基于軌道電路和應(yīng)答器信息的列車定位方法探討

夏濤 許進(jìn) 曾賢福 謝翔

摘要：列車定位是高速鐵路列控系統(tǒng)車載ATP的重要安全功能。針對既有的列車定位方法在特殊場景下出現(xiàn)的列車定位錯誤問題進(jìn)行了研究，并提出一種解決方案。新的方案能有效解決列車定位錯誤問題，同時兼顧現(xiàn)場復(fù)雜運(yùn)用情況，提高列車的定位準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：車載ATP；列車定位；準(zhǔn)確性

1.概述

隨著我國高速鐵路不斷發(fā)展，我國已經(jīng)成為全球高速鐵路運(yùn)營里程最長的國家。高速鐵路列控系統(tǒng)作為保障鐵路安全的關(guān)鍵設(shè)備，其安全性、可靠性越來越重要。列車定位是高速鐵路列控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的安全和高效的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，部分車載ATP通過軌道電路和應(yīng)答器信息結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)列車定位。其中軌道電路用于提供軌道占用和列車前方空閑閉塞分區(qū)個數(shù)等信息，應(yīng)答器信息則是提供特殊區(qū)段、公里標(biāo)、臨時限速等線路數(shù)據(jù)信息。針對既有軌道電路和應(yīng)答器信息結(jié)合的列車定位方法在特殊場景下出現(xiàn)列車定位錯誤問題，本文提出一種解決方案，不僅提高列車定位的準(zhǔn)確性，同時兼顧現(xiàn)場復(fù)雜運(yùn)用情況。

2.既有的列車定位方法

2.1.車載設(shè)備進(jìn)入新的軌道電路分區(qū)原則

場景1：同時滿足以下幾個條件，車載ATP判斷進(jìn)入新的軌道電路區(qū)段：

a）應(yīng)答器描述的下一段軌道區(qū)段存在且有效；

b）當(dāng)前接收的軌道電路載頻與應(yīng)答器描述的本段軌道電路載頻不同；

c）當(dāng)前接收的軌道電路載頻與應(yīng)答器描述的下一段軌道電路載頻相同；

d）當(dāng)前接收的軌道電路載頻不為F_0000或機(jī)車信號不為無碼；

e）列車車頭進(jìn)入新軌道電路分區(qū)搜索范圍內(nèi)：

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個大于應(yīng)答器描述的下一區(qū)段起點(diǎn)位置；

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個小于應(yīng)答器描述的一區(qū)段終點(diǎn)位置。

場景2：若應(yīng)答器信息描述當(dāng)前軌道電路區(qū)段，且列車最小安全位置D_Min越過當(dāng)前軌道電路區(qū)段終點(diǎn)，車載ATP判斷進(jìn)入新軌道電路區(qū)段。

其中最大搜索范圍Dmax=D_Max+D_Sen+v*Δt，最小搜索范圍Dmin=D_Mmi+D_Sen+v*Δt；D_Max為列車最大安全位置，且D_Max=D_Train（車頭位置）+ D_T_Up（位置上偏差）；D_Min為列車最小安全位置，且D_Min= D_Train（車頭位置）- D_T_Down（位置下偏差）；D_Sen為軌道電路信息接收傳感器距列車車頭的距離；v表示當(dāng)前列車速度；Δt為考慮軌道電路載頻譯碼和傳輸后的延時。

2.2.場景分析

場景1：如圖 1所示，車載ATP在接收的應(yīng)答器信息描述列車前方存在軌道電路B、C和D區(qū)段，且應(yīng)答器與有效起始點(diǎn)B區(qū)段起點(diǎn)距離D_Signal>0，滿足條件a）；當(dāng)前應(yīng)答器所在的A區(qū)段發(fā)送1700Hz載頻的L碼，其與應(yīng)答器信息描述B區(qū)段2300Hz載頻的不一致，與C區(qū)段1700Hz的載頻保持一致，滿足條件b）、條件c）和條件d）；由于測距誤差大，導(dǎo)致最小搜索范圍Dmin小于B區(qū)段起點(diǎn)位置（處于A區(qū)段），最大搜索范圍Dmax大于B區(qū)段終點(diǎn)位置（處于C區(qū)段），滿足條件e）；車載ATP判斷列車進(jìn)入C區(qū)段，導(dǎo)致列車定位錯誤。

場景2：如圖 1所示，車載ATP在越過應(yīng)答器描述軌道電路區(qū)段終點(diǎn)（D區(qū)段終點(diǎn)）后，進(jìn)入E區(qū)段。因E區(qū)段無應(yīng)答器描述，所以在列車最小安全位置D_Min越過D區(qū)段終點(diǎn)，車載ATP判斷列車進(jìn)入無應(yīng)答器信息描述的E區(qū)段。

3.解決方案

3.1.修改思路

針對既有方案在場景1出現(xiàn)列車定位錯誤問題，可通過調(diào)整場景1中進(jìn)入新分區(qū)條件來解決。場景1中條件a）、b）、c）和d）中的判斷條件來源于應(yīng)答器報文和軌道電路，屬于外部輸入信息，不能進(jìn)行更改，條件e）為車載ATP計算的結(jié)果，故可通過調(diào)整條件e）來解決該問題。

3.2.進(jìn)入新的軌道電路分區(qū)條件修改

不改變其他條件的情況下，調(diào)整條件e），場景1中進(jìn)入新的軌道電路分區(qū)條件調(diào)整為：

a）應(yīng)答器描述的下一段軌道區(qū)段存在且有效；

b）當(dāng)前接收的軌道電路載頻與應(yīng)答器描述的本段軌道電路載頻不同；

c）當(dāng)前接收的軌道電路載頻與應(yīng)答器描述的下一段軌道電路載頻相同；

d）當(dāng)前接收的軌道電路載頻不為F_0000或機(jī)車信號不為無碼；

e）列車車頭進(jìn)入新軌道電路分區(qū)搜索范圍內(nèi)：

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個大于應(yīng)答器描述的下一區(qū)段起點(diǎn)位置；

最大搜索范圍Dmax或最小搜索范圍Dmin至少有一個小于應(yīng)答器描述的一區(qū)段終點(diǎn)位置；

車頭進(jìn)入應(yīng)答器描述的新的軌道區(qū)段范圍內(nèi)。

3.3.影響及風(fēng)險分析

因場景2的進(jìn)入軌道電路新分區(qū)條件不變，不影響既有方法中場景2進(jìn)入新的軌道電路分區(qū)的原則，故只需要考慮場景1的各種情形。

如圖2所示，車頭處于A區(qū)段，且未進(jìn)入B區(qū)段范圍內(nèi)，此時不滿足場景1的進(jìn)入新的軌道電路區(qū)段條件，車載ATP判斷列車仍然處于A區(qū)段。當(dāng)車頭進(jìn)入B區(qū)段后，若列車最小安全位置D_Min未越過B區(qū)段起點(diǎn)接收到B區(qū)段的載頻和低頻信息，此時滿足場景1的條件，車載ATP判斷進(jìn)入新的軌道電路分區(qū)；當(dāng)在列車最小安全位置D_Min越過B區(qū)段起點(diǎn)后未接收到B區(qū)段的載頻和低頻信息，此時滿足場景2的條件，車載ATP判斷列車進(jìn)入新的軌道電路分區(qū)B。

4.結(jié)論

通過以上分析，通過調(diào)整場景1中車頭進(jìn)入新軌道電路分區(qū)搜索范圍內(nèi)的判斷條件，可有效解決既有方法在場景1中出現(xiàn)的軌道電路定位錯誤問題，提高車載ATP的適應(yīng)性。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).TB/T 3484-2017.列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則.2017

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[3]李一楠，徐效寧.CTCS2-200C車載設(shè)備客專適應(yīng)性研究.鐵道通信信號，2011，52（7）.

作者簡介：夏濤（1989-），男，湖南邵陽人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通列控車載設(shè)備的研發(fā)；

許進(jìn)（1983-），男，湖南岳陽人，本科，工程師，研究方向：軌道交通列控車載設(shè)備的研發(fā)；

曾賢福（1988-），男，甘肅白銀人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通列控車載設(shè)備的研發(fā)；

謝翔（1992-），男，湖南株洲人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通列控車載設(shè)備的研發(fā)。