匈塞铁路塞尔维亚段信号系统设计方案研究

马作泽

匈牙利至塞尔维亚铁路是中国在欧洲主导建设的首条高速铁路。其中，塞尔维亚境内段（以下简称匈塞铁路塞段）起自塞尔维亚首都贝尔格莱德，终至苏博蒂察站及匈牙利边境，速度目标值为200 km/h。匈塞铁路塞段采用以ETCS-2级列控系统为核心的满足欧洲及本地技术条件的信号系统，包括：列控系统、联锁系统、CTC系统、信号集中监测系统、防雷接地系统等［1］。

为实现信号系统在匈塞铁路塞段成功应用，首先，信号系统架构、设备组成需与工程技术方案一致；其次，信号各子系统功能应满足本项目应用要求；最后，为进入塞尔维亚铁路市场，信号设备须满足必要的准入条件。本文分不同系统从上述三方面分别进行研究。

1 列控系统

1.1 工程技术条件

为实现跨境列车互联互通要求，匈塞铁路塞段列控系统采用ETCS-2级列控系统。本工程ETCS-2级列控系统无ETCS-1级列控系统后备需求，须满足TSI CCS第3套规范子集（Set of speci⁃fications # 3，ETCS Baseline 3 Release 2 and GSM-R Baseline 1）中系统功能及设备接口的相关要求。

ETCS-2级列控系统是基于无线通信的列车控制系统，由地面设备和车载设备构成。地面设备主要设备包括：无线闭塞中心（RBC）和应答器［6］。

依据运营列车数量及线路规模，匈塞铁路塞段共设置3套无线闭塞中心（RBC），RBC能够根据列车位置、车站进路、区间闭塞信息等生成移动授权（MA），并通过无线网络（GSM-R）发送到车载设备。车站及区间均设置无源应答器，用于实现列车定位、RBC移交、列控等级转换等功能。

1.2 项目应用

成熟应用于中国高铁的CTCS-3级列控系统与欧洲ETCS-2级列控系统，为相同层级的技术体系，但CTCS-3级列控系统在系统构成、降级策略、闭塞控制、临时限速方案等方面与ETCS-2级列控系统存在较大差异，不能直接应用于本工程。为充分利用CTCS-3级列控系统成果，须严格按照本工程技术方案及TSI CCS规范要求对CTCS-3级列控系统进行“定向”研发和技术改造，将其转化为完全满足本工程技术要求的ETCS-2级列控系统。

1）系统结构。由于本工程无ETCS-1级列控系统后备需求，CTCS-3级列控系统结构需相应调整，将内嵌的CTCS-2级设备剥除，包括车站列控中心（TCC）、有源应答器、轨旁电子单元（LEU）、ZPW-2000轨道电路［4-5］。

剥除CTCS-2级设备后，车站及区间均采用计轴设备替代轨道电路，实现轨道区段的占用/出清检查；区间闭塞控制由车站联锁设备实现；列车移动授权（MA）由RBC生成，并通过GSM-R网络发送给车载设备。

2）车载设备模式。CTCS-3级列控系统车载设备按C3级控车时，具有7种模式，包括：完全监控模式、引导模式、目视行车模式、调车模式、休眠模式、隔离模式、待机模式。ETCS-2级列控系统车载设备按E2级控车时，具有15种模式，包括：完全监督模式、目视行车模式、人工驾驶模式、调车模式、休眠模式、待机模式、冒进防护模式、后冒进防护模式、系统故障模式、隔离模式、未上电模式、非本务机模式、退行模式、限制监督模式、被动调车模式［3］。CTCS-3级列控系统与ETCS-2级列控系统车载设备的控车模式具有较大差异，CTCS-3级车载设备需严格按照TSI CCS的系统需求规范中ETCS-2级车载模式的详细定义进行研发。

3）临时限速方案。TSI CCS规范未对临时限速功能的实现提出限制要求，欧洲高速铁路通常由RBC设备实现临时限速的拟定、下发等功能。在不影响互联互通的前提下，匈塞铁路塞段借鉴CTCS-3级列控系统经验，设置专门的临时限速服务器，实现对临时限速的集中管理。

ETCS-2级列控系统结构见图1。

1.3 设备准入条件

ETCS-2级列控设备，需获取满足TSI CCS规范要求的认证证书，并通过本工程Notified Body审核。

图1 ETCS-2级列控系统示意图

2 联锁系统

2.1 工程技术方案

车站及线路所设置全电子计算机联锁设备，实现对车站联锁及区间闭塞控制，即采用联锁列控一体化控制方案。车站信号设备采用“集中控制”；区间信号设备采用“分散控制”，通过设置轨旁目标控制器，实现对区间信号设备的控制及状态采集。

区间采用三显示自动闭塞，其中，双线段采用双线双方向自动闭塞；四线段采用正方向自动闭塞，反方向为自动站间闭塞。

2.2 项目应用

匈塞铁路塞段采用了DS6-60型全电子计算机联锁设备。DS6-60型联锁设备符合欧洲铁路安全标准，以全电子驱动层执行模块为基础，以逻辑层安全联锁逻辑部为核心，所有关键部分均采用二乘二取二冗余结构设计，系统中所有涉及到安全信息处理和传输的部件均按照“故障-安全”原则采取了二重系结构设计，以满足铁路车站信号控制设备高可靠和高安全的使用要求［8-9］。DS6-60型全电子计算机联锁系统见图2。

联锁设备的安全逻辑部根据塞尔维亚联锁技术条件，综合交互层终端设备的操作命令以及执行层对室外信号设备采集状态信息，完成逻辑计算，并通过执行层相应模块控制转辙机动作、信号机点灯，实现车站进路安全控制以及区间闭塞控制。

塞尔维亚联锁技术条件在进路办理以及室外设备安全防护方面与国内联锁技术条件具有相似性，但由于运营习惯、维护体制与国内不同，联锁设备需要考虑如下特殊功能需求。

图2 全电子计算机联锁结构示意图

1）区间闭塞控制功能。联锁设备需实现区间三显示自动闭塞功能。同时，为满足业主关于减少区间信号电缆使用的要求，区间信号设备采用分散控制。根据闭塞点的布置情况，在适当位置设置室外联锁控制柜，实现对闭塞点附近的信号机及自动驻车系统磁感应装置（Indusi）的控制及状态采集。室外联锁控制柜方案见图3。室外联锁控制柜均通过独立电缆供电，通过同一光缆中不同芯线实现与室内联锁的信息交互。电缆及光缆均采用不同物理径路构成冗余通道。

图3 室外联锁控制柜示意图

除实现正常闭塞控制功能外，联锁设备还需实现对区间闭塞信号机的紧急控制。操作员可以通过联锁控显终端，对区间信号机进行紧急关闭及恢复。

2）列车进路均设置过走防护区段。进路办理时需检查过走防护区段条件。

3）自动驻车系统磁感应设备控制。为实现对普速列车安全运行防护，地面设置自动驻车系统。所有Main signal均相应设置Indusi磁感应装置。根据Main signal显示内容，磁感应装置向车载设备发送相应的频率信息。在室外联锁控制柜中设置继电器，联锁设备通过控制继电器相应接点，连通相应频率的发送电路。

4）列车进路中所有信号机均开放。列车进路开放时，除防护列车信号机外，进路中所有调车信号机、轨道边界信号机均应开放。当任何一架信号机不能点亮允许信号时，该进路不能开放。

5）LED信号机照度调节。信号机应在白天及夜间采用不同照度。操作员可通过控显终端相应按钮实现照度模式切换。

6）与计轴主机接口。车站及区间轨道区段均由计轴设备实现占用/出清检查，计轴主机经过逻辑判断，将轨道区间状态信息通过电子接口发送至车站联锁系统。

2.3 设备准入条件

联锁设备需满足塞尔维亚联锁技术条件，并通过塞尔维亚Designated Body审核。联锁设备安全性需通过独立安全审核机构（ISA）审核。

3 调度集中系统（CTC）

3.1 工程技术方案

匈塞铁路塞段运输调度指挥采用调度集中系统（CTC）。CTC系统满足匈塞铁路塞段高速列车与普速列车共线运营要求，与该线运营管理模式相适应。

CTC系统具备列车运行调整计划功能，采用分布式计算和控制技术，识别列车作业与调车作业在时间和空间上的冲突，通过与车站联锁系统接口，实现列车和调车作业的统一控制。

CTC系统由调度所中心系统、车站分机系统和网络系统组成。匈塞铁路塞段设置一处CTC中心，负责本线的运输调度指挥。根据运营体制要求，设置2个调度台。各新设联锁车站均设置CTC分机，以及网络安全和通信质量监督设备。车站分机与CTC中心设备之间为广域网，采用2×2 Mb/s不同径路的数字通路构成环形通道。

3.2 项目应用

匈塞铁路塞段CTC系统采用了FZt-CTC型设备。塞尔维亚没有现代化运输调度指挥系统技术规范，FZt-CTC型设备充分借鉴了中国调度集中相关技术条件。CTC系统结构及主要设备见图4。

图4 CTC系统结构示意图

中国高铁调度集中系统结构完善、功能丰富。塞尔维亚铁路运输作业与中国铁路相比，运量小、作业简单。匈塞铁路塞段CTC系统未完全按照中国现行CTC技术条件进行设备配置，未包含的设备及功能如下。

1）车站服务器。考虑匈塞铁路塞段运输作业繁忙程度不高，CTC系统未设置车站服务器。行车指挥、数据处理均由CTC中心设备集中管理实现。

2）综合维护平台。考虑CTC综合维护平台在国内高速铁路中未充分应用，且塞尔维亚运营体制与我国存在差异，故匈塞铁路塞段CTC系统未设置综合维护平台设备。

3）GPRS网络承载功能。中国铁路CTC系统，为适应国内动车组、普速列车、货物列车共线运行时运输量大、作业繁忙、行车交路复杂的客观情况，开发了“无线接车进路预告”“无线调度命令”“车次号追踪”功能，依托GPRS网络实现车地设备的信息交互。欧洲高速铁路通信系统中不包括GPRS网络，无GRIS、GROS等相关通信设备。考虑匈塞铁路塞段通信系统方案以及实际运营需要，CTC系统未包含该功能。

3.3 设备准入条件

CTC设备需满足塞尔维亚电子设备相关技术要求，需通过塞尔维亚Designated Body审核。

4 信号集中监测系统

4.1 工程技术方案

匈塞铁路塞段设置信号集中监测系统。信号集中监测系统能够监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因、加强信号设备结合部管理、辅助故障处理、指导现场维修、反映设备运用质量、提高电务部门维护水平和维护效率等。

信号集中监测系统由中心系统、车站分机系统和网络系统组成。匈塞铁路塞段设置一处中心设备，各新设联锁车站均设置信号集中监测分机。信号集中监测中心设备与车站分机之间通过专用广域网（2 Mb/s通道）连接，并将有关信息传递至相关维护管理机构。

4.2 项目应用

匈塞铁路塞段采用CSM-th型信号集中监测设备。其中，中心系统负责与所辖车站、监测终端等节点建立通信连接，进行网络通信和数据交互，负责存储车站开关量、模拟量、报警等相关数据；信号集中监测车站分机负责数据采集、分类、逻辑分析处理、报警、数据统计、汇总、存储、回放等功能，通过标准接口与外部系统通信，获取监测信息，并提供显示界面。

根据运营要求，匈塞铁路塞段信号集中监测系统不包含“电缆绝缘监测”“电源屏对地漏泄电流监测”功能；由于采用全电子计算机联锁设备，信号集中监测系统不包含“道岔表示电压监测”功能；由于未采用轨道电路，信号机集中监测不包含轨道电路相关监测功能。

4.3 设备准入条件

信号集中监测设备，需满足塞尔维亚电子设备相关技术要求，但塞尔维亚Designated Body对该设备无审核要求。

5 防雷接地系统

匈塞铁路塞段不设置贯通地线，轨旁信号设备均连接至钢轨。钢轨作为牵引回流和接地的导体，是接地系统基础。轨旁设备以及设备房屋的综合防雷均通过钢轨实现与大地连接。由于室外联锁控制柜直接安装于轨旁，为实现防雷的良好效果，需保证机柜的良好接地，同时，通过“电子版卡对地悬浮”“输入输出通道采用SPD横向防护”等方式实现防雷保护［2］。

匈塞铁路塞段设备房屋综合防雷采用共用接地系统，设避雷网（带）、引下线接地、环形接地网等。房屋综合防雷与钢轨连接实现接地。信号机房不设置法拉第笼。信号设备应与综合防雷系统可靠连接，同时信号设备机柜须达到EN 50121电磁兼容标准，起到电磁屏蔽作用。

6 结语

为了实现中国设备在欧洲市场“走出去”的目标，我国信号设备须立足业主需求、欧洲互联互通需求，以及本地国的相关技术条件，充分利用我国铁路市场成熟运营经验和技术成果，进行必要的“定制化”改造或研发，并积极研究目标市场准入要求，取得相关认证证书。

我国信号设备在匈塞铁路塞尔维亚段的应用，是在欧洲应用的“里程碑”，对于信号设备打开欧洲市场具有重要意义，将很大程度提高中国信号设备在全球铁路市场的认可度。同时，为铁路关键装备“走出去”提供有效借鉴和指导意义。