既有线实施ETCS 1列控系统方案研究

王海忠

（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251）

随着京津城际工程的推进，有关部门提出京津城际动车组应运行至天津滨海新区，同时对运行时间提出较严格要求。为满足该要求，需要研究京津城际高速动车组如何经既有京山线到达塘沽站，其中的难点之一是列控系统如何配置，才能在较短时间内建成并达到安全控车的目的。

1 总体方案

京津城际工程列控系统地面配置了兼容CTCS-2级的ETCS 1级列控系统，可以同时满足装备了ETCS 1级或CTCS-2级列控车载设备的动车组（简称E1列车或C2列车）上线运行。而既有京山线天津至塘沽段（简称延长线）为四显示自动闭塞区段，因此，从车载设备的角度看，可以有2种解决方案：一是E1列车在京津城际线和延长线均按E1模式运行；二是C2列车在京津城际线按C2模式运行，在延长线切换为C0模式运行。方案2工程内容简单，只需在2条线接口处设置列控模式切换点即可，地面基本无列控系统引起的改造工程，但C2列车的全程运行时间无法满足要求，因此，无法采用方案2。必须重点对方案1进行研究。

2 ETCS 1列控方案

2.1 ETCS 1列控方案比选

从控车和临时限速解决方案的角度，主要研究以下3个方案。

（1）动车组装备LKJ方案

延长线属于四显示自动闭塞区段，列车运行速度一般限制在160 km/h，因此，首先研究采用既有线LKJ控车方案是否可行。LKJ控车涉及在动车组上为LKJ预留安装位置以及与E1/C2车载设备接口，因设计初期没有预留该接口，主管部门也明确在高速动车组上不考虑安装LKJ，因此，如采用LKJ控车方案需要修改的内容太多，短期内无法实施。

（2）地面按ETCS 1级列控系统要求改造，临时限速由调度命令解决

地面在列车信号机处均设置LEU和有源应答器，通过采集轨道电路编码确定空闲区间数，经LEU和有源应答器编码后发送给E1列车，传递移动授权信息。为了简化列控方案，建议临时限速由调度命令解决。该方案没有解决临时限速自动控制问题，在安全性要求越来越高的情况下，该方案存在明显缺陷，不适宜采用。

（3）地面按ETCS 1级列控系统要求改造，并由列控系统解决临时限速方案

这是一个相对比较完善的解决方案，移动授权和临时限速均由列控系统解决，列车处于完全监控模式下，提供安全运行的基本保障。下面重点研究地面ETCS 1级列控系统临时限速的解决方案。

2.2 临时限速方案比选

方案1：延长线与京津城际线采用相同临时限速控制方案，从技术上保持京津城际高速动车组运营线路上列控模式的一致。

方案2 ：参照既有线CTCS-2级提速区段临时限速控制方案，各站配备列控中心和串口LEU，控制进出站信号机处有源应答器完成移动授权和临时限速报文的发送。

方案3 ：在车站运转室设置一个临时限速盘，对应每个闭塞分区设一档限速按钮（多设信息量不足，并口LEU每台最多16条信息），如45 km/h，该按钮信息对应驱动3个继电器，含义 分别 为 ：“200→ 45”、“45→ 45”和“45→停车”，由这3个继电器分别作为触发停车码序的条件，在限速区之前的一个闭塞分区入口发送限速信息，避免列车提前停车。有源应答器最多输入条件包括：前方5个闭塞分区空闲信息（对应U码至L3码）、停车信息（对应HU码）、临时限速信息（3条信息）、正线引导信息、侧线接车、侧线引导、默认等共13种信息。如再增加一档，如80 km/h，除上述类似信息外，还存在“80→45”及“45→80”等组合信息，信息量不够。限速报文采用ETCS第65包。临时限速的3种信息，分别如图1所示。

方案1优点是高速线与既有线标准一致，技术上可行；缺点是由于该方案涉及外方供货的有关合同谈判、采购、设计和调试等，非常繁琐，工期很难保证，并且投资高。方案2优点是在既有线CTCS-2级提速区段取得一定经验，采用ETCS 1车载设备可以识别的应答器报文，从技术上是可行的；缺点是增加列控中心需要研发调试，为了与既有线列控中心临时限速设置保持一致，报文数量巨大，验证和联调联试都存在一定难度。方案3优点是按闭塞分区设置临时限速，简单易行，易于验证；缺点是正线上每个有源应答器处需增加6芯控制电缆（实用），临时限速只能设置一档。方案2与方案3相比投资相差不大，方案3投资少一些，但限速等级只有一档，今后如向CTCS-2级列控系统改造，需增加的设备较多。因此，推荐采用方案2作为临时限速的解决方案。

2.3 临时限速实施方案

2.3.1 临时限速设置方式

列控中心从TDCS系统获取临时限速信息，选择相应报文，通过串口LEU和有源应答器发送至E1列车。

2.3.2 应答器设置原则

应答器设置如图2所示。

2.3.3 列控中心的信息采集

（1）从TDCS系统获取临时限速信息。

（2）区间第一架通过信号机处LEU的编码条件，包括L3-L2-L-LU-U-HU、U2。

（3）从计算机联锁以进路号形式得到进路开放信息，包括接车引导进路。

2.3.4 列控中心接口

列控中心与TDCS、联锁、LEU之间接口通信协议采用既有线列控中心通信协议。

2.3.5 临时限速设置原则

临时限速按照既有线临时限速设置原则进行设置，临时限速起点以100 m为单位，长度设100、500、1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、6 000 m共8档；速度为45、60、80、120、160 km/h共5档。

当长度超过6 000 m时，设置全区间限速。

临时限速管辖范围为从本站出站信号机开始至下一个站出站信号机。在本站管辖范围内，临时限速编号（NID_TSR）采用统一编号。如图3所示。

临时限速编号（NID_TSR）以车站为单位按线路编号，分界点以出站信号机为界。当临时限速跨出出站信号机时，本站只发送出站信号机外方的限速信息，出站信号机内方的临时限速信息，由前方站进站信号机处的应答器发送。

2.3.6 降级显示

当出站信号机内方有临时限速，并且不能满足列车从进站信号机开始制动的制动距离时，则列控中心给联锁发送降级显示命令，联锁驱动降级显示继电器。该继电器纳入区间信号机处LEU控制电路，控制接近区段的区间有源应答器发送出站信号机前方停车的移动授权报文。

进站信号机处LEU控制电路不考虑该继电器接点条件，根据出站信号机开放状态和区间闭塞分区空闲状态发送相应的移动授权。

降级显示与既有线降级显示不同，降级显示继电器不控制进站信号机显示和轨道电路发码，减少对既有非ATP列车的影响。

2.3.7 报文编制

临时限速，采用临时限速设置信息包【ETCS-65】设置，如表1所示，不使用临时限速取消信息包【ETCS-66】，当列车经过临时限速区段后，该临时限速信息自动失效。

表1 临时限速设置信息包【ETCS-65】

应答器链接信息，对于提供临时限速报文的应答器，当链接失败时，车载设备采用常用制动。停车后，司机与调度员联系，根据调度命令运行，当列车运行至下一个闭塞分区，接收到新的移动授权信息后，车载设备将转换到全监控模式。

3 结束语

在既有线实施ETCS 1级列控系统是一个比较复杂的系统工程，需要考虑既有线客货混运的运输要求和特定行车指挥方式。如临时限速在客运专线是按闭塞分区设置，数据量减少很多，易于验证。但既有线LKJ的临时限速管理按100 m为长度设置，要求车站值班员对不同等级的列车分别设置临时限速是不现实的，也容易发生问题。因此，ETCS 1级的临时限速只能纳入既有线临时限速管辖范畴，通过TDCS系统与LKJ统一设置和管理。既有线实施ETCS 1级列控系统同客运专线一样，也应按照系统试验、集成试验和试运行的步骤组织调试验收，经过动态试验验证其系统功能。