长大隧道轨道电路稳定性方案研究

熊志勇

轨道电路作为保证列车运行安全的重要检查设备，其工作的稳定性受到了多方条件的限制，尤其是在长大隧道中，控制因素更多。比如对于地下水系丰富的隧道，经过长期运营后，可能会产生渗漏水、积水等现象，同时会造成道床电阻降低，如果隧道处于长大下坡地段内，列车长时间处于制动状态下运行，会造成铁屑洒落轨面，影响道床参数的稳定，从而影响信号轨道电路设备可靠的工作。

目前，高速铁路桥隧比例通常较大，并且隧道内采用板式无砟双块式整体道床，由于钢轨下有比较密集的结构钢筋网，当钢轨传输电流时，会在整体道床内钢筋网上产生涡流，因此会对轨道电路钢轨参数产生影响，缩短轨道电路的极限长度，影响轨道电路的稳定性。

国内几条通过山区、隧道的自动闭塞采用轨道电路设备后，由于道床恶化造成轨道电路难于正常工作，对运输产生严重影响，而轨道电路的极限长度和机车信号的传送距离都受到道床电阻与轨道电路分路不良的影响。低道床电阻和无砟轨道对轨道电路的干扰，已经严重影响了自动闭塞的使用，甚至影响了运输生产和安全。因此，对于长大隧道需要采用合理可行的技术方案去解决相关技术问题。在深入研究ETCS-1级列控系统基础上，对长大隧道诸多问题进行研究，提出控制方案加以解决。

1 ETCS-1级系统原理和构成

ETCS-1级系统移动授权通过在每一个闭塞分区入口处 (包括进、出站信号机)设置的有源应答器向列车传送，完成车-地信息传输。该应答器组与带越行指示灯的停车标志牌相连。移动授权包括列车前方的进路信息，如信号开放/停车标志牌信息或者目视进路信息。

ETCS-1级列控系统的地面设备包括ACC(区域控制计算机)、带越行指示灯的停车标志牌、MSTT(通用现场单元控制器)和应答器等。ETCS-1级列控系统的车载设备包括ETCS-1车载计算机、轨道电路接收天线、应答器接收天线、速度传感器、雷达传感器等。

2 长大隧道ETCS-1级系统方案设计

长大隧道可采用轨道电路+有源应答器方案，轨道电路完成轨道占用检查和断轨检查，有源应答器完成车-地信息传输;也可采用计轴设备+有源应答器方案，计轴设备完成轨道占用检查，有源应答器完成车-地信息传输。闭塞分区布置原则与全线保持一致，按照四显示自动闭塞布置，闭塞分区分界点设置四显示自动闭塞通过信号机。

2.1 轨道占用检查

轨道占用检查可使用轨道电路或计轴设备完成，分析如下。

1．采用ZPW-2000A轨道电路，受ZPW-2000A轨道电路电缆传输长度要求的限制，需在隧道内加设一处中继站。同时，为了满足轨道电路的可靠接收，要考虑轨道电路分割。在长大隧道，ZPW-2000A轨道电路作为轨道占用检查，当道床条件不良时，会产生“红光带”现象。如果ZPW-2000A轨道电路能够解决“红光带”问题，轨道电路也可作为车-地信息传输通道，设置有源应答器没有必要。所以，此方案不可行。

2．采用25Hz相敏轨道电路，能够满足轨道占用检查和断轨检查的要求，但该轨道电路只针对站内使用，在区间无应用经验，而且同样存在“红光带”现象。

3．采用计轴完成闭塞分区以及两站分界点至进站信号机处大区间的占用检查。计轴设备由室内设备和室外设备组成。室外每闭塞分区入口设置计轴室外设备，用于完成每闭塞分区的轨道占用检查;在天棚和查汉诺车站分别设置一套计轴室内设备，用于轮询计轴室外设备取得计轴数据进行运算，确定计轴区间的状态并输出至轨道继电器。联锁系统采集轨道继电器的状态，得到所需信息。另外，两站间分界点至进站信号机处设置大区间检查计轴设备，但只给出表示信息，不参与联锁。

采用计轴设备完成轨道占用检查，不受道床电电阻变化的限制，适合长大隧道的特殊环境，推荐采用。

2.2 车-地信息传输

车-地信息传输由设于每个闭塞分区边界的有源应答器组完成，为列车提供前方轨道区段的占用情况，并向列车发送移动授权。轨旁设备包括带越行指示灯的停车标志牌、MSTT(通用现场单元控制器)和应答器。隧道两端车站设置适用于E1控制的联锁设备，用于控制2个车站的联锁及ACC(区域控制计算机);在区间适当位置设置ACC，ACC之间通过光缆通信，ACC采集前方轨道电路的占用情况，通过MSTT将该信息传送至轨旁有源应答器，完成应答器和在停车标志板上安装的越行指示灯的控制。

图1 ETCS-1与CTCS-0间级间转换示意图

2.3 级间转换

在隧道内采用ETCS-1级列控系统，在本线其他地段采用CTCS-0级列控系统，参照CTCS-2与CTCS-0之间的级间转换方式，ETCS-1与CTCS-0之间的级间转换采用无源应答器方式，级间转换点设于A站和B站区间适当位置。如图1所示。

2.4 车载设备

ETCS-1级车载系统主要硬件组成如下。

1．机柜，包含:2台 ETCS车载计算机 (类型:TCC)，1个风扇，1台安装在19英寸标准机笼上的仲裁记录器，轨道电路读取器 (TCR)，连接头。

2．2个应答器天线。

3．2个速度传感器。

4．2个雷达传感器。

ETCS-1人机界面向司机显示以下主要信息:列车实际速度、列车最高速度、目标速度和目标距离。

由于机车在隧道以外的其他地段采用四显示自动闭塞+机车信号的方式，机车信号采用灯列式的显示方式，为了保持人机界面的一致性，应对ETCS-1人机界面进行修改，与国内机车信号的显示方式和显示含义保持一致。

3 结论

通过对目前长大隧道的各方面控制条件进行分析，采用E1级列控系统方式在满足控制电缆要求、防雷的条件下，可以有效地解决长大隧道轨道电路分路不良问题。

［1］ ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞培训教材［Z］．北京铁路信号工厂，2005，3．

［2］ 林瑜筠.新型移频自动闭塞［M］．北京:中国铁道出版社．2007．

(责任编辑:张 利)