京津城际信号系统与灾害报警系统接口设计

张文汇

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

随着我国高速铁路和客运专线建设的快速发展，列车运行速度越来越高，对铁路安全的要求也随之提高。在这种背景下，灾害报警系统应运而生。在落物、地震、风、雨、雪等对列车运行安全造成威胁的灾害发生时，灾害报警系统将这些灾害信息及时传送到铁路的各相关系统。信号系统在铁路运行安全方面承担着至关重要的作用，所以，信号系统与灾害报警系统的接口及信号系统收到灾害报警信息后的反应成为高速铁路和客运专线信号系统设计的一个重要组成部分。

京津城际铁路作为我国第一条时速350 km/h的客运专线，率先使用了灾害报警系统。京津城际铁路信号系统与灾害报警系统的成功结合运用，为其他300 km/h及以上高速铁路和客运专线的建设提供了指导和参考，也为将来铁道部制订相关标准打下了基础。

1 京津城际信号系统组成

京津城际信号系统采用CTCS-3D列控系统，兼容CTCS-2级。CTCS-3D系统通过地面应答器组向列车传递运行许可，并通过车载轨道电路读取器向车载ATP提供注入信息，以弥补点式信息的不足。

CTCS-3D系统采用西门子公司的CTC和西门子公司的SIMIS W联锁列控一体化设备（端站除外），每个闭塞分区都设置有源应答器组，有源应答器由SIMIS W的区域控制计算机（ACC）控制。CTCS-3D和CTCS-2系统共用联锁和应答器，同时全线使用ZPW-2000A轨道电路并由列控中心控制其实现CTCS-2级发码。端站采用国产DS6-K5B联锁，通过列控中心控制有源应答器。CTCS-3D车载系统同时配备轨道电路读取器（TCR），在接收到的轨道电路码序有突变时，向车载设备注入信息，由车载安全计算机控制列车实施最大常用制动。

目前，京津城际的灾害报警系统只有落物报警系统已投入使用，其他灾害的报警系统尚未实施。信号系统预留了与其他灾害报警系统的接口。

2 京津城际信号系统与落物报警系统的接口设计

落物报警的目的是在铁路上方有公路或铁路立交桥、路堑地段、隧道口等可能会有物体从上方落到铁路线路上的地点，一旦发生落物的情况及时报警，使列控系统尽快采取措施，尽量以避免线路上正在运行的列车发生危险。

京津城际线路大部分为高架桥，无隧道和路堑地段，故落物报警系统只安装在铁路线路上方的立交桥处。

全线共有5处跨铁路的立交桥由落物报警系统进行落物监测，其中4处在区间，1处在天津站内。在区间的4处中有1处在北京南站X2LQ区段，其他3处距车站较远。

2.1 报警信息传递

落物报警系统在落物发生时，在北京局调度所调度指挥中心有报警和视频显示。

在调度中心，CTC系统与落物报警系统相连，CTC终端针对每处落物监测点设置“恢复通车”和“临时恢复通车”的按钮及表示灯。“临时恢复通车”的按钮及表示灯分上、下行或分区设置。

在与落物监测点相关的信号机械室或信号集装箱内设置以下继电器以传递报警信息：落物继电器LWJ、临时通车继电器LTJ（分上、下行或分区设置）。继电器由落物报警系统通过电缆驱动。

当落物发生后，落物报警系统电网被破坏，落物继电器LWJ落下，向信号系统传递报警。在电网修复前，若物体已移出铁路线路，经人工确认，调度员可按下“临时恢复通车”按钮，由落物报警系统控制临时通车继电器LTJ吸起，向信号系统传递可临时恢复通车的信息。电网修复后，落物继电器LWJ不能自动吸起，由调度员按下“恢复通车”按钮，落物报警系统控制落物继电器LWJ吸起、临时通车继电器LTJ落下，向信号系统传递恢复通车的信息。

2.2 报警后信号系统的处理

1）区间落物防护。

与落物监测区段相关的列控中心（TCC）和SIMIS W联锁的区域控制计算机（ACC）同时采集落物报警系统传送的报警信息。

一旦监测到有落物发生，若区间线路处在正向追踪运行状态，由TCC控制落物所在的闭塞分区和前一闭塞分区内的轨道电路发H码，其他轨道电路码序进行相应调整。对配备CTCS-2级车载设备的列车，ATP车载设备根据轨道电路信息生成一条至落物区段停车的监控曲线控制列车停车。区间落物防护如图1所示。

对配备CTCS-3D车载设备的列车，如果车载轨道电路读取器（TCR）接收到的轨道电路信息码序有突变，则向CTCS-3D车载注入信息，这使得已经临近落物区的列车在到达下一个闭塞分区入口处的有源应答器组前，由车载安全计算机控制列车实施最大常用制动。同时，由ACC向轨旁的有源应答器组发送相应的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列车到达下一个有源应答器组时，能够收到适当的制动信息。

以下情况认为轨道电路的码序发生了突变：同一闭塞分区内轨道电路信息码发生降级；相邻闭塞分区信息码未按顺序（L5—L4—L3—L2—L—LU—U—HU）的降级；轨道电路信息码为H码。

CTCS-3D系统在区间反向的落物区前设有防护的有源应答器组，在区间线路处于反向站间闭塞运行状态时，一旦监测到有落物发生，前方站内联锁关闭向本线路发车的信号机，并取消相应的运行许可。列控中心控制落物所在区段及其之前所有的区间轨道电路发H码，对区间内还没有到达落物区的列车，配备CTCS-2级车载设备的列车，车载设备根据轨道电路信息控制列车紧急制动。配备CTCS-3D级车载设备的列车，在到达防护落物区的有源应答器组前，通过TCR注入制动信息，由车载安全计算机控制列车实施最大常用制动。同时，由ACC向轨旁的有源应答器组发送相应的CTCS-3D列控信息，使未到达落物区的CTCS-3D列车到达防护落物区的有源应答器组时，同样能够收到相应制动信息。落物区所在区段之后的轨道电路信息码不变，使已经越过落物区的列车照常行驶。

正向追踪运行时落物所在的闭塞分区和前一闭塞分区内的轨道电路均发H码是由于CTCS-3D系统的特殊要求，如果仅针对CTCS-2级系统而言，只要落物所在的闭塞分区的轨道电路发H码，其他轨道电路码序相应调整，即可实现对CTCS-2列车的落物防护。

京津城际在反向站闭塞运行时，区间轨道电路发追踪码序。发生落物后，虽然对CTCS-2级系统而言，可以和正方向追踪运行一样，只要落物所在的闭塞分区的轨道电路发H码，即可实现对未到达落物区的CTCS-2列车的落物防护，而不必所有落物之前轨道电路都发H码，使得区间内未到达的CTCS-2列车无论距离多远均产生紧急制动，但CTCS-3D系统是将反向整个区间视为一个闭塞分区，如果轨道电路发码和正方向追踪运行一样，有可能使得距落物区较远位置的列车上的轨道电路读取器监测不到码序突变，无法对CTCS-3D车载注入信息，只有到列车运行到落物前的防护应答器组时才能收到制动信息，失去了对落物防护的功能。所以综合两个系统的安全考虑，京津城际按落物所在区段及其之前所有的区间轨道电路均发H码设计，这也体现了京津城际信号系统设计复杂性的一个方面。

2）靠近车站的区间落物防护。

在北京南站2LQ区段设有一处落物监测点，落物报警信息同时送到北京南站信号楼和相邻的中继站。北京南站DS6-K5B联锁和列控中心、相邻中继站的列控中心和ACC同时采集落物报警信息。

一旦检测到有落物发生，若区间对北京南站来说是发车方向，则自落物所在的闭塞分区至北京南站的进站信号机的轨道电路均发H码，同时北京南站内关闭向区间发车的信号机，并取消相应运行许可，进路上的ZPW-2000A轨道电路发低频27.9 Hz码。

若区间对北京南站来说是接车方向，信号系统对落物报警的处理与区间落物防护相同。

3）车站内落物防护。

天津站落物监测点横跨下行咽喉区，天津站列控中心和K5B联锁同时采集报警信息。

一旦检测到有落物发生，落物所在区段及其前后相邻区段的ZPW-2000A轨道电路均发H码。关闭站内防护落物所在区段的所有列车和调车信号机，并取消相应运行许可，进路上所有区段均发H码。

3 京津城际信号系统预留与地震报警系统的接口设计

京津城际地震报警系统尚未实施，考虑到地震灾害的破坏性很强，信号系统按地震发生后所有列车全部停车设计。

SIMIS W联锁系统的全部ACC和各列控中心（TCC）均预留地震灾害的报警信息的继电器接点采集接口。一旦发生报警，TCC控制所有轨道电路发送H码。对配备CTCS-2级车载设备的列车，ATP车载设备根据轨道电路信息控制列车紧急制动。对配备CTCS-3D级车载设备的列车，在到达下一个有源应答器组前，通过车载TCR注入制动信息，由车载安全计算机控制列车实施最大常用制动。同时， SIMIS W联锁系统通过ACC向轨旁的有源应答器组发送相应的CTCS-3D列控信息，使CTCS-3D列车到达下一个有源应答器组时，同样能够收到紧急制动信息。

4 京津城际信号系统预留与风、雨、雪等灾害报警系统的接口设计

京津城际风、雨、雪等灾害报警系统尚未实施。由于不同级别的这类灾害对铁路运输造成的影响不同，大部分情况下是要考虑临时限速，而不是停运，信号系统若要实现自动根据不同类型、不同级别的灾害进行不同速度级的临时限速非常困难，故信号系统按人工设置临时限速考虑。

CTC系统预留与风、雨、雪等灾害的报警信息的接口，如果发生报警，由人工根据灾害情况设置相应级别的临时限速。

[1]徐啸明．CTCS-2级列车运行控制系统应用丛书[M]．北京：中国铁道出版社，2007．

[2]石耀忠．京津城际轨道交通防灾安全监控系统简析[J]．铁路通信信号工程技术，2008（4）：03-06.