珠三角城际轨道交通信号系统方案探讨

摘要：针对珠三角城际轨道交通的运营需求及特点，论述信号系统采用中国列车运行控制系统2级增加列车自动驾驶功能(ATO)的系统方案。详细阐述了系统方案中各子系统的结构、组成和功能，重点对列控系统进行了研究和分析。并指出该方案增加ATO功能存在一些不确定因素。

关键词：珠三角；城际轨道交通；信号；列控；行车指挥

中图分类号：TP27　文献标识码：A

珠三角城际轨道交通是由铁道部和广东省政府共同出资，兴建的将形成网络的铁路项目，它以安全、可靠、高效、经济合理、操作简捷、维护方便为基本技术原则，积极采用先进、成熟的技术装备，来满足珠三角城际轨道交通的运营需求。

1　运营需求及特点

珠三角城际轨道交通有着“地铁高密度、干线铁路高速度、网络跨线运行”的特点，具体表现在：运营时间：6：00-24：00；列车最小追踪间隔：近期4min，远期3min；采用CRH动车组，大站快车“200km／h，”站站停列车“140km／h；要求两种不同速度列车均能在整个珠三角城际轨道交通网内实现互联互通跨线运营，具备ATP／ATO及车门与屏蔽门的联动等功能；列车自动停车精度：±30cm；设置独立的调度指挥系统，负责对城际铁路列车运行的集中控制。

2　信号系统方案

2.1信号系统总体方案

通过对珠三角城际轨道交通运营需求及特点的分析，结合国产信号系统设备的实际情况。信号系统设备的选择应以既有成熟中国列车运行控制系统2级(CTCS-2)技术体系，使用CTCS-2级系统设计技术、系统结构、系统硬件设备为原则，在此基础上增加列车运行自动驾驶(ATO)功能，包括列车自动折返、车门与屏蔽门联动及精确停车等。

2.2行车调度指挥系统

运输调度指挥自动化和智能化是保障行车安全、提高运输效率的重要手段，也是铁路信息化建设的重要内容。综合考虑珠三角城际轨道交通运营需求及特点，从有利于保障行车安全、扩大运输能力、优化运输组织和生产力布局调整、节约劳动力资源的角度出发，行车调度指挥拟采用分散自律调度集中系统(CTC)。

分散自律调度集中系统由调度中心子系统、车站子系统和网络子系统三部分构成。调度中心子系统以列车运行调整计划控制为中心，实时监控管辖区段的列车运行；车站子系统根据列车运行调整计划完成进路选排、冲突检测、控制输出等功能；网络子系统由网络通信设备和传输通道构成双环自愈网络，采用迂回、环状、冗余等方式提高其可靠性。针对本项目特点，在既有CTC技术标准基础上增加列车自动运行调整功能，确保列车运行遵照时刻表。

分散自律调度集中系统(CTC)将作为运营调度系统中的一个子系统，独立组网、自成一体，在调度所内实现调度集中子系统与运营调度系统中的其他子系统间的信息互联，并实现与国铁客运专线的互联互通。

2.3列车运行控制系统

2.3.1列控系统总体方案

为实现珠三角城际轨道交通与国铁客专互联互通，采用CTCS-2级的列车运行控制系统，并根据本项目的运营需要，在CTCS-2系统基础上增加ATO系统功能，配备必要的地面和车载设备。

CTCS-2级列控系统基于轨道电路和应答器传输控车信息。连续信息通过轨道电路传输，应答器用来传输临时限速、线路信息和进路信息等，临时限速信息由设于车站进、出站信号机处的有源应答器提供，临时限速信息更新受到应答器设置位置的限制。

2.3.2列控系统设备构成。列车运行控制系统由地面设备和车载设备组成。

1)列控地面设备。地面设备主要包括列控中心(TCC)、轨道电路、应答器、地面电子单元(LEU)和临时限速服务器(TSRS)等。

①列控中心(TCC)。各车站均设置列控中心(TCC)，列控中心(TCC)是CTCS-2级列控系统地面子系统的核心部分，负责车站、区间轨道电路发送端与接收端切换控制、轨道电路的编码，站间信息传输、有源应答器的报文控制，并向车站联锁、CTC提供区间列车占用轨道信息。

列控中心增加与车地双向通信的接口，以及列控中心与屏蔽门控制系统的接口。列控中心通过安全继电接口向屏蔽门控制系统发送打开或者关闭屏蔽门控制命令，同时采集屏蔽门完全关闭的信息，当屏蔽门未完全关闭时，禁止发车。

②轨道电路。正线区间采用国产ZPW-2000(UM)系列计算机编码的无绝缘轨道电路设备；站内采用与区间同制式的轨道电路。

③应答器。正线按照CTCS-2标准布设应答器，用于向CTCS-2级列控系统车载设备提供进路信息、位置、等级转换、定位、线路参数、限速、自动过分相等信息。在车站股道增加精确停车定位应答器，实现列车在ATO控制下的精确停车，满足停车±30cm精度要求。

④地面电子单元(LEU)。地面电子单元(LEU)负责接收从列控中心传送的应答器报文信息，并传送给有源应答器。LEU应具备应答器电缆短路、断路监测功能。地面电子单元(LEU)原则上设置于室内，控制高速正线有源应答器的LEU设备按1+1热备冗余设置，控制侧线有源应答器的LEU设备按N+1冷备用冗余配置。

⑤临时限速服务器。临时限速命令下发是列控系统的重要功能，临时限速只允许在CTC行调合或临时限速服务器操作终端上下达，且限速的下达原则统一。临时限速下发的数量和车载设备有关。临时限速的设置应满足运输安全，实现灵活设置。临时限速命令由临时限速服务器统一管理，在临近调度中心车站设置临时限速服务器及临时限速维护终端。

2)车载设备。动车组按CTCS-2级增加ATO功能装备列控车载设备，由车载安全计算机、轨道信息接收单元(STM)、应答器信息接收单元(BTM)、ATO单元设备、人机界面(DMI)、速度传感器、记录单元等组成。车载控制系统根据地面设备提供的信号信息、线路参数、临时限速信息及有关列车数据等，生成控制速度和目标距离曲线，控制列车运行。同时记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。动车组按CTCS-2级增加ATO功能装备列控车载设备，需要对现有c2车载设备的功能进行调整：车载设备新增一套ATO单元设备，负责ATO功能的实现；在CTCS-2基础上增加ATO驾驶曲线；车载ATP向ATO单元提供列车运行状态、ATP监控曲线、司机驾驶状态、允许开关车门以及向车载ATO单元设备发出行车许可等信息；ATO处理单元直接向动车组输出常用制动、施加牵引、切除牵引、开闭动车车门等信息；车载ATP新增动车组车门监控接口，当列车未停稳或者实际停车点超出了允许停车误差范围，则禁止打开车门；增加车载ATP与车地双向通信系统接口。

2.4车站联锁系统。系统有自动监测信号设备工作状态、信息储存、打印、状态再现等功能，并向维修中心提供系统状态信息，实现远程故障诊断，具有全面的自诊断功能。联锁系统通过安全接口与列控系统互相通信，完成相应的列控编码功能和互锁功能，对已建立的列控授权进路，联锁系统不能随意取消；同时，联锁系统与调度集中车站设备连接，实现现场状态的上传和进路控制命令的接收，并为信号集中监测系统提供相关信息。

2.5集中监测系统。集中监测系统对室内外信号设备和信号机械室动力环境工况等进行实时监测，并将有关信息传递至相关部门(领工区、电务段等)，实现信号设备的远程监督、测试、诊断。系统由车站子系统、维修中心子系统、维修车间子系统以及广域网数据传输系统组成。

3　存在的问题

CTCS-2级列控系统本身不具有ATO功能，珠三角城际轨道交通所要求的ATO功能需要重新开发，其系统研发存在不确定性，并需取得第三方的安全及互联认证。

结束语：随着珠三角城际轨道交通工程的进一步实施，CTCS-2+ATO功能的信号系统方案将更加合理和完善。近年来我国出现了众多的都市经济圈，作为连接圈内城镇重要纽带的城际轨道交通可能会被更多的建设，珠三角城际轨道交通信号系统方案会具有借鉴意义。

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