王先明，周艳丽 ，张健伟
（1.江苏高速铁路有限公司，江苏徐州 221006；
2.华东交通大学电气与自动化工程学院，南昌 330000；
3.中国铁路上海局集团有限公司上海电务段，上海 200000）
随着高速铁路网的快速发展，客运专线的交汇站越来越多，为满足互联互通的技术要求，必须在不同等级的线路之间进行列控等级切换[1]。列控中心适用于运用CTCS-2级和CTCS-3级列控系统的线路上的联锁车站、线路所和中继站，也可用于与CTCS-2（简称 C2）和CTCS-3（简称 C3）级线路相衔接的CTCS-0级车站。它根据轨道区段占用信息、进路信息、线路限速信息等，产生列车行车许可命令，并通过轨道电路和有源应答器传输给车载子系统，保证其管辖内所有列车的安全运行[2-3]。C3级列控系统考虑了正常作业、故障及灾害防护情况下的运营场景[4]，但当站场情况复杂且在特定的情况下，会暴露出新的问题[5]。本文结合特殊场景下列车制动故障实例进行深入分析，并提出相应的优化对策。
2021年X月X日08：45，GA次列车（300H型ATP）由C站向B站方向运行，列车在X线路所通过时因ATP限速曲线突降导致触发最大常用制动。
如图1所示，C站向A站运行方向为C3级别线路，X线路所向B站运行方向为C2级别线路。为实现列车在不同等级线路间不停车运行，需要在地面C2和C3区段边界增设特殊用途级间切换应答器，分为正向预告应答器，切换执行点应答器，反向预告应答器。在等级转换时，车载设备C2级控制单元与C3级控制单元应相互通信，确保不因转换触发制动。为保证控车权的可靠平稳交接，级间切换时若列车已触发制动，则保持制动作用完成，直至停车或列车发出缓解指令后，再自动切换。若切换失败，司机可根据列控车载设备指示，手动进行级间切换。
图1 X线路所应答器布置示意Fig.1 Schematic diagram of balise layout at block post X
08:45:40，车载设备以C3等级完全模式通过X线路所BTS应答器组，收到该有源应答器组描述的线路信息，C2等级临时限速的限制速度为200 km/h，临时限速有效区段长度为805 m，到临时限速有效区段的距离为0 m。
08:45:44，车载设备收到无线闭塞中心（RBC）发送的M#3消息，包含P#41等级转换命令，描述至等级转换点距离为945 m。
BTS应答器组描述的线路信息（BTS应答器组后方805 m）未覆盖至等级转换点（BTS应答器组后方945 m），根据《CTCS-3级列控车载设备技术条件》（TB 3483-2017）要求[6]，等级转换点C2主控单元的目标速度为45 km/h。车载设备收到P#41后，C2主控单元向C3主控单元报告等级转换点的目标速度，车载设备根据等级转换点C2主控单元的目标速度45 km/h生成C3等级控车模式曲线时，SBI限速曲线和EBI限速曲线均出现突降，列车速度超过SBI限速曲线，车载设备触发最大常用制动。
根据《列控系统应答器应用原则》（TB 3484-2017）对进站应答器组[JZ]临时限速[CTCS-2]的要求[7]，X线路所列控中心对BTS有源应答器组报文中的临时限速有效区段长度为805 m，即BTS应答器至BTXLF应答器的距离725 m再延伸80 m。
综上分析，300H型车载设备及圩洋线路所列控中心相关处理均符合规范要求。
不同型号车载设备对C3-C2级间转换逻辑处理存在差异。300H、300S型车在收到级间转换预告信息后，以转换点的C2速度作为目标速度对列车速度进行控制，而300T型车，收到级间转换预告信息后，实时比较C3、C2曲线对列车速度进行控制。
为解决此种场景下300H车型制动问题，分别从修改列控中心、调整级间转换方案两方面提出了多站种优化方案，并于实验室基于仿真平台+实物车载设备（300H型、300T型）的环境对各方案进行了仿真试验[8]。各方案在正常情况下，均能实现优化目标，但在特殊场景下，依然会触发列车制动，试验涵盖了以下特殊场景。
1）B站办理正线接车进路；
2）B站办理侧线接车进路；
3）B站办理引导接车进路；
4）B站不办理接车进路；
5）X线路所侧线设置80 km/h限速（RBC全进路限速，列控中心全进路限速）；
6）联络线区间设置80 km/h限速（RBC全进路限速，列控中心全进路限速）；
7）B站进站信号内方设置80 km/h限速（RBC精确预告，列控中心全进路限速）；
8）B站正线股道设置80 km/h限速（RBC精确预告，列控中心全进路限速）；
9）B站出站信号内方设置80 km/h限速（RBC管辖范围之外）。
试验具体情况如下。
优化方案一：修改圩洋线路所列控中心软件，延长BTS应答器中[CTCS-2]包临时限速有效区段长度至B4296（C3-C2执行应答器）应答器组并延伸80 m，使其覆盖等级转换点，如图2所示。
图2 优化方案一设置Fig.2 Schematic diagram of optimization scheme 1
试验现象：在B站进站信号机内方设置80 km/h限速，300T型车载通过预告点后制动，300H型车顺利通过。
原因分析：由于B站内下达80 km/h限速，RBC 按实际限速情况控车，列控中心因该限速在L3范围内，停发大号码道岔预告报文，BTS应答器描述全进路限速为80 km/h。由于300T车载在经过YG3-2点后，开始C3-C2曲线比较，导致超速制动。
优化方案二：上行线C3-C2等级转换执行点不变，将C3-C2等级转换预告点移至BTXLF处（仅由RBC发送预告信息），如图3所示。
图3 优化方案二设置Fig.3 Schematic diagram of optimization scheme 2
试验现象：在B站进站信号内方设置80 km/h限速，300H型车通过预告点后制动，300T型车通过预告点后制动。
原因分析：限速情况同优化场景一，其中300H型车因预告点距离执行点过近，无法在该场景下满足120 km/h制动到80 km/h的制动距离导致制动；
300T型车因C3-C2曲线不一致导致制动。
优化方案三：上行线C3-C2等级转换执行点移至B4290处，将C3-C2等级转换预告点移至BTXLF处（仅由RBC发送预告信息），如图4所示。
图4 优化方案三设置Fig.4 Schematic diagram of optimization scheme 3
试验现象：在B站进站信号内方设置80 km/h限速，300T型车通过预告点后制动，300H型车顺利通过。
原因分析：限速情况同优化场景一，因预告点仍在C2曲线的车尾保持80 km/h的范围内，导致300T型车因C3-C2曲线不一致而制动。
优化方案四：上行线C3-C2等级转换执行点移至B4290处，将C3-C2等级转换预告点移至B4296处（仅由RBC发送预告信息），如图5所示。
图5 优化方案四设置Fig.5 Schematic diagram of optimization scheme 4
试验现象：在B站进站信号内方设置80 km/h限速，300T型车通过预告点后制动，300H型车顺利通过。
原因分析：原因与优化场景三相同。因预告点仍在C2曲线的车尾保持80 km/h的范围内，导致300T型因C3-C2曲线不一致而制动。
优化方案五：上行线C3-C2等级转换执行点移至BS应答器处，将C3-C2等级转换预告点移至B4290处（仅由RBC发送预告信息），如图6所示。
图6 优化方案五设置Fig.6 Schematic diagram of optimization scheme 5
试验现象：B站未办理列车进路的情况下，300H型车通过预告点后制动（速度有5 km/h左右的突降），300T型车顺利通过。B站办理引导接车进路情况下，300H型车转C3引导后过YG3-2点后速度制动到0，300T型车顺利通过。
原因分析：B站未办理列车进路时，300H车载计算C2曲线时会在打靶点前留110 m安全距离，因此导致C3、C2曲线在低速区不一致，因此列车通过YG3-2点后，因C3-C2曲线不一致而制动。B站办理引导接车进路时，因为300H车载C2曲线的打靶点未越过ZX3-2点，导致列车无法越过ZX3-2点。
优化方案六：上行线C3-C2等级转换执行点移至B4290处，不设预告点，如图7所示。
图7 优化方案六设置Fig.7 Schematic diagram of optimization scheme 6
试验现象：B站未办理列车进路情况下，300H型车过执行点后制动（速度有5 km/h左右的突降），300T型车通过。B站办理侧线接车进路情况下，300H型车过执行点后制动（速度有5 km/h左右的突降），300T型车顺利通过。B站办理引导接车进路情况下，300H型车过执行点后制动（输出EB）。
原因分析：B站未办理列车进路时，300H车载计算C2曲线时会在打靶点前留110 m安全距离，因此导致C3、C2曲线在低速区不一致，因此列车通过YG3-2点后，因C3-C2曲线不一致而制动。B站办理侧线接车进路时，因为300H车载C2曲线的打靶点为B站S信号外方110 m，目标速度45 km/h，C3曲线的打靶点为B站S信号，目标速度45 km/h，因此列车越过执行点后由于C3-C2曲线有速度差产生制动。B站办理引导接车进路时，因为300H车载C2曲线的打靶点为B站S信号外方110 m，目标速度0 km/h，C3曲线的打靶点为B站S信号，目标速度40 km/h，因此列车越过执行点后由于C3-C2曲线有速度差产生制动。
经上述试验可以得出以下结论。
1）X线 路 所 BTS、BTXLF、B4296应 答 器用于C3-C2预告时，在前方B站内下达不高于80 km/h限速的情况下，300T车载会造成制动。
2）在不设置预告的前提下，X线路所BTXLF、B4296应答器用于C3-C2执行时，在前方B站内下达不高于80 km/h限速的情况下，300T、300H车载会造成制动。
3）B站BS、B4290应答器用于C3-C2执行时，会在前方B站办理引导、侧线接车进路、无进路的情况下，300H车载的曲线有5 km/h左右的突降，存在造成制动的可能。该问题现象较为轻微，测试时控制车速紧贴SBI曲线运行才会触发制动，影响较小。
可见在联络线上各应答器均不适合用于C3-C2预告点；
B站BS、B4290应答器不适合用于C3-C2执行点；
在不设置预告的情况下，B4296应答器、X线路所BTXLF不适合用于C3-C2执行点。
为适应各型号车载设备，经综合分析后确定最终优化方案，对X线路所级间切换方案做如下设置。
4.1 修改C站至B站方向上下行线C3-C2预告点位置
将上行正向C3-C2预告点位置由X线路所BTS应答器移至B3072应答器处；
将下行反向C3-C2预告点位置由X线路所BTSF应答器移至B3073应答器处；
维持C3-C2执行点不变，如图8所示。
图8 确定优化方案设置Fig.8 Schematic diagram of final optimization scheme
4.2 修改列控中心有源应答器描述范围
1）修改TS-XLF进路BTS有源应答器报文，临时限速有效范围延伸至B4296应答器组加80 m；
XLF口离去L1、L2制动距离从B4296应答器组开始计算。
2）修改TSF-XL进路BTSF有源应答器报文，临时限速有效范围延伸至B4299应答器组加80 m；
XL口离去L1、L2制动距离从B4299应答器组开始计算。
本级间切换方案更改后，经实验室测试及现场试验后解决了列车制动问题。此类问题因在特定场景下才会暴露，因此需要加强联调联试阶段测试管理，丰富测试案例库，对各种型号列车在每个级间切换点均进行测试，保证各测试案例能够全面覆盖各种可能场景。此次问题的成功解决也为后续其他类似线路，特别是线路所区段长度较短设置级间切换积累了宝贵经验。
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