兰州至中川机场铁路特殊信号设计方案研究

王　渝

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安　710043)

兰州至中川机场铁路特殊信号设计方案研究

王渝

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)

摘要：基于兰州至中川机场铁路的功能定位，依据铁路技术政策和标准、已开通和在建项目的情况，对CTCS-2与CTCS-0列控系统进行比较，并对无配线车站信号系统、信号系统与站台门系统结合的特殊信号方案进行研究。最终选择满足铁路运营需求的CTCS-2信号系统，并将所研究的信号系统方案应用于实际建设，为类似工程的信号系统设计提供参考借鉴。

关键词：城际铁路；列控系统；信号系统；无配线车站； 站台门

1概述

新建兰州至中川机场线铁路由兰州西客站引出行至兰州中川机场，是一条兼顾轨道交通客流具有市域、区域功能的类似城际铁路的铁路项目。新建兰州至中川机场线具有如下特点。

(1)线路长度短、车站分布密。本线全长64.3 km，分布4个车站以及1个无配线车站。

(2)线路速值分布不均。兰州西至西固城段除承担兰州至中川的城际客流外，同时兼顾兰州市之间城市公交客流的出行，速度目标值采用120 km/h。西固至中川段地形平坦，线路走向与速度目标值关系较小，设计160 km/h预留提速条件速度目标值方案。运输组织主要为动车组运行，兼顾低速轻快货车的需求。

(3)运输公交化、设有站台门系统。本线无配线车站以及兰州机场地下站设置站台门系统。

针对以上特点，对信号系统列控方案的选择，无配线车站设置方案以及是否与站台门接口方案进行介绍。

2列控系统标准的选择

按照运行速度调整为160 km/h城际铁路标准进行列控系统优化，结合现行技术标准、本线运营特点等进行列控系统技术标准的选择分析。

2.1铁路技术政策和标准

《铁路技术管理规程》[1]第95条：“最高运行速度不超过160 km/h的列车，机车信号与列车运行监控记录装置结合使用，或用列车超速防护系统。最高运行速度超过160 km/h的列车，应采用超速防护系统。”

《200～250 km/h客运专线站后系统技术框架方案》[2](铁科技[2006]68号)规定：“2.信号采用CTCS2级列车运行控制系统，以连续速度控制模式曲线监控列车安全运行。正向追踪间隔时间城际客运专线3 min，客货共线的客运专线列车4 min、货车5 min，反方向行车按站间运行。动车组(含客运机车)装备ATP车载设备，货运机车近期装备主体化机车信号和LKJ列车运行监控装置，远期采用ATP设备。列控系统与300～350 km/h客运专线及既有线兼容。”

目前国内针对珠三角、广佛江珠城际铁路发布了《城际铁路CTCS-2+ATO列控系统暂行总体技术方案》(铁总科技[2013]79号)，并没有160 km/h客运专线设计技术标准。

2.2在建和已建成项目情况

目前在建和已开通铁路根据技术政策设计速度200 km/h区段采用动车组运行、列控等级标准为CTCS-2级，设计160 km/h区段均为客货共线，采用机车牵引运行、CTCS-0列控系统。

已建成城际铁路均为200～300 km/h客专标准采用CTCS-2/3 级列控系统，在建珠三角地区城际铁路采用CTCS-2级列控系统结合ATO控制模式[3]。

2.3本线采用CTCS-2与CTCS-0列控系统的比较

(1)CTCS-0列控系统

地面设置区间通过信号机，车载装备采用机车信号与LKJ设备结合使用方式。司机以地面信号为主，按照LKJ设备监控列车允许速度驾驶列车运行，当车速超过监控系统给出的允许速度报警值，LKJ设备将发出提示信息，司机采取降速措施保证列车安全运行；行车所需线路数据、车站列车进路信息、固定限速信息等一次预存在LKJ芯片中，当地面数据有变化时必须提前通过人工修改确认，不能做到实时更新；临时限速命令一是通过无线列调将文本信息发至机车由司机人工确认，二是靠人工提前改写在LKJ芯片中。在地面设备方面，通过继电电路控制区间信号机点灯和轨道电路发码，通过四线制方向电路控制区间运行方向。

(2)CTCS-2列控系统

系统由地面子系统和车载子系统组成，在动车上装备超速防护系统ATP，地面设置列控中心设备控制轨道电路发码和应答器发送报文至列车车载设备，列控系统还与联锁系统及临时限速服务器接口，实时地为车载设备提供前方车站开通的接发车进路或临时限速信息；司机以车载设备为行车凭证驾驶列车运行，列车超速时设备能及时发出报警信息并自动实现列车超速防护控制[4]。

CTCS-2级列控系统较CTCS-0级列控系统具备以下优势：

①采用CTCS-2列控系统通过列车超速自动防护功能，能有效保障列车运行的安全，并提高了运输效率，同时也减少了由于人为参与直接控车产生的危险因素，降低安全风险；

②车地信息交换实时性较好，降低了由于LKJ数据临时漏修改造成的安全隐患；

③取消了站间联系电缆，减少继电器数量和接口，减少故障点。

鉴于本线主要采用动车组运行，动车组具有配备完备的ATP车载系统的条件；结合本线城际铁路、部分区段兼顾城市轨道客运的功能定位，从提高列车运行安全性，满足高峰时段列车追踪运行的需求出发，采用CTCS-2级列控系统。

3无配线车站信号系统方案

兰州至中川机场线西固车站为无配线车站，距邻近福利区站为3.3 km，设置站台门系统。

3.1无配线车站信号控制方案

无配线车站没有进路道岔，仅设进出站信号机，办理旅客上下车业务，仅有接、发车，通过、引导作业。因此，无配线车站可不设置独立的信号控制系统，由临近的车站、中继站、线路所控制。西固无配线站距福利区站最近，且仅有3.3 km，考虑由福利区站控制西固无配线站。

3.2列控系统方案

西固站位于福利区及兰州新区区间，且不设置道岔，没有分歧进路，因此可按区间应答器设置原则统一布置。在西固站进站前方设置用于列车定位用应答器。西固站应答器设置参见图1[5]。

由于列控中心通过安全数据网实现站内和区间轨道电路的载频、低频信息编码功能，并控制轨道电路的发码方向，同时列控中心实现对信号机的点灯控制。因此无配线站轨道电路的编码控制和进出站信号机的驱动采集可由由福利区车站列控中心按区间轨道电路控制原则进行控制，临时限速统一按区间线路限速原则实施[6]。

图1　西固无配线站示意

3.3信号机的设置

西固站出站信号机距同方向福利区站进站信号机距离为1.2 km左右，结合邻站开行货物列车的运营需要，西固站出站信号机按四显示自动闭塞出站信号机机构进行设置，常态点灯。西固站站台长为230 m，为满足进站信号机与出站信号机距离大于800 m(二者距离大于800 m，可不用重复显示)，因此信号机距站台为300 m。

3.4设置CTC车务终端

主控站福利区站新建CTC车站系统，配置包括网络设备、车站CTC自律机、车站终端、信息安全及通信质量监督设备[5]。为了方便西固站综合监控室值班人员查看列车运行信息，无配线车站设置CTC车务终端，其功能是复示福利区站CTC站机信息，该车务终端不具备列车进路办理功能[7]。

4与站台门信号接口方案研究

无配线西固站以及地下站中川机场站设有站台门系统，相关专业向信号专业提出以下技术要求。

(1)列车应在安全门所要求的区域定点停车，停车精度应满足相关要求。

(2)当列车未停稳时安全门不应该开启；当安全门开启时不应办理相关的接发车进路；只有列车不间断地接收到安全门关闭信息的情况下，列车才能进入站台区域发车。

(3)应有自动和手动开启和关闭安全门的措施。

针对站台门接口问题，进行以下方面研究。

4.1站台门与CTCS-2系统结合实例

目前广佛、珠三角为代表的城际铁路采用CTCS-2+ATO系统，通过ATO系统实现对站台门自动控制，这种方式也在地铁设计普遍采用[8]。同时现在仅有CTCS-2系统城际铁路设置站台门系统，以成灌线为代表，站台门操作采用手动控制，CTCS-2系统不与站台门系统接口。

4.2接口问题的技术难点

满足安全门系统技术要求，实际需要CTCS-2系统满足车地信息双向传输、精确停车、自动对车门等技术条件。

车地信息双向传输系统需要车地双向传递信息，把列车运行情况、车次号、列车停稳信息、制动力保持信息、车门信息等从车上传输到地面，同时从地面接收列车运行自动控制、目标点信息、列车运行计划、线路信息。可选择的车对地信息传输技术手段包括：交叉感应环线、GSM-R、无线局域网等[9]。

目前典型应用的列车定位技术采用列车车载自身定位与地面绝对位置校正设备有效结合的方式，其中地面绝对位置校正设备包括：应答器、交叉环线、裂缝波导等，以及其他一些定位方式，如GPS、无线定位等。

列车进站停车，停稳且满足停车误差时(比如前后不超过精确停车点0.3 m)，通过车地通信向地面控制系统单元发送停稳和位置信息，控制系统接收到该信息后，向站台门控制系统和车载单元发出相关指令[10]。

以上技术是CTCS-2列控系统本身不具备的技术功能，因此需对CTCS-2列控系统的接口部分进行极大的改变，同时需要增加很多功能。

4.3解决接口问题的现实性

目前国铁信号CTCS-2列控系统(不增加ATO系统)尚无与站台门控制设备接口的相关技术标准及设备等，同时没有相关实际经验，与屏蔽门/站台门接口将导致信号系统工程设计方案存在不确定性。

屏蔽门/站台门系统还要求信号专业系统提供给屏蔽门/站台门系统的“列车到达”及“发车”命令，由于信号系统“列车到达”及“发车”不能代表实际列车到达并停稳，旅客是屏蔽门/站台门限界以外等实际情况，与屏蔽门/站台门系统的“列车到达”及“发车”命令存在一定歧义，因此屏蔽门/站台门的开关门操作由站台工作人员操作实现。

从运营风险及施工维护复杂的角度，本线信号系统不与站台门控制系统交换信息。

5结论

兰州至中川机场线铁路不同于普速和客专铁路，其服务对象和运营模式与城际铁路类似、却也不完全等同于城际铁路[11]。针对铁路项目自身特点，同时在现有铁路技术规定下，研究适合本线的信号系统设计方案，为解决铁路运输发展需要提供了一种很好的信号系统方案。该信号系统方案已经运用在兰州至中川机场线铁路建设中，应及时总结工程经验，更进一步地优化系统方案是今后需要完成的任务[12]。

参考文献：

[1] 中华人民共和国铁道部.铁道部令第29号铁路技术管理规程[S].北京:中国铁道出版社，2006.

[2]中华人民共和国铁道部.铁科技[2006]68号200～250 km/h客运专线站后系统技术框架方案[S].北京:铁道部科学技术司，2006.

[3]中国铁路总公司.铁总科技[2013]79号城际铁路CTCS-2+ATO列控系统暂行总体技术方案[Z].北京:中国铁路总公司，2013.

[4]刘朝英，等.CTCS-2级列车运行控制系统系列丛书 列控车载设备[M].北京:中国铁道出版社，2007.

[5]中华人民共和国铁道部.铁建设[2007]205号铁路列车调度指挥及调度集中系统设计暂行规定[S].北京:中国铁道出版社，2007.

[6]铁道部科学技术司.铁技运[2010]136号CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V2.0) [S].北京:铁道部科学技术司，2010.

[7]铁道部科学技术司.铁技运[2010]138号列控中心技术规范(暂行)[S].北京:铁道部科学技术司，2010.

[8]董波.浅谈信号系统与站台门接口控制系统(BIDI)[J].现代城市轨道交通，2009(3)：37-40.

[9]杨春勇，胡雯萱，石珊.高速铁路车-地同步定位预测快速越区切换方法[J] .铁道学报，2014(5):53-58.

[10]卢军，武晓春，潘长玉.CTCS-2级列控车载ATP设备应用于普速机车的适应性分析及仿真实验[J].铁道标准设计，2013(5):102-106.

[11]石先明，习博.城铁路运营特点及列车运行控制系统功能定位研究[J].铁道标准设计，2011(4)：112-116.

[12]中铁第一勘察设计院集团有限公司.新建铁路兰州至中川机场线施工图信号说明书[Z].西安：中铁第一勘察设计院集团有限公司,2013.

Study on Special Signal Design of Lanzhou to Zhongchuan Airport Railway Line

WANG Yu

(China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd.， Xi’an 710043， China)

Abstract：Based on the function of the Lanzhou to Zhongchuan airport railway line， the railway technical policies and standards， and the situations of completed and under-construction projects， CTCS-2 and CTCS-0 train control systems are compared， and the special signal design schemes for non-wiring station signal system and the interconnection of the signal system with the security door system are studied. Finally， the adaptive CTCS-2 train control system is selected， and the signal design schemes analyzed are applied in the actual construction， providing references for design of similar projects.

Key words：Intercity railway; Train control system; Signal system; Non-wiring station; Platfform edge door.

中图分类号：U284

文献标识码：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.06.036

文章编号：1004-2954(2015)06-0161-03

作者简介：王渝(1983—)，女，工程师，2006年毕业于兰州交通大学自动化专业，工学学士。

收稿日期：2014-09-05