问题描述
CTCS（中国列车运行控制系统）具有良好的互联互通基础和可扩展性，为进一步提升CTCS在市域铁路上的集成化程度，减少运维成本，节约工程投资，提高运输效率，实现多层次网络互联互通，需要对市域铁路列车运行控制系统进行技术创新。如何实现基于CTCS的市域铁路移动闭塞系统？需要构建基于CTCS的市域铁路总体技术方案，形成基于CTCS的市域铁路移动闭塞标准体系，研制适用于市域铁路的相关装备样机，搭建实验室仿真测试平台，完成样机设备的实验室仿真测试，并进行现场验，以实现关键技术的突破。
市域（郊）铁路是城市中心城区联接周边城镇组团及其城镇组团之间的通勤化、快速度、大运量的轨道交通系统，是实现多层次轨道交通网络互联互通和区域“一体化”“高质量”发展的关键环节。基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术具有系统集成化程度高、轨旁设备少、运维成本低、行车间隔小、工程投资少、可持续发展等特点，同时继承了CTCS体系的互联互通优势，能更好地服务于市域铁路。基于CTCS的移动闭塞技术在市域铁路领域尚在研发、未有应用，其实现存在着诸多难题，主要包括：构建基于CTCS的市域铁路移动闭塞总体技术方案，形成基于CTCS的市域铁路移动闭塞标准体系，研制适用于市域铁路的相关设备样机，搭建实验室仿真测试平台，完成样机设备的实验室仿真测试，在试验线路现场验证。难题难点在于：1、降低运维成本市域铁路CTCS-2级列控系统采用轨道电路进行列车占用检查，但轨道电路易出现“红光带”的问题，产生原因既有工务的钢轨锁定不良，支距杆、轨距杆绝缘部分损坏；也有电务的扼流变压器损坏，发送盒、接收盒故障；还有供电的牵引回流不畅等原因。轨道电路出现“红光带”会引起列车停车，解决故障可能会需要运维单位工务、电务、供电等多部门联合处理，需要大量的运维成本。基于CTCS的市域铁路移动闭塞取消轨道电路、有源应答器等设备，可减少维护工作量，降低运维成本，需研究车载多源融合定位方法，并在保证列车运行安全的前提下，综合考虑定位精度、技术发展和成本等，是总体技术难点之一。2、提高运输效率市域铁路采用的CTCS2+ATO列控系统属于固定闭塞制式，在列车通过能力方面，通过理论计算分析，基本能满足行车间隔180s的要求。但对于个别线路、个别区段或个别时段的大客流量情况，可能需要更小的行车间隔，更灵活的列车运行或列车编组，进而对系统能力有更高的要求。移动闭塞技术能缩短行车间隔，提升运输效率。目前，移动闭塞设备主要有CBTC和CTCS-N两种。CBTC单线运营指标良好，但不满足市域铁路的互联互通需求，其网络化运营能力仍需要不断的技术创新和工程验证，进展缓慢；CTCS-N继承了CTCS体系互联互通的特点，实现了区间移动闭塞，但未具备全线路移动闭塞、自动驾驶、自动折返等功能。基于CTCS的移动闭塞技术可实现全线路移动闭塞、自动驾驶、自动折返、互联互通，相关系统功能、技术指标的确定是总体技术的又一难点。3、节约工程投资市域铁路采用CTCS-2级列控系统且停靠8辆编组的动车组时，贯通式车站到发线有效长度为400m；上海市域铁路某线路根据相关文件优化到发线有效长度为370m，但规模还是较大，仍需优化。基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术拟采用在出站信号机外方设置防护区段的技术方案，既能保证接发车行车安全，又能进一步减少到发线有效长，进而减小车站建设规模，节约工程投资。如何应用出站信号机外方的防护区段实现列车运行安全，也是总体技术难题之一。4、多层次互联互通基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术保留了CTCS2+ATO列控系统的车载功能，既可以实现与国家干线铁路及都市圈城际铁路的互联互通，也可以在市域路网内互联互通，具备小间隔、高密度及灵活运营的优点，同时可为与城市轨道交通互联互通运营打下基础，真正实现“四网融合”的目标。基于CTCS的市域铁路移动闭塞创新技术路线，是以CTCS-N新技术为基础创新还是以成熟CTCS2+ATO为基础进行叠加需要进行严谨比选。为保证设备级的互联互通，需要多个设备厂家和设计院共同参与、深入研究，并经过完整功能的现场验证。其技术路线的选择、设备功能确定、技术实现方法及现场验证等都是总体技术的难点。上海市域铁路要实现路网内部互联互通、与长三角地区近沪城际铁路互联互通、与国铁干线互联互通。上海申铁投资有限公司（简称上海申铁）作为市域铁路建设主体，已开工建设5条线，分别是机场联络线、南汇支线、嘉闵线、示范区线、南枫线，其中机场联络线将于2024年底开通CTCS2+ATO（含自动折返）。问题背景
把握多层次运输需求，构建区域多层次交通网络布局，统筹干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通规划布局和一体衔接，打造四网融合、覆盖充分、内畅外通的轨道交通网络，是交通运输发展的趋势。
市域（郊）铁路作为多层次轨道交通的重要组成部分，是实现多层次轨道交通网络互联互通和区域“一体化”“高质量”发展的关键环节，为进一步减少轨旁设备及维护工作量、降低运维成本、提高运输效率、节省工程投资，实现设备级互联互通，需要基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术来更好地服务于市域铁路。最新进展（截止问题发布年度）
上海申铁先后牵头开展了CTCS2+ATO自动折返、LTE承载CTCS2+ATO、CTCS股道有效长优化、CTCS2+ATO自动化等级提升等研究，并形成阶段性成果。在此基础上顺应技术前沿，推动市域铁路信号系统向自动化方向发展，推进上海市域铁路科技创新，目前正牵头并联合多家设备商及设计单位，结合CTCS-N系统成果，在上海市域铁路开展基于CTCS的移动闭塞技术研究及应用工作。
本难题已经进行调查研究，课题组已经成立并开展相关研究工作，包括基于CTCS的市域铁路移动闭塞运用场景、功能需求、关键技术等；基本形成稳定的总体技术方案，后续将开展关键设备样机研发、室内互联互通测试以及现场验证等。设备级互联互通样机研制、测试数据（特别是互联互通测试）与关键技术的匹配性是未来面临的关键难点与挑战。重要意义
实现基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术的突破对于市域铁路减少运维成本、提升运输效率、节约工程投资、以及对多层次轨道交通网络互联互通和区域“一体化”“高质量”发展具有重大影响和引领作用。以下是其可能带来的重大影响和效益：
1、节约工程投资、提升运输效率、降低运维成本：实现基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术的研究成果技术工程应用后，相较标准化的CTCS-2列控系统，车站股道长度最大可减少30%，以上海市域铁路南枫线为例，工程直接投资可降低3.5亿元；实现全线移动闭塞和自动折返，可将行车间隔可缩短至150秒以内；取消轨道电路等轨旁设备，减少运维工作量，降低运维成本。2、提升产业链韧性：基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术的突破，由多个设备厂家实现设备级互联互通和互换，可降低对单一设备厂家的依赖度，促进信号装备技术发展，为四网融合提供了更多更高效的技术装备选择，可实现信号技术装备升级与产业市场的协同发展。3、实现多层次轨道交通网络互联互通和区域“一体化”“高质量”发展：基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术在上海市域铁路中应用，可满足与干线铁路、长三角地区近沪城际铁路及市域铁路路网内部互联互通的要求，有效减少换乘，提高直达性，进而缩短乘客的出行时间，进一步提升乘客美好出行体验，有利于同城化、区域一体化发展，可为国家和区域经济一体化发展提供底层驱动力。综上所述，实现基于CTCS的市域铁路移动闭塞技术的突破将带来重大的科技、经济和社会效益，促进区域的发展和城市经济的繁荣。
