王松林
上海申铁建设管理有限公司 上海 200033
摘要：本文从上海城市交通问题着手，分析上海市域铁路的功能定位，并从功能目标定位出发，对市域线路列车信息与控制系统的功能要求和存在的不足之处进行分析探讨，以促进市域铁路更好服务于上海都市圈的建设。
关键词：市域铁路、列控技术、公交化运行
0引言
市域铁路作为现代化城市的重要基础设施和大众化交通工具，具有运量大、速度快、时间可靠、安全性高能耗低、土地利用率高等特点，是解决城市拥堵、实现城市环境友好型发展和可持续发展的根本出路，是优化城市布局、促进协调发展和强大动力，发展好市域铁路，能够进一步充分体现社会的公平公正。因此，科学合理推进市域铁路建设，对调整城市空间布局，实现市域铁路和国家铁路、城市轨道交通系统的互联互通，引导城市土地合理利用，带动城市综合发展，进一步提高城市人口容纳能力等具有重大意义。
2017年6月国家出台了《关于促进市域（郊）铁路发展的指导意见》，市域铁路的规划、建设与发展是新型城镇化的必然选择，是构筑以核心城市为中心的大都市圈，发展城镇群，实现产业、人口、经济活动合理分布的基础架构，是构建国家多元化交通体系的重要组成部分，也是解决城市交通拥堵、环境污染等大城市病的“良药秘方”，更是我国铁路改革、铁路业务转型的重要战略方向。
1上海市域铁路的特点
与常规的地铁（轻轨）相比，市域铁路具有线路长、速度快、服务范围广、站间距离大等特点，既可以在市域铁路网内部实现互联互通，也可以实现与国铁的互联互通（根据实际需求和实施条件），增强城市对外辐射能力；与国铁相比，市域铁路是高密度、公交化、通勤化的一种大运量城市快速轨道交通。因此，市域铁路是介于国铁和常规地铁（轻轨）之间的一种城市轨道交通系统。其主要特点如下：
（1）设计时速：100～160km；
（2）站间距离：城区1.5～3km、外围3.0～8km；
（3）服务半径：100km，1h经济圈；
（4）快速、高密度、公交化、潮汐客流；
（5）更加智能高效的列车控制系统。
2上海市域铁路的规划和远景
根据规划，上海拟建9个项目，总规模约400多公里的市域铁路。其中，已纳入《上海市轨道交通近期建设规划（2017-2025）》的机场线和嘉闵线，可构成贯通上海东西、南北，连接地铁众多线路的市域铁路骨干线路，并与国铁、机场、公交等枢纽形成有机衔接。
到2035年的远景目标，上海将建成双1000公里的铁路网（指市域铁路和轨道交通）。
3上海市域铁路的功能定位
目前我国国内的轨道交通建设过程中，主要集中于干线高铁和城市内轨道交通，市域线路的建设少之不少，仅在这两年才有部分区域提出建设市域线路的需求，但都市圈的建设或形成速度却比较迅速，因此造成了目前全国普遍存在的进出城高速公路交通和城市快速路在上下班高峰期间出现常态化拥堵的情况，在降低人们幸福感的同时造成了严重的经济损失，是目前交通运输规划过程中需要重点考虑的问题。
上海市域铁路是解决城际交通与区际交通、城市交通之间衔接不畅，能力匹配不够的有效方式；是实现城市总体规划目标的重要支撑手段，能进一步使城市的空间布局趋于合理，实现各城镇相对独立的可持续发展。
（1）市域铁路主要服务于新城与主城区、新城之间以及沿线主要新市镇的通勤、商贸、旅游、娱乐等中长距离出行客流。
（2）市域铁路还能兼顾上海与近沪城镇间的出行需求，是区别于国铁干线与城市地铁的一种城市轨道交通系统，也是上海城市轨道交通网络的重要组成部分。
4适用于市域铁路的列控技术
4.1列车运行控制系统
相对于市域线路对列车信息与控制系统的目标定位，对列车信息与控制系统也提出了对应的功能需求：
(1)市域线路列车信息与控制系统应具备在一定的速度自动化运行的能力，目前的市域线路通常为100～160km/h，也有部分线路提出200km/h左右的需求，自动化运行等级至少要达到GoA2级ATO自动驾驶的（基于IEC62297）的要求;
(2)对于利用既有铁路线路和城市轨道交通线路的市域列车而言，需要其列车信息与控制系统能满足目前铁路和城市轨道交通线路不同信号制式的需求，国内目前铁路线路主要是CTCS-3或CTCS-2，而城市轨道交通线路主要是CBTC或基于数字轨道电路的准移动闭塞系统；
(3)市域线路的调度系统可与铁路调度系统和城市轨道交通调度系统进行很好地衔接，同时该调度系统还应具备很强的冲突管理和在线调整能力，具备在不同系统间贯通运营调度的能力；
(4)市域线路的列车信息与控制系统应具备精确停车及站台门开关门及状态检测的功能。目前国内的市域线路主要有珠三角城市间区域线路、温州的S1线和成都的17/18号线等，其中珠三角城市间区域线路采用CTCS-2+ATO的系统，它是在CTCS-2级列控系统的基础上，通过无线通信传送站台门控制和运行计划处理信息。而温州S1线采用了ETCS-1+ATO的系统，成都17/18号线采用了CBTC系统，主要是利用列车和地面间的双向数据通信，传送列车控制信息，即地面信号设备将移动授权动态更新并发送给列车，列车根据接收到的移动授权和自身的运行状态，计算出列车运行的速度曲线，实现列车安全防护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
从某种程度上看，每条线配置的列车信息与控制系统均或多或少与其目标定位有所差距，需要在后续线路的建设过程中加以优化改进。基于上海市域铁路特点，其选用列控系统主要原则是运行时速、发车间隔和互联互通，对比分析宜采用CTCS-2+ATO较为合适。
4.2CTCS-2+ATO主要技术特点
CTCS2+ATO列控系统在CTCS-2级列控系统的基础上，具备站间自动运行、车站定点停车及车站通过、折返作业、列车运行自动调整、车门/站台门防护及联动控制，列车运行节能控制等自动运行相关功能。
列控系统包括地面设备和车载设备。地面设备由通信控制服务器（CCS）、列控中心（TCC）、临时限速服务器（TSRS）、ZPW-2000系列轨道电路、应答器及LEU、GSM-R通信接口设备等组成；车载设备由ATP和ATO构成，其中ATP由车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信单元（RTU）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、司法记录单元（JRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU），测速测距单元（SDU）等组成。
（1）通信控制服务器CCS
CCS与车载设备、CTC进行通信，实现门控信息的管理，并实现CTC运行计划的处理和转发功能。同时，CCS通过TCC实现站台门相关的防护和控制功能。
CCS应与ATP进行车地双向安全通信。CCS与CTC接口，实现运行计划的转发功能。CCS与TCC接口，实现防淹门、站台门、紧急关闭相关的信息交互。CCS应在确认接收到车载设备的停准停稳信息后，才向TCC发送站台门命令。CCS具备输出监测数据功能。
（2）临时限速服务器（TSRS）
CTCS-2级铁路采用临时限速服务器（TSRS）集中管理临时限速命令，TSRS具备全线临时限速命令的存储、校验、撤销、拆分、设置和取消及临时限速设置时机的辅助提示等功能。列控限速调度命令由列车调度员设置，由列控系统执行。临时限速命令由列车调度员通过CTC系统进行设置或取消，并采用双重口令。
（3）列控中心（TCC）
列控中心具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、站间安全信息传输、临时限速命令的发送功能。同时，为了满足站台门防护和控制、站台紧急关闭等功能，TCC具备相关的采集和驱动接口。
列控中心根据其管辖范围内轨道占用、联锁进路及边界条件等信息，按照CTCS相关技术规范规定的轨道电路码序、应答器信息，控制轨道电路的发码信息和应答器信息，并通过轨道电路和应答器向列车提供其行车所需要的运行许可。
列控中心还通过控制设置在进站信号机（含反向）、出站信号机处的有源应答器为列车提供临时限速信息。
列控中心应具有自诊断和故障报警功能，报警信息通过串口发送至信号集中监测系统。
（4）应答器及LEU
应答器向车载设备传输定位信息、线路参数和临时限速等信息；同时，为了满足自动运行相关功能，向车载设备传输运营停车点信息、门侧信息、默认站停时分等信息。
LEU负责接收从列控中心传送的应答器报文信息，经转换为高频基带信号传送给有源应答器。LEU应具备应答器电缆短路、断路监测功能。
（5）ATP
ATP根据地面设备提供的行车许可，线路参数、临时限速等信息和列车参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车安全运行。
ATP具备GSM-R车地通信、车门防护功能，具备支持车门与站台门联动控制及ATO自动驾驶等功能。
当ATP判定列车停车位置与运营停车地点误差超过安全停车窗时，禁止向车辆发送开门允许、向CCS发送停准停稳信息。
ATP通过车辆提供的继电接口条件实现折返功能。
（6）ATO
ATO在ATP的行车许可下根据线路条件、运行计划等信息实现列车自动驾驶及车门自动控制等功能。
ATO具备站间自动运行、车站定点停车及车站通过、列车运行自动调整、列车运行节能控制、折返驾驶、车门自动控制及设备自诊断、记录、报警等功能。
ATO提供起车、加速、巡航、惰性、制动、停车等多种工况的控制，满足不同行车间隔和节能的运行要求，适应列车运行自动调整的需要。
（7）车地通信系统
车载设备通过车地通信系统向地面发送停准停稳、开/关门命令、车型、运行计划反馈、车载状态等信息。
地面设备通过车地通信系统向车载设备发送开/关门命令确认、运行计划、折返等信息。
4.3CTCS-2+ATO列车运行控制系统可能出现的问题
CTCS-2+ATO列控系统中，因建立和解锁信号进路方式特点，决定列车发车间隔相对较长。根据该系统在城际铁路运行情况的调查，一般情况下最快（人工办理较紧揍的情况下）在3-4分钟左右。因此，从发展角度分析，将来在高峰时段，可能难于满足市域铁路高密度公交化运行需求。上海市域铁路机场线和嘉闵线完全采用CTCS-2+ATO列控系统，同样存在这样的问题。
4.4改进建议的思考
为完全满足上海市域线路目标定位的需求，其列车信息与控制系统比较理想的解决方案应为一体化的轨道交通控制系统，该系统应能实现列车在铁路网内的联通联运和城市轨道交通网内的联通联运，同时还需要实现在两个网间的联通联运，该系统还应具备较高的自动化等级和对站台设备的较强控制能力。从近期而言，可参考之前在欧洲的MARMARY项目中采用的ETCS-1overCBTC的方案，这就相当于国内的CTCS-2叠加CBTC的方案，同时为CTCS-2增加ATO功能，这是目前较为可行的市域线路列车信息与控制方案。从远期看，欧盟正在合力研究下一步列车控制系统(NGTC)方案，这是一个铁路和城市轨道交通融合的解决方案，实现了轨道交通运输资源的共享和互联互通，引导城市轨道交通、市域轨道交通、干线铁路网信号系统走向统一，也是我们应该重点研究的方向。
5结束语
随着我国铁道通信、信号技术装备的不断发展更新，列车控制技术装备也将会实现新突破。我们有理由相信上海市域铁路将会实现快速化、高密度、公交化。市区和郊区将实现“同城化”，并进一步辐射长三角。同时我们也要清醒认识到，上海市域线路的建设过程将是一项漫长而艰巨的任务，市域铁路建成的优劣将直接关系着城市的发展空间和我们每一个人的生活品质。上海市域铁路受制于上海都市圈的规划同时又反过来影响着都市圈的活力与成功，应进行更加细致的功能目标定位分析和交通运输规划，辅以更加科学有效的运输信息与控制系统，以实现人们对于城市生活更美好的追求。
参考文献
[1]中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要，2016
[2]赵国堂,周诗广.我国市域铁路发展现状和未来展望.《中国铁路》2018（8）2-3
[3]中华人民共和国行业标准《城际铁路设计规范》TB10623-2104
[4]中国铁道学会标准《市域铁路设计规范》T/CRSC0101-2017
论文作者:王松林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/15
标签：铁路论文; 列车论文; 线路论文; 城市论文; 系统论文; 信息论文; 上海市论文; 《防护工程》2018年第30期论文;