宜昌东至凉雾段开行动车信号技术设备改造方案探讨

余红梅，蔡红标，徐红新

(1.武汉铁路职业技术学院，武汉 430205；2.武汉铁路局电务处TDCS/CTC中心，武汉 430071；3.中铁第四勘察设计院集团有限公司通号处，武汉 430063)

宜昌东至凉雾段开行动车信号技术设备改造方案探讨

余红梅1，蔡红标2，徐红新3

(1.武汉铁路职业技术学院，武汉 430205；2.武汉铁路局电务处TDCS/CTC中心，武汉 430071；3.中铁第四勘察设计院集团有限公司通号处，武汉 430063)

沪汉蓉高铁线路中宜昌东至凉雾段2010年设计开通时并不具备开行动车的条件，使高速铁路动车组无法实现全线贯通运行。经过调查研究，在分析宜昌东至凉雾段既有信号技术设备和两端衔接的汉宜、渝利邻线信号技术设备基础上，提出3种开行动车信号技术设备适应性改造方案，并根据工期要求合理选取方案一设计了改造内容。

动车；信号技术设备； 方案；改造

沪汉蓉高速铁路是中国“四纵四横”客运专线其中的“一横”， 亦称沪汉蓉快速客运通道，全长2 078 km，服务中国华东沿海、华中和西南地区，2013年底全部建成启用。但此前这条铁路上海到武汉段，武汉到宜昌段，凉雾到成都段线路均已开通动车，仅剩宜昌到凉雾段未开通动车，无法实现全线动车贯通运行。因此，为增加路网运输的灵活性，实现沪汉蓉快速通道的全线技术标准统一和匹配，在宜昌东至凉雾间实施CTCS-2(简写为C2，下同)级列控方式，为开行动车实施适应性技术改造非常有必要。针对该线路既有信号技术设备状况，并考虑工期要求，需要选择合适的方案进行相应的信号技术设备适应性改造。

1 既有信号技术设备状态

1.1 宜昌东至凉雾段既有信号技术设备

如图1所示，沪蓉线宜昌东至凉雾段正线包含宜昌东Ⅱ场、宜昌南、贺家坪、巴东、建始、恩施、利川、凉雾共8个车站，另外还设有7个信号中继站。主要信号设备情况如下。

图1 宜昌东至凉雾段线路及衔接邻线示意

(1)行车调度指挥系统

宜昌东Ⅱ场(含)～凉雾站(不含)归武汉局调度所宜万台管辖，凉雾站归成都局调度所渝利台管辖。正线区段采用调度集中(CTC)控制方式，各车站设有CTC分机。车站CTC分机与计算机联锁通过光隔接口进行信息交互，包括站场表示、控制状态、控制命令、时钟、心跳、控制模式转换及区间闭塞分区状态等信息[1，2]。

(2)区间闭塞及列控系统

宜昌东至凉雾站双线区段采用四显示自动闭塞，设地面通过信号机，满足正向运行客车最高运行速度160 km/h，旅客列车追踪间隔时分5 min、货物列车追踪间隔时分6 min的要求；反向按自动站间闭塞行车。区间轨道电路采用ZPW-2000A型无绝缘轨道电路，其发送器采用继电编码方式，低频码序最高为L码，如图2所示[3]。

图2 最高码序为L时列车区间追踪运行信号示意

宜昌东至凉雾站全线采用CTCS-0(简写为C0，下同)级列控系统，其中宜昌东Ⅱ场、凉雾站分别在汉宜线工程和渝利线工程中已进行了C2列控配套改造。宜昌东Ⅱ场设有列控中心设备，纳入汉宜线信号系统安全数据网；在宜昌东Ⅱ场往武汉方向的宜万正线区间设C0/C2等级转换应答器组。凉雾站也设有列控中心设备，纳入渝利线信号系统安全数据网，在凉雾站往重庆方向的渝利正线区间设置C0/C2级间切换点；凉雾站与齐岳山站间采用单线自动站间闭塞，设置光电转换设备完成站间闭塞信息的光电转换，站间设置计轴器检查区间轨道空闲。

(3)车站计算机联锁系统

宜昌东Ⅱ场～凉雾站各车站采用2X2取2冗余型计算机联锁设备(通号公司K5B)，未预留与列控中心通信接口功能。

站内采用97型25 Hz相敏轨道电路，正线采用预叠加移频电码化，侧线采用占用叠加移频电码化，其中反向发车进路未设计电码化。

(4)信号集中监测系统

各车站、中继站及综合维修工区设有信号集中监测设备及终端设备并联网，监测系统满足运基信号(2006)317号文《信号微机监测系统技术条件(暂规)》的要求。

(5)安全信息传输系统

各车站及区间中继站设有安全信息传输设备，采用两条6芯(4芯备)独立光纤回路构成数据网，实现区间信号机、轨道电路与邻站的信息传送和自动闭塞方向的转换，并为CTC系统、计算机联锁设备、自动闭塞设备提供所需信息。车站安全信息传输设备并入车站联锁设备，区间中继站安全信息传输设备直接与联锁设备接口，将区间信息提供给车站联锁设备，CTC及微机监测设备所需信息均由联锁设备提供。

(6)电源系统

各车站、中继站采用综合智能电源系统，为车站CTC、闭塞、联锁及监测等信号设备供电。除凉雾站外，其余各站均未集中设置不间断电源(UPS)。

(7)信号设备用房

各车站信号机械室均预留有不少于4个组合架空位，除宜昌东Ⅱ场机房不具备增加设备条件外，其余各车站机房均预留有2个机柜空位；各中继站信号设备用房面积均为108，均预留有1排组合架(5架)空位。

1.2 相邻线信号技术设备

(1)汉宜线

如图1所示，汉宜线正线设计时速200 km，采用C2级列控系统，设临时限速服务器负责本线C2临时限速命令的集中管理。区间采用四显示自动闭塞，设地面通过信号机，区间轨道电路采用ZPW-2000A型无绝缘轨道电路，由列控中心完成低频编码，最高码序L5[4]。如图3所示。

图3 最高码序为L5时动车组区间追踪运行信号示意

正线区段采用CTC控制方式，各车站设有CTC分机，新墩站(不含)～宜昌东II场(不含)归武汉局调度所宁蓉二台管辖。各车站、线路所采用交大微联的硬件安全冗余型计算机联锁设备，站内采用97型25 Hz相敏轨道电路，正线采用预叠加移频电码化，侧线采用占用叠加移频电码化。各车站、中继站及综合维修工区设信号集中监测设备及终端设备并联网。各车站、中继站采用综合智能电源系统，为车站CTC、闭塞、联锁及监测等信号设备供电，并集中设置不间断电源(UPS)。

(2)渝利线

设计时速200 km，正线采用C2级列控系统，设临时限速服务器负责本线C2临时限速命令的集中管理。区间采用四显示自动闭塞，设地面通过信号机，区间轨道电路采用ZPW-2000型无绝缘轨道电路，由继电器完成低频编码，最高码序L5。如图3所示。

正线区段采用CTC控制方式，各车站设有CTC分机，凉雾站～重庆北站归成都局调度所渝利台管辖。各车站、线路所设硬件安全冗余型计算机联锁设备，站内采用97型25 Hz相敏轨道电路，正线采用预叠加移频电码化、侧线采用占用叠加移频电码化。各车站、中继站及综合维修工区设信号集中监测设备及终端设备并联网。各车站、中继站采用综合智能电源系统，为车站CTC、闭塞、联锁及监测等信号设备供电，并集中设置不间断电源(UPS)。

(3)成渝线

如图1所示，成渝线凉雾至万州段为单线，设计时速120 km，区间采用单线自动站间闭塞，目前没有列控设备，不具备上动车的条件，按机车信号模式运行，装备列车运行监控装置(LKJ)。该区段由成都铁路局管理成渝调度台管理。

2 开行动车信号技术设备适应性改造方案研究

2.1 方案一：旅客列车最高设计时速160 km，开行动车

既有宜昌东至凉雾段旅客列车最高运行时速160 km，采用C0级列控地面设备，既有信号设备能否适应动车组上线运行，与上线运行的动车组车载设备配置情况有关。目前沪汉蓉客运专线上运行的动车组车载设备配置有2种，一种是C2级列控车载设备和列车运行监控装置(LKJ)，另一种是C3(兼容C2)级列控车载设备(CTCS-3简写为C3，下同)。

如果装备C3(兼容C2)级列控车载设备的动车组，在地面设备为C3级的线路上，可按C3级或C2级列控方式运行；在地面设备为C2级的线路上，可按C2级列控方式运行；在地面设备为C0/1级的线路上，只能按机车信号模式运行，最高限速80 km/h。

如果装备C2级列控车载设备和列车运行监控装置(LKJ)的动车组，在地面设备为C3级的线路上，可按C2级列控方式运行；在地面设备为C2级的线路上，可按C2级或C0级列控方式运行(若区间不设地面通过信号机，则不宜降级为C0级)；在地面设备为C0/1级的线路上，则可按C0级列控方式运行。

综上所述，如果宜昌东至凉雾段只运行装备C2级列控车载设备和列车运行监控装置(LKJ)的动车组，那么既有信号设备设计就可以满足动车组最高运行时速160 km需求，动车组在本段线路上按C0级列控方式运行即可，则不需修改既有信号设备。如果装备C3级列控车载设备的动车组需要到本段线路运行，则需对既有信号设备进行改造，将列控系统改造为C2级装备。

鉴于本段线路两端衔接的汉宜、渝利线均采用C2级列控系统，装备C3级列控车载设备的动车组可实现在沪蓉线贯通运行，因此，推荐将宜昌东至凉雾段列控系统改造为C2级。而邻线成渝线凉雾至万州段因不属于沪汉蓉高速铁路，不影响动车在沪汉蓉通道上的贯通，故本方案暂不考虑其改造。

2.2 方案二：旅客列车最高设计时速200 km，新建双线铁路

新建双线铁路，实现与相邻线路汉宜和渝利的主要技术标准匹配，如图1所示，旅客列车最高时速设计为200 km，信号系统主要技术标准与相邻汉宜、渝利线设计一致。新建双线铁路需新建CTC系统、C2级列控系统、区间自动闭塞、车站计算机联锁、信号集中监测及电源屏系统等全部信号设备，这需要新的规划、投资及较长的工期。

2.3 方案三：旅客列车最高设计时速200 km，改建宜昌东至凉雾段

改建宜昌东至凉雾段，实现与相邻线路汉宜和渝利的主要技术标准匹配，旅客列车最高设计时速200 km。为满足列车最高设计时速200 km要求，除按方案一对既有信号设备进行改造外，还需对既有区间信号机的布置进行重新的检算，对不满足牵引计算要求的信号机要进行调整；同时为适应动车组车载设备需求、减少司机劳动强度，需将既有轨道电路低频最高码序修改为L5码。此方案较方案一需要增加更多的投资和更长的工期。

因此，在沪汉蓉快速通道急需贯通动车运行的情况下，推荐宜昌东至凉雾段开行动车信号适应性改造方案采用方案一。

3 改造工程内容设计

3.1 改造范围

为满足动车组在宜昌东至凉雾间按C2级列控方式正常运行，设计将宜昌东Ⅱ场～凉雾站间的列控系统由C0级改为C2级，改造范围包括宜昌东Ⅱ场至凉雾8个车站及7个信号中继站，线路全长约288 km。

3.2 主要信号设备改造设计

(1)行车调度指挥的改造设计

各站既有调度区划维持不变，但由于既有CTC车站自律机容量不能满足C2列控系统要求，需要对各站既有自律机进行升级，以满足与车站列控中心接口要求；各站网络安全系统、通信质量监督设备也需要进行升级改造。在武汉调度中心增设调度集中与临时限速(CTC-TSRS)接口服务器，并对CTC调度中心的相关软件进行修改，以满足临时限速服务器TSRS与CTC调度台之间的正常通信需求[5,6]。

(2)区间闭塞的改造设计

原有区间轨道电路ZPW-2000A的低频码序最高为L码，为适应动车组车载设备需求、减少司机劳动强度，本设计将既有轨道电路低频最高码序修改为L3码。如图4所示。

图4 最高码序为L3时动车组区间追踪运行信号示意

(3)列控设备的改造设计

①列控中心设备(TCC)

在宜昌东Ⅱ场(不含)～凉雾站(不含)范围内的各车站和中继站新设一套列控中心设备；对宜昌东Ⅱ场、凉雾站既有列控中心设备进行配套修改。由于既有站内和区间轨道电路编码、区间信号机点灯均由继电器完成，为节省投资和减少对运营的干扰，区间设备利旧。列控中心不对站内和区间轨道电路进行编码、不控制区间信号机点灯，其余均应满足科技运[2010]138号文《列控中心技术规范》的要求。

②点式应答器

宜昌东Ⅱ场至凉雾站范围内按科技运[2010]136号文《CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V2.0)》的要求设置点式应答器。凉雾站为C2列控端站，区间往齐岳山方向为单线计轴自动站间闭塞，为减少工程改动范围，动车组往齐岳山站方向的运用需求本设计不考虑，因此，不设C0/C2级间切换点。宜昌东Ⅱ场至凉雾站间的列控系统改为CTCS-2级后，需把宜昌东Ⅱ场、凉雾站原来设置的C0/C2级间切换点取消。

③临时限速服务器

为实现宜昌东Ⅱ场至凉雾站(不含)之间C2临时限速命令的集中管理，在宜昌东Ⅱ场新设TSRS一套，同时在武汉铁路局调度中心增设TSRS与CTC接口服务器一台，用于TSRS与宜万调度台之间进行信息交换。本段改造工程新增的TSRS要与相邻的汉宜线和渝利线TSRS通过安全数据网进行连接，故汉宜线和渝利线TSRS的软件要进行相应的修改。[7]

④信号安全数据网

本次设计拆除宜昌东Ⅱ场(含)～凉雾站(含)既有的信号安全信息传输设备，新设网管服务器及交换机设备，并采用6芯光缆形成两条不同物理路径冗余的信号安全数据网，该网与相邻的汉宜、渝利线安全数据网进行连接。便于本线安全数据网与汉宜线安全数据网连接，根据运基信号[2010]821号文《客运专线信号系统安全数据网技术规范V2.0》要求，将汉宜线中继站11左网、宜昌东II场右网的既有二层交换机更换为三层交换机。

(4)车站设备的改造设计

根据C2列控改造工程内容，对原有车站联锁设备的软、硬件进行配套修改，以便与列控中心TCC设备接口。根据站场专业提供的资料，恩施站启用预留的两股道，新设4组50kg-1/12道岔(专线4257)，信号专业配套对原有联锁设备进行修改，设计标准及原则与原有的保持一致。根据C2列控系统的要求，对各车站反向发车进路补充设计电码化，同时调整正线电码化发送盒及载频配置[8]。

(5)电源系统

本工程范围内除凉雾站外，其余各站均未集中设置不间断电源(UPS)，由各信号设备单独配置。若本次设计集中配置UPS，各站需增加投资约30万元，并需对既有电源屏硬件进行修改，且会对既有信号设备已独立配置的UPS造成废弃，为节省工程投资、减少设备废弃、减少施工改造时对既有信号设备的干扰，结合运营维护部门意见，本次设计仅信号中继站集中设置UPS，各车站新增的列控中心、临时限速服务器、安全数据网网管服务器等设备均自配UPS。本次设计对各站既有电源屏进行扩容，为新增列控设备供电。为确保信号设备安全稳定运用，对既有电源屏进行冗余整治改造，向计算机联锁、列控中心、安全数据网、CTC

等信号关键设备提供双路独立供电回路[9]。

(6)信号集中监测系统

结合运营维护部门意见，本工程在襄阳电务段新设信号集中监测中心设备，并预留襄阳电务段管内各线集中监测设备后期升级改造后的接入条件；对本工程范围内各站既有集中监测设备进行升级改造；对满足要求的监测机柜、采集机笼、电缆绝缘测试组合及继电器、网络设备等硬件进行利旧；根据新的技术要求更换通信板、轨道电压相位板、开关量接口板、道岔电流装置等板件器材，新设道岔电压监测、绝缘测试器件及测试组合、采集线型；增加与列控中心的接口，将列控系统纳入监测。升级改造后的集中监测系统采集方案应满足运基信号[2011]377号文《铁路信号集中监测系统安全要求》的要求。

(7)其他设计

本工程新设临时限速服务器拟放置于宜昌东Ⅱ场信号机房，需将既有机房扩建40 m2，其余各站机房面积可满足本次设计需要，不需要扩建。

根据运营维持单位的需求，本工程对既有2000A轨道电路采集处理器进行更换，补充智能电源屏及ZPW-2000A轨道电路备用器材，在宜昌东信息工区增加CTC、微机监测维护终端各1套，增设道岔缺口监测系统，信号机械室及电源屏设电磁屏蔽。

4 结语

沪汉蓉高速铁路在2014年7月1日前，仅剩宜昌到凉雾段未开通动车，综合分析考虑本段线路既有信号条件、邻线均采用C2级列控系统、以及装备C3级列控车载设备的动车组可能在沪蓉线贯通运行、还有工期要求等情况，最后采取将宜昌东至凉雾段列控系统由C0级改造为C2级，该改造工程实施后，已于2014年7月1日顺利开通，效果良好，大大增加了沪汉蓉快速通道运输的灵活性[10]。

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[2] 崔艳萍，庄 河.国内外铁路调度集中系统的差异性分析[J].铁道运输与经济，2013，35(4):16-21．

[3] 北京铁路信号有限公司科技开发中心.ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞培训教材[Z].5版.北京:北京铁路信号有限公司，2012．

[4] 北京全路通信信号研究设计院.ZPW-2000系列无绝缘轨道电路标准汇总[S].北京:北京全路通信信号研究设计院，2004．

[5] 许诚.胶济线分散自律调度集中系统[J].铁道通信信号，2007，43(5):1-4．

[6] 赵春雷，柳冬，汤奇志.铁路运输调度系统升级改造的研究[J].铁路运输与经济，2014，36(11)：1-6．

[7] 常金波.宜万线增配CTCS-2级列控系统改造技术方案探讨[J].铁路通信信号工程技术，2014(8)：12-19．

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[10]杨玉顺.越南铁路统一线传输设备对接方案探讨[J].铁道标准设计，2014(12)：130-133．

Discussion on Signal Equipment Upgrading Program for Running EMU on Yichangdong to Liangwu Railway Line

YU Hong-mei1， CAI Hong-biao2， XU Hong-xin3

(1.Wuhan Railway Vocational College of Technology， Wuhan 430205， China; 2.TDCS/CTC Center， Wuhan Railway Administration， Wuhan 430071， China; 3.Communication Signal Design Office， China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

EMU operating conditions has not been fulfilled for EMU when the section was designed to open between Yichangdong and Liangwu on Shanghai-Wuhan-Chengdu high-speed rail line in 2010， which has made it impossible to run high speed EMU on the entire rail line. Through the analysis and study of onsite signal equipment of Yichangdong-Liangwu section and that at the ends of adjacent lines of Han～Yi and Yu～Li， the paper puts forward three schemes for implementing signal technical adaptability upgrading to run EMU， and selects scheme one to design the upgrading details according to progress schedule．

EMU; Signal technical equipment; Scheme; Upgrading

2015-01-19；

2015-01-19

余红梅(1970—)，女，副教授，E-mail:4529298712@qq.com。

1004-2954(2015)07-0155-04

U238； U284

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.07.035