CTCS-2系统在达成东段提速改造中的应用

刘小俊

（中铁八局集团电务工程有限公司，成都 610081）

CTCS是中国列车运行控制系统，采用分级的形式，满足我国不同线路的运输需求，由我国铁路运行控制的系列标准构成和表述[1-3]。CTCS的建立是为了保证在不干扰车务人员正常驾驶的前提下提供有效服务，从而保障列车运行安全的重要系统，其基本功能主要有安全防护、人机界面、设备检测等。从2004年底CTCS-2系统在我国铁路第六次大提速至200～250 km/h正式应用以来，在我国既有线路提速改造中发挥了重要作用[4-7]。随着列控系统设备的研发、试验、实践、运行和管理的逐步推广和深入，整个CTCS-2级的技术标准体系已经形成。

1 CTCS-2级列控系统

CTCS-2级列控系统是基于轨道电路和点式应答器传输控车信息，并采用车地一体化设计的列车运行控制系统。其面向既有线路提速和客运专线，广泛适用于各种线路速度区段，地面可以不设置通过信号机，同时也是CTCS-3级系统的基础。CTCS-2强调在既有设备的基础上进行强化改造与信号系统升级，从而达到机车信号主体化。其改造的核心是增加点式设备，保障点式设备与列车的信号互通，从而实现列车运行过程中的安全监控功能。同时，在既有线路进行升级后，提速区段内运行的列车可以在运行过程中自动完成CTCS-2与CTCS-1/CTCS-0级的相互切换。CTCS-2应对的环境主要是既有线路提速到200～250 km/h时，列车司机仅按照地面信号灯驾驶列车的原始控车方式将无法满足安全可靠运行的要求，必须依靠车站、地面信号的自动可靠提醒来完成。在我国多年的应用过程中，CTSC-2系统发挥了巨大功效。

2 达成铁路东段提速工程的应用

2010年8月，达成线东段作为我国西南地区首条高速铁路的扩能提速改造的CTCS-2级线路建设工程实施完毕，并成功完成了CRH 1型动车组批次行车测试试验、铁道部CRH 2-010综合检测车时速200 km的拉通试验。达成东段的地面系统采用北京和利时系统工程有限公司列控地面设备，北京交大斯诺科技有限公司的点式应答器设备。

达成东段工程实施难度较大，仅从应答器设备探讨：一是设备的运用环境严苛，近100台应答器设备均安装在几十座桥梁上，对产品设备质量和性能要求很高；二是实施工期紧，从供货到整个项目实施完毕仅有不到一个月的时间，无论对产品设备还是工程实施均是一个严峻的考验。通过各项试验数据表明，应答器地面数据报文编制准确，设备运行稳定，车载设备接收信息正常，创造了在CTCS-2级线路上提速产品应用，首次工程实施，一次圆满开通的范例。

3 CTCS-2级系统的关键技术及应用

列控地面设备由ZPW-2000A系列轨道电路、车站电码化、应答器(包括地面电子单元LEU)和车站列控中心等设备组成。车站列控中心应具备与车站联锁系统、TDCS/CTC、微机监测等系统的接口。CTCS-2级系统主要应用于既有线路的升级提速，因此需要考虑原有线路的状况，运行速度限制等多方面的要求。其工作原理和关键技术主要内容如下。

1）目标距离和速度控制模式。根据目标距离、目标速度以及列车本身的性能，制定合理的制动曲线，从而采取连续式一次制动模式控制列车运行。这一控制模式，通过实现制定好的速度监控曲线设定，监控列车实际运行的速度曲线。当列车实际运行速度低于监控曲线，便可以保障列车的平稳降速；一旦列车运行的速度达到监控曲线，车载设备将自动触发制动系统，可有效防止列车超速运行。

2）列控系统等级的切换。CTCS-2级系统的列车同时配备列控车载系统和列车运行监控记录装置（LK J）。当运行速度在160 km/h及以下的路段，地面设施保持原有配置，由LK J负责列车控制；当列车速度超过160 km/h，地面设备按照CTCS-2级系统配置。为了保障等级区段的自动切换，需要在边界处设置CTCS级间切换应答器。

3）车站列控中心。列控中心是CTCS-2级系统的重要组成部分，是位于车站的核心安全设备，为了提高安全性，采用冗余的硬件结构。其主要作用是向设置在车站进出站端的应答器发送可变信息报文，具体有接车进路信息、临时限速信息以及进站信号机降级显示等。

4）轨道信号。CTCS-2级列控系统，考虑到是在既有线路上升级改造，采用了既有的ZPW-2000A系列轨道电路。其基本码序的格式为L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→XX。其中XX为信息码，依据进展速度不同可以为H U、U U或UUS，HU为进站停车（0 km/h）信息码，UU为45 km/h接车信息码，UUS为80 km/h接车进路信息码。

5）相关信号配套设备的改造。为了达到CTCS-2级系统的要求，大量相关的信号设备需要进行改造。如对CTC/TDCS设备的改造，需要增加区段临时限速设置流程和操作显示界面、与车站列控中心的通信接口，向列控中心发送临时限速调度命令，并接收列控中心临时限速设置状态。对于车站联锁设备，需要增加列车进路编号发送和进站信号机降级显示功能、与列控中心的通信接口，向列控中心发送列车进路编号，并接收车站列控中心发送的进站信号机降级显示命令。而微机监测系统需要增加与列控中心的通信接口，接收来自站控中心的检测信息，监测列控中心的工作状态、LEU及应答器的工作状态等。

6）应答器设备。应答器是CTCS-2级列控系统中车地信息传输的关键设备，根据应答器传输报文是否可变（或是否与站控系统相连接），可以区分为固定信息应答器（或称无源应答器）与可变信息应答器（或称有源应答器）。无源应答器预先固定写入应答器报文，列车经过时固定发送此报文。有源应答器通过专用电缆与LEU设备连接，通过LEU获得站控中心发送的信息，可以变化的向列车传送报文信息。需要指出的是，二者的工作原理相同，但不同的应答器虽然外观相似或相同，但其所含信息都是特定的，具有唯一性，因此需要特别注意已写入信息应答器的安装位置。

应答器按照安装位置分为车载设备与地面设备，其中地面设备又可以分为轨旁设备和室内设备2部分。其主要组成如图1所示。

如图1所示，车载设备包括应答器接收模块（BTM）和车载天线(Antenna)。地面设备由应答器（Balise）和LEU组成，其中LEU用于控制有源应答器。列车运行过程中，BTM通过车载天线不断向地面发送能量，车载天线经过应答器上方，应答器被激活后向车载天线发送上行链路信号。BTM对上行链路信号进行处理得到应答器报文内容，然后将报文信息传输给A TP。通过这种方式，达到列控中心与列车驾驶人员对于线路、列车运行状况的信息沟通，从而实现安全自动控制列车的目的。

4 达成东段相关设备施工及检验

4.1 应答器施工与检验

在LEU与有源应答器间，连接有室内专用电缆、防雷单元、专用干线电缆和室外电缆，这些设备及电缆的正确安装对于整个系统正常工作至关重要。其中，信号机械室电缆施工包括LEU电缆成端、电缆与防雷单元连接、室内LEU电缆与LEU设备连接3部分。应注意，防雷单元所标示的输入与输出端是针对雷电信号而言的，即外部引入线应连接到防雷单元的输入端，并且电缆屏蔽层应与地线连接。应答器数据传输电缆接续装置宜采用HDM-T型免维护地中电缆盒，该电缆盒通过对电缆芯线接续、屏蔽连接、电缆密封等关键技术的控制可保证电缆接续后的电气特性、机械特性、密封特性、防腐特性不低于原电缆特性，实现电缆接续免维护。

应答器根据生产厂家、轨枕型号安装高度、位置和标准有所区别。桥上护轮轨处安装需符合无金属区要求。

4.2 列控系统施工与检验

车站列控中心与DS6-K 5B联锁、CTC、微机监测之间的连接均采用RS-422接口，具有光电隔离措施，接口及通道采用了二乘二取二安全冗全结构。系统还采取了防雷和抗电磁干扰等措施，提高系统的可靠性和安全性。

达成东段采用不同物理路径的光纤构成信号列控安全数据网。安全数据网为冗余双环网，双网间物理隔离，网络设备间采用专用单模光纤连接。本段采用一根8芯信号光纤和一根6芯通信光纤组成。信号机械室设置ODF子架,通信信号分界在信号机房的ODF子架，信号ODF架至列控网络交换机的距离不宜超过15 m。

车站列控中心输出进站或进路信号机点黄灯、接近区段轨道电路发黄码控制条件，由联锁系统完成联锁、控制及驱动。联锁功能适应200 km/h动车组的安全开行要求，主要是列车通过时进路锁闭、解锁的安全性、既有正线轨道电路长度的适用性。反向按自动站间闭塞方式进行配套改造。通信协议采用TCP/IP标准进行信息交换。计算机联锁系统与CTC等系统的信息交换规程由双方共同提出，明确软硬件接口、通信协议及数据通信码位表等即可实现有效的结合。

列控中心从CTC中获得包括接发车信息、临时限速信息、运行方向信息等调度命令。LEU按照列控中心产生的应答器报文地址，实时选择对应的报文向有源应答器传送。未办理进路或LEU与应答器通信中断时，应答器应有保证行车安全的缺省报文。有源应答器的报文按应答器编码规则编制，各报文均固化在LEU中，内容包括编号、链接关系、临时限速(至限速始点距离、限速区长度、限速速度)、进路长度、电码化及线路载频、线路固定信息等。具有完备的维护、测试、管理手段，具有软件功能测试端口，并能进行脱机测试。

4.3 列控驱采信息施工与检验

本工程原为四线制继电方向电路，改为由列控中心完成方向电路功能。列控串联采集本方向区段控制的QZJ、QFJ。列控两系驱动ZGFJ、FGFJ继电器并使本方向FJ（JYXC-270，注意继电器特殊节点）转极进而带动本方向所有区段QZF或QFJ励磁。注意审查图纸与列控驱采信息位置是否相符，实验时必须全面彻底。

列控中心完成对所属车站管辖范围内所有闭塞分区轨道继电器接点信息及分界点闭塞分区灯丝继电器DJ信息的采集，并将站联信息（含分界点DJ）通过列控中心之间的通信传给临站的列控中心，由临站列控中心驱动本站所需区段的轨道继电器及分界点DJ继电器供继电编码电路使用。

列控采集全部区间区段信息及灯丝信息，由软件逻辑演算并在维修终端显示、传递给CTC系统，原CTC系统区间采集信息取消。同时取消中继站CTC分机设备，由中继站列控中心采集并传给相邻车站的列控中心，再由邻站列控中心传给CTC系统。中继站的临时限速由邻站的CTC系统下达并传给列控中心，列控中心再传给中继站列控中心，完成临时限速命令的下达、执行和撤销。

5 结束语

CTCS-2级系统特别适用于既有线路提速改造工程，本文通过对于CTCS-2级系统的原理、特点、关键技术的介绍，结合CTCS-2级系统在达成东段的实际应用，讨论了CTCS-2级系统的性能及优势，并着重介绍了应答器，对于CTSC-2系统的进一步推广和应用，以及现场实际应用中的具体施工和检验等问题，都提出了一定的见解。

[1]黎亮．CTCS-2级列控系统有源应答器报文检测设计方案[J]．铁道勘测与设计，2010(3)：21-24.

[2]贾水生．CTCS-2级列控通道维护的几点建议[J]．铁道通信信号，2010(8)：51-52.

[3]谢静高．CTCS-2级列控系统连续信息量与适应速度研究[J]．铁道通信信号，2010(7)：34-36.

[4]王丹，刘凤姣，颜晓卉．CTCS-2列车运行控制系统问题[J]．铁道技术监督，2010(4)：36-38.

[5]艾武．CTCS-2级客运专线长区段限速命令失效的分析与处理[J]．上海铁道科技，2010(1)：22-23.

[6]王勇，吴君茹．CTCS-2级列控系统在城际客专的应用[J]．铁路通信信号工程技术，2010(1)：1-4.

[7]陈江兵．浅谈客运专线CTCS-2级列控中心报文试验方法[J]．铁道通信信号，2010(1)：32-34.