石武客运专线地面应答器设置的研究

姜守轩

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063)

1 概述

地面应答器是一种可以发送数据报文的高速数据传输设备,通过地对车的数据传输控制列车运行[1]。应答器报文主要包括定位信息、线路坡度、线路允许速度、等级转换、特殊区段(含桥梁、隧道、分相区等)、文本信息、里程信息、轨道区段(含轨道区段名称、长度、载频等)、临时限速、大号码道岔等内容。目前我国已经实施的客运专线工程中,合武铁路、沿海铁路为CTCS-2列控系统,郑西客运专线为CTCS-3级列控系统。目前铁道部有关CTCS-2及CTCS-3级列控系统地面应答器的布置规范主要有两条：科技运[2008]143号《CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V1.0)》,科技运[2008]144号《CTCS-3级列控系统应答器应用原则(V1.0)》。结合相关部文及合武、甬温、温福、郑西客运专线地面应答器布置工程设计中遇到的一些问题,主要包括区间反向应答器的布置、相邻应答器组间的最小距离、股道中间DW应答器的设置位置、枢纽内存在多个里程系等,对石武客运专线地面应答器的设置进行了研究。

2 区间反向应答器的布置

根据科技运[2008]144号文的规定,设置在进站口的有源应答器组内的无源应答器可用来写反向线路信息,当此应答器的容量不能满足要求时,应在区间设置反向应答器组(FQ)[2]。反向中继应答器组可与区间应答器共用,当区间应答器组容量不能满足要求时,可增加无源应答器发送反向线路数据。如图1所示。

图1 反向中继应答器组设置示意

在CTCS-3级列控线路中,区间每个闭塞分区入口处设置2个及以上无源应答器构成的Q应答器组,当区间相邻的2个应答器组之间的距离超过1500 m时,在2组应答器组中间应增加由单个应答器构成的DW应答器组[3]。可在Q或DW应答组中增加1个或多个应答器用来写反向数据。根据郑西客运专线、武广客运专线的反向应答器的测算经验,每个应答器最多可以写入4～5 km的反向线路数据,超过4～5 km时需要另外增加反向应答器。

设置在中继站处的有源应答器组ZJ1和ZJ2中的无源应答器也可以用来写反向线路数据[4]。如果在ZJ1和ZJ2中均写入反向线路数据,则ZJ2需要将ZJ1的数据完全冗余,这样就使得ZJ2的容量变得很大,可能需要在ZJ2中另外增加无源应答器用来写反向线路数据。因此在郑西地面应答器的设置中,只选择ZJ2用来写反向线路数据,这样就不需要另外增加应答器。

石武客运专线河南境内正线、郑西贯通线客运专线配置CTCS-3级列控系统地面设备,根据上述分析,石武CTCS-3级列控线路暂考虑按照以下方案布置发送反向线路数据的应答器。

(1)进站口设置由1个有源应答器和2个无源应答器组成的应答器组,其中2个无源应答器均可用来发送反向线路数据。

(2)从进站口反向至中继站有源应答器组之间线路,每隔4～5 km在Q或DW应答器组中增加1个无源应答器用来发送反向线路数据。

(3)中继站处的有源应答器组ZJ2中的无源应答器用来发送反向线路数据。

(4)从中继站至邻站反向进站口之间线路,每隔4～5 km在Q或DW应答器组中增加1个无源应答器用来发送反向线路数据。

郑州枢纽联络线配置CTCS-2级列控系统地面设备,该段线路列车速度较低,制动距离较短,每个反向应答器可写入5～6 km的反向线路数据[5]。因此该段线路的反向应答器的布置暂考虑在上述1～4条的基础上,将每组反向应答器的数据范围扩大为5～6 km。见图2。

图2 反向应答器布置示意

3 应答器组间最小距离及应答器组与绝缘节间的距离要求

根据科技运[2008]143号、144号文的要求,“相邻应答器组之间应满足最小距离要求”,并未对相邻应答器组之间的距离作出具体的要求,本文结合合武铁路、沿海铁路、郑西客运专线地面应答器的设置对此距离进行了分析。

地面应答器发送线路数据,车载设备收到数据后,首先会对收到的数据进行解码，解码时间随列车运行速度变化而改变,将收到的数据解码并执行后,方能接收下一组应答器发送的数据[6]。因此,如果两组应答器组之间距离过小,车载设备尚未将前一组应答器解码完毕,列车便到达了下一组应答器,会导致应答器数据丢失,对行车安全造成威胁。根据已实施的几条铁路及客运专线的测试经验,当列车以200～250 km/h速度运行时,该距离为30 m；当列车以300～350 km/h速度运行时,该距离为50 m[7]。相邻两组应答器组之间的最小距离定为50 m时,可保证列车收到每一组应答器数据,不会造成数据丢失[8]。因此,石武客运专线地面应答器的设置,暂考虑相邻两组应答器之间的最小距离为50 m。

另根据科技运[2008]144号、143号文要求,“正线应答器组内应答器距离调谐单元BA或机械绝缘节的最小距离为(30±0.5) m”。在信号系统的工程设计中,信号设备平面布置图上仅标识了信号点(信号机、信号标志牌、或分割点)的里程,因此应答器应按照图3布置。

图3 应答器距离BA的最小距离示意(单位：m)

4 车站内股道中间DW应答器的设置

CTCS-3级列控系统的车站站内股道上,科技运[2008]144号文规定“车站各股道中间设置由单个应答器构成的应答器组,用于列车停车定位”。该应答器的设置,除满足这条规定外,还需满足“正线应答器组内应答器距离调谐单元BA或机械绝缘节的最小距离为(30±0.5) m”的要求[9]。因此,对于股道上没有分割点的股道,应答器可设置于股道中间位置；对于股道上有分割点的股道,应答器的位置应该距离分割点处绝缘节至少30 m的距离。如图4所示。

图4 股道中间DW应答器的设置(单位：m)

5 其他应注意的问题

(1)石武客运专线郑州枢纽及相关联络线工程配置客运专线CTCS-2级列控系统设备。从石武客运专线正线进入联络线时,需要设置CTCS-3/CTCS-2级间转换应答器。郑西、武广客运专线在进行该转换点的设置时,经过了多次的反复探讨。因此级间转换点的设置应充分与RBC等设备相关厂家沟通,充分考虑时速350 km动车的制动距离,寻找合适的级间转换点[10]。

(2)郑州枢纽线路情况比较复杂,各条联络线使用了不同的运营里程，对不同运营里程之间的转换关系,有两种处理方法。一是将不同的里程系看做断链来处理,在适当的位置增设DL应答器；另一种方法需要与报文厂家充分沟通,在应答器报文内部采取适当的方法进行逻辑处理。

6 结语

综上所述,本文在科技运[2008]143号、144号文的基础上,充分借鉴了合武、甬台温、温福、郑西客运专线等线路地面应答器设置的经验,对石武客运专线从方向应答器的设置、应答器最小组间距、应答器距离BA最小距离、股道中间DW应答器的设置枢纽及联络线不同里程系的处理等几个方面进行了研究,为即将开展的石武客运专线信号专业施工图设计提供了很好的借鉴。

[1]李向红.高速铁路中的查询应答器[J].铁道通信信号,2004(10).

[2]科技运[2008]144号，CTCS-3级列控系统应答器应用原则(V1.0)[S].

[3]科技运[2008]143号，CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V1.0)[S].

[4]田晓平.铁路客运专线应答器组中所含的最大应答器数量限制[J].中国新技术新产品,2009(10).

[5]中华人民共和国铁道部.CTCS-2级应答器报文定义及应用原则(暂行)[S].北京：中国铁道出版社,2008.

[6]中华人民共和国铁道部.CTCS-3级列控系统总体技术方案[M].北京：中国铁道出版社,2008.

[7]TB10621—2009，高速铁路设计规范(试行)[S].

[8]熊向杰.CTCS地面点式应答器的设计[J].科技信息(学术版),2007(13).

[9]中华人民共和国铁道部.铁路技术管理规程[S].北京：中国铁道出版社,2007.

[10]王俊峰.一种新型CTCS-2级列车控制系统研究[J].铁道学报,2008(1).