格庫(kù)鐵路南山口站至格爾木站間列控系統(tǒng)方案研究

侯艷明

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

格庫(kù)鐵路南山口站至格爾木站間列控系統(tǒng)方案研究

侯艷明

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

通過(guò)提出格庫(kù)鐵路南山口站至格爾木站間ITCS系統(tǒng)和CTCS-0系統(tǒng)覆蓋范圍不同的3種方案，并從ITCS系統(tǒng)和CTCS-0系統(tǒng)工程實(shí)施內(nèi)容、車載系統(tǒng)配置、行車列控模式切換、司乘人員操作控制、工程投資等方面進(jìn)行對(duì)比分析研究，得出適合格庫(kù)鐵路南山口至格爾木間的列控系統(tǒng)方案，從而解決格庫(kù)鐵路引入格爾木樞紐，與既有青藏鐵路格拉段南山口站至格爾木站間的格爾木河線路所交匯，引起上述兩種列控系統(tǒng)在格爾木樞紐地區(qū)交叉重疊引起的列控系統(tǒng)兼容問(wèn)題。

格庫(kù)鐵路；青藏鐵路；列控系統(tǒng)；方案研究

1 概述

格爾木至庫(kù)爾勒鐵路(以下簡(jiǎn)稱格庫(kù)鐵路)東銜青藏線西格段、格拉段和規(guī)劃中的格成鐵路，中連規(guī)劃和田至若羌至羅布泊鐵路，西接南疆鐵路吐庫(kù)段、庫(kù)阿段和規(guī)劃伊寧至庫(kù)爾勒鐵路，是西部地區(qū)重要的路網(wǎng)性干線，在鐵路網(wǎng)中具有重要地位。

格庫(kù)鐵路在格爾木地區(qū)新增貨運(yùn)編組站格爾木南站，格庫(kù)鐵路建成后，格爾木地區(qū)形成鐵路樞紐，將銜接4條鐵路5 個(gè)方向。格爾木站為樞紐內(nèi)唯一客運(yùn)站，辦理樞紐所有銜接方向的客車始發(fā)、終到及通過(guò)作業(yè)。格爾木南站為地區(qū)性編組站，辦理樞紐內(nèi)所有方向貨車解編作業(yè)和直通車的中轉(zhuǎn)作業(yè)。樞紐內(nèi)實(shí)現(xiàn)客貨分站、并列布置的格局，客車進(jìn)入既有格爾木站，貨車進(jìn)入格爾木南站。

2 格爾木地區(qū)列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2.1 格爾木地區(qū)既有列控系統(tǒng)現(xiàn)狀

格爾木站是既有青藏線銜接西格段和格拉段的區(qū)段站，目前格爾木站有兩套地面信號(hào)列控系統(tǒng)，即： ITCS與CTCS-0。格拉段采用ITCS系統(tǒng)控車，西格段采用CTCS-0系統(tǒng)控車。格拉段ITCS與西格段CTCS-0的系統(tǒng)切換在格爾木站完成。格拉段機(jī)車配備兩套車載設(shè)備，即：ITCS車載OBC和CTCS-0的主體化機(jī)車信號(hào)設(shè)備及列車運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)。格拉段運(yùn)行的機(jī)車憑借ITCS的OBC信號(hào)運(yùn)行，主體化機(jī)車信號(hào)設(shè)備關(guān)閉，列車運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)采用無(wú)防冒模式運(yùn)行；西格段運(yùn)行時(shí)憑借CTCS-0的主體化機(jī)車信號(hào)設(shè)備及列車運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)指揮列車運(yùn)行，有ITCS的車載OBC的機(jī)車OBC關(guān)閉。

2.2 格庫(kù)線列控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

格庫(kù)線列控系統(tǒng)采用CTCS-0，即：區(qū)間采用自動(dòng)站間閉塞，用計(jì)軸設(shè)備檢查區(qū)間占用空閑；站內(nèi)采用硬件冗余型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，采用色燈信號(hào)機(jī)，配套97型25 Hz軌道電路疊加ZPW2000系列電碼化設(shè)備，列車車載設(shè)備采用主體化機(jī)車信號(hào)設(shè)備及列車運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)。

2.3 存在問(wèn)題

格庫(kù)線建成后，格庫(kù)線與青藏線格拉段在格爾木河線路所交叉(圖1)，通過(guò)客貨疏解線實(shí)現(xiàn)庫(kù)爾勒方面和拉薩方面的客貨車分流。

圖1 格爾木樞紐示意

格庫(kù)客線自格爾木河線路所引出與青藏鐵路相接，利用7 km既有青藏線格拉段線路引入格爾木車站。既有青藏線格拉段列控系統(tǒng)屬于ITCS區(qū)段，要完成庫(kù)爾勒方面駛來(lái)的旅客列車憑借CTCS-0列控系統(tǒng)直接駛?cè)敫駹柲緲屑~，需要對(duì)格爾木河線路所及格爾木河線路所至格爾木車站間7 km范圍進(jìn)行CTCS-0覆蓋。

格庫(kù)線在格爾木南站至格爾木河線路所間新建3條貨物疏解線，貨物疏解線自格爾木南站上下行到發(fā)場(chǎng)引出分別與青藏線格拉段和格庫(kù)線相接，要完成庫(kù)爾勒和拉薩方面的貨物列車直接駛?cè)腭偝龈駹柲灸险荆瑯有枰獙?duì)格爾木河線路所至格爾木南站上下行到發(fā)場(chǎng)間的疏解線路進(jìn)行CTCS-0和ITCS列控系統(tǒng)的覆蓋。

由于格庫(kù)線和青藏線格拉段列控系統(tǒng)的交叉和重疊，交叉重疊部分可以采用CTCS-0和ITCS列控系統(tǒng)進(jìn)行雙重覆蓋，也可以兩種列控系統(tǒng)進(jìn)行模式切換，局部線路采用一種列控模式控車，因此格庫(kù)線引入格爾木樞紐存在著列控系統(tǒng)方案選擇的問(wèn)題。

3 格爾木地區(qū)列控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 方案一：格爾木樞紐ITCS覆蓋范圍不變，CTCS-0完全覆蓋方案

ITCS覆蓋范圍不變，仍然在格爾木至南山口之間覆蓋，ITCS在格爾木南站至格爾木河線路所之間不覆蓋，但GSM-R網(wǎng)絡(luò)完全覆蓋。

格爾木樞紐CTCS-0完全覆蓋，樞紐內(nèi)各站、場(chǎng)、線路所(包括南山口站)均由獨(dú)立聯(lián)鎖系統(tǒng)控制，其中格爾木河線路所與ITCS相關(guān)的閉塞、道岔、信號(hào)機(jī)及軌道占用信息由線路所聯(lián)鎖通過(guò)站聯(lián)條件送至格爾木車站。格爾木河線路所至格爾木、格爾木南、南山口及庫(kù)爾勒方面設(shè)置計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞。

行車方式如下。

格爾木樞紐至庫(kù)爾勒：按CTCS-0列控模式行車。

拉薩至格爾木：按ITCS列控模式行車。

格爾木至拉薩：按ITCS列控模式行車。

拉薩至格爾木南：ITCS車載列車在南山口車站停車，列車司機(jī)關(guān)閉ITCS車載，司機(jī)開(kāi)啟機(jī)車信號(hào)，列車LKJ由“無(wú)防冒模式”自動(dòng)轉(zhuǎn)入機(jī)車信號(hào)控制方式，風(fēng)管控制由ITCS轉(zhuǎn)向LKJ，憑借LKJ控車至格爾木南站。ITCS設(shè)備關(guān)閉電源切換至LKJ 控制時(shí)，必須在停車狀態(tài)下，否則將輸出懲罰制動(dòng)。

格爾木南至拉薩：ITCS車載列車機(jī)車司機(jī)同時(shí)開(kāi)啟機(jī)車信號(hào)LKJ和ITCS車載。一方面，ITCS車載在GSM-R下進(jìn)行發(fā)車測(cè)試、機(jī)車完整性測(cè)試；另一方面，司機(jī)輸入LKJ初始信息(股道號(hào)、里程信息等)，出發(fā)憑借地面(機(jī)車)信號(hào)駛出格爾木南，在南山口停車，切入ITCS模式，風(fēng)管控制由LKJ轉(zhuǎn)向ITCS。向拉薩方面發(fā)車遇切入點(diǎn)切入ITCS，憑借ITCS指揮行車。

3.2 方案二：格爾木樞紐ITCS不覆蓋，CTCS-0完全覆蓋

ITCS覆蓋范圍縮減至南山口站，ITCS在格爾木、線路所及格爾木南均不覆蓋，將既有格爾木站(含)至南山口站(不含)間ITCS相關(guān)數(shù)據(jù)(包括地圖測(cè)繪數(shù)據(jù)和相關(guān)列控?cái)?shù)據(jù))從ITCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中移除，ITCS切入切出點(diǎn)由格爾木站進(jìn)站外方移至南山口站進(jìn)站外方，但GSM-R完全覆蓋。

格爾木樞紐CTCS-0完全覆蓋，樞紐內(nèi)各站、場(chǎng)、線路所(包括南山口站)均由獨(dú)立聯(lián)鎖系統(tǒng)控制。格爾木河線路所至格爾木、格爾木南、南山口及庫(kù)爾勒方面設(shè)置計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞。

行車方式如下。

格爾木樞紐至庫(kù)爾勒：按CTCS-0列控模式行車。

上行拉薩至格爾木樞紐(格爾木、格爾木南及格爾木河線路所)：

ITCS車載列車駛?cè)肽仙娇谲囌就＼嚕熊囁緳C(jī)關(guān)閉ITCS車載，司機(jī)開(kāi)啟機(jī)車信號(hào)，列車LKJ由“無(wú)防冒模式”自動(dòng)轉(zhuǎn)入機(jī)車信號(hào)控制方式，風(fēng)管控制由ITCS轉(zhuǎn)向LKJ，憑借LKJ控車至格爾木樞紐。

ITCS設(shè)備關(guān)閉電源切換至LKJ 控制，必須在停車狀態(tài)下，否則將輸出懲罰制動(dòng)。

下行格爾木樞紐至拉薩：

ITCS車載列車機(jī)車司機(jī)開(kāi)啟機(jī)車信號(hào)和LKJ。司機(jī)輸入LKJ初始信息(股道號(hào)、里程信息等)，出發(fā)憑借地面(機(jī)車)信號(hào)駛出格爾木樞紐，在南山口車站進(jìn)站停車。

一方面，司乘人員在停車狀態(tài)下，機(jī)車信號(hào)關(guān)閉且LKJ車載數(shù)據(jù)中設(shè)置為“無(wú)載頻”信號(hào)制式，轉(zhuǎn)入“無(wú)防冒模式”控制。風(fēng)管控制由LKJ轉(zhuǎn)向ITCS。

另一方面，司乘人員開(kāi)啟ITCS車載在GSM-R下進(jìn)行發(fā)車測(cè)試、機(jī)車完整性測(cè)試等準(zhǔn)備工作后，向拉薩方面發(fā)車遇切入點(diǎn)切入ITCS，憑借ITCS指揮行車。

3.3 方案三：在格爾木樞紐ITCS完全覆蓋， CTCS-0覆蓋范圍減少

ITCS覆蓋范圍變大，ITCS在格爾木、線路所及格爾木南均覆蓋，格爾木南站上下行到達(dá)場(chǎng)、格爾木河線路所設(shè)置VHLC和RBC設(shè)備，既有格爾木站、南山口站VHLC和RBC設(shè)備利舊改造，GSM-R完全覆蓋。地圖測(cè)繪數(shù)據(jù)完全寫入ITCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，修改相關(guān)列控?cái)?shù)據(jù)。

格爾木樞紐至庫(kù)爾勒方面CTCS-0完全覆蓋，格爾木樞紐至拉薩方面CTCS-0不覆蓋，樞紐內(nèi)各站(場(chǎng))由獨(dú)立聯(lián)鎖系統(tǒng)控制，線路所至格爾木、格爾木南及庫(kù)爾勒方面設(shè)置計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞。

行車方式如下。

格爾木樞紐至庫(kù)爾勒：按CTCS-0列控模式行車。

拉薩至格爾木樞紐：在南山口車站不停車，修改ITCS車載系統(tǒng)軟件，司機(jī)或車載辨認(rèn)目的地及進(jìn)路方向選擇地圖，按調(diào)度計(jì)劃憑借車載地圖行車至目的地(格爾木、格爾木南上行場(chǎng)或格爾木南下行場(chǎng))。

格爾木樞紐至拉薩：司機(jī)開(kāi)啟機(jī)車ITCS車載，輸入當(dāng)前所在地圖及相關(guān)信息，在GSM-R下機(jī)車完整性測(cè)試、發(fā)車測(cè)試完成，出發(fā)憑借ITCS駛出格爾木樞紐至拉薩，完全憑借ITCS指揮行車。

4 格爾木地區(qū)列控系統(tǒng)方案比較(表1)

方案一與既有ITCS范圍一致，即：南山口至格爾木間維持既有ITCS覆蓋范圍，對(duì)格爾木地區(qū)進(jìn)行CTCS-0進(jìn)行全覆蓋，ITCS車載設(shè)備不做改動(dòng)；客車不設(shè)置切換點(diǎn)，貨車切換點(diǎn)設(shè)置在南山口站；僅格爾木南站與南山口站間貨車需要切換控車方式，對(duì)既有行車影響相對(duì)較小，但是增加司機(jī)的作業(yè)難度，司機(jī)需要根據(jù)客貨車類型和行車的目標(biāo)地點(diǎn)選擇操控方式；方案一格爾木站的ITCS設(shè)備需要增加格爾木河線路所相關(guān)的閉塞、道岔和信號(hào)等信息采集，產(chǎn)生ITCS相應(yīng)的軟硬件改造費(fèi)用。

方案二ITCS范圍減小至南山口站，對(duì)格爾木地區(qū)CTCS-0進(jìn)行全覆蓋，ITCS車載設(shè)備不做改動(dòng)，大量工程內(nèi)容集中在CTCS-0的新建和改建，工程實(shí)施容易方便；在南山口站設(shè)置切入、切出點(diǎn)，司機(jī)操作簡(jiǎn)單，在南山口站停車切出切入即可，不用區(qū)分車型、車行方向目的地等信息；取消格爾木至南山口間的ITCS列控系統(tǒng)功能，僅需要簡(jiǎn)單修改ITCS軟件和數(shù)據(jù)，工程投資較小。

方案三在格爾木樞紐ITCS完全覆蓋，南山口站CTCS-0可以不覆蓋，車載軟件需要修改，列車司乘人員根據(jù)車載軟件操控界面進(jìn)行相關(guān)選擇性操作；客貨列車均不需要設(shè)置切換點(diǎn)，ITCS車載列車可以不停車直接駛?cè)腭偝龈駹柲緲屑~；但是方案三ITCS范圍變大，格爾木河、格爾木上下行到發(fā)場(chǎng)均需要增加ITCS硬件設(shè)備，系統(tǒng)需要增加線路、GPS等數(shù)據(jù)信息，車載軟硬件需要改造，投資較大。ITCS的改造工程需要配套站前專業(yè)的每一步過(guò)渡工程，同時(shí)每一步都需要與CTCS-0系統(tǒng)交互牽制著工程建設(shè)及將來(lái)格爾木樞紐地區(qū)列控系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

表1 方案對(duì)比

綜合上述方案，方案二具有對(duì)ITCS改造工程量最小，技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)；在南山口定點(diǎn)做切換操作，司機(jī)操控相對(duì)簡(jiǎn)單；工程投資更節(jié)省，可實(shí)施性更強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此，方案二在本項(xiàng)目中更具有可行性。但是該方案對(duì)行車影響較大，在南山口停車操作時(shí)間長(zhǎng)。

為了減少下行車在南山口停車時(shí)間，減少停車切換對(duì)行車的影響，格爾木樞紐向拉薩方面發(fā)車時(shí)，司乘人員可以在格爾木或格爾木南站先開(kāi)啟ITCS車載，在GSM-R網(wǎng)下進(jìn)行發(fā)車測(cè)試、機(jī)車完整性測(cè)試等準(zhǔn)備工作，由于列車在36 h內(nèi)重啟車載計(jì)算機(jī)OBC和車載電臺(tái)不需要進(jìn)行發(fā)車測(cè)試，而且完整性測(cè)試通過(guò)后，車輛應(yīng)一直保持完整性，因此機(jī)車在從格爾木樞紐向拉薩方面發(fā)車時(shí)，在發(fā)車測(cè)試和完整性測(cè)試完成的情況下，司乘人員僅需在南山口站停車，將機(jī)車信號(hào)關(guān)閉，同時(shí)LKJ車載數(shù)據(jù)中設(shè)置為“無(wú)載頻”信號(hào)制式，轉(zhuǎn)入“無(wú)防冒模式”控制即可，開(kāi)動(dòng)機(jī)車遇切入點(diǎn)切入ITCS，憑借ITCS指揮行車。

選擇在格爾木或格爾木南站進(jìn)行發(fā)車測(cè)試、機(jī)車完整性測(cè)試等準(zhǔn)備，可以減少在南山口站停車作業(yè)時(shí)間，一定程度上減了少南山口站行車作業(yè)壓力。經(jīng)行車檢算，方案二在南山口站停車時(shí)間是可以忍受的，能滿足目前青藏線格拉段列車對(duì)數(shù)及行車間隔要求。

5 結(jié)語(yǔ)

新建格爾木至庫(kù)爾勒鐵路引入格爾木，改變了既有格爾木地區(qū)鐵路格局，同時(shí)也打破了該地區(qū)列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇一種合適列控體系結(jié)構(gòu)不僅能方便運(yùn)輸，節(jié)約運(yùn)能，而且也能節(jié)約工程投資，為未來(lái)發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)平臺(tái)，文中方案二已經(jīng)在這些方面得到認(rèn)可，即將在格庫(kù)項(xiàng)目中實(shí)施。本方案研究提出的3個(gè)方案對(duì)格爾木地區(qū)列控系統(tǒng)改造都具有適應(yīng)性，希望能對(duì)今后不同體制列控系統(tǒng)改造提供借鑒。

[1] 中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建鐵路格爾木至庫(kù)爾勒線初步設(shè)計(jì)[Z].西安：中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2014.

[2] 王朝存.青藏鐵路那曲物流中心ITCS系統(tǒng)方案研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(2)：114-116.

[3] 熊志勇.青藏鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].中國(guó)鐵路，2012(1)：46-49.

[4] 沈偉.拉薩地區(qū)鐵路信號(hào)系統(tǒng)改造方案研究[J].中國(guó)鐵路，2011(8)：67-70.

[5] 祁昌菊.青藏線增強(qiáng)型列車運(yùn)行控制系統(tǒng)工作模式分析[J].硅谷，2012(7)：173-174.

[6] 湯建國(guó).青藏鐵路基于GPS和GSM-R的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)分析[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2010，10(2)：190-194.

[7] 湯建國(guó).青藏鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國(guó)鐵路，2008(1)：55-58.

[8] 張守利.基于GSM-R和GPS技術(shù)的列車控制技術(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2008(10)：53-57.

[9] 逯宗田.青藏線ITCS系統(tǒng)[J].鐵道通信信號(hào)，2007，43(8)：2-13.

[10]陳志穎.青藏鐵路ITCS系統(tǒng)中虛擬閉塞的研究[J].鐵道通信信號(hào)，2007，43(12)：3-5.

[11]李凱.青藏鐵路格拉段信號(hào)工程設(shè)計(jì)[J].中國(guó)鐵路，2006(8)：29-32.

[12]李凱.青藏鐵路ITCS信號(hào)控制系統(tǒng)方案[J].中國(guó)鐵路，2005(7)：31-36.

Research on Train Control System between NanshanKou Station and Golmud Station on Golmud-Korla Railway

HOU Yan-ming

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co. Ltd.， Xi’an 710043， China)

This paper puts forward three kinds of solution with different coverage areas for ITCS system and CTCS-0 system applied to the section between line NanshanKou railway station and Golmud station on Golmud-Korla railway， and also conducts comparative analysis and research on ITCS system and CTCS-0 system in many different aspects such as project works， On-board system configuration， switching of train control mode， train driver operation and control， engineering investment and etc. It concludes a train control plan adaptable to the section between NanshanKou railway station and Golmud station on Golmud-Korla railway， and the compatibility issue resulted from the overlapping of the two kinds of train control systems in Golmud railway hub area as Golmud-Korla railway is introduced into Golmud railway hub， and joins with Golmud river railway line between NanshanKou station and Golmud station on Golmud-lasa section of Qinghai-Tibet Railway can be fixed.

Golmud-Korla railway; Qinghai-Tibet railway; Train control system; Scheme research

2015-03-02；

2015-03-24

侯艷明(1981—)，男，2006年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)通信工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:ymhou3904@163.com。

1004-2954(2015)11-0100-04

U284.48

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.11.024