王　渝

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安　710043)

蘭州至中川機(jī)場(chǎng)鐵路特殊信號(hào)設(shè)計(jì)方案研究

王渝

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安710043)

摘要：基于蘭州至中川機(jī)場(chǎng)鐵路的功能定位，依據(jù)鐵路技術(shù)政策和標(biāo)準(zhǔn)、已開通和在建項(xiàng)目的情況，對(duì)CTCS-2與CTCS-0列控系統(tǒng)進(jìn)行比較，并對(duì)無配線車站信號(hào)系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)結(jié)合的特殊信號(hào)方案進(jìn)行研究。最終選擇滿足鐵路運(yùn)營(yíng)需求的CTCS-2信號(hào)系統(tǒng)，并將所研究的信號(hào)系統(tǒng)方案應(yīng)用于實(shí)際建設(shè)，為類似工程的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：城際鐵路；列控系統(tǒng)；信號(hào)系統(tǒng)；無配線車站； 站臺(tái)門

1概述

新建蘭州至中川機(jī)場(chǎng)線鐵路由蘭州西客站引出行至蘭州中川機(jī)場(chǎng)，是一條兼顧軌道交通客流具有市域、區(qū)域功能的類似城際鐵路的鐵路項(xiàng)目。新建蘭州至中川機(jī)場(chǎng)線具有如下特點(diǎn)。

(1)線路長(zhǎng)度短、車站分布密。本線全長(zhǎng)64.3 km，分布4個(gè)車站以及1個(gè)無配線車站。

(2)線路速值分布不均。蘭州西至西固城段除承擔(dān)蘭州至中川的城際客流外，同時(shí)兼顧蘭州市之間城市公交客流的出行，速度目標(biāo)值采用120 km/h。西固至中川段地形平坦，線路走向與速度目標(biāo)值關(guān)系較小，設(shè)計(jì)160 km/h預(yù)留提速條件速度目標(biāo)值方案。運(yùn)輸組織主要為動(dòng)車組運(yùn)行，兼顧低速輕快貨車的需求。

(3)運(yùn)輸公交化、設(shè)有站臺(tái)門系統(tǒng)。本線無配線車站以及蘭州機(jī)場(chǎng)地下站設(shè)置站臺(tái)門系統(tǒng)。

針對(duì)以上特點(diǎn)，對(duì)信號(hào)系統(tǒng)列控方案的選擇，無配線車站設(shè)置方案以及是否與站臺(tái)門接口方案進(jìn)行介紹。

2列控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

按照運(yùn)行速度調(diào)整為160 km/h城際鐵路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行列控系統(tǒng)優(yōu)化，結(jié)合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、本線運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)等進(jìn)行列控系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇分析。

2.1鐵路技術(shù)政策和標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》[1]第95條：“最高運(yùn)行速度不超過160 km/h的列車，機(jī)車信號(hào)與列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置結(jié)合使用，或用列車超速防護(hù)系統(tǒng)。最高運(yùn)行速度超過160 km/h的列車，應(yīng)采用超速防護(hù)系統(tǒng)。”

《200～250 km/h客運(yùn)專線站后系統(tǒng)技術(shù)框架方案》[2](鐵科技[2006]68號(hào))規(guī)定：“2.信號(hào)采用CTCS2級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，以連續(xù)速度控制模式曲線監(jiān)控列車安全運(yùn)行。正向追蹤間隔時(shí)間城際客運(yùn)專線3 min，客貨共線的客運(yùn)專線列車4 min、貨車5 min，反方向行車按站間運(yùn)行。動(dòng)車組(含客運(yùn)機(jī)車)裝備ATP車載設(shè)備，貨運(yùn)機(jī)車近期裝備主體化機(jī)車信號(hào)和LKJ列車運(yùn)行監(jiān)控裝置，遠(yuǎn)期采用ATP設(shè)備。列控系統(tǒng)與300～350 km/h客運(yùn)專線及既有線兼容?！?/p>

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)珠三角、廣佛江珠城際鐵路發(fā)布了《城際鐵路CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案》(鐵總科技[2013]79號(hào))，并沒有160 km/h客運(yùn)專線設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2在建和已建成項(xiàng)目情況

目前在建和已開通鐵路根據(jù)技術(shù)政策設(shè)計(jì)速度200 km/h區(qū)段采用動(dòng)車組運(yùn)行、列控等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為CTCS-2級(jí)，設(shè)計(jì)160 km/h區(qū)段均為客貨共線，采用機(jī)車牽引運(yùn)行、CTCS-0列控系統(tǒng)。

已建成城際鐵路均為200～300 km/h客專標(biāo)準(zhǔn)采用CTCS-2/3 級(jí)列控系統(tǒng)，在建珠三角地區(qū)城際鐵路采用CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)結(jié)合ATO控制模式[3]。

2.3本線采用CTCS-2與CTCS-0列控系統(tǒng)的比較

(1)CTCS-0列控系統(tǒng)

地面設(shè)置區(qū)間通過信號(hào)機(jī)，車載裝備采用機(jī)車信號(hào)與LKJ設(shè)備結(jié)合使用方式。司機(jī)以地面信號(hào)為主，按照LKJ設(shè)備監(jiān)控列車允許速度駕駛列車運(yùn)行，當(dāng)車速超過監(jiān)控系統(tǒng)給出的允許速度報(bào)警值，LKJ設(shè)備將發(fā)出提示信息，司機(jī)采取降速措施保證列車安全運(yùn)行；行車所需線路數(shù)據(jù)、車站列車進(jìn)路信息、固定限速信息等一次預(yù)存在LKJ芯片中，當(dāng)?shù)孛鏀?shù)據(jù)有變化時(shí)必須提前通過人工修改確認(rèn)，不能做到實(shí)時(shí)更新；臨時(shí)限速命令一是通過無線列調(diào)將文本信息發(fā)至機(jī)車由司機(jī)人工確認(rèn)，二是靠人工提前改寫在LKJ芯片中。在地面設(shè)備方面，通過繼電電路控制區(qū)間信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈和軌道電路發(fā)碼，通過四線制方向電路控制區(qū)間運(yùn)行方向。

(2)CTCS-2列控系統(tǒng)

系統(tǒng)由地面子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)組成，在動(dòng)車上裝備超速防護(hù)系統(tǒng)ATP，地面設(shè)置列控中心設(shè)備控制軌道電路發(fā)碼和應(yīng)答器發(fā)送報(bào)文至列車車載設(shè)備，列控系統(tǒng)還與聯(lián)鎖系統(tǒng)及臨時(shí)限速服務(wù)器接口，實(shí)時(shí)地為車載設(shè)備提供前方車站開通的接發(fā)車進(jìn)路或臨時(shí)限速信息；司機(jī)以車載設(shè)備為行車憑證駕駛列車運(yùn)行，列車超速時(shí)設(shè)備能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)列車超速防護(hù)控制[4]。

CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)較CTCS-0級(jí)列控系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：

①采用CTCS-2列控系統(tǒng)通過列車超速自動(dòng)防護(hù)功能，能有效保障列車運(yùn)行的安全，并提高了運(yùn)輸效率，同時(shí)也減少了由于人為參與直接控車產(chǎn)生的危險(xiǎn)因素，降低安全風(fēng)險(xiǎn)；

②車地信息交換實(shí)時(shí)性較好，降低了由于LKJ數(shù)據(jù)臨時(shí)漏修改造成的安全隱患；

③取消了站間聯(lián)系電纜，減少繼電器數(shù)量和接口，減少故障點(diǎn)。

鑒于本線主要采用動(dòng)車組運(yùn)行，動(dòng)車組具有配備完備的ATP車載系統(tǒng)的條件；結(jié)合本線城際鐵路、部分區(qū)段兼顧城市軌道客運(yùn)的功能定位，從提高列車運(yùn)行安全性，滿足高峰時(shí)段列車追蹤運(yùn)行的需求出發(fā)，采用CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)。

3無配線車站信號(hào)系統(tǒng)方案

蘭州至中川機(jī)場(chǎng)線西固車站為無配線車站，距鄰近福利區(qū)站為3.3 km，設(shè)置站臺(tái)門系統(tǒng)。

3.1無配線車站信號(hào)控制方案

無配線車站沒有進(jìn)路道岔，僅設(shè)進(jìn)出站信號(hào)機(jī)，辦理旅客上下車業(yè)務(wù)，僅有接、發(fā)車，通過、引導(dǎo)作業(yè)。因此，無配線車站可不設(shè)置獨(dú)立的信號(hào)控制系統(tǒng)，由臨近的車站、中繼站、線路所控制。西固無配線站距福利區(qū)站最近，且僅有3.3 km，考慮由福利區(qū)站控制西固無配線站。

3.2列控系統(tǒng)方案

西固站位于福利區(qū)及蘭州新區(qū)區(qū)間，且不設(shè)置道岔，沒有分歧進(jìn)路，因此可按區(qū)間應(yīng)答器設(shè)置原則統(tǒng)一布置。在西固站進(jìn)站前方設(shè)置用于列車定位用應(yīng)答器。西固站應(yīng)答器設(shè)置參見圖1[5]。

由于列控中心通過安全數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)和區(qū)間軌道電路的載頻、低頻信息編碼功能，并控制軌道電路的發(fā)碼方向，同時(shí)列控中心實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)機(jī)的點(diǎn)燈控制。因此無配線站軌道電路的編碼控制和進(jìn)出站信號(hào)機(jī)的驅(qū)動(dòng)采集可由由福利區(qū)車站列控中心按區(qū)間軌道電路控制原則進(jìn)行控制，臨時(shí)限速統(tǒng)一按區(qū)間線路限速原則實(shí)施[6]。

圖1　西固無配線站示意

3.3信號(hào)機(jī)的設(shè)置

西固站出站信號(hào)機(jī)距同方向福利區(qū)站進(jìn)站信號(hào)機(jī)距離為1.2 km左右，結(jié)合鄰站開行貨物列車的運(yùn)營(yíng)需要，西固站出站信號(hào)機(jī)按四顯示自動(dòng)閉塞出站信號(hào)機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，常態(tài)點(diǎn)燈。西固站站臺(tái)長(zhǎng)為230 m，為滿足進(jìn)站信號(hào)機(jī)與出站信號(hào)機(jī)距離大于800 m(二者距離大于800 m，可不用重復(fù)顯示)，因此信號(hào)機(jī)距站臺(tái)為300 m。

3.4設(shè)置CTC車務(wù)終端

主控站福利區(qū)站新建CTC車站系統(tǒng)，配置包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、車站CTC自律機(jī)、車站終端、信息安全及通信質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備[5]。為了方便西固站綜合監(jiān)控室值班人員查看列車運(yùn)行信息，無配線車站設(shè)置CTC車務(wù)終端，其功能是復(fù)示福利區(qū)站CTC站機(jī)信息，該車務(wù)終端不具備列車進(jìn)路辦理功能[7]。

4與站臺(tái)門信號(hào)接口方案研究

無配線西固站以及地下站中川機(jī)場(chǎng)站設(shè)有站臺(tái)門系統(tǒng)，相關(guān)專業(yè)向信號(hào)專業(yè)提出以下技術(shù)要求。

(1)列車應(yīng)在安全門所要求的區(qū)域定點(diǎn)停車，停車精度應(yīng)滿足相關(guān)要求。

(2)當(dāng)列車未停穩(wěn)時(shí)安全門不應(yīng)該開啟；當(dāng)安全門開啟時(shí)不應(yīng)辦理相關(guān)的接發(fā)車進(jìn)路；只有列車不間斷地接收到安全門關(guān)閉信息的情況下，列車才能進(jìn)入站臺(tái)區(qū)域發(fā)車。

(3)應(yīng)有自動(dòng)和手動(dòng)開啟和關(guān)閉安全門的措施。

針對(duì)站臺(tái)門接口問題，進(jìn)行以下方面研究。

4.1站臺(tái)門與CTCS-2系統(tǒng)結(jié)合實(shí)例

目前廣佛、珠三角為代表的城際鐵路采用CTCS-2+ATO系統(tǒng)，通過ATO系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)站臺(tái)門自動(dòng)控制，這種方式也在地鐵設(shè)計(jì)普遍采用[8]。同時(shí)現(xiàn)在僅有CTCS-2系統(tǒng)城際鐵路設(shè)置站臺(tái)門系統(tǒng)，以成灌線為代表，站臺(tái)門操作采用手動(dòng)控制，CTCS-2系統(tǒng)不與站臺(tái)門系統(tǒng)接口。

4.2接口問題的技術(shù)難點(diǎn)

滿足安全門系統(tǒng)技術(shù)要求，實(shí)際需要CTCS-2系統(tǒng)滿足車地信息雙向傳輸、精確停車、自動(dòng)對(duì)車門等技術(shù)條件。

車地信息雙向傳輸系統(tǒng)需要車地雙向傳遞信息，把列車運(yùn)行情況、車次號(hào)、列車停穩(wěn)信息、制動(dòng)力保持信息、車門信息等從車上傳輸?shù)降孛?，同時(shí)從地面接收列車運(yùn)行自動(dòng)控制、目標(biāo)點(diǎn)信息、列車運(yùn)行計(jì)劃、線路信息。可選擇的車對(duì)地信息傳輸技術(shù)手段包括：交叉感應(yīng)環(huán)線、GSM-R、無線局域網(wǎng)等[9]。

目前典型應(yīng)用的列車定位技術(shù)采用列車車載自身定位與地面絕對(duì)位置校正設(shè)備有效結(jié)合的方式，其中地面絕對(duì)位置校正設(shè)備包括：應(yīng)答器、交叉環(huán)線、裂縫波導(dǎo)等，以及其他一些定位方式，如GPS、無線定位等。

列車進(jìn)站停車，停穩(wěn)且滿足停車誤差時(shí)(比如前后不超過精確停車點(diǎn)0.3 m)，通過車地通信向地面控制系統(tǒng)單元發(fā)送停穩(wěn)和位置信息，控制系統(tǒng)接收到該信息后，向站臺(tái)門控制系統(tǒng)和車載單元發(fā)出相關(guān)指令[10]。

以上技術(shù)是CTCS-2列控系統(tǒng)本身不具備的技術(shù)功能，因此需對(duì)CTCS-2列控系統(tǒng)的接口部分進(jìn)行極大的改變，同時(shí)需要增加很多功能。

4.3解決接口問題的現(xiàn)實(shí)性

目前國(guó)鐵信號(hào)CTCS-2列控系統(tǒng)(不增加ATO系統(tǒng))尚無與站臺(tái)門控制設(shè)備接口的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備等，同時(shí)沒有相關(guān)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，與屏蔽門/站臺(tái)門接口將導(dǎo)致信號(hào)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方案存在不確定性。

屏蔽門/站臺(tái)門系統(tǒng)還要求信號(hào)專業(yè)系統(tǒng)提供給屏蔽門/站臺(tái)門系統(tǒng)的“列車到達(dá)”及“發(fā)車”命令，由于信號(hào)系統(tǒng)“列車到達(dá)”及“發(fā)車”不能代表實(shí)際列車到達(dá)并停穩(wěn)，旅客是屏蔽門/站臺(tái)門限界以外等實(shí)際情況，與屏蔽門/站臺(tái)門系統(tǒng)的“列車到達(dá)”及“發(fā)車”命令存在一定歧義，因此屏蔽門/站臺(tái)門的開關(guān)門操作由站臺(tái)工作人員操作實(shí)現(xiàn)。

從運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)及施工維護(hù)復(fù)雜的角度，本線信號(hào)系統(tǒng)不與站臺(tái)門控制系統(tǒng)交換信息。

5結(jié)論

蘭州至中川機(jī)場(chǎng)線鐵路不同于普速和客專鐵路，其服務(wù)對(duì)象和運(yùn)營(yíng)模式與城際鐵路類似、卻也不完全等同于城際鐵路[11]。針對(duì)鐵路項(xiàng)目自身特點(diǎn)，同時(shí)在現(xiàn)有鐵路技術(shù)規(guī)定下，研究適合本線的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，為解決鐵路運(yùn)輸發(fā)展需要提供了一種很好的信號(hào)系統(tǒng)方案。該信號(hào)系統(tǒng)方案已經(jīng)運(yùn)用在蘭州至中川機(jī)場(chǎng)線鐵路建設(shè)中，應(yīng)及時(shí)總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)，更進(jìn)一步地優(yōu)化系統(tǒng)方案是今后需要完成的任務(wù)[12]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵道部令第29號(hào)鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京:中國(guó)鐵道出版社，2006.

[2]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵科技[2006]68號(hào)200～250 km/h客運(yùn)專線站后系統(tǒng)技術(shù)框架方案[S].北京:鐵道部科學(xué)技術(shù)司，2006.

[3]中國(guó)鐵路總公司.鐵總科技[2013]79號(hào)城際鐵路CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案[Z].北京:中國(guó)鐵路總公司，2013.

[4]劉朝英，等.CTCS-2級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)系列叢書 列控車載設(shè)備[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

[5]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)[2007]205號(hào)鐵路列車調(diào)度指揮及調(diào)度集中系統(tǒng)設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

[6]鐵道部科學(xué)技術(shù)司.鐵技運(yùn)[2010]136號(hào)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則(V2.0) [S].北京:鐵道部科學(xué)技術(shù)司，2010.

[7]鐵道部科學(xué)技術(shù)司.鐵技運(yùn)[2010]138號(hào)列控中心技術(shù)規(guī)范(暫行)[S].北京:鐵道部科學(xué)技術(shù)司，2010.

[8]董波.淺談信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門接口控制系統(tǒng)(BIDI)[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2009(3)：37-40.

[9]楊春勇，胡雯萱，石珊.高速鐵路車-地同步定位預(yù)測(cè)快速越區(qū)切換方法[J] .鐵道學(xué)報(bào)，2014(5):53-58.

[10]盧軍，武曉春，潘長(zhǎng)玉.CTCS-2級(jí)列控車載ATP設(shè)備應(yīng)用于普速機(jī)車的適應(yīng)性分析及仿真實(shí)驗(yàn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(5):102-106.

[11]石先明，習(xí)博.城鐵路運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)及列車運(yùn)行控制系統(tǒng)功能定位研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(4)：112-116.

[12]中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建鐵路蘭州至中川機(jī)場(chǎng)線施工圖信號(hào)說明書[Z].西安：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2013.

Study on Special Signal Design of Lanzhou to Zhongchuan Airport Railway Line

WANG Yu

(China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd.， Xi’an 710043， China)

Abstract：Based on the function of the Lanzhou to Zhongchuan airport railway line， the railway technical policies and standards， and the situations of completed and under-construction projects， CTCS-2 and CTCS-0 train control systems are compared， and the special signal design schemes for non-wiring station signal system and the interconnection of the signal system with the security door system are studied. Finally， the adaptive CTCS-2 train control system is selected， and the signal design schemes analyzed are applied in the actual construction， providing references for design of similar projects.

Key words：Intercity railway; Train control system; Signal system; Non-wiring station; Platfform edge door.

中圖分類號(hào)：U284

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.06.036

文章編號(hào)：1004-2954(2015)06-0161-03

作者簡(jiǎn)介：王渝(1983—)，女，工程師，2006年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士。

收稿日期：2014-09-05