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枢纽车站列控系统优化设计

期刊目录网交通运输论文发表2022-06-28 09:40关注(1)

  枢纽车站往往有多条高铁引入,列控系统改造方案复杂,列控系统制式的选择与优化尤其重要。以京雄城际引入北京西站为例,通过北京西客场列控制式现状分析,认为北京西站采用CTCS-2级列控系统是可行的;通过调整RBC数据边界、合理设置等级转换点等实现对枢纽列控系统的优化。

枢纽车站列控系统优化设计

  关键词:枢纽车站;列控系统;无线闭塞中心;等级转换;优化

  随着我国高速铁路路网日趋完善,多条高铁多方向汇聚于各枢纽车站,由于建设时间不同,新建线路引入既有高铁枢纽车站,往往会引起枢纽车站的相关改造工程。枢纽车站列控系统的改造,涉及枢纽车站、相邻车站的列控中心以及既有临时限速服务器TSRS改造,同时会引起CTCS-3级(简称“C3”)高铁线路无线闭塞中心RBC的软件修改。由于枢纽车站进路多,因此,改造引起的车站及相邻既有线路联调联试的工作量较大,试验影响范围广,测试序列多,调试周期长,耗费大量的人力物力,增加枢纽车站的运营调试风险,同时也制约铁路工程项目建设工期。在此背景下,关于枢纽车站列控制式的选择也引起了一定的讨论。本文以京雄城际引入北京西站对北京西列控制式调整为例,研究对枢纽车站列控系统的优化设计。

  1京雄城际引入北京西站列控改造

  1.1北京西客场列控系统既有情况

  北京西站为直属特等站,是全国最大的铁路综合客运站之一,主要承担西南方向客流集散。北京西客场有股道20条,既有ⅡG~11G未布置应答器,主要办理京广线、京九线等部分普速客车始发、终到作业;ⅠG、ⅫG~20G按C3列控系统布置应答器,承担京广高速动车组始发、终到作业。北京西至京广高速的京广高速京西联络线为C3列控系统;北京西客场至北京动车段方面的京西动走线为既有线CTCS-2(简称“C2”)标准;北京西站经地下直径线至北京站,以及北京西经西长线至后吕村均为CTCS-0标准,北京西客场枢纽信号平面示意见图1。北京西客场设置1套列控中心和1套计算机联锁设备。京广高速北京局范围内设置1套TSRS,在北京西枢纽范围内共2套RBC,RBC覆盖范围如图2所示,其中RBC1管辖范围为京石中继1、北京西客场石家庄方向ⅠG及ⅫG~20G的接发车进路。装备C3级列控系统车载设备的动车组以C3级列控模式由石家庄方向进入北京西客场停车,以C2级列控模式向石家庄方向发车,并在北京西站至京石中继1区间自动转换为C3级列控模式。北京西客场与北京动车段的接发车均为C2级列控模式。

  1.2京雄城际引入北京西站方案

  新建京雄城际铁路工程在北京枢纽自李营线路所利用既有西黄线引入北京西客场。北京西客场(不含)至李营线路所作为京雄城际正线,新设标准C2级列控系统,北京西客场(不含)至李营线路所调整为新设京雄城际调度台管辖。为解决京雄城际引入北京西客场既有接发动车组能力紧张问题,增加北京西站运输组织灵活性,北京西客场新增ⅡG~11G列控覆盖,从而实现全股道列控覆盖。

  2北京西客场列控制式现状分析

  京雄城际引入北京西客场,将会引起既有北京西客场TCC软件修改,以及既有京广高速北京局范围内TSRS数据修改。经测算,北京西客场如维持既有C3级列控系统车站,结合全股道列控覆盖的改造方案,除北京西客场列控中心软件修改引起的C2测试序列外,还将引起京广高速RBC1的修改[1]。北京西客场20条股道完成3种车型的C3级动车验证至少需要16000min(约800条测试序列),若2组动车组同时测试也需要8000min。北京西客场高普结合,变更进路多,且仅有1套联锁和1套列控中心软件,天窗时间短,C3序列的测试周期约需175个天窗,如再加上C2测试序列,按每天有天窗点计算,仅北京西客场完成全部试验就需约8个月,完全无法满足工期需求,而且每次天窗软件换装回退也会带来较大风险。若北京西客场改为C2车站,可减少测试序列,节约天窗数量,保证工程实施进度,降低北京西站的运营安全风险。京广高速京西联络线杜家坎线路所至北京西客场间线路最高允许速度为160km/h,京雄城际在李营至北京西线路最高允许速度为120km/h,北京西枢纽地区列车运行速度较低,且北京西客场无图定通过进路,采用C2级列控系统配置完全满足速度目标值的要求,不会对运输效率产生影响。为缩小复杂枢纽地区改造工程对动车验证及联调联试的影响范围,同时降低在建丰台京广高速场接入京广高速正线,以及地下直径线升级为C2列控系统等近期改造工程对北京西客场列控及京广高速RBC造成的影响,有必要对北京西站列控制式进行优化。

  3列控系统优化需求分析

  1)以京广高速杜家坎线路所为结点,将道岔侧向引入的北京西客场以及道岔直向引入的在建丰台京广高速场均作为C2列控系统车站(丰台京广高速场至杜家坎线路所的京广客专联络线为在建铁路,设计最高速度为160km/h,批复为CTCS-2级列控系统)。若将等级转换点设在杜家坎线路所至涿州东区间,动车组在杜家坎线路所外方自动完成C3/C2的等级转换,可同时满足北京西客场及丰台京广高速场作为C2列控系统车站,且在丰台京广高速场至杜家坎线路间无需设置等级转换相关应答器。2)调整后的C3/C2等级转换点设置不应影响既有京广高速的正线速度及运营效率,同时也不能影响丰台京广客专联络线的正线设计速度。需选择合适位置设置等级转换,在京广高速正线速度降至C2允许速度后设置等级转换点[2]。3)RBC数据范围不覆盖京广高速京西联络线及京广客专联络线,可避免后期北京西客场联锁修改对京广高速RBC的影响,同时避免丰台站改工程新建京广客专联络线引入杜家坎线路所引起的京广高速RBC修改,因此有必要对RBC的数据覆盖范围进行同步优化。

  4列控系统优化方案

  为了满足上述功能需求,并且满足等级转换尽量避免设于分歧道岔处[3],将RBC数据边界和等级转换点设置的研究范围放在杜家坎线路所至涿州东区间。杜家坎线路所S/SN外方的线路速度、坡度示意见图3。

  4.1RBC数据边界

  考虑RBC数据范围不能包含北京西客场及丰台京广高速场2站及所辖区间(京石中继1管辖范围以内的区间闭塞分区信息仍由北京西客场联锁传给RBC,丰台京广高速场与杜家坎线路所的区间均纳入丰台京广高速场管辖),根据《CTCS-2/CTCS-3级列控系统等级转换应用原则(V1.0)》(运基信号[2011]170号),“C3→C2等级转换点后常用制动距离内C2区域的相关车站应纳入RBC数据范围[4]”,因此将RBC2的数据边界缩至杜家坎线路所S/SN信号机处,既可满足RBC数据与2站及管辖区间的切割,又可在不降低京广高速运营速度前提下,适当扩大C3→C2执行点的设置范围。

  4.2C2→C3等级转换点设置

  利用杜家坎线路所S/SN外方原设置的用于列控降级C2后列车重新恢复C3级运行的,连接RBC和C2/C3转换预告、执行等应答器组,可满足北京西方面去往京广高速正线的C2→C3的等级转换需求[5]。对于杜家坎S/SN外方至涿州东区间,从北京西方面和从丰台方面至此区段的线路允许速度相同,这些既有应答器的设置同样可以满足丰台方面至京广高速的动车组,按允许速度从连接RBC至等级转换执行应答器组走行的距离要求,因此可以利用既有的连接RBC及C2/C3转换预告、执行应答器组实现丰台至京广高速正线的C2→C3等级转换,不必新增应答器。

  4.3C3→C2等级转换点设置

  C3→C2的设置方案为本次研究的重点,以RBC边界位于杜家坎S/SN信号机处为前提条件,如图4所示,L为杜家坎线路所RBC数据边界至C3动车组速度降为C2等级允许速度的距离,且执行应答器组不宜设在列车制动区(降速区)的轨道区段[6],因此,执行点最好选择在速度较为平稳的区间[7]。由执行点制动至0的常用制动曲线制动距离为L1,L2为执行应答器组的设置范围,即如果执行点选择在L2内,就可满足动车组在不降速条件下完成C3/C2转换。此外,C3→C2预告点与执行点距离应不小于C3等级速度降至C2允许速度的距离,外加5s的最高允许速度走行距离,如将预告点也放入L2范围内,即动车组在降至C2允许速度内进行预告,可缩短预告应答器和执行应答器的距离,将L2进一步拆分为L3和L4,L3为C3/C2执行应答器的设置范围,L4为C3/C2预告应答器的设置范围。从实际情况看,在杜家坎S进站(以上行线举例分析,下行线反向一致)约4.575km外方,京石正线允许速度为310km/h,在4.575km以内,线路允许速度已降为190km/h,在C2允许速度范围内,即L为4575m。另考虑执行点至RBC数据边界距离应大于动车组以190km/h速度运行的常用制动距离,按最不利车型常用制动距离并取一定余量,即L1=3000m,以190km/h走行5s约为264m,即L4不小于264m。L3=4575-3000-264=1311m,即执行点选择的里程范围L3为K15+625~K16+936[8]。综合考虑闭塞分区设置和等级转换执行应答器组宜与区间或定位应答器组合并等要求配置[9],并充分利用既有应答器,经测算在上行正线利用既有B0164(里程为K16+479)的大号码应答器组,下行线将B0169(里程为K16+818)定位应答器组补双,作为C3/C2执行应答器,在应答器报文中增加[ETCS-41]信息包,上行线新设B0170应答器组发送C3/C2预告报文,下行线新设B0171发送C3/C2反预告报文信息[10]。应答器调整示意见图5。丰台站至杜家坎区间不设置级间转换应答器,且RBC边界位于杜家坎线路所进站外方,丰台站后期改造无RBC修改工作量。调整后C3动车组在杜家坎线路所至涿州东间切换为C2列控系统进入北京西客场或丰台京广高速场,C3动车组由北京西客场或丰台京广高速场按C2列控系统发车,在杜家坎线路所至涿州东间切换为C3列控系统。京雄城际及动车段走行线均以C2列控系统控车进出北京西客场。在工程实施中,大大压缩了北京西站动车验证周期,最终工程顺利开通。

  5结论

  枢纽车站引入线路多,站场规模大,枢纽内动车组运行速度不高,新线或利用既有线引入枢纽车站对既有车站及相关列控系统的改造往往工程设计方案复杂,实施难度大,影响范围广,验证周期长,尤其对于采用C3列控系统的枢纽车站,完成一系列工程内容将投入成倍的时间及人力、物力成本,风险也相应提高。因此枢纽车站列控制式的选择要充分结合实际情况具体问题具体分析,找到设计方案与工程可实施性的最佳平衡点。本文以京雄城际引入北京西站为例,对枢纽列控制式的选择及优化措施进行论述,具有一定的借鉴意义。

  《枢纽车站列控系统优化设计》来源于《铁道通信信号》2022,58(06)作者:关晓磊

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