客运专线CTCS-2中车站有源应答器设置探讨
交大微联
摘 要:
在CTC-2列控系统中，应答器是重要的安全基础设备。本文重点阐述有源应答器在CTCS-2中的配置以及实现的功能，同时指出客运专线CTCS-2中有源应答器的配置有待完善的地方，从技术角度提出对相关配置和对应规范约定的建议。
关键词:
应答器 完全监控 部分监控 列车超速防护
Abstract:
In the CTC-2 train control system, the balise is an important security device. This article focuses on the active balise's features of configuration and implementation function in the CTC-2. Also it points out some aspects that the active balise's configuration needs to be improved in the passenger line CTCS-2. And it gives some suggestion of the related configuration and the corresponding norms conventions from a technical point of view.
Keyword:
Balise Full Supervision Partial Supervision Automatic Train Protection
CTCS-2级列控系统，基于轨道电路和应答器传输信息，适用于高速和中速区段，地面可不设通过信号机，司机凭车载信号行车，满足客运专线和高速运输的需求。CTCS-2级有两种运行模式：由于应答器信息接收异常导致线路数据丢失，或者由于其他原因导致列控车载设备无线路数据时系统处于部分监控模式；当列控车载设备具有列车控制所需的基本数据，包括列车位置、轨道电路信息，应答器的线路信息、限速信息、车载设备预置的列车参数等，列控车载设备可生成目标-距离模式曲线，系统处于完全监控模式。
1． 客运专线CTCS-2车站有源应答器设置特点
客运专线目前有源应答器设置的特点：
1）当进路信号机防护的进路不唯一时，在进路信号机外方30±0.5m 处设置由一个有源和一个无源应答器构成的应答器组；
2）对于有调车作业并有可能危及正线列车运行安全的调车信号机外方15±0.5m 处设置由一个有源应答器和一个无源应答器构成的应答器组。
3）进站信号机（含反向）外方30±0.5m 处设置由一个有源应答器和两个及以上无源应答器构成的应答器组。
4）在车站到发线和有图定转线作业的正线出站信号机设置由一个有源应答器和一个无源应答器构成的应答器组。对客货共线的客运专线，出站信号机处的应答器组安装在出站信号机绝缘节前方65±0.5m 处。对仅开动车组的客运专线，到发线出站信号机处的应答器组安装在出站信号机绝缘节前方20±0.5m 处，正线出站信号机处的应答器组安装在出站信号机绝缘节前方30±0.5m 处。
图1 客运专线CTCS-2车站有源应答器分布示意图
客运专线车站有源应答器设置的功能：
1）兼顾了效率和安全。到发线上增设应答器组，使得出站信号机处应答器组与出站口应答器组形成冗余，管辖范围内有/无限速时候，若出站口应答器丢失不影响运行效率，也不影响安全；进站口和出站口设置有源应答器组，当列车弯进直出或者直进直出的时候，即使出站口应答器信息丢失，也不影响运行效率和安全；
2）防护作用。到发线处的有源应答器在无发车进路时发送绝对停车信息；进站口的有源应答器，在无接车进路时候，发送默认报文或停车报文；存在多条进路的进路信号机前设置进路应答器组，当进路信号机未开放，列控中心控制应答器发送默认报文或者停车报文；在可能危及列车运行安全调度的调车信号机外方设置有源应答器组，当调车信号关闭，应答器发送调车危险信息。若列车在信号未开放前越过该应答器组，列控车载接收到该信息后，将实施制动。
3）临时限速信息的冗余功能。对于直进直出列车正线通过，进站信号机处的应答器提供的临时限速信息与出站口形成冗余覆盖；对于到发线的发车，出站信号机处有源应答器提供一定范围内的临时限速度信息，可与出站口处的应答器信息构成冗余；对于弯进直出的列车通过进路，进站口信息和出站口形成部分冗余，当出站口应答器信息丢失，不影响列车的安全控车。
4）弯进直出、到发线的接/发车、直进直出条件下，有源应答器提供的信息可满足车载处于完全监控模式。
2．正线出站信号机处增设有源应答器
就作者目前所了解的资料信息，客运专线CTCS-2车站有源应答器仅在“有图定转线作业的正
线出站信号机设置由一个有源应答器和一个无源应答器构成的应答器组”，该适用于调车作业时才设置，其余情况下在正线出站信号机处没有设置有源应答器组，参见图1所示。
如果正线直股发车只有一个主要方向， 没有次要方向的话，则目前客运专线CTCS-2车站有源应答器的设置是可以解决进站信号机处应答器提供的信息失效问题；如果客运专线正线直股存在多方向发车的话，那么随着进站信号机的开放，进站信号机处的应答器所提供的信息可能与发车进路所对应出站口处的应答器所提供的信息不构成冗余，而且列车在越过出站信号机后，进站信号机处应答器所提供的信息在弯出时可能失效（如果不失效，可能有风险）。这样导致如下情况：1）在弯出的时候，车载必然不能以完全监控模式运行到出站口；2）进站信号机处应答器提供的信息预告前方发车进路信息是错误的。
如果在正线出站信号机处未设置有源应答器，首先，假设不存在多方向发车的情况下，当出站信号未开放，列控中心不具备可以控制出站信号机处应答器发送绝对停车信息的能力，失去了对冒进出站信号的一个防护；其次，如果具备多方向发车，那么直进弯出时候，进站口提供的信息，过了出站信号机后部分信息不可用（提供的信息与前方的进路不一致），这样，在站内的作业存在应答器提供信息的不可用性和站内作业的部分监控。
为此，如果在正线股道上的出站信号机处也设置应答器组，则可具备在正线股道实现弯出的完全监控，而不是弯出的部分监控模式。
建议方案应答器设置如图2：
图2 解决正线侧出的应答器设置示意图
通过在正线股道设置定位无源应答器，在正线出站信号机处设置有源应答器，根据信号开放结合进路情况发送相应的报文信息。若接车信号开放，当发车信号关闭时，正线出站有源应答器发送发车方向有效的绝对停车报文，该报文只含绝对停车信息包，客观上具有一定的安全措施防冒进；如果是直进：进站信号机处的应答器提供进路信息到出站信号机处范围内的应答器链接、临时限速度等信息；如果是弯进：进站信号机处的应答器提供进路信息到出站信号机处范围内的应答器链接、临时限速度、轨道区段、线路速度等信息。
当发车信号开放后，弯出时出站信号机处应答器发送对发车方向有效的应答器链接、线路允许速度、轨道区段、临时限速及特殊区段等信息，这样即可提供弯出的线路数据信息（线路坡度，线路速度、轨道区段等信息）和临时限速、链接信息，以便与弯出所对应出站口的应答器信息构成冗余；当弯进（侧线接车-2/3）弯出通过进路，进站信号机处应答器提供接车进路以及发车进路所对应的出站口范围内的轨道区段、临时限速、链接信息、线路速度等信息。
当发车信号开放后，直出时出站信号机处应答器发送对发车方向有效的应答器链接信息、临时限速信息；当直进直出通过进路，进站信号机处的应答器提供直出到出站口范围内的应答器链接、临时限速度等信息。
这样对于直股多方向发车的客运专线站场，通过在车站的地面应答器设置，可确保列控中心提供的信息与进路一致，并且提供给车载的信息可满足列控车载系统处于完全监控模式。
这样如上的方案即可解决车站正线具备多方向发车下的弯进弯出（可直股发车）、直进弯出的完全监控问题，同时也增加了对出站信号未开放，对列车冒进的一定防护功能。
3. 建议方案特点
由于建议方案在正线出站信号机处增加了有源应答器，所以增加了临时限速的更新点，那么从运输调度上而言，可以做到本站到前方站的出站信号机范围内设置3处临时限速的可能，那么对于正线接车，临时限速的预告范围可以适度修改（缩短到出站信号机），以便临时限速的更新，这实际上多开了一个可以下达执行临时限速的时机，方便了调度人员操作；其次，对于正线直股发车进路上以及一定范围内存在的临时限速，保留既有线C2下的进站信号机降级，以确保列车正线通过时在出站信号机处的应答器处收到临时限速信息，而可以满足制动的需要。
不足之处是：
增加4个有源应答器，1个LEU ，设备增加，成本增加；
优点是：
1） 彻底解决了站内的直进弯出或者弯进弯出（具直股发车）下不能完全监控情况；
2） 出站信号机处增加有源应答器，客观上，出站信号机未开放，应答器输出绝对停车信
息，对列车冒进闯红灯有一定防护；
3） 增加了临时限速更新点，方便并简化了调度人员对临时限速执行的下达时机选择；
4） 站内除了中继站外，确保了出站信号机处应答器提供的临时限速信息和出站口处应答
器提供的临时限速信息的具备冗余或者延续性覆盖，增加了可用性。
作为一种建议方案，该方案的实现会涉及到相关的一系列技术以及配置的变动，而这样的一系列的技术等，还需要探讨甚至专题讨论。
4．参考文献
1）科技运 [2007] 43号：既有线CTCS-2级列车运行控系统技术规范
2）科技运 [2007] 44号：既有线CTCS-2级列控系统车站列控中心技术规范
3）科技运 [2007] 45号：既有线CTCS-2级列控系统车载设备技术规范
4）客运专线列控系统临时限速技术规范（V2.0）
5）科技运 [2010] 138号 ：列控中心技术规范
6）科技运 [2010] 136 号：CTCS-2级列控系统应答器应用原则
7）科技运 [2010] 21 号：CTCS-3级列控系统应答器应用原则
客运专线CTCS-2中车站有源应答器设置探讨
交大微联
摘 要:
在CTC-2列控系统中，应答器是重要的安全基础设备。本文重点阐述有源应答器在CTCS-2中的配置以及实现的功能，同时指出客运专线CTCS-2中有源应答器的配置有待完善的地方，从技术角度提出对相关配置和对应规范约定的建议。
关键词:
应答器 完全监控 部分监控 列车超速防护
Abstract:
In the CTC-2 train control system, the balise is an important security device. This article focuses on the active balise's features of configuration and implementation function in the CTC-2. Also it points out some aspects that the active balise's configuration needs to be improved in the passenger line CTCS-2. And it gives some suggestion of the related configuration and the corresponding norms conventions from a technical point of view.
Keyword:
Balise Full Supervision Partial Supervision Automatic Train Protection
CTCS-2级列控系统，基于轨道电路和应答器传输信息，适用于高速和中速区段，地面可不设通过信号机，司机凭车载信号行车，满足客运专线和高速运输的需求。CTCS-2级有两种运行模式：由于应答器信息接收异常导致线路数据丢失，或者由于其他原因导致列控车载设备无线路数据时系统处于部分监控模式；当列控车载设备具有列车控制所需的基本数据，包括列车位置、轨道电路信息，应答器的线路信息、限速信息、车载设备预置的列车参数等，列控车载设备可生成目标-距离模式曲线，系统处于完全监控模式。
1． 客运专线CTCS-2车站有源应答器设置特点
客运专线目前有源应答器设置的特点：
1）当进路信号机防护的进路不唯一时，在进路信号机外方30±0.5m 处设置由一个有源和一个无源应答器构成的应答器组；
2）对于有调车作业并有可能危及正线列车运行安全的调车信号机外方15±0.5m 处设置由一个有源应答器和一个无源应答器构成的应答器组。
3）进站信号机（含反向）外方30±0.5m 处设置由一个有源应答器和两个及以上无源应答器构成的应答器组。
4）在车站到发线和有图定转线作业的正线出站信号机设置由一个有源应答器和一个无源应答器构成的应答器组。对客货共线的客运专线，出站信号机处的应答器组安装在出站信号机绝缘节前方65±0.5m 处。对仅开动车组的客运专线，到发线出站信号机处的应答器组安装在出站信号机绝缘节前方20±0.5m 处，正线出站信号机处的应答器组安装在出站信号机绝缘节前方30±0.5m 处。
图1 客运专线CTCS-2车站有源应答器分布示意图
客运专线车站有源应答器设置的功能：
1）兼顾了效率和安全。到发线上增设应答器组，使得出站信号机处应答器组与出站口应答器组形成冗余，管辖范围内有/无限速时候，若出站口应答器丢失不影响运行效率，也不影响安全；进站口和出站口设置有源应答器组，当列车弯进直出或者直进直出的时候，即使出站口应答器信息丢失，也不影响运行效率和安全；
2）防护作用。到发线处的有源应答器在无发车进路时发送绝对停车信息；进站口的有源应答器，在无接车进路时候，发送默认报文或停车报文；存在多条进路的进路信号机前设置进路应答器组，当进路信号机未开放，列控中心控制应答器发送默认报文或者停车报文；在可能危及列车运行安全调度的调车信号机外方设置有源应答器组，当调车信号关闭，应答器发送调车危险信息。若列车在信号未开放前越过该应答器组，列控车载接收到该信息后，将实施制动。
3）临时限速信息的冗余功能。对于直进直出列车正线通过，进站信号机处的应答器提供的临时限速信息与出站口形成冗余覆盖；对于到发线的发车，出站信号机处有源应答器提供一定范围内的临时限速度信息，可与出站口处的应答器信息构成冗余；对于弯进直出的列车通过进路，进站口信息和出站口形成部分冗余，当出站口应答器信息丢失，不影响列车的安全控车。
4）弯进直出、到发线的接/发车、直进直出条件下，有源应答器提供的信息可满足车载处于完全监控模式。
2．正线出站信号机处增设有源应答器
就作者目前所了解的资料信息，客运专线CTCS-2车站有源应答器仅在“有图定转线作业的正
线出站信号机设置由一个有源应答器和一个无源应答器构成的应答器组”，该适用于调车作业时才设置，其余情况下在正线出站信号机处没有设置有源应答器组，参见图1所示。
如果正线直股发车只有一个主要方向， 没有次要方向的话，则目前客运专线CTCS-2车站有源应答器的设置是可以解决进站信号机处应答器提供的信息失效问题；如果客运专线正线直股存在多方向发车的话，那么随着进站信号机的开放，进站信号机处的应答器所提供的信息可能与发车进路所对应出站口处的应答器所提供的信息不构成冗余，而且列车在越过出站信号机后，进站信号机处应答器所提供的信息在弯出时可能失效（如果不失效，可能有风险）。这样导致如下情况：1）在弯出的时候，车载必然不能以完全监控模式运行到出站口；2）进站信号机处应答器提供的信息预告前方发车进路信息是错误的。
如果在正线出站信号机处未设置有源应答器，首先，假设不存在多方向发车的情况下，当出站信号未开放，列控中心不具备可以控制出站信号机处应答器发送绝对停车信息的能力，失去了对冒进出站信号的一个防护；其次，如果具备多方向发车，那么直进弯出时候，进站口提供的信息，过了出站信号机后部分信息不可用（提供的信息与前方的进路不一致），这样，在站内的作业存在应答器提供信息的不可用性和站内作业的部分监控。
为此，如果在正线股道上的出站信号机处也设置应答器组，则可具备在正线股道实现弯出的完全监控，而不是弯出的部分监控模式。
建议方案应答器设置如图2：
图2 解决正线侧出的应答器设置示意图
通过在正线股道设置定位无源应答器，在正线出站信号机处设置有源应答器，根据信号开放结合进路情况发送相应的报文信息。若接车信号开放，当发车信号关闭时，正线出站有源应答器发送发车方向有效的绝对停车报文，该报文只含绝对停车信息包，客观上具有一定的安全措施防冒进；如果是直进：进站信号机处的应答器提供进路信息到出站信号机处范围内的应答器链接、临时限速度等信息；如果是弯进：进站信号机处的应答器提供进路信息到出站信号机处范围内的应答器链接、临时限速度、轨道区段、线路速度等信息。
当发车信号开放后，弯出时出站信号机处应答器发送对发车方向有效的应答器链接、线路允许速度、轨道区段、临时限速及特殊区段等信息，这样即可提供弯出的线路数据信息（线路坡度，线路速度、轨道区段等信息）和临时限速、链接信息，以便与弯出所对应出站口的应答器信息构成冗余；当弯进（侧线接车-2/3）弯出通过进路，进站信号机处应答器提供接车进路以及发车进路所对应的出站口范围内的轨道区段、临时限速、链接信息、线路速度等信息。
当发车信号开放后，直出时出站信号机处应答器发送对发车方向有效的应答器链接信息、临时限速信息；当直进直出通过进路，进站信号机处的应答器提供直出到出站口范围内的应答器链接、临时限速度等信息。
这样对于直股多方向发车的客运专线站场，通过在车站的地面应答器设置，可确保列控中心提供的信息与进路一致，并且提供给车载的信息可满足列控车载系统处于完全监控模式。
这样如上的方案即可解决车站正线具备多方向发车下的弯进弯出（可直股发车）、直进弯出的完全监控问题，同时也增加了对出站信号未开放，对列车冒进的一定防护功能。
3. 建议方案特点
由于建议方案在正线出站信号机处增加了有源应答器，所以增加了临时限速的更新点，那么从运输调度上而言，可以做到本站到前方站的出站信号机范围内设置3处临时限速的可能，那么对于正线接车，临时限速的预告范围可以适度修改（缩短到出站信号机），以便临时限速的更新，这实际上多开了一个可以下达执行临时限速的时机，方便了调度人员操作；其次，对于正线直股发车进路上以及一定范围内存在的临时限速，保留既有线C2下的进站信号机降级，以确保列车正线通过时在出站信号机处的应答器处收到临时限速信息，而可以满足制动的需要。
不足之处是：
增加4个有源应答器，1个LEU ，设备增加，成本增加；
优点是：
1） 彻底解决了站内的直进弯出或者弯进弯出（具直股发车）下不能完全监控情况；
2） 出站信号机处增加有源应答器，客观上，出站信号机未开放，应答器输出绝对停车信
息，对列车冒进闯红灯有一定防护；
3） 增加了临时限速更新点，方便并简化了调度人员对临时限速执行的下达时机选择；
4） 站内除了中继站外，确保了出站信号机处应答器提供的临时限速信息和出站口处应答
器提供的临时限速信息的具备冗余或者延续性覆盖，增加了可用性。
作为一种建议方案，该方案的实现会涉及到相关的一系列技术以及配置的变动，而这样的一系列的技术等，还需要探讨甚至专题讨论。
4．参考文献
1）科技运 [2007] 43号：既有线CTCS-2级列车运行控系统技术规范
2）科技运 [2007] 44号：既有线CTCS-2级列控系统车站列控中心技术规范
3）科技运 [2007] 45号：既有线CTCS-2级列控系统车载设备技术规范
4）客运专线列控系统临时限速技术规范（V2.0）
5）科技运 [2010] 138号 ：列控中心技术规范
6）科技运 [2010] 136 号：CTCS-2级列控系统应答器应用原则
7）科技运 [2010] 21 号：CTCS-3级列控系统应答器应用原则