線列控系統(tǒng)升級為C2后，為保證動車組以完全監(jiān)控模式發(fā)車，對發(fā)碼長度不夠的進路需進行補碼。由于廣州樞紐C2貫通車站，采用電碼化方式發(fā)碼，因此，車站側(cè)線發(fā)車進路設置補碼用ZPW-2000發(fā)送器。以棠溪站為例，其BMJ設計見圖5。

根據(jù)線路速度計算，棠溪站XI 2～XI 6至XIZ側(cè)向發(fā)車進路需補充電碼化信息，通過每條發(fā)車進路設置一個BMJ實現(xiàn)，補碼范圍見圖5（a）中紅線部分。BMJ由計算機聯(lián)鎖驅(qū)動，常態(tài)落下，勵磁時機以補碼進路1（以下簡稱“BMJL1”）為例說明。辦理XI 2至XIZ發(fā)車進路且發(fā)車信號開放后，計算機聯(lián)鎖驅(qū)動BMJ吸起，列車壓入XIZ內(nèi)方X1LQG時，BMJ落下，參見圖5（b）。

圖5 棠溪站BMJ設計

增加補碼發(fā)送器，電路原理同接發(fā)車進路電碼化原理。當辦理XI 2至XIZ的發(fā)車進路且XI 2信號機開放后，聯(lián)鎖驅(qū)動BMJ吸起，列車壓入122DG時，GCJ吸 起。114-120DG與112DG通 過XI 2→SL2發(fā)車進路電碼化的上碼通道上碼；104-110DG與102DG通過XI 1→XIZ發(fā)車進路電碼化的上碼通道上碼。

2.3 調(diào)整聯(lián)絡線應答器設置及線路速度

既有廣州北聯(lián)絡線設置了C2/C0（C0/C2）等級轉(zhuǎn)換點。廣州北下行聯(lián)絡線設置信號標志牌。為了便于非ATP車載設備控制列車運行，在上行聯(lián)絡線設置區(qū)間通過信號機，信號機點燈由廣州北高速場列控中心控制［9］。

既有線列控系統(tǒng)升級為C2后，京廣高鐵下線的C3動車組，可在聯(lián)絡線轉(zhuǎn)換為C2級控制模式后，直接開行至京廣線。因此，取消原C2/C0（C0/C2）等級轉(zhuǎn)換點，在聯(lián)絡線上設置C3/C2等級轉(zhuǎn)換點。由既有京廣鐵路上線的C2動車組越過廣州北高速場北端的進站信號機，在區(qū)間自動轉(zhuǎn)為C3級控制模式［10］。

按照線路速度計算，武廣RBC數(shù)據(jù)管轄范圍將延伸至郭塘站內(nèi)。因此，郭塘站改造方案需做如下考慮。

1）RBC需與計算機聯(lián)鎖建立聯(lián)系，配套修改郭塘站聯(lián)鎖軟、硬件。

2）擴大了當前RBC的管轄及維護范圍。

3）郭塘站XH/XHF進站信號機內(nèi)方有大號碼道岔，當車站存在限速時，造成列車在級間轉(zhuǎn)換時因C3、C2等級速度差過大而觸發(fā)緊急制動。

基于上述原因分析，為減少郭塘站對武廣客專的影響，將既有武廣客專RBC數(shù)據(jù)管轄范圍僅延伸至郭塘站XH/XHF進站信號機處［11］。廣州北聯(lián)絡線應答器改造示意見圖6。

圖6 廣州北聯(lián)絡線應答器改造示意

由于聯(lián)絡線C3/C2等級轉(zhuǎn)換執(zhí)行點距RBC邊界不滿足列車在既有最高允許速度160 km/h常用制動到0 km/h的距離，需對聯(lián)絡線最高允許速度進行調(diào)整。

1）下行聯(lián)絡線（廣州北高速場SLF信號機至郭塘站33#岔尖）正、反向最高允許速度降至120 km/h。

2）廣州北站內(nèi)4#道岔為大號碼道岔，為了滿足4#岔尖至SLF信號機的制動距離要求，將4#道岔側(cè)向速度限制為120 km/h，與下行聯(lián)絡線保持一致。

3）上行聯(lián)絡線反向（廣州北SL信號機至郭塘35#岔尖）最高允許速度降至115 km/h，正向最高允許速度維持既有160 km/h。

廣州北聯(lián)絡線速度變化示意見圖7。

3 結(jié)論

為了提高廣州鐵路樞紐的運輸能力，實現(xiàn)多條高速鐵路互聯(lián)互通，結(jié)合廣州鐵路樞紐已實施各工程，從列車運行控制系統(tǒng)、閉塞系統(tǒng)、站內(nèi)軌道電路方面，提出了廣州樞紐既有線信號系統(tǒng)改造方案，并結(jié)合現(xiàn)場的實施需求與開通過渡的可行性，對設計方案中涉及到的幾個關鍵問題進行案例分析，給出設計建議。該方案與設計要點已應用于現(xiàn)場，可為相關改造工程提供一定的參考。