CTCS-2系統(tǒng)在達成東段提速改造中的應用

劉小俊

（中鐵八局集團電務工程有限公司，成都 610081）

CTCS是中國列車運行控制系統(tǒng)，采用分級的形式，滿足我國不同線路的運輸需求，由我國鐵路運行控制的系列標準構成和表述[1-3]。CTCS的建立是為了保證在不干擾車務人員正常駕駛的前提下提供有效服務，從而保障列車運行安全的重要系統(tǒng)，其基本功能主要有安全防護、人機界面、設備檢測等。從2004年底CTCS-2系統(tǒng)在我國鐵路第六次大提速至200～250 km/h正式應用以來，在我國既有線路提速改造中發(fā)揮了重要作用[4-7]。隨著列控系統(tǒng)設備的研發(fā)、試驗、實踐、運行和管理的逐步推廣和深入，整個CTCS-2級的技術標準體系已經形成。

1 CTCS-2級列控系統(tǒng)

CTCS-2級列控系統(tǒng)是基于軌道電路和點式應答器傳輸控車信息，并采用車地一體化設計的列車運行控制系統(tǒng)。其面向既有線路提速和客運專線，廣泛適用于各種線路速度區(qū)段，地面可以不設置通過信號機，同時也是CTCS-3級系統(tǒng)的基礎。CTCS-2強調在既有設備的基礎上進行強化改造與信號系統(tǒng)升級，從而達到機車信號主體化。其改造的核心是增加點式設備，保障點式設備與列車的信號互通，從而實現(xiàn)列車運行過程中的安全監(jiān)控功能。同時，在既有線路進行升級后，提速區(qū)段內運行的列車可以在運行過程中自動完成CTCS-2與CTCS-1/CTCS-0級的相互切換。CTCS-2應對的環(huán)境主要是既有線路提速到200～250 km/h時，列車司機僅按照地面信號燈駕駛列車的原始控車方式將無法滿足安全可靠運行的要求，必須依靠車站、地面信號的自動可靠提醒來完成。在我國多年的應用過程中，CTSC-2系統(tǒng)發(fā)揮了巨大功效。

2 達成鐵路東段提速工程的應用

2010年8月，達成線東段作為我國西南地區(qū)首條高速鐵路的擴能提速改造的CTCS-2級線路建設工程實施完畢，并成功完成了CRH 1型動車組批次行車測試試驗、鐵道部CRH 2-010綜合檢測車時速200 km的拉通試驗。達成東段的地面系統(tǒng)采用北京和利時系統(tǒng)工程有限公司列控地面設備，北京交大斯諾科技有限公司的點式應答器設備。

達成東段工程實施難度較大，僅從應答器設備探討：一是設備的運用環(huán)境嚴苛，近100臺應答器設備均安裝在幾十座橋梁上，對產品設備質量和性能要求很高；二是實施工期緊，從供貨到整個項目實施完畢僅有不到一個月的時間，無論對產品設備還是工程實施均是一個嚴峻的考驗。通過各項試驗數(shù)據(jù)表明，應答器地面數(shù)據(jù)報文編制準確，設備運行穩(wěn)定，車載設備接收信息正常，創(chuàng)造了在CTCS-2級線路上提速產品應用，首次工程實施，一次圓滿開通的范例。

3 CTCS-2級系統(tǒng)的關鍵技術及應用

列控地面設備由ZPW-2000A系列軌道電路、車站電碼化、應答器(包括地面電子單元LEU)和車站列控中心等設備組成。車站列控中心應具備與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、TDCS/CTC、微機監(jiān)測等系統(tǒng)的接口。CTCS-2級系統(tǒng)主要應用于既有線路的升級提速，因此需要考慮原有線路的狀況，運行速度限制等多方面的要求。其工作原理和關鍵技術主要內容如下。

1）目標距離和速度控制模式。根據(jù)目標距離、目標速度以及列車本身的性能，制定合理的制動曲線，從而采取連續(xù)式一次制動模式控制列車運行。這一控制模式，通過實現(xiàn)制定好的速度監(jiān)控曲線設定，監(jiān)控列車實際運行的速度曲線。當列車實際運行速度低于監(jiān)控曲線，便可以保障列車的平穩(wěn)降速；一旦列車運行的速度達到監(jiān)控曲線，車載設備將自動觸發(fā)制動系統(tǒng)，可有效防止列車超速運行。

2）列控系統(tǒng)等級的切換。CTCS-2級系統(tǒng)的列車同時配備列控車載系統(tǒng)和列車運行監(jiān)控記錄裝置（LK J）。當運行速度在160 km/h及以下的路段，地面設施保持原有配置，由LK J負責列車控制；當列車速度超過160 km/h，地面設備按照CTCS-2級系統(tǒng)配置。為了保障等級區(qū)段的自動切換，需要在邊界處設置CTCS級間切換應答器。

3）車站列控中心。列控中心是CTCS-2級系統(tǒng)的重要組成部分，是位于車站的核心安全設備，為了提高安全性，采用冗余的硬件結構。其主要作用是向設置在車站進出站端的應答器發(fā)送可變信息報文，具體有接車進路信息、臨時限速信息以及進站信號機降級顯示等。

4）軌道信號。CTCS-2級列控系統(tǒng)，考慮到是在既有線路上升級改造，采用了既有的ZPW-2000A系列軌道電路。其基本碼序的格式為L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→XX。其中XX為信息碼，依據(jù)進展速度不同可以為H U、U U或UUS，HU為進站停車（0 km/h）信息碼，UU為45 km/h接車信息碼，UUS為80 km/h接車進路信息碼。

5）相關信號配套設備的改造。為了達到CTCS-2級系統(tǒng)的要求，大量相關的信號設備需要進行改造。如對CTC/TDCS設備的改造，需要增加區(qū)段臨時限速設置流程和操作顯示界面、與車站列控中心的通信接口，向列控中心發(fā)送臨時限速調度命令，并接收列控中心臨時限速設置狀態(tài)。對于車站聯(lián)鎖設備，需要增加列車進路編號發(fā)送和進站信號機降級顯示功能、與列控中心的通信接口，向列控中心發(fā)送列車進路編號，并接收車站列控中心發(fā)送的進站信號機降級顯示命令。而微機監(jiān)測系統(tǒng)需要增加與列控中心的通信接口，接收來自站控中心的檢測信息，監(jiān)測列控中心的工作狀態(tài)、LEU及應答器的工作狀態(tài)等。

6）應答器設備。應答器是CTCS-2級列控系統(tǒng)中車地信息傳輸?shù)年P鍵設備，根據(jù)應答器傳輸報文是否可變（或是否與站控系統(tǒng)相連接），可以區(qū)分為固定信息應答器（或稱無源應答器）與可變信息應答器（或稱有源應答器）。無源應答器預先固定寫入應答器報文，列車經過時固定發(fā)送此報文。有源應答器通過專用電纜與LEU設備連接，通過LEU獲得站控中心發(fā)送的信息，可以變化的向列車傳送報文信息。需要指出的是，二者的工作原理相同，但不同的應答器雖然外觀相似或相同，但其所含信息都是特定的，具有唯一性，因此需要特別注意已寫入信息應答器的安裝位置。

應答器按照安裝位置分為車載設備與地面設備，其中地面設備又可以分為軌旁設備和室內設備2部分。其主要組成如圖1所示。

如圖1所示，車載設備包括應答器接收模塊（BTM）和車載天線(Antenna)。地面設備由應答器（Balise）和LEU組成，其中LEU用于控制有源應答器。列車運行過程中，BTM通過車載天線不斷向地面發(fā)送能量，車載天線經過應答器上方，應答器被激活后向車載天線發(fā)送上行鏈路信號。BTM對上行鏈路信號進行處理得到應答器報文內容，然后將報文信息傳輸給A TP。通過這種方式，達到列控中心與列車駕駛人員對于線路、列車運行狀況的信息溝通，從而實現(xiàn)安全自動控制列車的目的。

4 達成東段相關設備施工及檢驗

4.1 應答器施工與檢驗

在LEU與有源應答器間，連接有室內專用電纜、防雷單元、專用干線電纜和室外電纜，這些設備及電纜的正確安裝對于整個系統(tǒng)正常工作至關重要。其中，信號機械室電纜施工包括LEU電纜成端、電纜與防雷單元連接、室內LEU電纜與LEU設備連接3部分。應注意，防雷單元所標示的輸入與輸出端是針對雷電信號而言的，即外部引入線應連接到防雷單元的輸入端，并且電纜屏蔽層應與地線連接。應答器數(shù)據(jù)傳輸電纜接續(xù)裝置宜采用HDM-T型免維護地中電纜盒，該電纜盒通過對電纜芯線接續(xù)、屏蔽連接、電纜密封等關鍵技術的控制可保證電纜接續(xù)后的電氣特性、機械特性、密封特性、防腐特性不低于原電纜特性，實現(xiàn)電纜接續(xù)免維護。

應答器根據(jù)生產廠家、軌枕型號安裝高度、位置和標準有所區(qū)別。橋上護輪軌處安裝需符合無金屬區(qū)要求。

4.2 列控系統(tǒng)施工與檢驗

車站列控中心與DS6-K 5B聯(lián)鎖、CTC、微機監(jiān)測之間的連接均采用RS-422接口，具有光電隔離措施，接口及通道采用了二乘二取二安全冗全結構。系統(tǒng)還采取了防雷和抗電磁干擾等措施，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。

達成東段采用不同物理路徑的光纖構成信號列控安全數(shù)據(jù)網。安全數(shù)據(jù)網為冗余雙環(huán)網，雙網間物理隔離，網絡設備間采用專用單模光纖連接。本段采用一根8芯信號光纖和一根6芯通信光纖組成。信號機械室設置ODF子架,通信信號分界在信號機房的ODF子架，信號ODF架至列控網絡交換機的距離不宜超過15 m。

車站列控中心輸出進站或進路信號機點黃燈、接近區(qū)段軌道電路發(fā)黃碼控制條件，由聯(lián)鎖系統(tǒng)完成聯(lián)鎖、控制及驅動。聯(lián)鎖功能適應200 km/h動車組的安全開行要求，主要是列車通過時進路鎖閉、解鎖的安全性、既有正線軌道電路長度的適用性。反向按自動站間閉塞方式進行配套改造。通信協(xié)議采用TCP/IP標準進行信息交換。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTC等系統(tǒng)的信息交換規(guī)程由雙方共同提出，明確軟硬件接口、通信協(xié)議及數(shù)據(jù)通信碼位表等即可實現(xiàn)有效的結合。

列控中心從CTC中獲得包括接發(fā)車信息、臨時限速信息、運行方向信息等調度命令。LEU按照列控中心產生的應答器報文地址，實時選擇對應的報文向有源應答器傳送。未辦理進路或LEU與應答器通信中斷時，應答器應有保證行車安全的缺省報文。有源應答器的報文按應答器編碼規(guī)則編制，各報文均固化在LEU中，內容包括編號、鏈接關系、臨時限速(至限速始點距離、限速區(qū)長度、限速速度)、進路長度、電碼化及線路載頻、線路固定信息等。具有完備的維護、測試、管理手段，具有軟件功能測試端口，并能進行脫機測試。

4.3 列控驅采信息施工與檢驗

本工程原為四線制繼電方向電路，改為由列控中心完成方向電路功能。列控串聯(lián)采集本方向區(qū)段控制的QZJ、QFJ。列控兩系驅動ZGFJ、FGFJ繼電器并使本方向FJ（JYXC-270，注意繼電器特殊節(jié)點）轉極進而帶動本方向所有區(qū)段QZF或QFJ勵磁。注意審查圖紙與列控驅采信息位置是否相符，實驗時必須全面徹底。

列控中心完成對所屬車站管轄范圍內所有閉塞分區(qū)軌道繼電器接點信息及分界點閉塞分區(qū)燈絲繼電器DJ信息的采集，并將站聯(lián)信息（含分界點DJ）通過列控中心之間的通信傳給臨站的列控中心，由臨站列控中心驅動本站所需區(qū)段的軌道繼電器及分界點DJ繼電器供繼電編碼電路使用。

列控采集全部區(qū)間區(qū)段信息及燈絲信息，由軟件邏輯演算并在維修終端顯示、傳遞給CTC系統(tǒng)，原CTC系統(tǒng)區(qū)間采集信息取消。同時取消中繼站CTC分機設備，由中繼站列控中心采集并傳給相鄰車站的列控中心，再由鄰站列控中心傳給CTC系統(tǒng)。中繼站的臨時限速由鄰站的CTC系統(tǒng)下達并傳給列控中心，列控中心再傳給中繼站列控中心，完成臨時限速命令的下達、執(zhí)行和撤銷。

5 結束語

CTCS-2級系統(tǒng)特別適用于既有線路提速改造工程，本文通過對于CTCS-2級系統(tǒng)的原理、特點、關鍵技術的介紹，結合CTCS-2級系統(tǒng)在達成東段的實際應用，討論了CTCS-2級系統(tǒng)的性能及優(yōu)勢，并著重介紹了應答器，對于CTSC-2系統(tǒng)的進一步推廣和應用，以及現(xiàn)場實際應用中的具體施工和檢驗等問題，都提出了一定的見解。

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