高速鐵路軌道區(qū)段長度對列車控制系統(tǒng)的影響

王 威

（北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 概述

當(dāng)前我國高速鐵路的建設(shè)正處于發(fā)展階段，中國列車控制系統(tǒng)（CTCS）是保證高速鐵路行車安全和效率的重要控制系統(tǒng)，目前廣泛應(yīng)用的是CTCS-2和CTCS-3級（簡稱C2和C3）列控系統(tǒng)。在列控系統(tǒng)中，車載設(shè)備根據(jù)應(yīng)答器和無線閉塞中心（RBC）存儲(chǔ)的線路數(shù)據(jù)控制列車安全運(yùn)行；軌道電路是地面設(shè)備中的基礎(chǔ)設(shè)備，用于列車占用檢查，軌道區(qū)段是構(gòu)成閉塞分區(qū)的最小單元。實(shí)際應(yīng)用過程中，軌道區(qū)段長度是否準(zhǔn)確對列控系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

2 軌道區(qū)段長度的影響

在C2列控系統(tǒng)中，車載設(shè)備根據(jù)應(yīng)答器發(fā)送的每個(gè)軌道區(qū)段的長度，結(jié)合軌道電路碼序計(jì)算行車許可長度。在C3列控系統(tǒng)中，RBC根據(jù)列車報(bào)告的位置及前方閉塞分區(qū)和進(jìn)路情況，計(jì)算列車的行車許可長度并發(fā)送給車載設(shè)備，行車許可長度是前方各軌道區(qū)段長度的總和。在C2和C3級列控系統(tǒng)中，當(dāng)軌道區(qū)段長度存在較大誤差時(shí)，會(huì)存在列車冒進(jìn)信號、異常制動(dòng)和緊急制動(dòng)的危險(xiǎn)。

2.1 列車冒進(jìn)信號

如圖1所示，對于C2列車控制系統(tǒng)，當(dāng)列車收到地面應(yīng)答器發(fā)送的軌道區(qū)段長度（設(shè)計(jì)長度）是1 000 m，而現(xiàn)場安裝的軌道區(qū)段長度(實(shí)際長度)是900 m時(shí)，則車載設(shè)備根據(jù)應(yīng)答器計(jì)算的行車許可長度比實(shí)際長度長100 m；同樣對于C3級列車控制系統(tǒng)， RBC中存儲(chǔ)的該軌道區(qū)段長度是1 000 m，發(fā)送給列車的行車許可長度比實(shí)際長度長100 m，這種情況下就存在列車冒進(jìn)信號的危險(xiǎn)。

2.2 列車異常制動(dòng)

在C2級列控系統(tǒng)中，應(yīng)答器發(fā)送軌道電路信息包括軌道區(qū)段長度、載頻、信號機(jī)類型。車載設(shè)備根據(jù)這些信息進(jìn)行載頻鎖定，當(dāng)軌道區(qū)段長度存在較大誤差時(shí)，會(huì)存在車載掉碼觸發(fā)列車異常制動(dòng)的危險(xiǎn)。

如圖2所示，列車收到地面應(yīng)答器發(fā)送的軌道區(qū)段載頻1 700 Hz的軌道區(qū)段長度為1 000 m，而現(xiàn)場實(shí)際安裝的軌道區(qū)段長度是900 m，則車載設(shè)備在最后100 m時(shí)接收不到1 700 Hz的載頻信息，會(huì)出現(xiàn)掉碼現(xiàn)象導(dǎo)致列車異常制動(dòng)。

2.3 列車緊急制動(dòng)

C3列控系統(tǒng)中，如果軌道區(qū)段長度存在較大誤差，會(huì)導(dǎo)致聯(lián)鎖發(fā)送的列車占用信息和RBC列車位置報(bào)告不一致而觸發(fā)緊急制動(dòng)。

如圖3所示，B1應(yīng)答器距離S1軌道區(qū)段起點(diǎn)200 m，如果軌道區(qū)段的RBC數(shù)據(jù)描述長度為1 000 m，而軌道區(qū)段實(shí)際長度只有900 m。當(dāng)車載走行到距離B1應(yīng)答器1 150 m時(shí)，RBC通過計(jì)算判斷列車還在S1區(qū)段，并沒有進(jìn)入下一個(gè)區(qū)段S2。而實(shí)際上列車已進(jìn)入S2區(qū)段，聯(lián)鎖將S2區(qū)段占用的信息發(fā)送給RBC。此時(shí)RBC會(huì)認(rèn)為不是本車占用，向列車發(fā)送至S2區(qū)段信號點(diǎn)的CEM(有條件制動(dòng))，導(dǎo)致車載觸發(fā)緊急制動(dòng)。

3 軌道區(qū)段長度誤差對工程數(shù)據(jù)的影響

如果軌道區(qū)段設(shè)計(jì)長度和實(shí)際長度的誤差較大，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)答器、RBC、臨時(shí)限速服務(wù)器（TSRS）、列控中心、CTC數(shù)據(jù)的修改。如圖4所示，當(dāng)軌道區(qū)段B1的長度誤差較大，信號機(jī)S10的里程錯(cuò)誤時(shí)，需要修改的設(shè)備和數(shù)據(jù)如下。

3.1 應(yīng)答器

一個(gè)應(yīng)答器需要發(fā)送的軌道區(qū)段信息包括前方第二個(gè)應(yīng)答器組，再加一個(gè)制動(dòng)距離范圍內(nèi)的軌道區(qū)段，按照300 km/h到0的制動(dòng)距離，每個(gè)應(yīng)答器需要發(fā)送前方約20 km范圍內(nèi)的軌道區(qū)段。

如圖4所示，正方向從S1信號機(jī)到S10信號機(jī)處的應(yīng)答器均發(fā)送B1軌道區(qū)段的信息。因此，當(dāng)B1軌道區(qū)段長度存在誤差時(shí)，正向需要修改22個(gè)應(yīng)答器的報(bào)文，反向需要修改至少7組應(yīng)答器的報(bào)文，整個(gè)修改的區(qū)間范圍約34 km。

3.2 列控中心

如果B1軌道區(qū)段距離車站較近，則所有的列車發(fā)車進(jìn)路報(bào)文需要修改；如果B1軌道區(qū)段是列控中心臨時(shí)限速管轄范圍的邊界，則必須修改列控中心報(bào)文；如果B1軌道區(qū)段是正向A站（左側(cè)車站）和反向B站（右側(cè)車站）列控中心管轄范圍的邊界，則A、B兩個(gè)車站均需要修改列控中心報(bào)文。

3.3 RBC

每個(gè)軌道區(qū)段長度在RBC數(shù)據(jù)里都有定義，并且根據(jù)每個(gè)軌道區(qū)段的長度給列車發(fā)送行車許可。如果B1軌道區(qū)段是兩個(gè)RBC管轄范圍的分界點(diǎn)，則B1軌道區(qū)段長度誤差會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)RBC數(shù)據(jù)的修改。

3.4 TSRS

TSRS配置了每一個(gè)閉塞分區(qū)信號機(jī)的公里標(biāo)，在設(shè)置限速時(shí)，根據(jù)設(shè)置的臨時(shí)限速公里標(biāo)和列車占用的區(qū)段，判斷列車距離限速區(qū)段的位置，判斷是否具備設(shè)置臨時(shí)限速條件。如果S10信號點(diǎn)為相鄰兩個(gè)TSRS的管轄邊界，則需要同時(shí)修改兩個(gè)TSRS的數(shù)據(jù)。

3.5 CTC

臨時(shí)限速在CTC設(shè)備操作終端進(jìn)行擬定，然后發(fā)送給TSRS。在CTC軟件中配置了每個(gè)信號機(jī)的公里標(biāo)，當(dāng)S10信號點(diǎn)的位置變動(dòng)后，CTC必須修改數(shù)據(jù)。

以上設(shè)備在數(shù)據(jù)修改后，必須經(jīng)過以下流程：軟件配置數(shù)據(jù)編制→軟件配置數(shù)據(jù)審核→室內(nèi)集成測試→電務(wù)段廠內(nèi)驗(yàn)收測試→現(xiàn)場驗(yàn)收測試→現(xiàn)場升級→現(xiàn)場動(dòng)車組驗(yàn)證，可見數(shù)據(jù)修改帶來的工作量極大。

4 軌道區(qū)段長度的測量

在工程設(shè)計(jì)初期，就需要進(jìn)行軌道區(qū)段長度的測量工作，前期工作不到位，測量誤差較大不僅對系統(tǒng)集成和聯(lián)調(diào)聯(lián)試影響很大，同時(shí)也會(huì)帶來大量的數(shù)據(jù)修改工作。因此正確的軌道區(qū)段測量方法可大量減少重復(fù)性工作，避免人力與財(cái)力的浪費(fèi)，提高系統(tǒng)集成、聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作的效率和質(zhì)量。

4.1 區(qū)間軌道區(qū)段長度測量

區(qū)間軌道區(qū)段長度需測量每個(gè)軌道區(qū)段及分割點(diǎn)的長度，相鄰兩個(gè)區(qū)段正向運(yùn)行方向第一BA之間的距離,如圖5所示。

4.2 站內(nèi)軌道和曲線軌道區(qū)段長度測量

站內(nèi)軌道區(qū)段長度需測量每個(gè)道岔區(qū)段及股道長度，如圖6所示。

測量時(shí)如果是用鋼尺，測量軌道中心兩點(diǎn)長度，對于岔區(qū)或曲線半徑較大的區(qū)段，每一次測距長度應(yīng)適當(dāng)減少，以減少曲線影響，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；如果使用滾輪測距手推車，應(yīng)對里軌和外軌分別測量，并將長度相加取平均值，不能以工務(wù)的百米標(biāo)為參照點(diǎn)進(jìn)行測量。

4.3 分相區(qū)軌道區(qū)段長度測量

由于分相區(qū)可能存在實(shí)際位置和地面位置不符，或長短不一致的情況，現(xiàn)場需要測量正斷標(biāo)和反斷標(biāo)距分相區(qū)附近最近信號點(diǎn)的距離和分相區(qū)的長度。

舉例：如圖7所示，假設(shè)距離正向斷標(biāo)最近的一架信號機(jī)3098，3098信號機(jī)公里標(biāo)為X km，以此為起點(diǎn)測出L1長度和L2長度，則A點(diǎn)斷標(biāo)公里標(biāo)為（X+L1）km，B點(diǎn)斷標(biāo)公里標(biāo)為（X+L1+L2）km，分相區(qū)長度為（L2）km。

4.4 數(shù)據(jù)整理

測量后記錄所有測量長度，以表格形式匯總整理并提供給設(shè)計(jì)單位，由設(shè)計(jì)單位依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量結(jié)果，修改列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表和設(shè)計(jì)圖紙，作為應(yīng)答器報(bào)文編制和列控中心軟件配置的依據(jù)。

如果圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的安裝位置，不滿足應(yīng)答器安裝要求，施工單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整安裝位置，并與設(shè)計(jì)單位確認(rèn)，設(shè)計(jì)單位根據(jù)實(shí)際安裝位置修改列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表和設(shè)計(jì)圖紙。

5 結(jié)語

在高速鐵路和客運(yùn)專線工程建設(shè)過程中，在應(yīng)答器、列控中心、RBC報(bào)文編制之前，如果現(xiàn)場施工單位測量的軌道區(qū)段的長度數(shù)據(jù)結(jié)果能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地反饋到列控工程數(shù)據(jù)中，可盡量減少因軌道區(qū)段長度誤差較大導(dǎo)致的應(yīng)答器、列控中心、RBC數(shù)據(jù)反復(fù)修改，使聯(lián)調(diào)聯(lián)試更加順利，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備三位一體，今后的列車控制系統(tǒng)工程建設(shè)和系統(tǒng)集成水平將更上一個(gè)層次。