陳恒宇

(深圳市地鐵集團有限公司， 518026， 深圳∥高級工程師)

1 粵港澳大灣區(qū)城際鐵路的基本概況

2019年2月19日，國家發(fā)展和改革委員會頒布了《關(guān)于培育發(fā)展現(xiàn)代化都市圈的指導(dǎo)意見》，其目的是培育發(fā)展一批現(xiàn)代化都市圈，形成區(qū)域競爭新優(yōu)勢，為城市群高質(zhì)量發(fā)展、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級提供重要支撐。該指導(dǎo)意見提出要打造軌道上的都市圈，即統(tǒng)籌考慮都市圈軌道交通的網(wǎng)絡(luò)布局，構(gòu)建以軌道交通為骨干的通勤圈。

2020年7月，國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)了《粵港澳大灣區(qū)城際鐵路建設(shè)規(guī)劃》，明確了粵港澳大灣區(qū)(以下簡稱“大灣區(qū)”)近期要實施的13條城際鐵路和5個樞紐工程項目，城際鐵路線網(wǎng)的建設(shè)總長度達775 km，工程總投資為4 741億元。根據(jù)廣東省政府的工作部署，廣州、深圳2個都市圈城際鐵路項目的前期研究、設(shè)計、投資、建設(shè)及運營等工作分別由廣州市、深圳市負責(zé)。廣州地鐵集團、深圳地鐵集團按照國家相關(guān)建設(shè)標準、技術(shù)、制式等要求，推進大灣區(qū)城際鐵路項目建設(shè)，進而推動多層次軌道交通的融合發(fā)展，實現(xiàn)大灣區(qū)城際鐵路的互聯(lián)互通、換乘便捷、一票通達。

2 深圳都市圈城際鐵路信號制式選擇

深圳都市圈由珠江口東岸和粵東北的深圳、東莞、惠州、河源、汕尾(含深汕特別合作區(qū))5個城市組成。深圳都市圈城際鐵路項目包括：深惠城際鐵路線的前海站至坪地站區(qū)段，深惠城際鐵路線的坪地站至仲愷西站區(qū)段，深惠城際鐵路線的大鵬支線(以下簡稱“大鵬支線”)，深惠城際鐵路線的仲愷西站至惠城南站區(qū)段，深大城際鐵路線的深圳機場站至坪山站區(qū)段，穗莞深城際鐵路線的深圳機場站至前海站區(qū)段，穗莞深城際鐵路線的前海站至皇崗口岸站區(qū)段，莞惠城際鐵路線的小金口站至惠州北站區(qū)段，塘廈至龍崗城際鐵路線及常平至龍華城際鐵路線。上述共10個建設(shè)項目，總長度共計351 km。其中：莞惠城際鐵路線的小金口站至惠州北站區(qū)段項目已由惠州市牽頭推進，其余9個項目由深圳市牽頭推進。

深圳都市圈內(nèi)城際鐵路信號制式的選擇需要考慮互聯(lián)互通、運輸能力、敷設(shè)方式及工程投資等方面需求。目前，珠三角地區(qū)已運營及在建的城際鐵路均采用CTCS(中國列車運行控制系統(tǒng))。為實現(xiàn)互聯(lián)互通，深圳都市圈內(nèi)城際鐵路信號制式原則上應(yīng)采用CTCS，而對于相對獨立、高峰時段客流大、地下車站帶配線較多的線路，可研究采用CBTC(基于通信的列車控制)系統(tǒng)。

2021年10月27日發(fā)布的粵辦函[2021]284號《廣東省“十四五”鐵路高質(zhì)量建設(shè)實施方案》提出，要落實大灣區(qū)城際鐵路統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)籌運營的要求，確保大灣區(qū)城際鐵路實現(xiàn)互聯(lián)互通和公交化運營，科學(xué)、合理地統(tǒng)籌大灣區(qū)城際鐵路的信號制式選擇。2022年2月15日發(fā)布的廣東省地方標準《城際鐵路設(shè)計細則》指出：大灣區(qū)城際鐵路線應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運輸能力、跨線運營等要求，結(jié)合相關(guān)線路現(xiàn)狀及規(guī)劃，進行其信號系統(tǒng)的選型，其列車控制系統(tǒng)可根據(jù)情況選擇CTCS-2(中國列車運行控制系統(tǒng)2級)+ATO(列車自動運行)系統(tǒng)或CBTC系統(tǒng)。

目前，深圳都市圈內(nèi)穗莞深城際鐵路線的前海站至皇崗口岸站區(qū)段、深惠城際鐵路線(包括前海保稅區(qū)站至坪地站區(qū)段、坪地站至瀝林北站區(qū)段、瀝林北站至惠城南站區(qū)段)等項目與既有城際線路貫通運營或需與國家鐵路跨線運行,采用CTCS；深大城際鐵路線、大鵬支線因高峰時段客流量較大、地下車站較多,為滿足客流需求、降低工程投資，這2條線路均采用CBTC，應(yīng)同時實現(xiàn)貫通運營。

本文以采用CBTC系統(tǒng)的深大城際鐵路線、大鵬支線為研究對象，從城際鐵路CBTC系統(tǒng)的適用性出發(fā)，重點分析深圳都市圈城際鐵路CBTC的系統(tǒng)需求。

3 深圳都市圈城際鐵路CBTC系統(tǒng)的適應(yīng)性分析

信號系統(tǒng)作為列車運行控制的核心系統(tǒng)，其技術(shù)關(guān)鍵是必須確保列車行車安全。CTCS在國家鐵路和珠三角城際鐵路上均有大量成功應(yīng)用的案例，該制式在技術(shù)上無疑是安全的。CBTC在城市軌道交通中也得到了大量成功的應(yīng)用，在技術(shù)上也是安全的。至于不同信號制式下列車運行速度的適用范圍，北京地鐵大興機場線已經(jīng)實現(xiàn)了CBTC信號制式在160 km/h速度級城市軌道交通線路上的成功應(yīng)用。河北省雄安新區(qū)至北京大興國際機場快線(R1線)項目設(shè)計為200 km/h速度級線路，擬采用CBTC。因此，結(jié)合大灣區(qū)城際鐵路的現(xiàn)狀，大灣區(qū)內(nèi)新建城際鐵路線可以選擇CTCS或CBTC，具體信號制式的選擇應(yīng)根據(jù)項目的設(shè)計速度、行車間隔、停車精度等功能需求，并結(jié)合互聯(lián)互通、資源共享和一體化運營管理等要求，予以合理選用。基于深大城際鐵路線和大鵬支線的功能定位，CBTC系統(tǒng)的功能特點總體與之相匹配，可滿足這2條線路的運營需求。

3.1 列車運行間隔適應(yīng)性

CBTC系統(tǒng)的列車最小追蹤間隔為2.0 min，可滿足深大城際鐵路線和大鵬支線最小運行間隔2.5 min的需求。在線路折返能力上，CBTC系統(tǒng)同樣能夠滿足這2條線路的運營要求。

3.2 160～200 km/h速度下列車控制的適應(yīng)性

從系統(tǒng)控制原理來講，CBTC可以滿足160～200 km/h速度下列車控制的要求，測速、應(yīng)答器、計軸等設(shè)備均可滿足該速度工況下可靠工作的要求，僅在相關(guān)系統(tǒng)的控制參數(shù)上略有差異。

3.3 160～200 km/h速度下車地通信的適應(yīng)性

CBTC系統(tǒng)的WLAN(無線局域網(wǎng))設(shè)備能滿足120 km/h速度級線路的運行要求，且具有成功應(yīng)用的工程案例，但是在速度級大于120 km/h的線路上，WLAN車地?zé)o線通信技術(shù)尚未經(jīng)過現(xiàn)場驗證。基于TD-LTE(時分-長期演進)車地?zé)o線通信技術(shù)的應(yīng)用和推廣使得高速CBTC系統(tǒng)成為可能。基于TD-LTE技術(shù)的車地通信系統(tǒng)支持列車的高速(如350 km/h)移動，可在列車高速移動狀態(tài)下滿足CBTC系統(tǒng)在帶寬、穩(wěn)定、實時性等方面的要求，并具有QoS(服務(wù)質(zhì)量)保障。基于TD-LTE技術(shù)的車地通信系統(tǒng)已在北京地鐵大興機場線，以及廣州地鐵的18號線和22號線上得以應(yīng)用。

3.4 互聯(lián)互通需求的適應(yīng)性

目前珠三角內(nèi)已建成的城際鐵路，其信號制式均采用CTCS-2+ATO系統(tǒng)。CBTC與CTCS-2+ATO有各自的優(yōu)勢，但也都存在為適應(yīng)本線運營需求而進行相應(yīng)改造的工程問題。參考重慶、北京等城市的軌道交通CBTC互聯(lián)互通示范項目成果，本文認為深圳都市圈城際鐵路的CBTC系統(tǒng)具備了在大灣區(qū)范圍內(nèi)實現(xiàn)互聯(lián)互通的研發(fā)基礎(chǔ)。但現(xiàn)階段，采用CBTC系統(tǒng)的城際鐵路線與珠三角CTCS-2+ATO的城際鐵路無法實現(xiàn)互聯(lián)互通，新建城際鐵路線在新購車輛或動車組車型時均需進行接口改造及相關(guān)試驗驗證。因此，在新建采用CBTC的城際鐵路線時，列車如需跨線運行至其他非CBTC城際鐵路線，采購的車輛需按照“安裝雙套車載信號設(shè)備”這一原則予以設(shè)計。

4 深圳都市圈城際鐵路CBTC系統(tǒng)需求

4.1 基本需求

深圳都市圈城際鐵路CBTC系統(tǒng)采用移動閉塞制式，應(yīng)至少滿足GB/T 32590.1—2016《軌道交通 城市軌道交通運輸管理和指令/控制系統(tǒng) 第1部分：系統(tǒng)原理和基本概念》、GB/T 32588.1—2016《軌道交通 自動化的城市軌道交通(AUGT) 安全要求 第1部分：總則》中對于GoA2(半自動化列車運行)的要求。

深圳都市圈城際鐵路CBTC系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性、高可用性及高安全性，應(yīng)滿足160～200 km/h速度級線路安全、高效、可靠運行的需求，且能滿足單一交路和多交路混合運行、不同編組/車型列車混合運行、快慢車運行、跨線運行等方面的要求。信號顯示應(yīng)統(tǒng)一，遵循左側(cè)行車的原則，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足雙線、雙方向的運行要求。

在土建、運營設(shè)施滿足條件時，深圳都市圈城際鐵路CBTC系統(tǒng)應(yīng)滿足最小行車間隔不小于24對/h的需求，不同線路的CBTC系統(tǒng)應(yīng)能滿足線路間跨線運營的要求，以實現(xiàn)資源共享。采用CBTC系統(tǒng)的線路與采用CTCS-2+ATO的線路之間如需跨線運行，應(yīng)保證列車在跨線運行時的安全，兩種信號制式間的自動切換時長應(yīng)與行車間隔相匹配。

4.2 總體架構(gòu)

深圳都市圈城際鐵路CBTC的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。CBTC按功能分為以下子系統(tǒng)：NDMS(網(wǎng)絡(luò)化調(diào)度管理系統(tǒng))、ATP(列車自動防護)、ATO(列車自動運行)、CI(計算機聯(lián)鎖)、DCS(數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng))、MSS(維護支持系統(tǒng))及培訓(xùn)子系統(tǒng)。CBTC按構(gòu)成可分為以下關(guān)鍵設(shè)備：NDMS設(shè)備、ZC(區(qū)域控制器)設(shè)備、CI設(shè)備、車載ATP/ATO設(shè)備、DCS設(shè)備、DSU(數(shù)據(jù)存儲單元)、LEU(軌旁電子單元)、應(yīng)答器、MSS設(shè)備、培訓(xùn)設(shè)備、信號電源、計軸、信號機及轉(zhuǎn)轍機等。

注：BBU——基帶處理單元； RRU——射頻拉遠單元； MMI——人機界面； BTM——應(yīng)答器傳輸模塊； TCR——軌道電路接收器。

4.3 NDMS子系統(tǒng)

NDMS宜采用中心、車站兩級架構(gòu)，包括NDMS中心調(diào)度子系統(tǒng)和NDMS車站/段場調(diào)度子系統(tǒng)兩部分。在中心設(shè)置1套軟硬件設(shè)備，并按區(qū)域劃分設(shè)置調(diào)度工作站。對于多條線路共用的樞紐車站，站內(nèi)因同時運行不同線路的列車，宜在該樞紐車站內(nèi)設(shè)置1套車站信號設(shè)備。該設(shè)備按照運營需求納入某個區(qū)域/線路調(diào)度臺進行控制，與該樞紐車站相關(guān)的其余相關(guān)調(diào)度臺只監(jiān)不控。所有經(jīng)過該樞紐車站的列車在此范圍內(nèi)共線運營，由該樞紐車站內(nèi)的調(diào)度臺統(tǒng)一進行調(diào)度指揮。

4.4 ATP、ATO、CI子系統(tǒng)

為實現(xiàn)列車在CBTC區(qū)域與CTCS-2+ATO區(qū)域間切換運行，可在列車上設(shè)置雙套車載設(shè)備或采用單套一體化車載設(shè)備。雙套車載設(shè)備和單套一體化車載設(shè)備均應(yīng)具備不停車及停車切換的功能。雙套車載設(shè)備應(yīng)在每套設(shè)備的端口設(shè)置1套共用的MMI，MMI的顯示格式應(yīng)采用統(tǒng)一的技術(shù)標準，以滿足CBTC及CTCS-2+ATO的顯示要求。單套一體化車載設(shè)備可采用板卡級融合或軟件級融合的方式，可設(shè)置多模電臺，以適配LTE(長期演進)和GSM-R(鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng))多種網(wǎng)絡(luò)，并增設(shè)TCR天線，以適配軌道電路。

此外，多條線路間共用的樞紐車站內(nèi)宜設(shè)置1套全電子的CI設(shè)備。段場內(nèi)應(yīng)設(shè)置1套獨立的全電子CI設(shè)備。

4.5 跨線運行時的功能需求

對于有CBTC與CTCS-2+ATO跨線運行需求的城際鐵路，應(yīng)具有以下的功能：① NDMS在切換區(qū)內(nèi)應(yīng)支持列車完成跨線的切換操作及顯示，還應(yīng)滿足與既有珠三角城際鐵路CTC(調(diào)度集中)系統(tǒng)的接口要求；② DSU應(yīng)預(yù)留與TSRS(臨時限速服務(wù)器)的接口(可選)，以滿足列車臨時限速的交互功能；③ CI支持與鄰線聯(lián)鎖信息的接口傳遞，DCS應(yīng)支持列車在不同線路上與相應(yīng)的軌旁設(shè)備建立通信；④ 列車跨線運行至CTCS-2+ATO制式線路時，車載配置多模天線，應(yīng)采用GSM-R數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實現(xiàn)車地雙向通信，通過TCR接收地面軌道電路信息；⑤ CTCS-2+ATO如需與CBTC互聯(lián)，各子系統(tǒng)間的接口協(xié)議應(yīng)按照CTCS-2+ATO的接口規(guī)范執(zhí)行。

跨線運行至CTCS-2+ATO區(qū)域的列車，應(yīng)具有以下功能：① 列車控制等級應(yīng)按照CTCS-2+ATO方式執(zhí)行；② 列車在完全監(jiān)控模式下， 由ATO設(shè)備自動控制列車，按照CTCS-2+ATO方式自動運行；③ 應(yīng)實現(xiàn)ATP下由ATO控制列車安全、自動駕駛；④ 列車具有必要的降級運行模式，其降級模式應(yīng)與CTCS-2+ATO下的降級模式保持一致。

4.6 電子地圖

DSU應(yīng)具備線網(wǎng)內(nèi)電子地圖的存儲功能及電子地圖版本的安全校驗功能，并具備向車載設(shè)備逐段發(fā)送電子地圖的功能。

5 結(jié)語

與現(xiàn)有的城市軌道交通CBTC相比，深圳都市圈城際鐵路的CBTC在列車運行速度等級、互聯(lián)互通系統(tǒng)功能及系統(tǒng)架構(gòu)上均存在較大的差異，目前國內(nèi)尚未出臺城際鐵路CBTC的相關(guān)標準。為加快深圳都市圈城際鐵路建設(shè)，滿足深圳都市圈城際鐵路的運輸需求，規(guī)范深圳都市圈城際鐵路CBTC制式信號系統(tǒng)后續(xù)研發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計及設(shè)備招標等工作，為深圳都市圈城際鐵路信號系統(tǒng)建設(shè)、驗收、運營和維護的標準化提供指導(dǎo)，應(yīng)盡快研究并編制深圳都市圈城際鐵路CBTC標準體系技術(shù)規(guī)范，主要包括需求規(guī)范、系統(tǒng)規(guī)范、接口規(guī)范、測試規(guī)范、工程規(guī)范、驗收規(guī)范及運營規(guī)范等方面。

未來，按照大灣區(qū)軌道交通統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)籌運營的原則，將由多個城市共同構(gòu)建大灣區(qū)軌道交通一體化的管理組織架構(gòu)。在參照國家鐵路和城市軌道交通標準體系的基礎(chǔ)上，應(yīng)進一步研究并制定廣東省城際鐵路互聯(lián)互通信號技術(shù)標準體系的頂層架構(gòu)，為大灣區(qū)城際鐵路的規(guī)劃、設(shè)計、施工、驗收及運營管理等建設(shè)全過程提供規(guī)范化的技術(shù)指導(dǎo)和強有力的技術(shù)支撐。