臨時限速設置技術發展探討

岳朝鵬 張 鵬

臨時限速是指線路固定速度以外的,具有時效性的速度,包括:施工、維修引起的計劃性限速,自然災害、設備故障引起的突發性限速等。對于臨時限速的設置,過去都是調度員打印出文本格式,然后通知司機按文本限速調度命令控制列車運行。隨著 CTCS-2級列控系統的發展實施,有關限速的調度命令更多地采用數據格式,即把限速調度命令分發給列控中心 TCC,再由 TCC轉換為應答器報文格式后,通過 LEU控制有源應答器的傳遞給車載設備。顯然,采用通過設備設置限速的方式,無論在安全性和可靠性上都要大于文本傳遞。然而,在調度員具體設置列車限速的過程中,卻仍存在著一定的安全隱患。本文將通過對既有限速設置流程方案的分析,提出以臨時限速服務器 TSRS集中管理全線臨時限速命令的優越性。

1 對既有臨時限速設置流程方案的分析

既有的臨時限速設置流程通常需要調度中心與車站值班員共同確認,具體流程描述如下。

1.由中心調度臺負責擬定限速調度命令,輸入限速參數,并對限速參數進行校驗。

2.調度臺將帶有限速參數的調度命令下發至相應受令站。

3.車站值班員必須對限速參數進行再次校核,校核成功后簽收此限速調度命令。

4.所有受令車站簽收完畢后,將限速命令進行分解,并存儲至 CTC站機確認列表中。

5.調度員或車站值班員 “擇機”從服務器中調出相應的限速命令,選擇發送給列控中心執行。

6.發送時必須預先向列控中心發送 “校驗”命令,待列控中心對此校驗命令校驗成功后,才允許 CTC終端發送正式執行命令。

7.列控中心校驗成功后,發送正式 “執行”命令,列控中心執行此命令后限速命令正式生效。

其中第 6步和第 7步是對既有線 CTCS-2級區段限速設置流程的改進,用于在設置限速前提交給列控中心檢驗限速規則是否可執行。下面以圖 1場景為例,針對各項步驟進行風險性分析。

第 1,對于限速命令的擬定校驗,CTC設備僅是對當前限速命令參數的輸入合法性做校驗,而并沒有把它當做限速計劃來進行可執行性校驗。例如,圖 1中線路上已存在著一個 1號限速區,若有新的限速施工計劃欲擬定 2號限速區時,調度員只要正確輸入參數位置,CTC即認為合法,而當將該命令發到 TCC時,卻發現與已有限速區沖突,造成事先規劃好的限速計劃安排流產。此時,若限速要求緊急,又事先未安排好應急措施,將帶來一定的運營管理風險。

圖 1 臨時限速設置場景示意

第 2,由中心調度員選擇分發限速命令給相應的車站值班員,再由車站值班員確認后回復簽收。由于這個過程靠人工分發,人工確認,無論從效率還是安全上講都存在不足。例如,中心調度員可能會將限速命令漏發給車站值班員,尤其當調度員為提高限速設置效率,僅對當前線路運行方向的車站分發限速命令,而一旦出現線路運行改方時,調度員又很容易忽視已設置成功的限速命令,從而造成危險事故。再有,中心調度員還需耐心等待所有相關車站值班員都回復認可后,才能操作下達,存在遺忘漏設的危險。另一方面車站值班員在做簽收確認時,大多情況下只是比較文本格式與數據格式的一致性,而不關心對本站的適用性。

第 3,由調度員或車站值班員擇機下達限速命令。CTCS-2級列控系統的臨時限速更新點位置較少,僅限于車站或中繼站附近。若限速命令下達時機把握不當,將對處于高速運行的列車實施緊急制動,或是列車通過更新點時沒能及時接收到限速信息等,這樣都會危及行車安全。

第 4,要求對限速命令下達時先做驗證后執行。但以圖 1中所示的 3號限速區下達為例,對于車站 C進行驗證和執行均能生效,而到了 A站和 B站時卻發現因已設有 1號限速區而無法再下達,造成此時有的車站執行了限速,而有的車站卻沒有執行該限速,給調度員的限速命令管理帶來了混亂。

隨著我國高速鐵路的逐步建設,列車運行速度越來越高,對臨時限速設置的安全性也就要求越高。下面將給出以臨時限速服務器為核心,對全線臨時限速命令集中管理方案的優越性。

2 高速鐵路臨時限速服務器方案

早期由于對于應答器報文的編制技術和擾碼技術尚未完全掌握,所以將有關臨時限速信息的報文均采用列控中心預存儲的方式。當 CTC下達臨時限速命令后,由列控中心根據臨時限速命令的位置參數,進行歸檔后挑選對應的應答器報文,從而給臨時限速命令的設置帶來很多約束,包括限速區長度、限速區起止點、限速值、限速區數量等,很大程度上限制了用戶的實際需求。如今 TCC已具備了實時組幀和實時生成應答器傳輸報文的能力,從而大大消弱了對臨時限速命令的設置約束,但同時也引出了長大限速區和多處限速區造成的不易設置、維護等問題。同一條限速命令往往需要多個車站的下達和值班員確認,一方面增加了調度員、車站值班員的責任負擔,另一方面也易引發限速命令的漏設,危及行車安全。

另外,隨著 CTCS-3級列控系統的工程實施,地面設備又引入了無線閉塞中心 RBC,同樣需要獲取臨時限速指令。

圖 2 臨時限速命令傳輸示意圖

為確保對原有線路限速規則的兼容性,現采用增設臨時限速服務器的方案,對全線的臨時限速命令進行統一集中管理和維護。CTCS-3級列控系統中關于臨時限速的設備構成和臨時限速命令傳輸通道如圖 2。臨時限速服務器設置于靠近調度中心的車站,分別向列控中心 (TCC)及無線閉賽中心(RBC)傳遞列控限速指令。TCC應根據進路狀態、臨時限速等信息實時組幀生成用戶報文(830bits),并編碼生成相應的應答器傳輸報文(1023bits),經 LEU傳輸至有源應答器;RBC應根據行車許可、臨時限速等信息實時生成相應的無線消息,經 GSM-R傳輸至車載設備。

臨時限速服務器不僅可用來維護 C2限速與 C3限速的同一性,同時還具有對臨時限速命令進行可執行性校驗功能、拆分下達功能,以及對限速狀態的綜合判定功能。如,對于限速計劃的擬定,TSRS將根據限速計劃時間段、空間位置進行更加深入的限速規則校驗等,可保證預先擬定的限速按計劃的成功實施。對于限速命令的拆分,由 TSRS自動識別完成,僅需要調度員確認是否下達,而不需要車站值班員參與。對于各TCC、RBC的回執結果,也由 TSRS自動比較原調度命令與各分散設備的限速狀態一致性,避免調度員逐一確認,減輕調度員勞動強度。

此外,臨時限速服務器還提供了激活提示與設置時機提示的人性化功能,可有效的輔助調度員擇機下達臨時限速命令。

同時,對限速命令的設置流程進行了簡化,僅由中心調度員負責操作設置,不再允許車站值班員介入,以保證限速命令集中設置的統一性和一致性。限速流程上主要分為3個階段:擬定命令、驗證命令及執行命令,具體如下:

1.調度員在 CTC終端輸入列控限速命令參數信息 (需二次輸入校核確認),確認后生成臨時限速調度命令 (含文本),下發給臨時限速服務器進行有效性校驗。臨時限速服務器校驗成功后,將該臨時限速調度命令存入待執行列表中,并向 CTC返回校驗成功;若校驗失敗,向 CTC返回失敗原因。調度員可根據失敗原因調整臨時限速命令參數,重新嘗試下發。

2.臨時限速服務器對即將執行的臨時限速調度命令,從其計劃開始執行時間的前 30min起,提示調度員確認激活,并每間隔 10min重復提示,直至確認或超出該臨時限速調度命令的計劃結束時間。調度員可根據 CTC的激活提示,或直接選取并激活即將執行的列控限速命令。

3.臨時限速服務器對 TCC、RBC的驗證結果進行綜合判定,若存在任一設備驗證失敗或超時未返回驗證結果,則向 CTC返回限速驗證失敗。調度員根據驗證失敗原因可選擇撤銷或重新嘗試激活驗證。若全部設備驗證成功,則向 CTC返回限速驗證成功;同時,向行車調度員提供下達設置時機的參考提示。調度員可根據 CTC的設置提示,或直接選取并設置驗證成功的列控限速命令。臨時限速命令的設置流程見圖 3。

圖 3 設置臨時限速命令的操作流程圖

圖 4 取消臨時限速命令的操作流程

4.臨時限速服務器對 TCC和 RBC的執行結果進行綜合判定,若存在任一設備執行失敗或超時未返回執行結果,則向 CTC返回限速失敗。行車調度員根據執行失敗原因可選擇取消或重新嘗試設置;若全部設備執行成功,則向 CTC返回限速成功。對于執行成功的列控限速指令,RBC和 TCC分別通過 GSM-R無線通信和有源應答器,將臨時限速信息發送給車載設備。

5.當調度員確認臨時限速調度命令可取消時,應再次擬定與該設置命令的限速區位置參數完全一致的取消命令,然后采用相同的設置流程,先驗證后執行。臨時限速命令取消流程見圖 4。

3 未來展望

目前,臨時限速服務器的主要功能定位在對列控限速規則的嚴格校核,以及針對各分散設備的需要對限速命令進行拆分下達與狀態綜合,同時為兼容不同等級線路的限速規則做適配等。但考慮到臨時限速服務器在設計初期,就要求具有可同時與全線范圍內的 TCC、RBC進行信息交互的能力,并且是以接入信號安全局域網的方式與 TCC、RBC接口,同時自身又是 SIL4級的列控信號安全設備,以及要求安裝地點需在靠近調度中心的車站上等特點,所以臨時限速服務器還有很多的發展空間。

[1] 客運專線列控系統臨時限速技術規范.科技運 2008[151]號[S],2008.

[2] 既有線列控限速流程和操作顯示界面的規定(暫行).科技運 2006[94]號[S],2006.

(責任編輯:溫志紅)