1 概述

  随着中国高速铁路的迅速发展,速度为250 km/h及以上的高速铁路和客运专线基本上采用CTCS-3列控系统,实现CTCS-3列控系统的关键设备就是无线闭塞中心(RBC),RBC系统对实现高速铁路信号系统功能起着重要作用[1]。

  在工程设计时,受限于区间线路方案、RBC覆盖范围、既有RBC处理能力、对既有线影响等客观条件,新线接入高速铁路枢纽RBC设计方案存在多线共用一套RBC或其他技术措施方案。本文以徐州枢纽为例,以新建徐宿淮盐客专接入徐州枢纽因相邻线路所区间距离无法实现线路间RBC移交等限制条件为前提,对徐州枢纽既有RBC进行充分地研究,提出徐州枢纽RBC设置方案。

2 RBC功能及构成

  RBC是CTCS-3级列控系统的核心,是基于信号故障—安全计算机的控制系统,根据地面子系统或来自外部地面系统的信息,如轨道占用信息、线路数据、临时限速信息、联锁进路状态等产生列车行车许可命令,并通过GSM-R无线通信系统传输给车载ATP设备,保证其管辖之内列车的运行安全[2]。

  2.1 RBC主要功能[3]

  RBC具备以下主要功能:

  启动自检和安全侧初始化功能;

  与车载设备双向信息传输功能;

  管理车载设备注册和注销功能,并将车载设备状态发送给调度集中(CTC);

  从联锁获得的进路/轨道区段状态信息、车载设备发送的状态信息及前行列车发送的位置信息,向车载设备发送合适的行车许可功能;

  从TSRS接受临时限速命令并向车载设备发送临时限速信息的功能;

  RBC-RBC移交功能;

  控制车站设备实现CTCS-2/3等级转换的功能;

  向车载设备发送分相区相关信息功能;

  调车管理功能;

  根据调度员的紧急停车命令向车载设备发送紧急停车消息的功能;

  完善的诊断与维护功能;

  接受密匙管理系统密匙的功能;

  与 CTC设备时钟同步的功能;

  灾害信息处理的功能。

  2.2 RBC系统结构

  RBC的硬件采用冗余安全结构,设备包括:无线闭塞单元(RBU)、协议适配器(VIA)、操作控制终端、本地维护终端、司法记录器(WJRU)、ISDN服务器和交换机等设备,如图1所示。

  2.3 RBC-RBC移交

  相邻RBC的控制边界,需要进行RBC-RBC移交,以实现列车在相邻两个RBC间行车许可控制的安全切换。RBC间切换移交示意如图2所示。

  为保证列车在RBC控制权切换时不减速运行,RBC1向列车发送的行车许可应越过RBC边界,延伸该区段线路允许速度下一个完整行车许可长度(一般取值为22~26 km),RBC1的行车许可的延伸区域原则上尽可能为区间线路。

3 徐州枢纽既有RBC设置方案

  京沪高铁徐州东京沪场纳入京沪RBC7管辖。郑徐客专接入徐州枢纽时,徐州东线路所纳入京沪高铁RBC7管辖。京沪RBC7与郑徐RBC3采用直接通信方式在郑徐中继站20与徐州东线路所集中区分界点处进行RBC移交。

  徐州枢纽RBC管辖范围如图3所示。

  既有京沪RBC7管辖徐州东、宿州东、徐州东线路所、京沪中继站40~48,管辖京沪高铁正线上、下行线各143 km,徐州联络线6 km,徐州东联络线2 km及郑徐客专正线7 km,与相邻3个RBC(京沪RBC6、京沪RBC8、郑徐RBC3)接口通信,京沪RBC7控制列车数为49列车。

  既有京沪RBC6管辖滕州东、枣庄、京沪中继站34~39,管辖京沪高铁正线上、下行线各103 km,与2个车站联锁接口,与相邻2个RBC(京沪RBC5、京沪RBC7)接口通信,京沪RBC6控制列车数为26列车。 

4 徐宿淮盐接入徐州枢纽RBC设置方案
4.1 徐州枢纽RBC方案

  徐宿淮盐客专接入徐州枢纽,新建徐州东徐淮场及2条动走线,新建后马庄站(预留徐连客专接入条件),新建徐州东京沪上、下行联络线,改建徐州东京沪场。徐宿淮盐客专与郑徐客专正线贯通;徐宿淮盐客专由后马庄下线后经徐州东京沪场上下行联络线接入徐州东京沪场,与京沪高铁相连;徐连客专由后马庄站接入徐宿淮盐客专。接入后京沪高铁、郑徐客专、徐宿淮盐客专、徐连客专共4条CTCS-3客专线路交汇于徐州枢纽。

  根据高铁设计规范要求,同一车站设置多个车场,且各车场均采用CTCS-3级列控系统时,如有转场列车作业,车站各场宜共用一套RBC[4]。当车场股道较多且一个RBC容量不能满足多个车场需要,或多个车场不为同一个调度所指挥时,应采取其他技术措施。

  徐州东线路所与徐州东徐淮场间、徐州东徐淮场与后马庄间线路距离均太近,区间无信号点,无法实现RBC移交,且京沪RBC7目前控车数量为49;新建13股道徐州东徐淮场和徐州东京沪上下行联络线,京沪RBC7无法将其纳入管辖,因此在充分考虑既有设备处理能力,且最大限度地降低对既有京沪高铁正线运营影响的前提下,提出如下两个徐宿淮盐接入徐州枢纽RBC设置方案。

  方案一:将徐州东线路所和徐州东京沪场由京沪RBC7调整至徐宿淮盐RBC1管辖,并将京沪客专正线中继站40和中继站41调整至归京沪RBC6管辖。

  方案二:徐州东徐淮场由徐宿淮盐RBC1管辖,徐州东京沪场由京沪RBC7管辖,将徐州东线路所由京沪RBC7调整至由徐宿淮盐RBC1管辖。

4.2 RBC设置方案一的研究

  将徐州东京沪场、徐州东线路所由京沪RBC7调整至由徐宿淮盐RBC1管辖,将京沪客专正线中继站40和中继站41调整至归京沪RBC6管辖。

  方案一徐州枢纽RBC管辖范围如图4所示。

  方案一徐宿淮盐RBC1管辖徐州东徐淮场、徐州东京沪场、后马庄、徐州东线路所,管辖徐宿淮盐客专正线上、下行线各23 km,管辖郑徐客专正线7 km,徐州东联络线2 km、徐州东京沪上下行联络线5 km,管辖京沪高铁正线上、下行线各15 km;管辖徐州联络线6 km;与4个车站联锁(徐州东线路所、徐州东徐淮场、后马庄站、徐州东京沪场)接口,与相邻5个RBC(郑徐RBC3、京沪RBC7、京沪RBC6、徐宿淮盐RBC2、徐连RBC1)接口通信,徐宿淮盐RBC1控车数为53列车。

  徐州枢纽RBC间采用RBC-RBC直接通信方式进行移交,徐州枢纽RBC移交位置如下。

  1)徐宿淮盐RBC1与郑徐RBC3在郑徐中继20与徐州东线路所集中区分界点处移交。

  2)徐宿淮盐RBC1与京沪RBC7在京沪高铁正线徐州东京沪场与中继站42集中区分界点处移交。

  3)徐宿淮盐RBC1与京沪RBC6在京沪高铁正线徐州东京沪场与中继站41集中区分界点处移交。

  4)徐宿淮盐RBC1与徐宿淮盐RBC2在徐宿淮盐中继1与双沟镇站集中区分界点处移交。

4.3 RBC设置方案二的研究 

  徐州东徐淮场由徐宿淮盐RBC1管辖,徐州东京沪场由京沪RBC7管辖,徐宿淮盐客专接入将徐州东线路所由京沪RBC7调整至由徐宿淮盐RBC1管辖。

  方案二徐州枢纽RBC管辖范围如图5所示。

  徐宿淮盐RBC1管辖徐州东徐淮场、后马庄、徐州东线路所、中继站1,管辖徐宿淮盐客专正线上、下行线各32 km,管辖及郑徐客专正线7 km,徐州东联络线1 km、徐州东京沪上下行联络线2 km,预留管辖徐连20 km线路,与3个车站联锁(徐州东线路所、徐州东徐淮场、后马庄站)接口,与相邻4个RBC(郑徐RBC3、京沪RBC7、徐宿淮盐RBC2、徐连RBC1)接口通信,徐宿淮盐RBC1控车数为37列车。

  徐州枢纽RBC间采用RBC-RBC直接通信方式进行移交,徐州枢纽RBC移交位置如下。

  1)徐宿淮盐RBC1与郑徐RBC3,在郑徐中继20与徐州东线路所集中区分界点处移交。

  2)徐宿淮盐RBC1与京沪RBC7在徐州东联络线区间信号点(1907、1910)、徐州东京沪上下行联络线区间信号点(13、22)处移交。

  3)徐宿淮盐RBC1与徐宿淮盐RBC2在徐宿淮盐中继1与双沟镇站集中区分界点处移交。

  4)徐宿淮盐RBC1预留与徐连RBC接口通信。

4.4 方案比较

  徐宿淮盐客专接入徐州枢纽两个方案进行比较,方案一和方案二在管辖范围及控制列车数量等均满足相关技术规范的要求。

  方案一主要存在如下问题。

  1)将徐州东京沪场纳入徐宿淮盐新设的RBC1控制,对京沪客专运营干扰较大。京沪高铁已经开通运营,既有列控软件修改量大,软件升级、试验、联调联试等困难大,风险高。

  2)数据修改影响范围大。京沪高铁、徐宿淮盐客专共用1套RBC,管内每一条客专数据的修改都将引起徐宿淮盐RBC1修改,影响范围大。

  3)与调度区划不一致,设备施工影响淮盐和京沪2个调度台,施工要点难度大,影响范围大。

  方案一修改工作均为开通运营线施工,现场施工、现场测试验证等工作只能在天窗点进行,需要长时间在既有线进行施工,影响既有京沪高铁正线运营线路行车安全,现场实施难度大、风险大。

  方案二相对于方案一的优势。

  1)京沪场与徐淮场分场设置RBC,极大程度减少了故障影响面,且便于后期维护。

  2)仅修改徐州东线路所相关范围,对既有设备修改较少,对京沪高铁正线正常运营的影响相对较少。

  3)为后期徐连客专引入创造条件。

  方案二的限制条件:为实现RBC在联络线上移交,联络线反向双接近发码不能合并。根据《列控系统相关规范补充规定》(铁总运[2016]222号),“如区间只有1架信号点,反向合并发码后,如后方站站内侧线有低于80 km/h的限速,会导致前方站接近区段只能发UU”,可能会严重影响运输效率,故联络线取消反向双接近合并发码能提高运输效率,此外,联络线取消反向双接近合并发码方案已在长沙枢纽实施并应用良好。

4.5 实施方案

  综上所述,为尽可能减少对既有已开通线路正常运营的影响,徐宿淮盐接入徐州枢纽RBC设置方案建议在徐州东联络线、徐州东京沪上下行联络线反向双接近可不合并发码的前提下,采用徐州东徐淮场由徐宿淮盐RBC1管辖,徐州东京沪场由京沪RBC7管辖,将徐州东线路所由京沪RBC7调整至由徐宿淮盐RBC1管辖的方案二。

5 结语

  高速铁路枢纽合理的RBC设置方案,可以保障行车安全、减少对既有线的影响、易于后期运营维护、降低工程投资。RBC设置需要全方面的考虑,随着新线路的陆续建设,会有不同的RBC设置限制条件出现,针对每一种新情况认真分析、仔细研究、不断积累经验,才能更好的服务于高速铁路建设事业。

参考文献

  [1]陈艳华.郑西客运专线无线闭塞中心系统研究[J].西安铁路职业技术学院学报,2010(1):9-12.

  [2]石先明.高速铁路CTCS-3级列控系统无线闭塞中心工程设计[J].中国铁路,2009(11):1-6.

  [3]国家铁路局.TB/T 3330-2015 无线闭塞中心技术规范 [S].北京:中国铁道出版社,2016.

  [4]国家铁路局.TB10621-2014 高速铁路设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2015.

  [5]周南骏,刘翔. CTCS-3级列控系统中RBC功能需求及接口分析[J].铁路通信信号工程技术,2016,13(4):28-32.

  [6]池春玲,谢静高.郑州东枢纽RBC设置方案研究[J].铁路通信信号工程技术,2016,13(3):1-7.

  [7]王猛,周宇晖.CTCS-3级列控系统无线超时问题分析[J].铁路通信信号工程技术,2011,8(2):5-9.

  [8]解峰. 合福高铁接入合肥枢纽行车调度台设置总体技术方案研究[J].铁路通信信号工程技术,2015,12(6):5-10.

  [9]潘登,郑应平.CTCS-3列控系统RBC切换的形式化建模、分析与验证[J].计算机应用研究,2013,30(2):443-445.