客运专线车站防护区段设计方案优化研究

郭大帅

客运专线正线车站股道区段多采用ZPW-2000 有绝缘移频轨道电路。2021 年8 月19 日，国铁科法〔2021〕24 号文（简称“24 号文”）对《高铁设计规范》作局部修订，要求出站信号设在距离警冲标不小于5 m 或邻近对向道岔的基本轨缝处，站台两端头至出站信号机设防护区段［1］。对于不同防护区段长度、应答器距离站台端头绝缘节5 m 等与特定车载的匹配研究，现有文献均未涉及。

某客运专线车站设防护区段，联调联试期间发现防护区段长度超过100 m 时，装备H 型车载的动车组会产生制动；侧线通过时，装备T 型车载的动车组发生掉码引起列车制动。本文对这2 个问题进行分析研究。

1 问题提出

客运专线正线股道分割、侧线股道设防护区段的典型车站，股道内站台、信号机、防护区段、应答器组等设备布置示例见图1。图1 中，为防止司机因对标停车误差导致列车接收到防护区段H 码从而引发紧急制动，防护区段距站台端部的距离（a值）按照5 m设计［2］。客运专线车站股道有效长度L股=650 m，站台长度L站台=450 m，信号机距离警冲标L警冲标=5m［3］，防护区段标准长度L防=（L股-L站台-2a-2L警冲标）/2=90 m。对于较大车站，部分股道有效长大于650 m，L防存在大于90 m的情况。

图1 典型车站股道信号设备布置示例

24 号文对第14.4.8 条进行修订，增加第3 款：设防护区段的股道，出站应答器组应设置在防护区段内，靠近站台的应答器宜距站台侧绝缘节

5 m。

某客运专线车站股道设防护区段，某站11 条股道（含正线股道2 条）共设置18 个防护区段，长度从111~212 m 不等［4］。系统联调联试期间发现与防护区段长度、出站应答器布置［5-6］有关的2个问题：

1）装备某H型车载动车组经过长度超过100 m的防护区段时产生制动（问题1）。

2）装备某T 型车载动车组以接近80 km/h 速度侧向通过防护区段后产生制动（问题2）。

2 问题分析

该站各股道防护区段与相邻股道区段轨道电路基准载频［7］不同，［CTCS-1］信息包单独描述了防护区段轨道区段信息，出站有源应答器距离站台端头绝缘节10 m。

2.1 出站应答器丢失（问题1）

某H 型ATP 车载逻辑：检测到出站信号机的轨道电路长度小于100 m 时，判定该区段为防护区段，软件将对防护区段和站台范围轨道区段进行合并处理，不会丢失出站应答器；若防护区段轨道电路长度大于100 m，软件不会进行防护区段和站台范围轨道区段的合并处理，列车进入防护区段，运行100 m 内收到的应答器判定为反向出站应答器并将其报文丢弃。H 型ATP 车载在股道发车时丢弃出站应答器报文，在后续运行中未再收到新的应答器，认为未按预期收到出站应答器，按照丢失出站应答器处理（转入部分模式），输出B7制动。

2.2 应答器载频预告与接收的地面载频信息逆序（问题2）

典型的3种车载判断过绝缘节逻辑如下。

1） 某S 型车载：根据［CTCS-1］信息包给出的区段载频及长度信息判断过绝缘节。50 m 欠读误差作为开窗量，车载判断车头位置超过预告载频终点50 m后视为进入下一区段。

2） 某H 型车载：根据［CTCS-1］信息包给出的区段载频及长度信息判断过绝缘节。欠读误差（运行后方相邻区段长度×2%）加设备安装偏差为开窗量，车载判断车头位置超过预告载频终点开窗量长度后视为进入下一区段。

3） 某T 型车载：轨道电路信息接收单元（TCR）先后接收到绝缘节两侧不同的基准载频时判断过绝缘节。通过综合判断走行距离、过绝缘节信息识别列车所在位置。

S 型、H 型车载，通过走行距离判断列车位置，列车到达某个位置按应答器预告载频接收地面信息，不受过绝缘节信息影响；T型车载的列车定位、载频接收受过绝缘节信息影响。因此，在某种条件下，过绝缘节信息与应答器预告载频时序颠倒时，会影响列车定位及地面信息接收。

假设车站侧线股道及两侧载频布置依次为AB-A-B-A （如图1 中9DG、4G1、4G2、4G3、8DG）［8］，经查阅相关资料，TCR 载频正常解码时间为0.72~0.9 s，应答器报文正常解码时间为5 ms。防护区段靠近站台端头绝缘节距离出站有源应答器10 m，而在10 m 内TCR能够解码获得载频的列车速度不超过40 km/h。当列车以较高速度（如80 km/h）通过侧线或发车时，T 型车载会先收到应答器信息后收到过绝缘节信息，出站应答器组预告当前所处防护区段载频为B，出站信号机内方第一个区段载频为A，因收到载频变化信息在收到应答器预告载频信息之后，误以为B 变化为A（实际为A 变化为B），此时车载认为载频为B 的防护区段已走完，列车越过出站信号机进入了咽喉区载频为A 的区段。当预告载频（咽喉区载频为A的区段）与接收到的实际载频（防护区段载频B）不一致超过容忍值（开窗量）时，ATP 判断应答器预告的载频与实际接收到的载频不一致，车载人机界面显示27.9 Hz 的检测码（即掉码），从而引起动车组制动［9］。

3 解决方案

3.1 优化防护区段载频设置（方案1）

按照《列控系统应答器应用技术条件》（Q/CR 769—2020）第6.5.15.6 规定：一个闭塞分区内，当多个相邻轨道区段基准载频相同时，轨道区段应合并。若侧线股道内3 个相邻轨道区段基准载频相同，［CTCS-1］信息包将防护区段与相邻股道区段合并为一个轨道区段，当防护区段长度超过100 m 时，将不会丢失出站应答器；同时由于不存在过站台端头绝缘节，应答器载频预告与接收的地面载频信息逆序问题也将不存在。因此可将防护区段与股道区段按相同基准载频布置，［CTCS-1］信息包描述G1/G2/G3为一个轨道区段。该方案不限制防护区段和出站应答器设置［10］，但对防护区段载频布置有限制，对于即将开通或已开通项目，为配合防护区段载频调整，列控中心、应答器、轨道电路、电缆等均需改动，改造代价高、周期长，因此该方案适用于新建项目。

3.2 修改车载软件（方案2）

地面载频布置维持B-A-B，H 型、T 型车载软件进行升级修改。

1）经调研，客专车站最长到发线股道长910 m（警冲标到警冲标长度），考虑站台长450 m，出站信号机距离警冲标5 m，信号机、站台均居中布置，防护区段距站台端部的距离（a值），则防护区段长为（910 m-10 m-450 m）/2-a=225 m，因此，H型车载软件修改为“检测到出站信号机的轨道电路长度小于225 m 时，判定该区段为防护区段”，这样出站应答器能够被车载正常识别。

2）T 型车载软件增加绝缘节使用判断条件，根据［CTCS-1］信息包中描述的轨道区段信息，在绝缘节接收窗口内收到绝缘节，且绝缘节后的载频与应答器预告的下一段载频一致，才使用该绝缘节。不会将收到应答器之后的过绝缘节认为是列车进入下一区段发生的载频变化。

该方案不限制防护区段载频、出站应答器布置，适应的防护区段范围广，适用于改造项目。

4 结束语

客运专线车站设置防护区段［11］是工程实践中面临的新课题，针对联调联试期间出现的应答器丢失问题，H型车载已完成软件升级，再未发生因丢失出站应答器组而输出制动的情况；对于应答器载频预告与接收的地面载频信息逆序引发的列车制动问题，T型车载已完成软件升级，解决了车载因误认为预告载频区段与实际载频区段不一致而掉码的问题。针对新建项目采用优化防护区段载频设置，改造项目采用修改车载软件的解决方案，能够为工程中类似问题的解决提供有益借鉴。