高速铁路轨道区段长度对列车控制系统的影响

王 威

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 概述

当前我国高速铁路的建设正处于发展阶段，中国列车控制系统（CTCS）是保证高速铁路行车安全和效率的重要控制系统，目前广泛应用的是CTCS-2和CTCS-3级（简称C2和C3）列控系统。在列控系统中，车载设备根据应答器和无线闭塞中心（RBC）存储的线路数据控制列车安全运行；轨道电路是地面设备中的基础设备，用于列车占用检查，轨道区段是构成闭塞分区的最小单元。实际应用过程中，轨道区段长度是否准确对列控系统的安全运行至关重要。

2 轨道区段长度的影响

在C2列控系统中，车载设备根据应答器发送的每个轨道区段的长度，结合轨道电路码序计算行车许可长度。在C3列控系统中，RBC根据列车报告的位置及前方闭塞分区和进路情况，计算列车的行车许可长度并发送给车载设备，行车许可长度是前方各轨道区段长度的总和。在C2和C3级列控系统中，当轨道区段长度存在较大误差时，会存在列车冒进信号、异常制动和紧急制动的危险。

2.1 列车冒进信号

如图1所示，对于C2列车控制系统，当列车收到地面应答器发送的轨道区段长度（设计长度）是1 000 m，而现场安装的轨道区段长度(实际长度)是900 m时，则车载设备根据应答器计算的行车许可长度比实际长度长100 m；同样对于C3级列车控制系统， RBC中存储的该轨道区段长度是1 000 m，发送给列车的行车许可长度比实际长度长100 m，这种情况下就存在列车冒进信号的危险。

2.2 列车异常制动

在C2级列控系统中，应答器发送轨道电路信息包括轨道区段长度、载频、信号机类型。车载设备根据这些信息进行载频锁定，当轨道区段长度存在较大误差时，会存在车载掉码触发列车异常制动的危险。

如图2所示，列车收到地面应答器发送的轨道区段载频1 700 Hz的轨道区段长度为1 000 m，而现场实际安装的轨道区段长度是900 m，则车载设备在最后100 m时接收不到1 700 Hz的载频信息，会出现掉码现象导致列车异常制动。

2.3 列车紧急制动

C3列控系统中，如果轨道区段长度存在较大误差，会导致联锁发送的列车占用信息和RBC列车位置报告不一致而触发紧急制动。

如图3所示，B1应答器距离S1轨道区段起点200 m，如果轨道区段的RBC数据描述长度为1 000 m，而轨道区段实际长度只有900 m。当车载走行到距离B1应答器1 150 m时，RBC通过计算判断列车还在S1区段，并没有进入下一个区段S2。而实际上列车已进入S2区段，联锁将S2区段占用的信息发送给RBC。此时RBC会认为不是本车占用，向列车发送至S2区段信号点的CEM(有条件制动)，导致车载触发紧急制动。

3 轨道区段长度误差对工程数据的影响

如果轨道区段设计长度和实际长度的误差较大，会导致应答器、RBC、临时限速服务器（TSRS）、列控中心、CTC数据的修改。如图4所示，当轨道区段B1的长度误差较大，信号机S10的里程错误时，需要修改的设备和数据如下。

3.1 应答器

一个应答器需要发送的轨道区段信息包括前方第二个应答器组，再加一个制动距离范围内的轨道区段，按照300 km/h到0的制动距离，每个应答器需要发送前方约20 km范围内的轨道区段。

如图4所示，正方向从S1信号机到S10信号机处的应答器均发送B1轨道区段的信息。因此，当B1轨道区段长度存在误差时，正向需要修改22个应答器的报文，反向需要修改至少7组应答器的报文，整个修改的区间范围约34 km。

3.2 列控中心

如果B1轨道区段距离车站较近，则所有的列车发车进路报文需要修改；如果B1轨道区段是列控中心临时限速管辖范围的边界，则必须修改列控中心报文；如果B1轨道区段是正向A站（左侧车站）和反向B站（右侧车站）列控中心管辖范围的边界，则A、B两个车站均需要修改列控中心报文。

3.3 RBC

每个轨道区段长度在RBC数据里都有定义，并且根据每个轨道区段的长度给列车发送行车许可。如果B1轨道区段是两个RBC管辖范围的分界点，则B1轨道区段长度误差会导致两个RBC数据的修改。

3.4 TSRS

TSRS配置了每一个闭塞分区信号机的公里标，在设置限速时，根据设置的临时限速公里标和列车占用的区段，判断列车距离限速区段的位置，判断是否具备设置临时限速条件。如果S10信号点为相邻两个TSRS的管辖边界，则需要同时修改两个TSRS的数据。

3.5 CTC

临时限速在CTC设备操作终端进行拟定，然后发送给TSRS。在CTC软件中配置了每个信号机的公里标，当S10信号点的位置变动后，CTC必须修改数据。

以上设备在数据修改后，必须经过以下流程：软件配置数据编制→软件配置数据审核→室内集成测试→电务段厂内验收测试→现场验收测试→现场升级→现场动车组验证，可见数据修改带来的工作量极大。

4 轨道区段长度的测量

在工程设计初期，就需要进行轨道区段长度的测量工作，前期工作不到位，测量误差较大不仅对系统集成和联调联试影响很大，同时也会带来大量的数据修改工作。因此正确的轨道区段测量方法可大量减少重复性工作，避免人力与财力的浪费，提高系统集成、联调联试工作的效率和质量。

4.1 区间轨道区段长度测量

区间轨道区段长度需测量每个轨道区段及分割点的长度，相邻两个区段正向运行方向第一BA之间的距离,如图5所示。

4.2 站内轨道和曲线轨道区段长度测量

站内轨道区段长度需测量每个道岔区段及股道长度，如图6所示。

测量时如果是用钢尺，测量轨道中心两点长度，对于岔区或曲线半径较大的区段，每一次测距长度应适当减少，以减少曲线影响，确保测量数据的准确性；如果使用滚轮测距手推车，应对里轨和外轨分别测量，并将长度相加取平均值，不能以工务的百米标为参照点进行测量。

4.3 分相区轨道区段长度测量

由于分相区可能存在实际位置和地面位置不符，或长短不一致的情况，现场需要测量正断标和反断标距分相区附近最近信号点的距离和分相区的长度。

举例：如图7所示，假设距离正向断标最近的一架信号机3098，3098信号机公里标为X km，以此为起点测出L1长度和L2长度，则A点断标公里标为（X+L1）km，B点断标公里标为（X+L1+L2）km，分相区长度为（L2）km。

4.4 数据整理

测量后记录所有测量长度，以表格形式汇总整理并提供给设计单位，由设计单位依据现场实际测量结果，修改列控系统工程数据表和设计图纸，作为应答器报文编制和列控中心软件配置的依据。

如果图纸设计的安装位置，不满足应答器安装要求，施工单位应根据现场情况调整安装位置，并与设计单位确认，设计单位根据实际安装位置修改列控系统工程数据表和设计图纸。

5 结语

在高速铁路和客运专线工程建设过程中，在应答器、列控中心、RBC报文编制之前，如果现场施工单位测量的轨道区段的长度数据结果能够及时、准确、可靠地反馈到列控工程数据中，可尽量减少因轨道区段长度误差较大导致的应答器、列控中心、RBC数据反复修改，使联调联试更加顺利，实现设计、施工、设备三位一体，今后的列车控制系统工程建设和系统集成水平将更上一个层次。