淺析朔黃鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)

王玉麟

（國能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，滄州 062350）

面對日益增長的貨運(yùn)量需求，既有的運(yùn)輸方式已經(jīng)不能滿足運(yùn)輸能力需求，移動閉塞逐漸被提出并應(yīng)用于重載鐵路，它可以有效減小編組站發(fā)車間隔和區(qū)間運(yùn)行間隔，提高車流密度。本文在聯(lián)鎖層面對移動閉塞應(yīng)用于朔黃鐵路進(jìn)行研究和分析。

1 聯(lián)鎖功能介紹

1.1 進(jìn)路辦理

移動閉塞模式下，聯(lián)鎖設(shè)備根據(jù)列車屬性（完全監(jiān)控列車和非完全監(jiān)控列車）來決定為列車辦理單列車進(jìn)路或多列車進(jìn)路。單列車進(jìn)路的辦理方式和使用方式與既有固定閉塞系統(tǒng)一致[1]，多列車進(jìn)路的辦理和使用方式則與單列車進(jìn)路不同。相較于聯(lián)鎖的傳統(tǒng)進(jìn)路機(jī)制，本系統(tǒng)聯(lián)鎖在辦理多列車進(jìn)路后，一條進(jìn)路內(nèi)允許有多列車運(yùn)行的運(yùn)行方式，行車的追蹤和安全由RBC 設(shè)備計(jì)算、防護(hù)。

1.1.1 進(jìn)路辦理原則

CI（計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖）通過通信接口獲得RBC 輸入的每架信號機(jī)的列車接近狀態(tài)，包括：完全監(jiān)控列車接近、非完全監(jiān)控列車接近（非完全監(jiān)控列車接近、無車接近時(shí)，RBC 均發(fā)送 “非完全監(jiān)控列車接近”），并根據(jù)接近信息來確定辦理的進(jìn)路類型[3]。

完全監(jiān)控列車接近時(shí)，RBC 向CI 發(fā)送完全監(jiān)控列車接近信息，被接近的信號機(jī)滅燈，聯(lián)鎖按照多列車進(jìn)路辦理?xiàng)l件來辦理多列車進(jìn)路。

非完全監(jiān)控列車接近時(shí)，信號機(jī)常態(tài)亮燈。此時(shí)，若需觸發(fā)進(jìn)路辦理，聯(lián)鎖則依據(jù)既有固定閉塞模式下的進(jìn)路檢查條件和辦理方式來辦理單列車進(jìn)路。

1.1.2 進(jìn)路選排、進(jìn)路鎖閉時(shí)連續(xù)檢查條件

進(jìn)路內(nèi)方第一邏輯區(qū)段空閑（移動閉塞系統(tǒng)下的特殊檢查條件）；進(jìn)路選排所需檢查的其它條件詳見《TB／T 3027-2015_ 鐵路車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》[3]。

1.2 多列車進(jìn)路解鎖

多列車進(jìn)路的人工延時(shí)解鎖、區(qū)段故障人工解鎖的檢查條件和操作流程均與朔黃線聯(lián)鎖系統(tǒng)的既有情況保持一致。進(jìn)路的正常解鎖應(yīng)根據(jù)進(jìn)路內(nèi)的最后一列車的軌道區(qū)段順序占用/出清來執(zhí)行解鎖[4]，下面通過5 種場景來詳細(xì)介紹。

場景一：前車已辦理完發(fā)車進(jìn)路且信號開放，前車駛?cè)氩韰^(qū)，如圖1所示。

圖1 場景一Fig.1 Scene one

場景二：前車完全駛離沖突道岔，道岔自動解鎖，后車的多列車進(jìn)路辦理?xiàng)l件已具備，如圖2所示。

圖2 場景二Fig.2 Scene two

場景三：CI 為后車辦理多列車進(jìn)路，一個(gè)進(jìn)路內(nèi)允許多列車運(yùn)行，如圖3所示。

圖3 場景三Fig.3 Scene three

場景四：多列車進(jìn)路的前車出清進(jìn)路軌道區(qū)段后，前后車進(jìn)路內(nèi)的重疊區(qū)段維持鎖閉狀態(tài)，如圖4所示。

圖4 場景四Fig.4 Scene four

場景五：多列車進(jìn)路內(nèi)的最后一列車出清進(jìn)路軌道區(qū)段后，各區(qū)段按順序執(zhí)行解鎖，如圖5所示。

圖5 場景五Fig.5 Scene five

1.3 進(jìn)路取消

多列車進(jìn)路內(nèi)留有占用狀態(tài)，此時(shí)不能通過總?cè)∠怄i進(jìn)路。

1.4 信號機(jī)控制

1.4.1 信號機(jī)亮滅燈控制

為減少地面信號對完全監(jiān)控列車駕駛員的影響，CI 設(shè)備根據(jù)需求控制進(jìn)路內(nèi)各列車信號機(jī)（含列兼調(diào)信號機(jī)）的亮滅顯示[5]，控制原則如下：

（1）RBC 將根據(jù)完全監(jiān)控列車的行車許可方向順序?qū)ふ遗R近的下一架列車信號機(jī)，若列車車頭距該架信號機(jī)的距離滿足滅燈距離要求且RBC 計(jì)算的行車許可終點(diǎn)位于或越過該架信號機(jī)，此時(shí)RBC 向CI 發(fā)送該架信號機(jī)的“完全監(jiān)控列車接近”信息。

（2）CI 收到RBC 發(fā)送的“完全監(jiān)控列車接近”信息后，驅(qū)動對應(yīng)信號機(jī)的相關(guān)繼電器，執(zhí)行滅燈操作。

（3）當(dāng)完全監(jiān)控列車車頭跨壓信號機(jī)時(shí)，RBC將發(fā)送的“完全監(jiān)控列車接近”信息變更為”非完全監(jiān)控列車接近”，CI 在收到“非完全監(jiān)控列車接近”信息后，將該架信號機(jī)恢復(fù)為亮燈狀態(tài)。

（4）信號機(jī)恢復(fù)為亮燈狀態(tài)時(shí)，其相關(guān)色燈顯示應(yīng)按照固定閉塞模式的要求執(zhí)行。

（5）朔黃重載鐵路移動閉塞系統(tǒng)下，考慮信號機(jī)的設(shè)置距離為1000 m[6]、ATP-RBC 通信延時(shí)、RBC-CI 通信延時(shí)、CI 對信號機(jī)的允許控制延時(shí)、列車最高運(yùn)行速度、人眼的最遠(yuǎn)觀察距離等因素，列車信號機(jī)（含列兼調(diào)信號機(jī)）的滅燈距離定為L m（L根據(jù)RBC 滅燈需求制定）。

（6）以下按照非完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車、非完全監(jiān)控列車追蹤非完全監(jiān)控列車、完全監(jiān)控列車追蹤非完全監(jiān)控列車、完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車、完全監(jiān)控列車異常降級這5 種場景來分別說明CI 對列車信號機(jī)（含列兼調(diào)信號機(jī)）的亮滅燈控制過程。

場景一非完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車運(yùn)行

非完全監(jiān)控列車按照三顯示固定閉塞方式運(yùn)行，該列車的前方信號機(jī)始終為常亮狀態(tài)。在完全監(jiān)控列車尚未到達(dá)進(jìn)路前方防護(hù)信號機(jī)的滅燈區(qū)段時(shí)，信號機(jī)保持亮燈狀態(tài)，如圖6所示。

圖6 非完全監(jiān)控模列車追蹤完全監(jiān)控列車運(yùn)行Fig.6 UT train tracking CT train operation

完全監(jiān)控列車到達(dá)進(jìn)路前方防護(hù)信號機(jī)的滅燈區(qū)段時(shí)，該架信號機(jī)由亮燈模式轉(zhuǎn)為滅燈模式，如圖7所示。

圖7 完全監(jiān)控列車接近滅燈Fig.7 CT train approach lights off

完全監(jiān)控列車車頭越過信號機(jī)后，RBC 將發(fā)送給CI 的“完全監(jiān)控列車接近”指令信息轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺峭耆O(jiān)控列車接近”，CI 將該架信號機(jī)恢復(fù)為點(diǎn)燈模式，如圖8所示。

圖8 完全監(jiān)控列車跨壓亮燈Fig.8 CT train cross lights on

非完全監(jiān)控車前方信號機(jī)保持點(diǎn)燈模式，非完全監(jiān)控車需根據(jù)信號行車，如圖9所示。

圖9 非完全監(jiān)控車正常亮燈Fig.9 UT train normal lights on

完全監(jiān)控列車行駛并依次接近臨近信號機(jī)，CI將依據(jù)RBC 發(fā)送的“完全監(jiān)控列車接近”信息和“非完全監(jiān)控列車接近”信息指令控制相關(guān)信號機(jī)的亮滅顯示，如圖10所示。

圖10 完全監(jiān)控列車前行繼續(xù)滅燈Fig.10 CT train move on lights off

場景二非完全監(jiān)控列車追蹤非完全監(jiān)控列車

信號機(jī)常亮，司機(jī)按照地面信號行車，如圖11所示。

圖11 非完全監(jiān)控車亮燈行駛Fig.11 UT train move on lights on

場景三完全監(jiān)控列車追蹤非完全監(jiān)控列車

重載移動閉塞系統(tǒng)中，完全監(jiān)控列車需間隔一個(gè)軌道區(qū)段追蹤非完全監(jiān)控列車。完全監(jiān)控列車的行車許可由RBC 發(fā)送，間隔區(qū)段追蹤非完全監(jiān)控列車的方式由RBC 來實(shí)現(xiàn)，如圖12所示。

圖12 完全監(jiān)控列車間隔追蹤非完全監(jiān)控列車Fig.12 CT train Interval to track UT train

非完全監(jiān)控列車按照固定閉塞方式運(yùn)行[7]，其運(yùn)行方向的前方信號機(jī)始終點(diǎn)燈模式，如圖13所示。

圖13 非完全監(jiān)控車既有模式運(yùn)行Fig.13 UT train run in existing mode

注：CI 對完全監(jiān)控列車前方的列車信號機(jī)亮滅燈控制過程與本節(jié)中的“場景一”相同。

場景四完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車

完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車時(shí)，兩車可以運(yùn)行至同一區(qū)段內(nèi)，如圖14～圖18所示。

圖14 完全監(jiān)控列車追蹤-前車滅燈Fig.14 UT train tracking-ahead lights off

圖15 完全監(jiān)控列車追蹤-雙車滅燈Fig.15 CT train tracking-both train lights off

圖16 完全監(jiān)控列車追蹤-追入一個(gè)軌道區(qū)段Fig.16 CT train tracking-Chase into a track section

圖17 完全監(jiān)控列車追蹤-前車跨壓亮燈Fig.17 CT train tracking-ahead train cross lights off

圖18 完全監(jiān)控列車追蹤-后車滅燈Fig.18 CT train tracking-rear train lights off

CI 對完全監(jiān)控列車前方的列車信號機(jī)亮滅燈控制過程與本節(jié)中的“場景一”相同

需要注意的是，當(dāng)兩列完全監(jiān)控列車同時(shí)處于某個(gè)信號機(jī)的滅燈區(qū)段時(shí)，前車跨壓信號機(jī)后，RBC將向該信號機(jī)發(fā)送“非完全監(jiān)控列車接近”，直至前車完全進(jìn)入信號機(jī)內(nèi)方且后車的MA 越過該信號機(jī)后，RBC 才會重新向該信號機(jī)發(fā)送 “完全監(jiān)控列車接近”，讓信號機(jī)再次滅燈。

場景五完全監(jiān)控列車異常降級

完全監(jiān)控列車追蹤非完全監(jiān)控車時(shí)，當(dāng)后車（完全監(jiān)控列車）發(fā)生降級變?yōu)榉峭耆O(jiān)控車時(shí)，RBC 給CI 發(fā)送的“完全監(jiān)控列車接近”信息轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺峭耆O(jiān)控列車接近”，信號機(jī)將恢復(fù)亮燈狀態(tài)，如圖19～圖23所示。

圖19 完全監(jiān)控列車追蹤非完全監(jiān)控車Fig.19 CT train tracking UT train

圖20 后車完全監(jiān)控列車降級非完全監(jiān)控車Fig.20 Rear CT train demotion UT

圖21 完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車至一個(gè)區(qū)段Fig.21 CT train tracking CT train in one section

圖22 完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車-前車降級非完全監(jiān)控車Fig.22 CT train tracking CT train-ahead demotion UT train

圖23 完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車-后車降級非完全監(jiān)控Fig.23 CT train tracking CT train-rear train demotion UT train

完全監(jiān)控列車追蹤完全監(jiān)控列車運(yùn)行時(shí)，兩車均在信號機(jī)的點(diǎn)滅燈區(qū)段內(nèi)，當(dāng)前車完全監(jiān)控列車降級變?yōu)榉峭耆O(jiān)控車后，RBC 向CI 發(fā)送的“完全監(jiān)控列車接近”變?yōu)椤胺峭耆O(jiān)控列車接近”，信號機(jī)需恢復(fù)為亮燈狀態(tài)；當(dāng)后車（完全監(jiān)控列車）降級變?yōu)榉峭耆O(jiān)控列車后，RBC 持續(xù)向CI 發(fā)送“完全監(jiān)控列車接近”，信號機(jī)保持滅燈狀態(tài)，直至前車的完全監(jiān)控列車車頭越過信號機(jī)后，RBC 持續(xù)向CI 發(fā)送“完全監(jiān)控列車接近”將變更為“非完全監(jiān)控列車接近”。

1.4.2 多列車進(jìn)路信號關(guān)閉

多列車進(jìn)路的信號正常關(guān)閉流程需按如下步驟進(jìn)行：

（1）多列車進(jìn)路的始端信號機(jī)開放后，完全監(jiān)控列車接近該信號機(jī)，RBC 向CI 發(fā)送“完全監(jiān)控列車接近”信息，CI 將該信號機(jī)控制為開放且滅燈狀態(tài)。

（2）RBC 判斷列車車頭已越過信號機(jī)后，向CI同時(shí)發(fā)送“非完全監(jiān)控列車接近”和“信號機(jī)跨壓”信息，CI 在收到“非完全監(jiān)控列車接近“信息后將信號機(jī)恢復(fù)為點(diǎn)燈模式；CI 收到“信號機(jī)跨壓”信息后將信號機(jī)置于關(guān)閉狀態(tài)。

多列車進(jìn)路的信號機(jī)關(guān)閉場景如圖24所示。

圖24 多列車進(jìn)路的信號機(jī)關(guān)閉場景Fig.24 Signal closing scene of multi train route

由于車載ATP 設(shè)備存在定位誤差，RBC 可能在列車第一輪對未越過信號機(jī)前就向CI 匯報(bào)多列車進(jìn)路內(nèi)方第一區(qū)段被完全監(jiān)控列車占用，同時(shí)RBC設(shè)備應(yīng)保證列車第一輪對完全通過信號機(jī)后才向CI 發(fā)送“非完全監(jiān)控列車接近”和“信號機(jī)跨壓”。因此，當(dāng)CI 檢測到多列車進(jìn)路內(nèi)方第一區(qū)段被占用但未收到RBC 發(fā)送的“信號機(jī)跨壓”時(shí)，CI 不關(guān)閉本架信號機(jī)，避免出現(xiàn)司機(jī)看到紅燈的情況。

1.4.3 信號重開

完全監(jiān)控列車接近時(shí)，多車進(jìn)路的始端信號重開所需檢查的條件：信號機(jī)內(nèi)方第一邏輯區(qū)段空閑（移動閉塞系統(tǒng)下的特殊檢查條件）。

1.5 區(qū)段融合處理

移動閉塞系統(tǒng)下，CI 設(shè)備既可以從軌道繼電器狀態(tài)判斷區(qū)段占用/空閑信息[8]，也可以從RBC 獲取邏輯區(qū)段占用/空閑信息。CI 將兩路信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算融合后，用于車站站場狀態(tài)顯示。

針對移動閉塞模式的列車，CI 設(shè)備需要結(jié)合RBC 匯報(bào)的邏輯區(qū)段狀態(tài)信息（占用/空閑）、CI 采集的軌道區(qū)段占用狀態(tài)（GJ 吸起或落下），采用“或占用”（如表1所示）、“RBC 占用優(yōu)先”原則進(jìn)行融合處理，并將融合后的狀態(tài)應(yīng)用在聯(lián)鎖邏輯處理中。

表1 區(qū)段融合表Tab.1 Section fusion table

1.5.1 區(qū)段“或占用”

RBC 以邏輯區(qū)段為單位向CI 匯報(bào)占用狀態(tài)，根據(jù)本文的邏輯區(qū)段劃分原則，朔黃線站內(nèi)的邏輯區(qū)段按照物理區(qū)段進(jìn)行劃分，因此，對于站內(nèi)的邏輯區(qū)段，CI 按照表1中的“或占用”邏輯進(jìn)行融合處理即可。

1.5.2 RBC 占用優(yōu)先

朔黃線區(qū)間的一個(gè)物理區(qū)段可能被分為多個(gè)邏輯區(qū)段，對于區(qū)間的物理區(qū)段，CI 需采用“RBC 占用優(yōu)先”的原則進(jìn)行占用狀態(tài)處理。

如圖25所示，1G 為區(qū)間的一個(gè)物理區(qū)段，1A、1B、1C 為1G 包含的3 個(gè)邏輯區(qū)段。當(dāng)1G 處于空閑狀態(tài)，有完全監(jiān)控列車壓入邏輯區(qū)段1A 時(shí)，CI 會采集到1G 占用，RBC 會匯報(bào)1A 是完全監(jiān)控列車占用，1B 和1C 處于空閑狀態(tài)。為避免CI 按照“或占用”融合出1A 是完全監(jiān)控列車占用、1B 和1C 是非完全監(jiān)控占用的情況，CI 需采用“RBC 占用優(yōu)先”的原則，相信RBC 匯報(bào)的邏輯區(qū)段占用信息，將1A置為完全監(jiān)控列車占用，將1B 和1C 置為空閑狀態(tài)。

圖25 邏輯區(qū)段劃分Fig.25 Logical section division

當(dāng)1A、1B、1C 均無車占用，RBC 匯報(bào)上述3 個(gè)區(qū)段空閑，但CI 采集到1G 占用，此時(shí)，RBC 未匯報(bào)占用，“RBC 占用優(yōu)先”原則無效，CI 需按“或占用”原則進(jìn)行處理，將1G 處理成非完全監(jiān)控列車占用。

2 結(jié)語

移動閉塞對現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)有了更高的要求，它是當(dāng)今鐵路發(fā)展的趨勢，相對于傳統(tǒng)固定閉塞，它的發(fā)車間隔小、車列追蹤運(yùn)行距離小，能有效提高行車密度，在這種信號系統(tǒng)的助力下，朔黃鐵路的年運(yùn)輸能力有望從當(dāng)前的3.5 億噸提高到4.5 億噸。