新建高铁引入既有枢纽信号系统工程方案优化与实践

袁卫东， 贾华强， 高建， 于长洪， 王继星， 柳志鹍

（1. 郑万铁路客运专线河南有限责任公司，河南郑州 450015；2. 通号工程局集团有限公司，北京 100070；3. 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

1 工程概况与计划方案

1.1 郑万铁路引入郑州东枢纽

郑万铁路、郑徐客专、京广高铁、郑西高铁、郑济客专（预留）、郑开城际和郑机城际交汇于郑州东枢纽，其中郑开城际和郑机城际采用CTCS-2 级列控系统，其余铁路均采用CTCS-3级列控系统。

郑万铁路正线接入郑州东徐兰场（临时限速纳入郑徐临时限速服务器1（TSRS1）管辖），新设郑万高铁台及郑万TSRS1。郑万铁路引入郑州东枢纽线路和站场布置示意见图1。

1.2 商合杭铁路引入商丘枢纽

商合杭铁路、郑徐客专、京九高铁（预留）、陇海线（普速）和京九线（普速）交汇于商丘枢纽，其中商合杭铁路、郑徐客专和京九高铁采用CTCS-3 级列控系统。

商合杭铁路新建商合杭场经商丘商合杭上、下行联络线与郑徐客专正线衔接，商合杭铁路河南段调度指挥纳入既有郑徐高铁台，临时限速纳入既有郑徐临时限速服务器。商合杭场纳入商合杭无线闭塞中心1（RBC1）管辖，商丘郑徐场由郑徐无线闭塞中心2（RBC2）控制，郑徐RBC2与商合杭RBC1在商合杭上、下行联络线区间信号点实现无线闭塞中心（RBC）通信切换。商合杭铁路引入商丘枢纽线路和站场布置示意见图2。

图1 郑万铁路引入郑州东枢纽线路和站场布置示意图

图2 商合杭铁路引入商丘枢纽线路和站场布置示意图

1.3 涉及既有信号系统软件的修改情况

郑万、商合杭铁路引入枢纽共涉及中国铁路郑州局集团有限公司调度所（简称郑州局调度所）调度集中（CTC）系统扩容及软件修改；郑州东RBC 中心徐兰场RBC、郑徐RBC2、郑徐TSRS1 软件修改；郑州东徐兰场、曹古寺线路所、商丘郑徐场、商丘西线路所等的计算机联锁、列控中心、CTC 站机、微机监测软件修改；郑徐中继13～中继16 列控中心软件修改，相关车站CTC 站间透明软件修改［1]。信号系统软件主要修改内容见表1。

1.4 计划方案

郑万铁路计划2019年5月20日完成信号各系统软件发布，6月19日前完成各系统软件仿真测试，开始枢纽软件换装施工，7月25日前完成郑州枢纽软件换装试验具备动态验证条件。商合杭铁路河南段计划2019年6月20日完成信号各系统软件发布，7月24日前完成各系统软件仿真测试，开始枢纽软件换装施工，8月29日前完成商丘枢纽软件换装试验具备动态验证条件。引入枢纽工程分现场施工安装、软件换装2个施工阶段，其中软件换装阶段按照安全数据网及CTC 网络接入改造、各系统软件兼容性试验、中心配合车站站机软件换装试验、车站站机配合中心软件换装试验及动态验证5 个步骤进行［2-3]。软件换装阶段计划实施进度及安排见表2。

2 优化方案

2.1 难点分析

（1）郑万、商合杭铁路引入枢纽均需要修改郑州局调度所郑徐高铁台和郑徐Tsrs1 软件。因2 条铁路工期相差1个月，商合杭铁路引入枢纽信号软件换装相应要滞后郑万铁路1个月，因此需前后针对同一设备编制2版软件，软件编制工作量大、电务仿真试验量大，工期和质量很难保证。

表1 信号系统软件主要修改内容

（2）从表2 可知，每次引入枢纽软件换装施工需5个步骤，每一步的天窗数量及每次天窗时长又必须确保兑现。因2条铁路工期相邻，郑万铁路完成后，紧接着就要开展商合杭铁路引入枢纽的现场软件换装施工，1个月内要完成全部天窗点施工任务，周期长且天窗时间安排紧密，无论是施工计划的安排、运输方案的制定，还是现场施工及验收配合人员的资源配备，都存在较大困难，对商合杭铁路的工期以及既有高铁的运输安全均存在较大风险［4]。

（3）郑万铁路引入郑州东枢纽软件换装试验完成后即进行动态验证及联调联试，期间需同步实施商合杭引入商丘枢纽软件换装试验。在此期间，铁路局集团公司及参建单位要同时承担郑州东枢纽动态试验和商丘枢纽软件换装施工双重任务，施工组织难度很大。

由上述分析可知，在确保2条铁路工期目标的前提下，各线单独分开实施难度大，存在安全和工期的风险。因此提出郑万铁路引入郑州东枢纽与商合杭铁路引入商丘枢纽软件换装及动态验证同步换装、共享天窗的优化方案。

2.22 条铁路同步换装软件的可行性分析

（1）2条铁路引入枢纽的软件换装施工及动态验证采取同步换装、共享天窗的方案，可整体减少一轮软件换装施工天窗，有利于高铁的运输及维护，铁路局集团公司运输和电务部门有这方面需求，也为方案的研究和审批创造了有利条件［5]。

（2）在优化方案确定前，郑万铁路引入郑州东枢纽、商合杭铁路引入商丘枢纽技术方案已提早稳定并得到铁路局集团公司的审批，2条线各系统设备软件编制进度基本同步，中心关键设备具备2条线软件一次整合的条件。

（3）商合杭铁路提前与郑万铁路同步换装后，商合杭铁路河南段信号系统将提前启用，需与既有郑徐客专设备通信，而商合杭铁路河南段南段（不同建设主体）工期晚，信号设备还不具备启用条件，局间边界接口条件不具备，将造成商合杭铁路河南段部分信号设备输出信息不完整，引起郑徐客专部分既有设备信息报警，经研究，报警信息不影响既有郑徐客专信号设备的正常使用，可采取屏蔽报警信息的临时过渡处理措施［6]。

由以上分析可知，2条铁路引入枢纽信号软件换装同步实施、一次修改到位的方案可行，特别是2条铁路归属同一项目管理机构（建设单位由郑西铁路客运专线有限责任公司与郑万铁路客运专线河南有限责任公司合并）、同一接管维修单位、同一施工单位，为进一步优化方案、科学组织提供了有利条件。该方案在得到铁路局集团公司复函同意后，报中国国家铁路集团有限公司同意后组织实施。

2.3 同步实施软件换装步骤

表2 软件换装阶段计划实施进度及安排

郑州东枢纽和商丘枢纽共用天窗点，按照软件换装阶段5个步骤同步实施，具体实施情况见表3。

2.4 动态验证方案

对信号系统设备软件修改范围内的列控系统相关功能进行测试和验证。测试范围如下：郑万铁路引入郑州东枢纽涉及的郑州东站周边接发及通过进路C2/C3拉通测试，商合杭铁路引入商丘枢纽涉及的商丘郑徐场和商丘西线路所C2/C3进路测试，郑州西站—郑州东徐兰场—砀山南站（局界）区间正线正反向C2/C3拉通测试［7]。

表3 郑万、商合杭铁路引入郑州东、商丘枢纽优化方案实施情况

动态验证利用3 个300 min 天窗点，其中第1、2 个天窗点动态验证完成后软件回退，第3个天窗点软件动态试验完毕确认全部软件无问题后，软件不回退启用新软件。考虑到郑州西站经郑州东站—砀山南站试验区段线路较长，动车单程运行超过70 min，为确保在有限的时间内完成全部动车测试序列，通过调整运输组织，采取增加上线试验动车（最多达6 辆）小圈套跑、分段试验的方案［8]。

2.5 实施效果

在5个天窗点无法兑现的情况下，郑州东枢纽和商丘枢纽于2019年8月9日利用18 个天窗点时间完成了软件换装试验及动态验证，为郑万和商合杭铁路如期开展联调联试奠定了坚实基础（商合杭铁路较原定工期提前22 d）。

本次软件换装试验及动态验证共使用18个天窗点，比原计划2 条线路单独实施方案的35 个天窗点大大减少，极大地减少了对既有运输及维修作业的影响。若2 条线路分开实施，商合杭铁路至少要迟后郑万铁路1个月，将造成商合杭铁路工期目标无法兑现，无法实现商合杭铁路当年开通、当年投产、当年释放京沪高铁运输能力的目标［9]。由于天窗点数量的有效结合，使工程本身工期紧张和天窗点数量不足等问题得到了有效解决，确保了2 条线路如期开展联调联试。而且，该方案的实施大大减少了对调度集中系统和临时限速服务器过渡软件的编制任务，以及各系统软件仿真场景搭建和铁路局集团公司电务段对系统软件的仿真测试任务，极大地降低了软件编制人员和电务仿真人员的工作量以及相关成本。

3 结束语

随着高速铁路的不断建设，枢纽接入方案及施工组织的优化研究，对高铁项目的顺利推进以及优质、高效、安全地交付运营至关重要。结合新建郑万铁路引入郑州东枢纽、商合杭铁路引入商丘枢纽2个工期不同的信号系统工程引入枢纽的实例，提出多个新建高铁信号系统同步引入枢纽的实施方案。在具体实施过程中，需要严格把控和落实施工图提交、列控工程数据发布、各系统接口资料提交、设备软件发布、仿真模拟试验、方案提报和批复、要点计划批复等各关键环节［10]。在多个项目同步实施时，要统筹考虑上述关键环节的实施节点。不同项目的建设工期要接近，在关健工程工期及软件编制进度方面，不同项目要具备同步的条件，并需要经过严格科学的论证分析，否则会带来设备供应、软件发布及施工组织等方面的问题。同时，要充分研究外部不利因素或突发事件对实施过程的影响，各环节均应考虑时间余量和应急补救措施［11]。在上述实例中，软件换装阶段的5 个天窗点没有兑现，2 次动态验证试验点分别晚点10 min 和4 min，动态验证试验点又延长进入90 min 预留时段，存在打乱运输秩序的风险，说明安排300 min 天窗冗余不足，应在今后同类工况下引起注意。