陳 搏

隨著我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市圈內(nèi)部城市間聯(lián)系越來(lái)越緊密，必然需要更快捷、更便利的交通設(shè)施來(lái)保障［1］，而具有運(yùn)量大、速度快、班次密、準(zhǔn)點(diǎn)率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的城際鐵路成為城市圈內(nèi)交通方式的首選［2-4］。目前珠三角城際軌道交通網(wǎng)已開(kāi)通線路均按開(kāi)行八編組動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)，由于尚未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)等原因，部分線路初期開(kāi)通時(shí)，存在客流量較小、上座率較低的情況，造成運(yùn)能資源浪費(fèi)［5］。由于四編組運(yùn)營(yíng)方式具有列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù)多、行車(chē)間隔小、服務(wù)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)城際鐵路公交化運(yùn)營(yíng)［6］，可有效提高城際鐵路對(duì)客流的吸引力，提高上座率和車(chē)輛運(yùn)用效率，降低城際鐵路運(yùn)營(yíng)成本，因此結(jié)合初期客流量較少的情況，開(kāi)行四編組動(dòng)車(chē)組具有較強(qiáng)的運(yùn)營(yíng)需求。

為滿足城際鐵路同時(shí)開(kāi)行四編組和八編組動(dòng)車(chē)組的運(yùn)營(yíng)需求，本文基于珠三角廣清城際鐵路工程實(shí)際，對(duì)信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)接口適配方案開(kāi)展研究，提出可行的技術(shù)解決方案。

1 現(xiàn)狀分析

廣清城際鐵路線路基本為南北走向，沿廣清高速連接廣州和清遠(yuǎn)，以及沿途各小城鎮(zhèn)［7］。其設(shè)計(jì)最高速度為200 km/h，具備開(kāi)行跨線列車(chē)和帶越行的大站快車(chē)+站站停列車(chē)的運(yùn)營(yíng)條件。其中，大站?？燔?chē)采用CRH6A型車(chē)，最高運(yùn)行速度200 km/h；站站停慢車(chē)采用CRH6F 型車(chē)，最高運(yùn)行速度160 km/h。

廣清城際既有設(shè)計(jì)采用八輛編組CRH6A 及CRH6F 型城際動(dòng)車(chē)組，其中CRH6A 每節(jié)車(chē)廂設(shè)車(chē)門(mén)2 道，單側(cè)車(chē)門(mén)共16 道，CRH6F 首尾車(chē)廂各設(shè)車(chē)門(mén)2 道、中間車(chē)廂設(shè)車(chē)門(mén)3 道，單側(cè)車(chē)門(mén)共22道。站臺(tái)靠線路側(cè)設(shè)置22 道站臺(tái)門(mén)，站臺(tái)門(mén)到站臺(tái)邊緣凈寬度原則上貼鄰正線按1.2 m、貼鄰站線按0.2 m 設(shè)置。對(duì)應(yīng)CRH6A 型車(chē)，僅開(kāi)啟相應(yīng)的16道站臺(tái)門(mén)，對(duì)應(yīng)CRH6F型車(chē)，開(kāi)啟全部的22道站臺(tái)門(mén)，站臺(tái)門(mén)開(kāi)啟示意見(jiàn)圖1。圖1 中“√”表示與車(chē)門(mén)對(duì)應(yīng)的站臺(tái)門(mén)開(kāi)啟。

圖1 站臺(tái)門(mén)開(kāi)啟示意

目前廣清城際鐵路采用CTCS2+ATO 城際鐵路列車(chē)控制系統(tǒng)，它是在CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合城際鐵路運(yùn)輸需要，增加了ATO 自動(dòng)駕駛相關(guān)功能，包括自動(dòng)駕駛、精確停車(chē)、車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)等［8］，采用GSM-R 網(wǎng)絡(luò)電路交換數(shù)據(jù)方式實(shí)現(xiàn)車(chē)地雙向通信。當(dāng)車(chē)載ATP 輸出開(kāi)門(mén)允許信息后，司機(jī)/ATO 進(jìn)行開(kāi)門(mén)操作，同時(shí)ATP 通過(guò)GSM-R 網(wǎng)絡(luò)向地面通信控制服務(wù)器（Communication and Control System，CCS） 發(fā)送開(kāi)門(mén)命令，CCS 根據(jù)車(chē)輛類型信息和地面站臺(tái)門(mén)設(shè)置情況，確認(rèn)對(duì)應(yīng)股道列車(chē)停準(zhǔn)停穩(wěn)后，通過(guò)列控中心（Train Control Center，TCC）向站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)發(fā)送開(kāi)門(mén)命令，由站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)打開(kāi)站臺(tái)門(mén)；當(dāng)司機(jī)/ATO進(jìn)行關(guān)門(mén)操作時(shí)，ATP向地面CCS發(fā)送關(guān)門(mén)命令，CCS 通過(guò)TCC 向站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)發(fā)送關(guān)門(mén)命令，由站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)關(guān)閉站臺(tái)門(mén)［9-11］。城際鐵路車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)信息傳遞示意見(jiàn)圖2。

圖2 城際鐵路車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)信息傳遞示意

信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)間按《城際鐵路CTCS2+ATO 列控系統(tǒng)暫行總體技術(shù)方案》規(guī)定設(shè)置繼電器接口電路［12］。CCS 將開(kāi)關(guān)門(mén)命令轉(zhuǎn)化為車(chē)站對(duì)應(yīng)站臺(tái)門(mén)的繼電器驅(qū)動(dòng)命令，并發(fā)送給相應(yīng)車(chē)站的TCC執(zhí)行。

對(duì)應(yīng)每側(cè)站臺(tái)門(mén)，站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)設(shè)置門(mén)鎖閉繼電器（MSJ）、門(mén)旁路繼電器（MPJ）、門(mén)報(bào)警繼電器（MBJ）；信號(hào)系統(tǒng)設(shè)置開(kāi)門(mén)繼電器（KMJ）、關(guān)門(mén)繼電器（GMJ）、車(chē)輛類型繼電器1（CX1J）、車(chē)輛類型繼電器2（CX2J）。信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)接口繼電器［13-14］信息見(jiàn)表1。

表1 信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)接口繼電器信息

CRH6A 與CRH6F 動(dòng)車(chē)組車(chē)門(mén)配置不同，為滿足靈活的運(yùn)營(yíng)組織需求，擬改造信號(hào)系統(tǒng)、站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)等以適應(yīng)同時(shí)開(kāi)行四編組、八編組的CRH6A、CRH6F型動(dòng)車(chē)組。

2 適配性改造方案

出于安全考慮，新增的四編組CRH6A 和CRH6F 動(dòng)車(chē)組應(yīng)僅打開(kāi)對(duì)應(yīng)列車(chē)車(chē)門(mén)部分的站臺(tái)門(mén)，原設(shè)置的CX1J和CX2J繼電器無(wú)法滿足車(chē)型判斷需求，需新增四編組所需的車(chē)輛類型繼電器信息。

目前珠三角城際列車(chē)反向運(yùn)行時(shí)不啟用ATO功能，本文僅考慮列車(chē)正向運(yùn)行時(shí)的站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)功能。由于部分車(chē)站咽喉區(qū)設(shè)有渡線道岔，具備雙方向接發(fā)列車(chē)的股道，當(dāng)股道上同時(shí)設(shè)置正、反方向接車(chē)用精確定位應(yīng)答器（5 組）時(shí)，雙方向接發(fā)車(chē)均應(yīng)具有站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)功能。結(jié)合是否考慮股道正反向接發(fā)四編組CRH6A 和CRH6F 動(dòng)車(chē)組，信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)有3種接口方案。

2.1 方案一

方案一僅考慮股道正向接發(fā)車(chē)的車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)，每種車(chē)型單獨(dú)設(shè)置1個(gè)車(chē)型繼電器。

對(duì)于新增四編組車(chē)型，對(duì)應(yīng)每側(cè)站臺(tái)門(mén)僅需增加車(chē)輛類型3（CX3J）和車(chē)輛類型4（CX4J）2 個(gè)繼電器，分別對(duì)應(yīng)四編組CRH6F 和CRH6A，CX1J、CX2J調(diào)整為對(duì)應(yīng)八編組CRH6F和CRH6A。

1）現(xiàn)有車(chē)載ATP 通過(guò)［CTCS-24］信息包的M_TRAINTYPE 字段向CCS 發(fā)送車(chē)輛類型信息。M_TRAINTYPE 字段長(zhǎng)度為1 個(gè)字節(jié)，可維持原八編組車(chē)輛類型信息不變，新增2 個(gè)車(chē)輛類型信息用于四編組CRH6F和CRH6A。

2）維持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ、CX1J、CX2J 等接口繼電器邏輯不變。針對(duì)信號(hào)系統(tǒng)新增的2 個(gè)接口繼電器，信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)之間需新增4芯聯(lián)系電纜。CCS根據(jù)ATP發(fā)送的車(chē)輛類型信息和地面站臺(tái)門(mén)設(shè)置情況，控制TCC驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車(chē)型繼電器。結(jié)合CCS與車(chē)載設(shè)備、CCS與TCC 之間車(chē)型信息，以及TCC 驅(qū)采接口繼電器等的變化情況，相應(yīng)修改CCS、TCC等設(shè)備軟件。

2.2 方案二

方案二同時(shí)考慮股道正反向接發(fā)車(chē)的車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)，每種車(chē)型設(shè)置1個(gè)車(chē)型繼電器。

對(duì)于新增股道正反向接發(fā)四編組時(shí)的站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)功能，則每側(cè)站臺(tái)門(mén)需增加車(chē)輛類型3（CX3J）、車(chē)輛類型4（CX4J）、車(chē)輛類型5（CX5J）和車(chē)輛類型6（CX6J）共計(jì)4 個(gè)繼電器，分別對(duì)應(yīng)正向四編組CRH6F、正向四編組CRH6A、反向四編組CRH6F、反向四編組CRH6A，CX1J、CX2J 調(diào)整為用于表示正反向八編組車(chē)輛類型（城際鐵路按照八編組設(shè)計(jì)，正反向停車(chē)位置相同）。

1）與方案一類似，可維持原八編組車(chē)輛類型信息不變，在［CTCS-24］ 信息包的M_TRAINTYPE字段新增4個(gè)車(chē)輛類型信息，分別用于表示股道正向接發(fā)四編組CRH6F和CRH6A、股道反向接發(fā)四編組CRH6F和CRH6A的車(chē)型信息。車(chē)載ATP根據(jù)列車(chē)在股道上的運(yùn)行方向、司機(jī)輸入的折返標(biāo)識(shí)等信息，判斷對(duì)應(yīng)股道是正方向還是反方向接發(fā)四編組列車(chē)，然后向地面CCS發(fā)送相應(yīng)的車(chē)型信息。

2）維持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ、CX1J、CX2J 等接口繼電器邏輯不變。針對(duì)每側(cè)站臺(tái)門(mén)，信號(hào)系統(tǒng)新增4 個(gè)接口繼電器，信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)之間需新增8 芯聯(lián)系電纜。CCS 根據(jù)ATP 發(fā)送的車(chē)輛類型信息和地面站臺(tái)門(mén)設(shè)置情況，控制TCC 驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車(chē)型繼電器。結(jié)合CCS 與車(chē)載設(shè)備、CCS與TCC之間車(chē)型信息，以及TCC驅(qū)采接口繼電器等的變化情況，相應(yīng)修改CCS、TCC等設(shè)備軟件。

2.3 方案三

方案三同時(shí)考慮股道正反向接發(fā)車(chē)的車(chē)門(mén)/站臺(tái)門(mén)聯(lián)動(dòng)，車(chē)型信息采用繼電器組合信息。

對(duì)于具備雙方向接發(fā)列車(chē)的股道，鑒于方案二需增設(shè)4 個(gè)車(chē)型繼電器，信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)之間接口信息較多，且新增電纜工程代價(jià)較高，因此研究采用繼電器組合的車(chē)型信息方案。每側(cè)站臺(tái)門(mén)原則上僅需增加1 個(gè)CX3J 繼電器，車(chē)輛類型繼電器組合信息見(jiàn)表2。

表2 車(chē)輛類型繼電器組合信息

1）車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)改造方案與上述方案二一致。

2）維持原有MSJ、MPJ、MBJ、KMJ、GMJ等接口繼電器邏輯不變。針對(duì)每側(cè)站臺(tái)門(mén)，信號(hào)系統(tǒng)需增加1 個(gè)車(chē)型繼電器（CX3J），信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)之間需新增2 芯聯(lián)系電纜。CCS 根據(jù)ATP 發(fā)送的車(chē)輛類型信息和地面站臺(tái)門(mén)設(shè)置情況，控制TCC 驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車(chē)型繼電器。結(jié)合CCS 與車(chē)載設(shè)備、CCS 與TCC 之間車(chē)型信息變化，以及TCC 驅(qū)采接口繼電器等的變化情況，相應(yīng)修改CCS、TCC等設(shè)備軟件。

2.4 方案對(duì)比分析

1）從適用運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，3 種方案均能滿足正、反向運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景需求，方案一通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)正方向運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，反方向運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景通過(guò)管理手段實(shí)現(xiàn)，當(dāng)列車(chē)因故需反方向運(yùn)行時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)不滿足自動(dòng)聯(lián)動(dòng)條件，只能由司機(jī)與站臺(tái)工作人員聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)。方案二和方案三具備通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)正、反方向運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景。

2）從改造范圍、復(fù)雜程度、改造成本來(lái)說(shuō)，由于信號(hào)系統(tǒng)每新增一個(gè)繼電器，涉及新增驅(qū)動(dòng)采集配線、新增站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)系電纜、信號(hào)系統(tǒng)新增驅(qū)動(dòng)采集板卡（3 種方案信號(hào)系統(tǒng)均需新增驅(qū)采點(diǎn)位，方案一與方案三由于預(yù)留空位滿足新增驅(qū)采點(diǎn)位需求，因此不需要新增驅(qū)動(dòng)采集板卡）、站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)新增機(jī)柜及相應(yīng)控制設(shè)備等，而方案一新增2 個(gè)繼電器，方案二新增4 個(gè)繼電器，方案三新增1個(gè)繼電器，故方案三最優(yōu)。

3）從安全性來(lái)說(shuō)，方案一和方案二站臺(tái)門(mén)由獨(dú)立繼電器控制，繼電器本身或采集回路故障，繼電器落下，符合“故障-安全”基本原則。而方案三利用繼電器狀態(tài)組合代表站臺(tái)門(mén)不同狀態(tài)，若單一繼電器故障可能導(dǎo)致站臺(tái)門(mén)錯(cuò)誤聯(lián)動(dòng)，安全性不高。

因此，綜合考慮運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景、復(fù)雜程度、改造難度、改造成本、安全性等因素，方案一較適合現(xiàn)場(chǎng)情況，反方向運(yùn)行時(shí)可采用人工開(kāi)關(guān)門(mén)方式，納入車(chē)站管理細(xì)則。

3 結(jié)束語(yǔ)

在客流量較小、站場(chǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單的情況下，城際鐵路開(kāi)行四編組有利于實(shí)現(xiàn)公交化運(yùn)營(yíng)，提高乘坐率，降低運(yùn)維成本，可有效提升運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。本文針對(duì)珠三角城際開(kāi)行四編組需求，結(jié)合是否考慮股道正反向接發(fā)四編組CRH6A 和CRH6F 動(dòng)車(chē)組，提出信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)3 種接口方案?？紤]到股道反向接發(fā)四編組列車(chē)的運(yùn)營(yíng)需求較少，同時(shí)兼顧正在運(yùn)營(yíng)設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)情況，廣清城際最終選擇每種車(chē)型單獨(dú)設(shè)置1 個(gè)車(chē)型繼電器的改造方案（僅考慮正向接發(fā)車(chē)）。目前開(kāi)行四編組適配性改造工程已實(shí)施完畢，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，信號(hào)系統(tǒng)、站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門(mén)系統(tǒng)接口電路等運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)功能滿足運(yùn)營(yíng)需求。