CTCS-2级列控系统中应答器设置的探讨

张建辉张鹤郭洋海

摘要：由于轨道电路传输信息的局限性，CTCS-2级列控系统增加了应答器作为车-地信息传输的补充设备，以确保列车能够获得足够的地面信息生成目标-距离模式曲线监控列车运行。因此，应答器设置的正确性与合理性将直接影响铁路行车的安全和运输的效率。

关键词：CTCS-2； 列控；应答器

中图分类号：F204

Abstract: Due to the boundedness of the information transmission (18 informations) by track circuit, CTCS-2 system added the balise as ancillary equipment for information transmission between train and ground, which can ensure that the train get enough ground information to generate goal-distance mode curve monitoring train operation. Therefore, the correctness and rationality of the balise setting will directly affect the safety and efficiency of train operation.

1.引言

随着既有铁路线路的提速改造，以及客运专线的集中建设和高速铁路的快速发展，列车的运行速度不断提高，仅仅依靠轨道电路向车载设备传输列车控制信息已经远远不能满足列车安全、高速运行的需求。如何将线路基本参数、线路坡度信息、临时限速信息、车站进路信息、道岔信息、特殊定位信息[1]等信息传递给列控车载设备是实现列车安全、高速运行的基本要求，应答器设备为此提供了良好的解决方案。

CTCS-2级列车运行控制系统（以下简称列控系统）是基于轨道电路和应答器向列控车载设备传递行车许可等相关信息，并运用目标-距离模式监控列车安全、高效运行的列控系统。应答器作为车-地信息的传输主要设备之一，能否可靠、安全、有效地向列控车载设备传递行车许可信息，是CTCS-2级列控系统非常重要的一个环节。

2.应答器的组成及工作原理

应答器系统是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备，主要用途是向列控车载设备提供可靠的地面固定信息和可变信息，实现车-地间的相互通信[2]。应答器分为无源应答器和有源应答器。无源应答器用于发送固定信息，提供线路的固定参数，包括线路坡度、线路允许速度以及轨道电路参数等；有源应答器用于传输可变信息，通过与地面电子单元LEU连接，向列控车载设备传输临时限速、信号点类型等可变信息。无源应答器的组成框图如图1所示。

图1 无源应答器组成框图

有源应答器的组成与无源应答器相似，仅增加了DBPL编码电路和有源界面。当与LEU通信故障时，有源应答器可以自动切换到无源应答器工作模式，发送缺省报文[3]。

无论是有源应答器还是无源应答器，其工作原理是一样的。BTM（应答器传输模块）产生频率为27.095MHz的高频电磁能量，通过BTM天线（车载天线）连续地向地面发送。当机车驶入应答器的有效作用范围时，地面应答器就会接收该电磁能量，并将其转换为应答器内部模块的工作电源，启动应答器的时钟控制电路工作，将ROM区预先存储或LEU传送的报文数据送往频率合成器，采用FSK调制方式产生相位连续的载频信号，以564kb/s的速率通过BTM天线传送给列控车载设备。

3.应答器的设置

在CTCS-2级列控系统中，应答器设备是列车运行安全、提高列车运行速度的重要保证。为保证应答器设备发挥主导作用，必须对应答器设备的安装、调整等做到标准化，方能满足应答器设备的参数要求,完成应答器的基本功能。根据设置地点的不同，应答器在CTCS-2级列控系统的设置可以分为3种类型：区间应答器组设置、车站应答器组设置和特殊用途应答器组设置。

3.1区间应答器组的设置

区间设置无源应答器组，向列控车载设备提供线路固定参数信息，如轨道区段、坡度、速度、链接、公里标、车站名及其他特殊区段等信息[4]。

在CTCS-2级提速既有线间隔2~3个闭塞分区（3km ~5km）设置无源应答器组；在CTCS-2级客运专线可间隔一个闭塞分区设置无源应答器组，用于列车定位和向列控车载设备提供正、反向前方一定距离内的线路固定参数信息，原则上设置在距闭塞分区入口（调谐单元（BA）或机械绝缘节）200m0.5处，如图2所示。

图2 区间应答器组设置示意图

图2中Q表示区间应答器组

3.2车站应答器组的设置

3.2.1进站信号机应答器组设置

在正向及反向进站信号机外方30m0.5处设置一个由有源应答器和无源应答器构成的应答器组，如图3所示。进站信号机有源应答器主要提供应答器链接信息、进路参数及临时限速等信息。正、反向进站信号机无源应答器组分别发送线路允许速度、线路坡度、轨道区段及调车危险等反向线路数据和正向线路坡度信息与线路坡度、线路允许速度、轨道区段及调车危险等正向线路数据和反向线路坡度信息[5]。

图3 进站应答器组设置示意图

图3中JZ、FJZ表示正向和反向进站信号机应答器组

3.2.2出站信号机应答器组设置

出站信号机处设置由有源应答器和无源应答器组成的应答器组，提供绝对停车、进路参数、临时限速、调车危险等信息。图4给出了客运专线出站信号机应答器组的设置方式，而在客货共线的客运专线，应答器组设置在距出站信号机绝缘节65m0.5处。

图4 客运专线出站信号机应答器组设置示意图

图4中CZ表示出站信号机应答器组

3.3特殊用途应答器组设置

在CTCS-2级列控系统中，仅设置区间和车站应答器组仍不能满足列车按照目标-距离模式曲线安全、高速运行的要求。在某些特殊地段，如中继站、等级转换点、自动过分相处大号码道岔（18#以上）以及有可能危及列车运行安全的调车信号机处，都应该根据需要增设应答器（组）。

此外，在CTCS-2级列控系统的工程设计和施工中应注意以下几个问题：

1）在应答器的布置上，既需要通过增加应答器的数量，保证区间线路数据的连续覆盖；也需要通过车站等特殊地点增加应答器，以补充既有轨道电路信息量的不足，为车载设备提供更多的信息，以提高列车运行的可靠性与安全性。

2）在临时限速的控制方面，除改按闭塞分区设置临时限速的长度外，在应答器信息量允许的条件下，应利用增加应答器临时限速覆盖范围，实现对动车组临时限速的控制，替代进站信号机降黄灯方式，以减少对普通列车的影响。

3）在现场施工中，应根据实际情况解决应答器的安装问题：

（1）当区间相邻两个应答器组间的距离>1500m时，应在两个应答器组的中间增加定位应答器组，用于列车定位；

（2）针对不同的轨道结构（有砟轨道和无砟轨道），采取不同的安装方式安装应答器[6]；

（3）应答器的安装位置与补偿电容的距离<1.3m时，会影响列控车载设备接收应答器信息，可以调整应答器的安装位置；如果情况十分特殊，也可调整补偿电容的安装位置，调整范围≤0.5m；

（4）如果应答器调整后仍无法满足实际需要时，应将整组的安装位置进行调整，调整范围≤0.5m；

4.结论

在CTCS-2级列控系统中，控车信息是靠应答器传递的。应答器设置的正确性与合理性将直接影响铁路行车的安全和运输的效率。在工程设计与施工中，要保证应答器的安装能够满足列车安全、高速运行的需要，从而为安全行车提供保证。

参考文献

[1] 徐啸明.CTCS-2级列车运行控制系统应用丛书:列控地面设备[M].北京:中国铁道出版社,2007.

[2] 张铁增.列车运行控制系统[M].北京:中国铁道出版社,2009.

[3] 董昱.区间信号与列车运行控制系统[M].北京:中国铁道出版社,2008.

[4] 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(暂行)[S].

[5] 科技运[2008]143号CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V1.0)[S].

[6] 袁伟家,付永伟.应答器在不同类型轨道上的安装[J].铁道通信信号.2011.4(47).

作者简介：张建辉吉林铁道勘察设计院有限公司 工程师

张鹤吉林铁道勘察设计院有限公司 高级工程师

郭洋海吉林铁道勘察设计院有限公司 助理工程师

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。