城际铁路与地铁信号系统互联互通方案研究

鞠帅

轨道交通作为支撑都市圈网络空间布局、强化都市圈协调联动的重要基础设施，是都市圈交通体系中的骨干。构建结构完善、布局合理、互联互通的轨道交通网络，对都市圈融合发展具有重要意义。特别是城际铁路与地铁的互联互通，能够缩短沿线乘客出行时间、降低出行成本；能有效利用存量资产，实现区域轨道交通一体化运营；可实现车辆检修、线路维修资源共享，完善生产力布局，满足轨道快线网络系统开展运营维护、列车救援的需要。

目前城际铁路信号系统主要采用CTCS-2+ATO系统，而地铁信号系统多采用CBTC系统，二者均为运用多年的成熟技术，但其系统架构、功能、接口等均存在一定差异，无法支持城际铁路与地铁之间的过轨运营。因此，研究不同制式下信号系统的兼容性十分必要。

城际铁路与地铁信号系统互联互通主要存在如下问题：标准规范适应性；两系统功能适应性；CBTC和CTCS系统为满足互联互通的技术可行性；行车调度指挥系统协调；互联互通方案可实施性；引起的投资及风险分析等。

信号系统包含子系统较多，本文主要针对对互联互通影响较大的列控系统和行车调度指挥系统进行分析，提出解决方案及比选分析。

1 列控系统互联互通方案分析

1.1 系统现状

国内城际铁路主要采用CTCS系列信号系统，如：长吉城际、青荣城际、海南西环、长株潭等均采用CTCS-2级列控系统；已建和在建的珠三角城际铁路全部采用CTCS-2+ATO信号制式，其中广佛肇、莞惠、广清最高速度均为200 km/h，广佛肇、穗莞深分别与国家铁路广茂、广深铁路实现了互联互通。国内地铁信号系统主要采用CBTC系统，均为单线运营，采用乘客换乘方式完成线网内各线路间的客流交互。

采用CTCS系列信号系统与采用CBTC系统的线路，若实现过轨运营，需要研究实现方案。

1.2 解决方案

方案1：列车上安装1套车载设备，与CBTC及CTCS-2级列控系统信息接收、发送终端分别配置接口。该方案将CBTC及CTCS系统车载核心运算融合，布置于统一的硬件平台，提高了车载设备的集成度。

正常运行时，系统支持CBTC和CTCS模式列车的混合运行。城际/市域列车运行在ATO/ATPM驾驶模式下，按照移动闭塞方式运行。轨旁设备布置以CTCS系统为主，采用CTCS列控系统技术规范，可根据跨线运行的国体列车车载设备要求，布设速差式自动闭塞区间信号机。同时增加CBTC所需的车地无线通信设备，满足车地信息传输要求。

方案2：列车上安装2套独立的车载设备，在接驳站（或区间）进行车载设备切换。其中车载设备的切换又可以分为人工切换与自动切换2种。人工切换通过加装电气开关，实现2套车载间的切换，切换需停车完成，整个切换流程均需人工确认；自动切换通过在切换区前布设预告应答器来完成，具体实现方式可类比自动过分相的处理流程。该方案地面设备也需要进行调整，接驳站联锁按一套进行配置，分别配置列控中心（及区域控制器）与接驳站联锁接口。进路办理均由CTC或地铁ATS系统触发，列车的行车许可通过列控中心及区域控制器分别发送。

方案3：改造地面设备，根据贯通运营需求，在CTCS-2线路叠加CBTC轨旁设备，或在CBTC线路叠加CTCS-2轨旁设备。该方案下列车车载设备无需切换，但轨旁设备需根据通过列车的车载设备，采用相匹配的方式发送行车许可。

1.3 方案比选

方案1可兼容CBTC与CTCS系统，实现城际线与地铁线的互联互通，仅安装1套车载设备，对既有车辆改造相对较容易。同时，采用兼容系统可有效提高系统能力，更好地满足客流需求，实现更小的追踪间隔、缩短旅行速度。此外，还可进一步考虑实现GoA4级的自动化水平，提高全线运营水平。但该方案车载设备与既有车载设备的区别较大，对既有车辆接口调整较大，研发内容较多，研发周期无法估计，并且目前国内外均无开通项目经验可借鉴。

方案2能够实现CBTC与CTCS-2级列控系统的互联互通，2套车载设备相对独立，研发内容较少，对需要互联互通的线路改造工程量较小，整体系统简单，可行性较高，并且该方案有国外项目开通经验可以学习借鉴。但该方案对车载设备安装条件要求较高，需对2套车载设备安装方式及与车辆接口等内容进行研究。

方案3中CTCS-2线路叠加CBTC轨旁设备，可实现CBTC列车跨线至城际线运营的需求（CBTC线路叠加CTCS-2系统情况由于股道有效长等土建因素无法实现，不再具体讨论），但需对互联的全部城际线路进行改造，投资过大。并且由于该方案下CBTC车辆与CTCS车辆混跑时，行车许可由不同轨旁设备下发，需进一步研究确保行车安全的相关措施。

1.4 小结

以上方案均能够满足城际铁路与地铁互联互通的需求，但综合技术研发周期、工程实施难度、项目投资比较等因素，暂推荐采用兼容CBTC与CTCS的系统方案。但还需对该方案进行深入分析，包括不同制式的切换时机、车载设备共享分析、既有车辆接口变更分析、轨旁设备布置原则、司机切换流程、切换故障处理、车载设备与车辆接口、降级系统方案、车地无线通信方案等技术问题。

2 行车调度指挥系统互联互通方案分析

2.1 系统现状

1）城际铁路采用调度集中控制（CTC）系统，设计时参照铁路总公司现行《列车调度指挥系统（CTCS）、调度集中系统（CTC）组网方案和硬件配置标准（暂行）》（运基信号〔2009〕676号），配置数据库、应用、接口等各类服务器，以及调度员工作站、复示终端、系统维护终端，网络及信息安全、通信质量监督、城际列车自动驾驶（ATO）等功能接口设备。CTC系统完成基本行车指挥、运营调整（阶段计划）管理、进路自动控制、调度命令管理、城际列车运行监视及站场图形显示、综合信息服务、施工信息管理、系统维护管理、仿真验证等主要功能。

2）地铁线路采用自动列车监控（ATS）系统，作为ATC系统的一个重要子系统，ATS子系统用于实现对高密度、大流量的城市轨道交通运输进行自动化管理和调度，是一个综合的行车指挥调度控制系统。其主要功能包含编制运行图、根据运行图自动办理列车进路、自动调整列车运行间隔、必要时可以人工介入调整列车间隔、记录运行数据等。

为了实现互联互通线路的统一行车调度指挥，提出如下具体解决方案。

2.2 解决方案

方案1：地铁与城际行车指挥系统分别设置，CTC系统与ATS系统分别完成城际铁路与地铁的行车调度指挥，同时增加ATS与CTC之间的接口，实现ATS与CTC系统间信息透明。该方案需研究开发ATS与CTC系统间的接口形式，具体可参考CTC系统局间接口。

方案2：全部线路纳入城际运输指挥系统CTC统一管理。这种管理可实现线网的统一调度指挥，有利于全网的运输组织协调，但CTC与CBTC列控系统、联锁系统等接口均需对应修改，存在一定的工作量。此外CTC系统在运行自动调整、调度指挥方面，如扣车、跳停、运行图调整等功能，仍需进一步强化。

方案3：全部线路纳入地铁行车指挥系统ATS统一管理。ATS系统虽然可以同时控制多条线路，实现线网级的行车调度指挥功能，但目前国内各城市轨道交通项目中，ATS基本只负责本线路的行车指挥，采用线网级ATS系统进行行车调度指挥尚无先例。

2.3 方案比选

方案1通过研发ATS与CTC系统的接口功能，能够实现一体化运营管理，并且仍旧保持2种制式下的运营管理模式不发生重大改变，仅需研发系统接口。由于两系统对车辆的描述方式不一致，接口能够实现部分车辆显示，但运行图（列车时刻表）的统一编制、调整仍难以实现。

我国早期建设地铁项目部分采用了CTC系统，例如北京八通线。但随着城市轨道交通项目对于列车运营管理需求的逐步提高，行车调度指挥功能需求逐渐增加，如运行图自动调整、运行图冲突检查等。目前的CTC系统逐渐不能满足城市轨道交通项目的行车调度指挥需求。待未来智能CTC系统逐渐发展，完善相关功能后，方案2也可作为推荐方案。

目前ATS系统尚未有运用于线网指挥的实例，重庆地铁互联互通线路之前正在进行基于ATS对线网级指挥的调度系统实施，但是所管线线路均为CBTC线路，无CTCS线路；并且CTCS系统按铁总颁布技术条件运营多年，若按照方案3方式修改CTCS系统轨旁设备来配合ATS系统，存在较多问题。

2.4 小结

根据分析，推荐采用方案1，即地铁与城际铁路行车指挥系统分别设置，系统间接口实现信息透明。该方案仅为推荐过渡方案，同时未来进一步研究地铁与城际铁路行车指挥系统间的协调配合功能，例如运行图自动调整、运行图冲突检查等，逐步提高城际铁路与地铁一体化运营管理的自动化、智能化水平。

3 结束语

随着京津冀、长三角、粤港澳大湾区等都市圈的发展，城际铁路逐步向公交化过渡，实现城际铁路与地铁的互联互通是未来技术的发展方向，信号系统也将为满足互联互通研发新的技术。

本文推荐的兼容CTCS-2与CBTC的系统，可实现城际铁路与地铁的互联互通，相较C2+ATO列控系统，在工程线路综合运营中，可以有更高的旅行速度，且具备交路端站自动折返功能。该互联互通方式提高了列车正线的运用周转效率，在提高线网服务水平的同时，缩减了整体工程购置的列车数，节省了列车存车、维修、保养的场地、设备、人工等方面的投资。