列控系統保護下的動車組接車作業安全策略

韓克林

(中國鐵路濟南局青島機務段，山東 青島 266000)

1 引 言

從發展趨勢來看，我國有關鐵路工程項目的高速化越來越得到體現，特別是磁懸浮列車通行之后，列車運行呈現出高速度、高密度態勢，進而列車站間運行的控制技術也相應的日趨復雜化。出于確保列車行駛安全的目的，對于列車的運行控制相關的技術所提出的要求也愈來愈高。為了加強列車運行的安全性，同時提升整體運營效率，就應有意識地提高運行管理機制的性能，減少運行控制體系安全事故的發生率，確保其處于安全狀態，降低外部因素對于列車運行過程的安全性所帶來的影響，滿足控制體系使列車運行處于安全狀態之所需。

就目前實際情況而言，動車組接車作業所需要的列控系統技術設備都是全新的，目的在于確保動車組接車作業運行的安全性、穩定性。因為列控系統在鐵路運輸中的地位舉足輕重，無論管理還是維護都非常重要。為保障動車組列車運行時處于安全、舒適、快捷狀態的要求，應做好動車組的列控車載裝置的科學化管理、使用、養護以及后期的維修、升級等工作，目的在于達到提升動車組實效性的目標，推動國內高速動車組技術穩定發展的趨勢，拓展交通體系的運輸功能，最終推動運輸經濟發展又好又快的向前推進。

2 動車組和接車作業概述

動車組一般運用于客運專線、高速鐵路的列車環境中，通過8輛編組、16(17)輛編組或是2個8輛編組重連運行。其中，單列動車組(8輛)長度為210 m左右(車型不同)。另外，動車組根據速度等級可分為250 km/h、350 km/h兩類。動車組車站接車作業的類型包括側向式與直向式兩類。相應提出的安全要求為，站內接車的過程中，整列車應停靠在站臺之內，按照既有規定的停車標志準確停車，禁止越過關閉的出站信號機。

3 列控系統的歸類及其原理

我國鐵路動車組列車在運行時的控制體系(Chinese Train Control System簡稱CTCS)主要包括CTCS 0～4五個等級。目前，適合運用在客運專線、高速鐵路的列控系統為CTCS-2級(C2)以及CTCS-3級(C3)兩類。其中，C2級列控系統一般運用在速度范圍200～250 km/h規格的客運專線以及200 km/h的客貨共線區段，C3級列控系統一般運用在速度范圍300～350 km/h的高速鐵路。C2級列控系統采用大容量點式應答器向列車發送定位信息、進路信息、臨時限速、線路允許速度和閉塞分區長度等必要行車信息，采用目標—距離連續速度控制模式監控列車安全運行，目前可實現動車組追蹤間隔5 min左右的密度行車。C3列控通過無線通信GSM-R技術實現車—地信息雙向傳輸。由無線閉塞中心(RBC)生成行車許可，軌道電路可檢查列車的占用情況，應答器可對列車進行定位，并同時具備C2級列控功能，可實現3 min左右追蹤間隔運行。

列控系統作為鐵路信號的安全中心裝置，其功能安全符合SIL4等級，即使在斷電或被毀壞的極端環境中，應導向安全：輸出緊急制動使列車停車。列控設備體系設計與“故障→安全”原則相吻合，使用硬件冗余的安全計算機平臺作為核心邏輯運算單元。

4 動車組接車作業安全策略分析

4.1 交互式控制列控各個分體系，強化系統安全性

要能夠確保列車的運行處于安全狀態，須合理地建構列控體系。為了保證列控系統能夠對列車在運行時進行功能優化，強化列車的安全性，可以將交互式結構引入到列控體系的架構之中，從而控制列車在具體運行時的狀態。參見下圖1所示。

圖1 交互式列控系統各個層次優化構造模型圖示

在上圖1中的表示層可以同步監督控制體系內各個方面運作的狀態和數據情況，且接納操作工作者所發出的各個項目操控的指令，及時地處置相關業務內容，執行業務的相關邏輯。在整個列控體系運行時，表示層和業務層內部的交互聯系比較地緊密。若列車啟動之后，列控體系亦處于同步運行狀態。為提升系統有效使用效率，操作者應將表示層管理板塊當作橋梁，交互式處置列控的業務內容，處置操作工作者所發出的指令，且借助于用戶界面把處置好的信息呈現于操作工作者，從而監控并控制列車的運行狀況，確保列車行駛的安全性。

4.2 接車作業的具體安全模式策略

本節以C2級列控系統為例，基于《CTCS-2級列控系統應答器應用原則(V2.0)》【科技運[2010]136號】及《客運專線C2車載和地面設備配置及運用技術原則(暫行)》【鐵集成[2007]124號】相關的規定可知，進站外方的接近區段、站內應答器以及出站的信號機布局狀況如下所示：

距進站口外部30 m處設置進站有源應答器組，其功能包括為列控車載設備提供進路信息以及臨時限速等相關控車數據；在進站口的外部約250 m處設置定位應答器，主要用于定位列車；車站到發線處應答器組通常要求設置于距出站信號機(30±0.5)m處；出站信號機一般設置于距離警沖標≥55 m(包括過走防護距離50 m)處。可參見下圖2所示。

圖2 C2客運型專線車站信號設置布局圖示

從工作方式來看，應用于C2級列控系統的車載設備(ATP)工作模式包括完全監控模式(FS)、部分監控模式(PS)、目視行車模式(OS)、調車模式(SH)、引導模式(CO)、機車信號模式(CS)、隔離模式(IS)、待機模式(SB)等8類。其中，隔離模式運行時ATP設備停用，不具備行車安全監控功能。

列控車載設備工作方式不同，相應的保護策略也相異。動車組接車作業的安全性策略主要聚焦于不同方式下動車組接車作業是否存在防冒防超方面的控制風險。若存在，則須深入探討其配套設備改進方案或建立健全相關運輸管理策略，目的在于強化動車組接車作業行駛的安全可靠性。本節主要以完全監控模式為例，展開如下分析：作為動車組列車常態化行駛模式，設備設置超出限制速度2 km/h警報、5 km/h常用制動、10 km/h緊急制動。列控車載設備獲取列控系統的相關信息，計算列車位置，根據列車行駛線路限制速度、車輛速度、停車位置等信息，計算生成目標-距離模式曲線及圖像，且持續監督列車運行速度，與對應模式的限制速度對比，智能輸出緊急制動或常用制動指令。另外，經由人機界面呈現實時速度、限制速度、目標速度及其間距等數據供司機控車使用。

通過列控車載設備完全監控模式控制動車組列車側線方式進站時，ATP基于進站口側向通過設備限制速度80 km/h(18#道岔)或45 km/h(12#道岔)等限速條件來展開速度—目標距離控制曲線分析，監控動車組以安全速度通過限速點；動車組進入停車線后，ATP基于在關閉的出站信號前停車(V=0)運算出速度—目標距離情況，C2區段ATP計算60 m(常用制動)或50 m(緊急制動)安全防護距離監控動車組在運行關閉點前停車。

5 結 語

我國高速鐵路建設及動車組列車研發制造事業欣欣向榮，列控系統動車組接車作業的管理及其設備維護應有意識地聯系實際線路、車站、運營狀況加以開展，據此建構起科學、合理的管理機制，從而保障動車組接車作業的高效性、安全性，從而切實地提高運營水平，加強我國鐵路交通體系運輸能力。