調車機車無線機車信號和監控系統控制模式探討

陸國明 中國鐵路上海局集團有限公司電務部

STP 系統是保障鐵路站內調車作業安全的重要設備。STP 與LKJ 系統結合，為調車機車在調車場內的作業提供安全保障，STP 系統獲取調車站場的進路信息，行車許可信息，并把調車機車前方信號機的狀態、距離等信息提供給LKJ，由LKJ系統根據防護點狀態、防護距離等信息產生控制曲線，并根據機車的實際運行速度對機車進行防護，產生卸載、常用、緊急等動作。

STP 系統與LKJ 系統結合，能夠有效的防止調車機車在作業時冒進信號、沖撞土擋、擠道岔、超速行駛和超速連掛等事故，其控制模式可分為空線走行模式、藍燈防護模式、道岔限速模式、區段限速模式、存車線限速模式、盡頭線控制模式、出站跟蹤調車模式、一度停車點模式、特殊車輛作業模式、無進路動車模式，本文我們對STP 特定的幾個控制模式在具體應用中遇到的問題進行探討。

1 藍燈防護模式

1.1 藍燈防護基本控制模式

圖1 藍燈防護情況下的控制模式曲線

藍燈防護模式是調車控制中最基本的防護模式，是STP應用最廣泛的控制模式，防護機車冒出信號機、防止擠岔等事故。機車前方為關閉信號，防護車列在關閉信號的安全距離外停車，相當于LKJ 正線運行時的紅燈停車模式。調車司機確認地面信號后，可以對該模式進行解鎖，解鎖后，系統允許機車按照線路限速運行。其控制模式曲線如圖1所示。

1.2 藍燈防護模式的信號突變討論

在實際應用中，因為存在軌道區段分路不良以及調車監控自身的走行誤差等情況，容易出現車列輪對實際已經越過信號機，但聯鎖系統前方的區段未占用，導致前方白燈信號突然被關閉，限速突降，引起機車直接緊急制動。限速曲線如圖2所示。

圖2 限速曲線

此種情況引起的限速突降，導致機車直接緊急制動，因距信號機近，實際上車列會冒出信號機，進入到下一進路的控制模式。這種現象在專用調車場出現的頻次比較比較高，突然的緊急制動容易造成車輛車鉤損傷，引起人身安全事故。針對上述情況，應在藍燈防護的基礎上增加信號突變模式，信號突變時，增加司機人工確認機制，采用報警加限速延后變化方式進行控制。

在前方信號由允許信號變為禁止信號時，系統應按照機車的實際運行速度判斷是否能在信號機前制動停下，如果能防止車列越過信號機，則應該立即啟動藍燈防護模式，讓限速曲線下降，機車緊急制動公式為：

S=SK+Se+Sɑ=v0tk/3.6+4.17(v0 2-vm2)/(1000φhδhβc+ω0+ij)+Sɑ

式中：SK為制動空走距離，m；Se為有效制動距離，m；Sɑ為附加距離，m；v0為初始速度，m/s；tk為空走時間，s；vm為末速度，緊急制動時為0，m/s；φh為閘瓦換算摩擦系數；δh為列車換算摩擦系數；βc為常用制動系數；ω0為基本阻力，N/kN；ij為坡道千分度，‰；

以調機牽引50 輛貨車，運行速度40 km/h 時實時緊急制動為例，計算緊急制動距離為118 m，即機車信號突變，距信號機118 m才能保證在車列不冒出信號機。

在STP 藍燈控制模式下，如判斷前方信號由白燈變為藍燈，當距離信號機較遠，能確保停止信號機前方時，應立即啟動限速模式，讓車列停車。當離信號機比較近時，有可能越過該防護信號機，則應該啟用報警模式，由司機確認信號，司機7 s未確認信號，再啟用緊急制動方案。控制模式如圖3。

圖3 在STP藍燈情況下的控制模式

1.3 藍燈防護模式的解鎖控制討論

調車作業中，因存在壓岔折返以及原進路折返等多種非正常進路調車的作業方式，在作業過程中，需要經常用到藍燈防護模式的解鎖功能，當前調車監控的藍燈解鎖模式，司機解鎖完成，調車限速直接上抬至進路限速，交給司機控制，當機車越過當前信號機時，按照下個基本進路進行控制。

藍燈防護模式在實際運用過程中，存在以下兩個跟安全相關問題，一是解鎖后限速上抬至進路限速，容易給司機直觀的印象，后續不會控制，形成依賴性，實際作業過程中頻繁的使用解鎖功能；解鎖后，當機車越過當前藍燈后，按照下一進路控制，如果下一進路仍然為關閉信號，且距離很短，會導致限速突降，引起緊急制動，其控制模式曲線如圖4。

圖4 藍燈防護模式情況下的控制模式曲線

藍燈解鎖后的控制模式，可以參考LKJ 正線運行模式下的走停走模式進行控制，司機解鎖后，目標限速上抬至15km/h（可設置），當機車越過藍燈信號機后，允許以15km/h走行20m，之后恢復限速的正常控制。采用該模式后，可以預防司機的習慣性解鎖，減少司機不按規定解鎖后引發的擠岔等事故。越過藍燈后維持20m 的限速控制，防止在前方繼續藍燈情況下的限速突降引起的緊急制動。其模式曲線如圖5。

圖5 藍燈解鎖后模式曲線

2 存車線限速模式

車列進入有車股道或者有車區段內解掛車時的，當車列接近存車區段的防護信號機，控制連掛限速至存車線允許最高限速，在有確切的存在距離時，連掛安全距離內，限制機車的速度不得超過連掛的最高限速，防止超速連掛。在存在車距離未知時，STP 只控制存車線最高限速，不控制連掛限速，存車線允許最高限速及連掛最高限速可以由LKJ限速模式設置。其控制模式曲線如圖6所示。

圖6 車列進入有車股道或者有車區段內解掛車時的控制模式曲線

2.1 存車線模式最高限速控制討論

存車線模式的最高限速起控點在進路的始端信號機處，并非存車區段的始端，在實際的調車作業中，一般存車股道都會有接近岔區，按照站場的設計，有的岔區長度比較長，從進路始端到存車區段可能有100多米的距離。按照鐵路技規或者站系規定，存車線最高限速一般指機車進入存車股道的最高限速。目前存車線最高限速的控制比規定要求的要早，在相對繁忙的站場，會影響調車效率。如圖7 的實際存車線控制模式存車線最高限速的起控點，應按照鐵路技規和站系規定從存車股道的起始點開始控制，在股道的岔區比較長的情況，能提高調車作業效率，如圖7 的優化后存車線限速模式。其控制模式如圖7。

圖7 存車線控制模式

2.2 存車線模式未知存車線控制討論

目前版本的STP 控制模式，未知存車線只控制存車線的最高限速，進入存車線內，完全交給司機或者平面調車控制，存在比較大的安全隱患，如圖8 的實線控制曲線。未知存車線的設計中，應加入語音及人工確認環接，把超速連掛的風險降到最低。

在進入存車線時，應有明顯的限速下降過程，并語音提示“前方存車線”，司機確認后再恢復到存車線的最高限速控制，這樣能顯著的提醒司機注意前方為存車線，且能防止股道內車列停在近端的超速連掛問題。其控制模式如圖8的虛線所示。

圖8 進入存車線時的控制模式

3 盡頭線限速模式

車列前方為線路盡頭，一般指機待線或者牽出線，當車列頭部接近盡頭線的防護信號機時，限速降為盡頭線允許最高限制速度。當車列前方靠近盡頭標時，控制機車在盡頭標的安全距離外停車。盡頭線允許最高限速可以由LKJ 限速模式設置。其控制模式曲線如圖9所示。

圖9 車列前方為線路盡頭時的控制模式曲線

盡頭線的起控點為進入盡頭線的最后一架防護信號機，在實際的使用中，存在最后一架信號機到實際的土檔有比較長的岔區，甚至可能達到500 m 以上，按照上述模式，會對調車運輸效率有比較大的影響。盡頭線最高限速的起控點，應按照鐵路技規和站系規定從盡頭區段的起始點開始控制，該模式曲線和存車線最高限速的起控點一樣，在此不做累述。

圖10 專用調車場內的控制模式

專用調車場內，貨物線的作業模式主要為推送作業，用于存儲車輛。一般的貨物線內電氣化軌道區段只有一截保護區段，不超過25 m。從聯鎖系統上觀察，貨物線內有車停留，但軌道電路沒有占用信息，不能區分該貨物線內是否存有車輛，STP系統按照普通盡頭線模式控制，存在比較大的安全隱患，如圖10所示。

對于貨物線內的存車和盡頭線混合控制，系統的控制難點在于沒有軌道區段的占用信息作為控車依據，不能得知貨物線內是否有存車，且不能像股道存車一樣能計算出精確的存車位置。STP在遇到此種情況時，首先應保證安全連掛，采用未知存車和盡頭線控制兩種曲線并行的方式控制，哪個限速低按照哪個控制。進入貨物線內后，走行時采用聲光報警，且距前方距離顯示未知等方式提醒司機注意前方存車。控制模式如圖11。

圖11 貨物線內的存車和盡頭線混合情況下的控制模式

4 結束語

STP 系統經過多年的應用，已經能防止調車作業中絕大部分的闖藍燈、擠岔、超速連掛、沖撞土檔等調車事故的發生。調車作業有其特有的復雜性，站場的情況比較復雜，分路不良、信號突變、連續溜放、再次連掛等作業方式都會影響系統的正常防護作業。且調車作業也需考慮運輸效率，在保證安全的前提下，不能影響車站的正常生產。介于以上因素，STP的控制模式在應用過程中可適當的做出改變，以便能更好的服務于調車安全作業。