馬作澤

匈牙利至塞爾維亞鐵路是中國(guó)在歐洲主導(dǎo)建設(shè)的首條高速鐵路。其中，塞爾維亞境內(nèi)段（以下簡(jiǎn)稱匈塞鐵路塞段）起自塞爾維亞首都貝爾格萊德，終至蘇博蒂察站及匈牙利邊境，速度目標(biāo)值為200 km/h。匈塞鐵路塞段采用以ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)為核心的滿足歐洲及本地技術(shù)條件的信號(hào)系統(tǒng)，包括：列控系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)、CTC系統(tǒng)、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等［1］。

為實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)在匈塞鐵路塞段成功應(yīng)用，首先，信號(hào)系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)備組成需與工程技術(shù)方案一致；其次，信號(hào)各子系統(tǒng)功能應(yīng)滿足本項(xiàng)目應(yīng)用要求；最后，為進(jìn)入塞爾維亞鐵路市場(chǎng)，信號(hào)設(shè)備須滿足必要的準(zhǔn)入條件。本文分不同系統(tǒng)從上述三方面分別進(jìn)行研究。

1 列控系統(tǒng)

1.1 工程技術(shù)條件

為實(shí)現(xiàn)跨境列車互聯(lián)互通要求，匈塞鐵路塞段列控系統(tǒng)采用ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)。本工程ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)無(wú)ETCS-1級(jí)列控系統(tǒng)后備需求，須滿足TSI CCS第3套規(guī)范子集（Set of speci?fications # 3，ETCS Baseline 3 Release 2 and GSM-R Baseline 1）中系統(tǒng)功能及設(shè)備接口的相關(guān)要求。

ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)是基于無(wú)線通信的列車控制系統(tǒng)，由地面設(shè)備和車載設(shè)備構(gòu)成。地面設(shè)備主要設(shè)備包括：無(wú)線閉塞中心（RBC）和應(yīng)答器［6］。

依據(jù)運(yùn)營(yíng)列車數(shù)量及線路規(guī)模，匈塞鐵路塞段共設(shè)置3套無(wú)線閉塞中心（RBC），RBC能夠根據(jù)列車位置、車站進(jìn)路、區(qū)間閉塞信息等生成移動(dòng)授權(quán)（MA），并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（GSM-R）發(fā)送到車載設(shè)備。車站及區(qū)間均設(shè)置無(wú)源應(yīng)答器，用于實(shí)現(xiàn)列車定位、RBC移交、列控等級(jí)轉(zhuǎn)換等功能。

1.2 項(xiàng)目應(yīng)用

成熟應(yīng)用于中國(guó)高鐵的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)與歐洲ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)，為相同層級(jí)的技術(shù)體系，但CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)在系統(tǒng)構(gòu)成、降級(jí)策略、閉塞控制、臨時(shí)限速方案等方面與ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)存在較大差異，不能直接應(yīng)用于本工程。為充分利用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)成果，須嚴(yán)格按照本工程技術(shù)方案及TSI CCS規(guī)范要求對(duì)CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)進(jìn)行“定向”研發(fā)和技術(shù)改造，將其轉(zhuǎn)化為完全滿足本工程技術(shù)要求的ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)。

1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于本工程無(wú)ETCS-1級(jí)列控系統(tǒng)后備需求，CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需相應(yīng)調(diào)整，將內(nèi)嵌的CTCS-2級(jí)設(shè)備剝除，包括車站列控中心（TCC）、有源應(yīng)答器、軌旁電子單元（LEU）、ZPW-2000軌道電路［4-5］。

剝除CTCS-2級(jí)設(shè)備后，車站及區(qū)間均采用計(jì)軸設(shè)備替代軌道電路，實(shí)現(xiàn)軌道區(qū)段的占用/出清檢查；區(qū)間閉塞控制由車站聯(lián)鎖設(shè)備實(shí)現(xiàn)；列車移動(dòng)授權(quán)（MA）由RBC生成，并通過(guò)GSM-R網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給車載設(shè)備。

2）車載設(shè)備模式。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)車載設(shè)備按C3級(jí)控車時(shí)，具有7種模式，包括：完全監(jiān)控模式、引導(dǎo)模式、目視行車模式、調(diào)車模式、休眠模式、隔離模式、待機(jī)模式。ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)車載設(shè)備按E2級(jí)控車時(shí)，具有15種模式，包括：完全監(jiān)督模式、目視行車模式、人工駕駛模式、調(diào)車模式、休眠模式、待機(jī)模式、冒進(jìn)防護(hù)模式、后冒進(jìn)防護(hù)模式、系統(tǒng)故障模式、隔離模式、未上電模式、非本務(wù)機(jī)模式、退行模式、限制監(jiān)督模式、被動(dòng)調(diào)車模式［3］。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)與ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)車載設(shè)備的控車模式具有較大差異，CTCS-3級(jí)車載設(shè)備需嚴(yán)格按照TSI CCS的系統(tǒng)需求規(guī)范中ETCS-2級(jí)車載模式的詳細(xì)定義進(jìn)行研發(fā)。

3）臨時(shí)限速方案。TSI CCS規(guī)范未對(duì)臨時(shí)限速功能的實(shí)現(xiàn)提出限制要求，歐洲高速鐵路通常由RBC設(shè)備實(shí)現(xiàn)臨時(shí)限速的擬定、下發(fā)等功能。在不影響互聯(lián)互通的前提下，匈塞鐵路塞段借鑒CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置專門的臨時(shí)限速服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)臨時(shí)限速的集中管理。

ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

1.3 設(shè)備準(zhǔn)入條件

ETCS-2級(jí)列控設(shè)備，需獲取滿足TSI CCS規(guī)范要求的認(rèn)證證書，并通過(guò)本工程N(yùn)otified Body審核。

圖1 ETCS-2級(jí)列控系統(tǒng)示意圖

2 聯(lián)鎖系統(tǒng)

2.1 工程技術(shù)方案

車站及線路所設(shè)置全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站聯(lián)鎖及區(qū)間閉塞控制，即采用聯(lián)鎖列控一體化控制方案。車站信號(hào)設(shè)備采用“集中控制”；區(qū)間信號(hào)設(shè)備采用“分散控制”，通過(guò)設(shè)置軌旁目標(biāo)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)間信號(hào)設(shè)備的控制及狀態(tài)采集。

區(qū)間采用三顯示自動(dòng)閉塞，其中，雙線段采用雙線雙方向自動(dòng)閉塞；四線段采用正方向自動(dòng)閉塞，反方向?yàn)樽詣?dòng)站間閉塞。

2.2 項(xiàng)目應(yīng)用

匈塞鐵路塞段采用了DS6-60型全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備。DS6-60型聯(lián)鎖設(shè)備符合歐洲鐵路安全標(biāo)準(zhǔn)，以全電子驅(qū)動(dòng)層執(zhí)行模塊為基礎(chǔ)，以邏輯層安全聯(lián)鎖邏輯部為核心，所有關(guān)鍵部分均采用二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中所有涉及到安全信息處理和傳輸?shù)牟考凑铡肮收?安全”原則采取了二重系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足鐵路車站信號(hào)控制設(shè)備高可靠和高安全的使用要求［8-9］。DS6-60型全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

聯(lián)鎖設(shè)備的安全邏輯部根據(jù)塞爾維亞聯(lián)鎖技術(shù)條件，綜合交互層終端設(shè)備的操作命令以及執(zhí)行層對(duì)室外信號(hào)設(shè)備采集狀態(tài)信息，完成邏輯計(jì)算，并通過(guò)執(zhí)行層相應(yīng)模塊控制轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作、信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈，實(shí)現(xiàn)車站進(jìn)路安全控制以及區(qū)間閉塞控制。

塞爾維亞聯(lián)鎖技術(shù)條件在進(jìn)路辦理以及室外設(shè)備安全防護(hù)方面與國(guó)內(nèi)聯(lián)鎖技術(shù)條件具有相似性，但由于運(yùn)營(yíng)習(xí)慣、維護(hù)體制與國(guó)內(nèi)不同，聯(lián)鎖設(shè)備需要考慮如下特殊功能需求。

圖2 全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)示意圖

1）區(qū)間閉塞控制功能。聯(lián)鎖設(shè)備需實(shí)現(xiàn)區(qū)間三顯示自動(dòng)閉塞功能。同時(shí)，為滿足業(yè)主關(guān)于減少區(qū)間信號(hào)電纜使用的要求，區(qū)間信號(hào)設(shè)備采用分散控制。根據(jù)閉塞點(diǎn)的布置情況，在適當(dāng)位置設(shè)置室外聯(lián)鎖控制柜，實(shí)現(xiàn)對(duì)閉塞點(diǎn)附近的信號(hào)機(jī)及自動(dòng)駐車系統(tǒng)磁感應(yīng)裝置（Indusi）的控制及狀態(tài)采集。室外聯(lián)鎖控制柜方案見(jiàn)圖3。室外聯(lián)鎖控制柜均通過(guò)獨(dú)立電纜供電，通過(guò)同一光纜中不同芯線實(shí)現(xiàn)與室內(nèi)聯(lián)鎖的信息交互。電纜及光纜均采用不同物理徑路構(gòu)成冗余通道。

圖3 室外聯(lián)鎖控制柜示意圖

除實(shí)現(xiàn)正常閉塞控制功能外，聯(lián)鎖設(shè)備還需實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)間閉塞信號(hào)機(jī)的緊急控制。操作員可以通過(guò)聯(lián)鎖控顯終端，對(duì)區(qū)間信號(hào)機(jī)進(jìn)行緊急關(guān)閉及恢復(fù)。

2）列車進(jìn)路均設(shè)置過(guò)走防護(hù)區(qū)段。進(jìn)路辦理時(shí)需檢查過(guò)走防護(hù)區(qū)段條件。

3）自動(dòng)駐車系統(tǒng)磁感應(yīng)設(shè)備控制。為實(shí)現(xiàn)對(duì)普速列車安全運(yùn)行防護(hù)，地面設(shè)置自動(dòng)駐車系統(tǒng)。所有Main signal均相應(yīng)設(shè)置Indusi磁感應(yīng)裝置。根據(jù)Main signal顯示內(nèi)容，磁感應(yīng)裝置向車載設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的頻率信息。在室外聯(lián)鎖控制柜中設(shè)置繼電器，聯(lián)鎖設(shè)備通過(guò)控制繼電器相應(yīng)接點(diǎn)，連通相應(yīng)頻率的發(fā)送電路。

4）列車進(jìn)路中所有信號(hào)機(jī)均開(kāi)放。列車進(jìn)路開(kāi)放時(shí)，除防護(hù)列車信號(hào)機(jī)外，進(jìn)路中所有調(diào)車信號(hào)機(jī)、軌道邊界信號(hào)機(jī)均應(yīng)開(kāi)放。當(dāng)任何一架信號(hào)機(jī)不能點(diǎn)亮允許信號(hào)時(shí)，該進(jìn)路不能開(kāi)放。

5）LED信號(hào)機(jī)照度調(diào)節(jié)。信號(hào)機(jī)應(yīng)在白天及夜間采用不同照度。操作員可通過(guò)控顯終端相應(yīng)按鈕實(shí)現(xiàn)照度模式切換。

6）與計(jì)軸主機(jī)接口。車站及區(qū)間軌道區(qū)段均由計(jì)軸設(shè)備實(shí)現(xiàn)占用/出清檢查，計(jì)軸主機(jī)經(jīng)過(guò)邏輯判斷，將軌道區(qū)間狀態(tài)信息通過(guò)電子接口發(fā)送至車站聯(lián)鎖系統(tǒng)。

2.3 設(shè)備準(zhǔn)入條件

聯(lián)鎖設(shè)備需滿足塞爾維亞聯(lián)鎖技術(shù)條件，并通過(guò)塞爾維亞Designated Body審核。聯(lián)鎖設(shè)備安全性需通過(guò)獨(dú)立安全審核機(jī)構(gòu)（ISA）審核。

3 調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）

3.1 工程技術(shù)方案

匈塞鐵路塞段運(yùn)輸調(diào)度指揮采用調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）。CTC系統(tǒng)滿足匈塞鐵路塞段高速列車與普速列車共線運(yùn)營(yíng)要求，與該線運(yùn)營(yíng)管理模式相適應(yīng)。

CTC系統(tǒng)具備列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃功能，采用分布式計(jì)算和控制技術(shù)，識(shí)別列車作業(yè)與調(diào)車作業(yè)在時(shí)間和空間上的沖突，通過(guò)與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)列車和調(diào)車作業(yè)的統(tǒng)一控制。

CTC系統(tǒng)由調(diào)度所中心系統(tǒng)、車站分機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。匈塞鐵路塞段設(shè)置一處CTC中心，負(fù)責(zé)本線的運(yùn)輸調(diào)度指揮。根據(jù)運(yùn)營(yíng)體制要求，設(shè)置2個(gè)調(diào)度臺(tái)。各新設(shè)聯(lián)鎖車站均設(shè)置CTC分機(jī)，以及網(wǎng)絡(luò)安全和通信質(zhì)量監(jiān)督設(shè)備。車站分機(jī)與CTC中心設(shè)備之間為廣域網(wǎng)，采用2×2 Mb/s不同徑路的數(shù)字通路構(gòu)成環(huán)形通道。

3.2 項(xiàng)目應(yīng)用

匈塞鐵路塞段CTC系統(tǒng)采用了FZt-CTC型設(shè)備。塞爾維亞沒(méi)有現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，F(xiàn)Zt-CTC型設(shè)備充分借鑒了中國(guó)調(diào)度集中相關(guān)技術(shù)條件。CTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要設(shè)備見(jiàn)圖4。

圖4 CTC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

中國(guó)高鐵調(diào)度集中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完善、功能豐富。塞爾維亞鐵路運(yùn)輸作業(yè)與中國(guó)鐵路相比，運(yùn)量小、作業(yè)簡(jiǎn)單。匈塞鐵路塞段CTC系統(tǒng)未完全按照中國(guó)現(xiàn)行CTC技術(shù)條件進(jìn)行設(shè)備配置，未包含的設(shè)備及功能如下。

1）車站服務(wù)器。考慮匈塞鐵路塞段運(yùn)輸作業(yè)繁忙程度不高，CTC系統(tǒng)未設(shè)置車站服務(wù)器。行車指揮、數(shù)據(jù)處理均由CTC中心設(shè)備集中管理實(shí)現(xiàn)。

2）綜合維護(hù)平臺(tái)?？紤]CTC綜合維護(hù)平臺(tái)在國(guó)內(nèi)高速鐵路中未充分應(yīng)用，且塞爾維亞運(yùn)營(yíng)體制與我國(guó)存在差異，故匈塞鐵路塞段CTC系統(tǒng)未設(shè)置綜合維護(hù)平臺(tái)設(shè)備。

3）GPRS網(wǎng)絡(luò)承載功能。中國(guó)鐵路CTC系統(tǒng)，為適應(yīng)國(guó)內(nèi)動(dòng)車組、普速列車、貨物列車共線運(yùn)行時(shí)運(yùn)輸量大、作業(yè)繁忙、行車交路復(fù)雜的客觀情況，開(kāi)發(fā)了“無(wú)線接車進(jìn)路預(yù)告”“無(wú)線調(diào)度命令”“車次號(hào)追蹤”功能，依托GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車地設(shè)備的信息交互。歐洲高速鐵路通信系統(tǒng)中不包括GPRS網(wǎng)絡(luò)，無(wú)GRIS、GROS等相關(guān)通信設(shè)備?？紤]匈塞鐵路塞段通信系統(tǒng)方案以及實(shí)際運(yùn)營(yíng)需要，CTC系統(tǒng)未包含該功能。

3.3 設(shè)備準(zhǔn)入條件

CTC設(shè)備需滿足塞爾維亞電子設(shè)備相關(guān)技術(shù)要求，需通過(guò)塞爾維亞Designated Body審核。

4 信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4.1 工程技術(shù)方案

匈塞鐵路塞段設(shè)置信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備隱患、分析信號(hào)設(shè)備故障原因、加強(qiáng)信號(hào)設(shè)備結(jié)合部管理、輔助故障處理、指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)維修、反映設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量、提高電務(wù)部門維護(hù)水平和維護(hù)效率等。

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由中心系統(tǒng)、車站分機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。匈塞鐵路塞段設(shè)置一處中心設(shè)備，各新設(shè)聯(lián)鎖車站均設(shè)置信號(hào)集中監(jiān)測(cè)分機(jī)。信號(hào)集中監(jiān)測(cè)中心設(shè)備與車站分機(jī)之間通過(guò)專用廣域網(wǎng)（2 Mb/s通道）連接，并將有關(guān)信息傳遞至相關(guān)維護(hù)管理機(jī)構(gòu)。

4.2 項(xiàng)目應(yīng)用

匈塞鐵路塞段采用CSM-th型信號(hào)集中監(jiān)測(cè)設(shè)備。其中，中心系統(tǒng)負(fù)責(zé)與所轄車站、監(jiān)測(cè)終端等節(jié)點(diǎn)建立通信連接，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)交互，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)車站開(kāi)關(guān)量、模擬量、報(bào)警等相關(guān)數(shù)據(jù)；信號(hào)集中監(jiān)測(cè)車站分機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、分類、邏輯分析處理、報(bào)警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、匯總、存儲(chǔ)、回放等功能，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與外部系統(tǒng)通信，獲取監(jiān)測(cè)信息，并提供顯示界面。

根據(jù)運(yùn)營(yíng)要求，匈塞鐵路塞段信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不包含“電纜絕緣監(jiān)測(cè)”“電源屏對(duì)地漏泄電流監(jiān)測(cè)”功能；由于采用全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不包含“道岔表示電壓監(jiān)測(cè)”功能；由于未采用軌道電路，信號(hào)機(jī)集中監(jiān)測(cè)不包含軌道電路相關(guān)監(jiān)測(cè)功能。

4.3 設(shè)備準(zhǔn)入條件

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)設(shè)備，需滿足塞爾維亞電子設(shè)備相關(guān)技術(shù)要求，但塞爾維亞Designated Body對(duì)該設(shè)備無(wú)審核要求。

5 防雷接地系統(tǒng)

匈塞鐵路塞段不設(shè)置貫通地線，軌旁信號(hào)設(shè)備均連接至鋼軌。鋼軌作為牽引回流和接地的導(dǎo)體，是接地系統(tǒng)基礎(chǔ)。軌旁設(shè)備以及設(shè)備房屋的綜合防雷均通過(guò)鋼軌實(shí)現(xiàn)與大地連接。由于室外聯(lián)鎖控制柜直接安裝于軌旁，為實(shí)現(xiàn)防雷的良好效果，需保證機(jī)柜的良好接地，同時(shí)，通過(guò)“電子版卡對(duì)地懸浮”“輸入輸出通道采用SPD橫向防護(hù)”等方式實(shí)現(xiàn)防雷保護(hù)［2］。

匈塞鐵路塞段設(shè)備房屋綜合防雷采用共用接地系統(tǒng)，設(shè)避雷網(wǎng)（帶）、引下線接地、環(huán)形接地網(wǎng)等。房屋綜合防雷與鋼軌連接實(shí)現(xiàn)接地。信號(hào)機(jī)房不設(shè)置法拉第籠。信號(hào)設(shè)備應(yīng)與綜合防雷系統(tǒng)可靠連接，同時(shí)信號(hào)設(shè)備機(jī)柜須達(dá)到EN 50121電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，起到電磁屏蔽作用。

6 結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)中國(guó)設(shè)備在歐洲市場(chǎng)“走出去”的目標(biāo)，我國(guó)信號(hào)設(shè)備須立足業(yè)主需求、歐洲互聯(lián)互通需求，以及本地國(guó)的相關(guān)技術(shù)條件，充分利用我國(guó)鐵路市場(chǎng)成熟運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果，進(jìn)行必要的“定制化”改造或研發(fā)，并積極研究目標(biāo)市場(chǎng)準(zhǔn)入要求，取得相關(guān)認(rèn)證證書。

我國(guó)信號(hào)設(shè)備在匈塞鐵路塞爾維亞段的應(yīng)用，是在歐洲應(yīng)用的“里程碑”，對(duì)于信號(hào)設(shè)備打開(kāi)歐洲市場(chǎng)具有重要意義，將很大程度提高中國(guó)信號(hào)設(shè)備在全球鐵路市場(chǎng)的認(rèn)可度。同時(shí)，為鐵路關(guān)鍵裝備“走出去”提供有效借鑒和指導(dǎo)意義。