習(xí) 博
“珠三角”、“長(zhǎng)三角”和京津冀環(huán)渤海地區(qū)等已形成區(qū)域性城際鐵路交通網(wǎng),作為快速客運(yùn)交通工具,城際鐵路可以為區(qū)域內(nèi)城市間旅客運(yùn)輸提供1~2h交通圈,縮短城市之間的時(shí)空距離。
雖然城際鐵路得到了迅速發(fā)展,但對(duì)應(yīng)的列車控制系統(tǒng)尚未建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)線路條件、供電制式等工程條件,其信號(hào)系統(tǒng)各有不同的解決方案。例如廣州到佛山城際軌道交通,采用城市軌道交通形式的直流供電,地鐵車型、站間距較密,與國(guó)鐵沒有互聯(lián)互通要求,信號(hào)系統(tǒng)采用了基于通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng) (CBTC);廣珠城際鐵路、京津城際、滬寧城際則采用國(guó)鐵客運(yùn)專線制式,交流供電,動(dòng)車組與國(guó)鐵存在互聯(lián)互通要求,信號(hào)系統(tǒng)采用國(guó)鐵CTCS-2/3列控系統(tǒng)。
1.城際鐵路采用城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)時(shí),其信號(hào)系統(tǒng)一般采用CBTC,各線通常由各個(gè)不同的信號(hào)系統(tǒng)集成商集成提供地面和車載設(shè)備系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。不同系統(tǒng)集成商提供的列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) (ATS)設(shè)備互不兼容,沒有一套統(tǒng)一的ATS可以控制各類供貨商的列車自動(dòng)控制系統(tǒng) (ATC)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) (CBI)等設(shè)備,要做到一套ATS中心設(shè)備管理全網(wǎng)很困難。采用CBTC系統(tǒng)的城際鐵路,不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,各線需獨(dú)立建設(shè)各自的信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備,設(shè)置在各條線路上或者集中放置在調(diào)度中心大樓。
圖1 采用城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.城際鐵路采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)時(shí),信號(hào)系統(tǒng)采用CTCS-2/CTCS-3列控系統(tǒng),其行車調(diào)度采用調(diào)度集中系統(tǒng) (CTC)或者列車調(diào)度指揮系統(tǒng)(TDCS),一般每個(gè)鐵路局都建設(shè)有一套獨(dú)立的CTC/TDCS中心系統(tǒng),用以實(shí)現(xiàn)本路局管轄范圍內(nèi)的實(shí)施計(jì)劃接收、人工和自動(dòng)列車運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整、列車運(yùn)行監(jiān)視、列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃下達(dá)、人工和自動(dòng)進(jìn)路控制、實(shí)績(jī)運(yùn)行圖描繪、調(diào)度命令傳送、列車跟蹤及車次號(hào)校核等功能。信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
城際鐵路所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信號(hào)系統(tǒng)制式,決定了其中心設(shè)備的設(shè)計(jì)方案。采用城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路,需獨(dú)立建設(shè)各自的信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備;采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路CTC/TDCS中心系統(tǒng),支持對(duì)整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)所有線路進(jìn)行管理,各城際線路在建設(shè)時(shí)不需裝備CTC/TDCS中心系統(tǒng)設(shè)備,僅考慮接入CTC/TDCS中心所需的調(diào)度臺(tái)、通信服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器等設(shè)備即可。
城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備的規(guī)劃、建設(shè)應(yīng)遵循 “統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)”的建設(shè)原則,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度指揮和一體化管理,最大程度地實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)的資源共享。同時(shí)應(yīng)兼顧線網(wǎng)內(nèi)不同線路的建設(shè)時(shí)序,合理統(tǒng)籌規(guī)劃,盡量減少后期線路對(duì)前期投產(chǎn)線路的影響。從目前發(fā)展的城際鐵路線路規(guī)劃、列車運(yùn)營(yíng)等方面來看,與國(guó)鐵交通線網(wǎng)存在互聯(lián)互通需求的城際鐵路適用范圍較廣?,F(xiàn)以正在建設(shè)中的某城際鐵路網(wǎng)為例,對(duì)采用國(guó)鐵信號(hào)系統(tǒng)制式的城際鐵路中心設(shè)備規(guī)劃方案進(jìn)行論述。
區(qū)域性城際鐵路網(wǎng)從線路規(guī)劃、列車運(yùn)營(yíng)等方面,一般要求與國(guó)鐵互聯(lián)互通,同時(shí)又具有 “區(qū)域自成網(wǎng)絡(luò),公交化服務(wù),客流量大”的實(shí)際要求。信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備主要包括CTC、列控中心 (TCC)、臨時(shí)限速服務(wù)器 (TSRS)、CBI、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)(CSM)等。采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)主要設(shè)備如圖3所示。
CTC、CSM包括中心設(shè)備和車站設(shè)備:CTC中心設(shè)備一般集中設(shè)置在調(diào)度中心,CTC車站設(shè)備設(shè)置在沿線各車站,調(diào)度中心和車站間通過2Mb/s雙通道組網(wǎng)方式通信;CSM中心設(shè)備一般設(shè)置在電務(wù)段或維修車間,也可設(shè)置在調(diào)度中心,CSM車站設(shè)備設(shè)置在各車站,以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)其他基礎(chǔ)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并通過集中維護(hù)專用廣域網(wǎng)(2Mb/s通道)將有關(guān)信息傳遞至電務(wù)段、車間及綜合工區(qū)。
TCC、TSRS、CBI沒有中心設(shè)備,TCC車站設(shè)備設(shè)置在沿線各車站 (有岔站及中繼站),CBI設(shè)備僅設(shè)置在沿線各有岔車站。列控系統(tǒng)中的臨時(shí)限速命令由TSRS實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一集中管理,一般設(shè)置于沿線車站,同時(shí)采用統(tǒng)一的通信接口協(xié)議與TCC、CTC等通信。TSRS設(shè)備受工程條件限制(安全數(shù)據(jù)網(wǎng)無法一次建成),不可能做到也沒有必要全部集中設(shè)置于同一處,需要結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃和工程條件以及設(shè)備容量進(jìn)行合理規(guī)劃布置,設(shè)置地點(diǎn)為車站信號(hào)機(jī)房?jī)?nèi)。
圖3 采用國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)的城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)主要設(shè)備
根據(jù)以上分析,需要考慮集中設(shè)置的信號(hào)中心設(shè)備有CTC中心設(shè)備以及CSM中心設(shè)備。
城際鐵路中心設(shè)備的設(shè)置地點(diǎn)有3種方案。
方案1:在路局既有調(diào)度所擴(kuò)展場(chǎng)地,包括調(diào)度臺(tái)和機(jī)房設(shè)備用房,中心設(shè)備利用既有路局已投運(yùn)的主機(jī)設(shè)備,城際鐵路按接入考慮。
方案2:在路局既有調(diào)度所內(nèi)擴(kuò)展場(chǎng)地,但城際中心設(shè)備單獨(dú)配置。
方案3:獨(dú)立新建城際調(diào)度大樓,可將城際調(diào)度中心與公司管理機(jī)構(gòu)共設(shè)于同一建筑內(nèi)。
方案1在配套調(diào)度大廳、設(shè)備機(jī)房以及供電等設(shè)施費(fèi)用方面較為節(jié)省,但接入時(shí)影響已運(yùn)營(yíng)線路,適合由鐵路局代管模式,不適合城際鐵路公司獨(dú)立運(yùn)營(yíng)管理。方案2較方案1適應(yīng)性上較靈活,不影響前期運(yùn)營(yíng)線路,方便人員調(diào)度、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等,較適合城際鐵路委托路局運(yùn)維的模式。方案1、2實(shí)施的前提是既有調(diào)度所的機(jī)房面積和供電負(fù)荷要確保有余量。方案3在工程造價(jià)方面最高,且調(diào)度大樓的具體設(shè)置地點(diǎn)取決于具體工程條件,但較方便今后城際軌道交通線網(wǎng)的獨(dú)立成網(wǎng)運(yùn)營(yíng),適合規(guī)模成網(wǎng)且完全獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的城際鐵路模式。
城際鐵路單獨(dú)配置中心設(shè)備時(shí),CTC中心設(shè)備以及CSM主機(jī)設(shè)備設(shè)置有2個(gè)方案可供選擇:各線中心設(shè)備集中設(shè)置和分別獨(dú)立設(shè)置。2個(gè)方案優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析見表1。
集中設(shè)置方案較分散設(shè)置方案更有利于城際軌道交通網(wǎng)發(fā)展,具有線網(wǎng)運(yùn)輸協(xié)調(diào)性好、應(yīng)急指揮能力強(qiáng)、工程及運(yùn)營(yíng)投資省、與未來路網(wǎng)發(fā)展適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。
城際鐵路中心設(shè)備容量應(yīng)按管理整個(gè)線網(wǎng)考慮,設(shè)備配置應(yīng)結(jié)合建設(shè)時(shí)機(jī)采取一次規(guī)劃分步配套的原則,先期實(shí)施的項(xiàng)目應(yīng)預(yù)留后期項(xiàng)目接入條件,同時(shí)建設(shè)方案應(yīng)盡量與前期各線建設(shè)同步,最好與首批開通的線路同步投入使用,以減少過渡過程和運(yùn)營(yíng)干擾。
若不能與前期各線同期建成投入使用時(shí),應(yīng)考慮過渡方案。由首批開通線路提供1套過渡中心設(shè)備,設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低,以滿足先期建設(shè)線路行車調(diào)度為原則。待后期新調(diào)度大樓所有中心設(shè)備安裝調(diào)試就位后,一次倒接到新中心,同時(shí)拆除原過渡設(shè)備。
對(duì)于城際線網(wǎng)后期建成各線,對(duì)CTC中心設(shè)備、CSM主機(jī)設(shè)備按接入修改設(shè)計(jì),若該線路屬于已建調(diào)度臺(tái)管轄,則需對(duì)既有CTC調(diào)度臺(tái)進(jìn)行修改,若屬于本調(diào)度臺(tái)第一條新線,則按新建CTC調(diào)度臺(tái)考慮。
城際鐵路交通網(wǎng)是一種節(jié)約型交通系統(tǒng),大規(guī)模建設(shè)城際鐵路交通網(wǎng),與中國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平相適應(yīng)。城際鐵路信號(hào)系統(tǒng)中心設(shè)備與列車運(yùn)行和調(diào)度息息相關(guān),中心設(shè)備的規(guī)劃及實(shí)施,關(guān)系到整個(gè)城際線網(wǎng)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理。研究中心設(shè)備的規(guī)劃方案,根據(jù)實(shí)際情況制定實(shí)施方案,有利于綜合考慮旅客流量、線路狀況、設(shè)備狀況、環(huán)境因素及各種復(fù)雜的特殊情況,確保線網(wǎng)的運(yùn)輸效率;有利于適應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施的需要,靈活地進(jìn)行變更和擴(kuò)展;有利于降低建設(shè)成本,避免各線重復(fù)建設(shè)以及差錯(cuò)、漏項(xiàng)等問題;有利于指導(dǎo)城際鐵路線網(wǎng)各線設(shè)計(jì),避免工程實(shí)施的盲目性,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。
表1 中心設(shè)置方案綜合比較
[1] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.珠江三角洲地區(qū)城際軌道交通規(guī)劃總體實(shí)施方案[Z].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2009.
[2] 石先明,習(xí)博.城際鐵路運(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.
[3] 唐淼,施辰平.城際鐵路在城市交通中的定位與適應(yīng)性研究[J].城市道橋與防洪,2014(2):17-19.
[4] 林瑜筠.城市軌道交通信號(hào)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2008.