简谈信号系统在高速铁路智能技术中的应用

张 霆

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300308）

1 概述

随着国内高速铁路的快速发展，铁路网日趋完善，按照《中长期铁路网规划》，到2025年，我国将建成一批重点项目并投产使用，铁路网规模扩大至17.5万km左右，其中高速铁路3.8万km，网络覆盖进一步扩大，路网结构更加优化。到2030年，基本打造形成以沿海、京沪等“八纵”以及陆桥、沿江等“八横”通道，实现相邻大中城市间1～4 h交通圈。网络覆盖进一步扩大，路网结构更加优化，骨干作用更加显著，更好发挥铁路对经济社会发展的保障作用。

中国高速铁路经过多年的发展，从参考和借鉴欧洲列车运行控制系统的原理和技术，到自主掌握核心技术，形成中国自主研发的列车运行控制系统。高速铁路技术日趋成熟，近些年来在一批高速铁路项目上启动和实施，例如京张高铁、京雄高铁等，搭载多项智能技术，标志着我国高速铁路进入智能化发展的新阶段。高速铁路自动驾驶、智能调度集中等技术在支撑高速铁路智能信号系统中发挥着关键作用。

2 智能调度集中系统

智能调度集中系统以现有调度集中系统为基础，结合“智能铁路”的发展需求，在列车运行自动调整、进路和命令安全卡控、行车信息数据平台、行车调度综合仿真和ATO功能应用等方面进一步优化完善，提升调度集中系统智能化水平。智能调度集中系统是对现有调度集中的补充完善，不改变现有调度集中系统架构。

2.1 列车运行自动调整

列车运行自动调整功能根据不同的场景提供不同的调整策略，调整后计划符合相关约束条件，具有可用性和便捷性。

与常规CTC系统相比，智能调度集中系统增加了区域封锁、区域限速、运行折返以及列车晚点等自动调整策略。

区域封锁调整策略可以实现区间封锁、车站股道封锁、车站全站封锁、列车区间故障、列车站内股道故障、接触网故障、岔区停电、风雨雪场景以及异物侵限等情况下的列车运行计划调整。

区域限速调整策略可以实现区间限速、车站站内限速、列车运缓、风雨雪场景以及异物侵限等情况下的列车运行计划调整。限速取消后，系统恢复基本图规定的区间运行时分。

列车晚点调整策略可以实现列车晚点情况下的列车运行计划调整。

运行折返调整策略可以实现区间折返、车站终到晚点折返以及车站折返接车股道临时调整等情况下的列车运行计划调整。

2.2 进路和命令安全卡控

进路和命令安全卡控功能拓展现有系统自律卡控条件和自律检查范围，增加固定进路卡控、复杂站场进路控制、无线发车进路预告等功能，实现综合智能卡控。

2.3 行车信息数据平台

行车信息数据平台在既有调度集中系统架构基础上，通过加强与运输信息集成平台、客票管理系统、自然灾害及异物侵限监测、DMS、PSCADA等系统的结合，在保证信息安全的基础上，采用符合中国国家铁路集团有限公司信息共享有关规定的统一数据通信规程，实现系统与客运、供电、工务、机务、车辆等专业信息系统的信息共享扩展。?

2.4 行车调度综合仿真

仿真系统应采用实际调度集中系统应用软件，支持调度集中系统所有操作，主要包括列车运行调整计划、调度命令、调监显示、站场控制、临时限速、车次跟踪、列车采点和报点。

仿真系统应按照场景仿真列车运行，自动产生符合信号规则的红光带移动信息，并触发联锁、TCC、RBC、GSM-R等相关系统产生关联输出。

3 ATO功能应用

3.1 总体要求

高速铁路ATO系统是在CTCS-3/CTCS-2级列控系统的基础上，为实现列车的精确定位，在室外地面设置精确定位应答器，车载设置ATO单元实现自动驾驶控制。地面设备通过GPRS通信实现站间数据发送、列车运行调整计划处理和站台门控制，高速铁路ATO系统主要功能包括：车站自动发车、车站自动停车、区间自动运行、车门/站台门联动控制、车门自动开门。

3.2 系统结构及组成

在CTCS-3/CTCS-2级列控系统的基础上，在车载设备中增加ATO单元、GPRS电台及相关配套设备。车站股道增加精确定位应答器，地面在TSRS、CTC、TCC等设备上增加功能，构成高速铁路ATO系统。

在不调整ATP车载设备既有功能的基础上，增加列车开门防护功能，并根据ATO自动驾驶的需要可适当调整。

ATO车载设备通过GPRS无线通信接收到的运行计划、站间数据(包括线路基础数据、临时限速)等信息，可以实现自动开门、列车自动速度控制、车门/站台门联动控制等功能。

列控中心设备增加车站/站台门联动控制、站台门保护、站台门状态采集等功能。

调度集中系统增加发送相应运行计划、实时管理在线列车、自动调整运行计划等功能。

临时限速服务器增加站台门命令/状态转发、站台门门控信息管理、站间数据存储、调用和发送、运行计划处理和转发等功能。

将停车定位参考点、门侧、隧道信息等应答器信息添加到相关应答器组中。

3.3 基本功能要求

1）车站自动发车：车载设备处于AM模式时，出站信号开放、车门/站台门关闭，“ATO启动”按钮指示灯闪烁，司机按压“ATO启动”按钮确认后，动车组从车站自动发车。

2）车站自动停车：ATO车载设备通过精确定位应答器进行位置校正，并根据地面设备提供的停车定位基准点位置及列车运行状况，自动控制列车在车站股道停车定位基准点处停车。

3）区间自动运行：在区间运行时，ATO车载设备根据地面设备提供的运行计划或按照预选驾驶策略，控制列车加速、自动巡航、惰行、减速或停车，实现自动运行。

4）车门/站台门联动控制：车站设置站台门时，ATO系统应实现车门/站台门联动控制功能。

5）车门自动开门（防护）：动车组进入车站，停靠在靠近站台的股道侧后：a.ATP根据接收到的站台侧信息判断动车组正确停车、稳定，并对动车组的车门进行保护；b.ATO接收到运行计划且该站办理客运业务时自动开门；c.当ATO接收到运行计划，而车站不办理旅客业务，或未接收到运行计划时，司机在相应的站台侧打开动车组车门，ATP提供站台侧车门的保护功能。动车组的关门仍需由司机和列车长指挥联控后人工操纵；d.车门/站台门联动控制。车站设置站台门时，ATO系统应实现车门/站台门联动控制功能。

3.4 应答器设置原则

为实现列车在股道上的精确定位以及ATO呼叫，增加精确定位应答器组[BJD]以及修改相应应答器报文。

3.4.1 车站股道精确定位应答器组[BJD]设置

1）邻靠高站台的车站股道

设置专用的精确定位应答器组，用于实现列车精确定位，同时提供站台侧和停车位置信息。在车站的股道两侧，距离停车定位基准点10 m、40 m及股道中间适当位置（不影响换端作业）设置精确定位应答器组[BJD]，具体设置如图1所示。

2）未邻靠高站台的车站正线

利用既有设置的出站及股道定位无源应答器提供车站信息，无需增设应答器，具体设置如图2所示。

3）线路所

对于线路所车站，车站正反向进站信号机中间适当位置应设置定位应答器提供车站信息，具体设置如图3所示。

3.4.2 ATO地面设备呼叫应答器组[AC]设置

1）对于配备ATO系统的车站，在出站无源应答器组中以及正向进站信号机外方相邻接近区段的区间应答器组中增加ATO通信管理信息包[CTCS-12]，用于ATO车载设备呼叫TSRS并建立连接。

2）将ATO通信管理信息包[CTCS-12]添加到地面装备ATO系统线路边界外方车站离去区段的区间应答器组，用于ATO车载设备呼叫TSRS并建立连接。

3) ATO呼叫应答器组[AC]应设置在具有ATO功能的地面线路区域的TSRS边界。该应答器组不应与进站信号机(包括反向)应答器结合使用，接收TSRS的呼叫命令应由进站信号机外两个闭塞分区处的区间应答器发出。

4)从动车所/场进入发车站。如果车站具有自动驾驶精确停车和站台门联动功能，它则在车站进口信号机外相邻区段的应答器组（区间应答器组、进站应答器组或调车应答器组）中增加呼叫TSRS命令信息包，用于ATO车载设备呼叫TSRS并建立连接。

3.4.3 隧道通知信息应答器组

1）地面设备仅提供长度大于500 m的隧道信息。当相邻隧道间小于1 000 m时，应合并描述隧道信息。

2）列车正向接近隧道时，宜通过两组应答器组将隧道信息发送给车载设备。当列车反向接近隧道时，通过描述反向线路信息的最后一组应答器将隧道信息发送给车载设备，具体设置如图4所示。

3）如果隧道通知信息应答器组和自动过分相应答器组的数据范围内同时包含隧道和分相信息，则隧道和分相信息应在特殊区段信息包中无条件循环描述。隧道和分相信息不应相互覆盖。

4 结束语

本文结合“智能铁路”的发展需求，根据智能调度集中系统的功能，完善现有调度集中系统的功能，实现了列车运行自动调整、进路和命令安全卡控、行车信息数据平台、行车调度综合仿真和ATO功能，为后续一系列高速铁路在智能化领域的建设提供借鉴和参考。