基于通信交互擴展信息實現半自動/自動站間閉塞的方案及優勢分析

李湘宜，鐘遠寧，王宇琮

（卡斯柯信號有限公司，北京 100070）

1 概述

閉塞是指保證一個區間（或分區）內，在同一時間里只能允許一個列車占用，是防止列車對撞或追尾，保證鐵路行車安全的重要手段。目前廣泛應用的閉塞類型主要有半自動閉塞、自動站間閉塞和自動閉塞3類。半自動閉塞主要應用于單線鐵路，目前國內仍有4萬多km的單線鐵路采用繼電電路實現的半自動/自動站間閉塞功能。

64D繼電半自動閉塞設備從20世紀60年代應用至今，技術成熟、設備簡單，但自身存在的問題也逐步顯現。

1） 站間敷設電纜，施工成本高，且在開通運營后，經常發生因外部挖溝等緣故導致的斷線等問題，影響系統使用，且恢復周期較長。

2） 設備采用變壓器、電容、電阻等器件，時間久了容易出現性能下降，導致功能失效。

3） 繼電組合電路較為復雜，但站間傳輸信息只有正、負電兩種，對時序要求嚴苛，經常出現常規操作導致閉塞混亂的情況。

隨著科技的發展，光纜普遍代替了電纜，而計算機技術也逐步在鐵路運營中廣泛發展，基于通信交互信息實現半自動閉塞的功能成為今后的發展趨勢。

2 基于通信交互擴展信息實現半自動/自動站間閉塞的方案

2.1 站間交互信息

目前實際應用中有部分車站鋪設了站間光纜，通過光通道傳輸繼電電路的正、負電信息，但由于正、負電信息代表的含義過于豐富，依然存在很多時序上的問題。通過兩站增加計算機設備，通信交互擴展信息實現半自動/自動站間閉塞功能，例如列控聯鎖一體化設備或者計算機半自動閉塞設備，可解決正、負電信息含義不明確導致的狀態判斷錯誤。

站間通信采用RSSP-I鐵路信號安全通信協議。將半自動/自動站間閉塞的站間交互信息由原本的正、負電信息擴展為2 Byte長度的信息，分別為請求發車、通知出發、取消復原、自動回執、同意接車、到達復原和事故復原7種信息，協議如表1所示。

表1 半自動閉塞站間交互信息數據塊Tab.1 Data block of inter-station interactive information on semiautomatic block

狀態信息判斷邏輯遵循64D半自動閉塞繼電電路或計軸疊加64D半自動閉塞繼電電路，只將站間傳遞的正負電脈沖信息，轉化為7種閉塞命令。為保證站間信息的可靠接收，7種閉塞命令均持續發送 3 s。

2.2 半自動閉塞邏輯實現

兩站閉塞空閑，甲站按壓本站閉塞按鈕，向乙站發送請求發車信息持續3 s，乙站接收到甲站的請求發車信息后，立即向甲站發送自動回執信息。甲站收到自動回執信息，發車表示燈亮黃燈。停止發送自動回執信息后，乙站接車表示燈亮黃燈。

乙站值班員按下閉塞按鈕后，乙站接車表示燈亮綠燈，向甲站發送同意接車信息，甲站收到同意接車命令，甲站發車表示燈亮綠燈。

列車從甲站出發，壓入進路最末區段時，同時向乙站發送通知出發信息，乙站收到通知出發信息，接車表示燈亮紅燈。甲站停止發送通知出發信息后，甲站發車表示燈亮紅燈。

列車到達乙站，壓入乙站進站內方首個道岔區段，乙站發車表示燈亮紅燈。乙站值班員按下復原按鈕，乙站接發車表示燈均滅燈，同時向甲站發送到達復原信息。甲站收到到達復原信息后，發車表示燈滅燈，閉塞復原。正常辦理站間信息交互時序如圖1所示。

設備上電啟動后，均為發車表示燈亮紅燈，接車表示燈滅燈狀態。站間接口交互命令均為0。任意站按壓事故復原按鈕，向鄰站發送事故復原命令，兩站閉塞復原。

甲站向乙站請求發車，收到乙站自動回執消息后，在乙站同意接車前，甲站按下復原按鈕，辦理取消復原，甲站向乙站發送取消復原，乙站閉塞復原。

2.3 自動站間閉塞邏輯實現

兩站閉塞空閑，甲站辦理發車進路，進路鎖閉后，信號尚未開放，甲站設備向乙站發送請求發車信息持續3 s，乙站收到請求信息后點亮接車黃燈，并返回自動回執信息持續3 s，甲站收到自動回執信息后，點亮發車黃燈。

乙站在返回自動回執信息結束后，立即發送同意接車信息持續3 s，隨后點亮接車綠燈。甲站收到同意接車信息后，點亮發車綠燈。此時區間空閑，甲站開放發車信號，列車出發，壓入發車進路最后一個軌道電路時，甲站點亮發車紅燈，向乙站發送通知出發信息。乙站接收到甲站的通知出發信息點亮接車紅燈。

乙站排列接車進路，列車壓入進站內方第一區段，乙站接發車表示燈均點亮紅燈。列車完全進入站內，區間出清，乙站向甲站發送到達復原信息持續3 s，隨后接發車表示燈均滅燈，甲站收到乙站到達復原信息后，發車表示燈滅燈，甲站閉塞復原。

3 基于通信交互信息實現半自動/自動站間閉塞的優勢

3.1 自動站間閉塞取消發車進路場景

在繼電自動站間閉塞制式下，當甲站辦理發車進路后，點亮發車黃燈，但未點亮發車綠燈之前，由于計劃更改等原因，取消已辦理的發車進路，會造成甲乙兩站閉塞接車綠燈交替閃爍的故障，需雙方車站按壓事故按鈕方可閉塞復原。

根據繼電電路分析，當甲站辦理發車進路時，向乙站發送代表請求閉塞的正電信息，乙站給甲站回復代表自動回執的負電信息，甲站由于取消進路，發車鎖閉繼電器（FSBJ）吸起，閉塞復原。此時乙站回復給甲站代表同意接車的正電信息，乙站接車亮綠燈，在甲站閉塞空閑、無請求閉塞的情況下，代表乙站向甲站請求閉塞，甲站自動回復給乙站代表自動回執的負電信息，又被乙站誤認為是取消復原，乙站接車燈滅，此時甲站給乙站發送的代表同意接車的正電信息，甲站接車亮綠燈，在乙站閉塞空閑、無請求閉塞的情況下被乙站誤認為是代表請求閉塞的正電信息，如此循環往復，甲乙兩站的接車表示燈反復亮綠燈、滅燈再亮綠燈。

若按照通信方式交互閉塞信息，上述場景下，當甲站取消發車進路，甲站閉塞復原，同時向乙站發送取消復原信息。此時，即使甲站收到乙站發送的自動回執或者同意接車信息，由于不處于請求發車等待乙站回復的階段，都不會響應鄰站信息，仍處于閉塞空閑狀態。同時乙站收到甲站的取消復原信息，乙站也閉塞復原。由此可見，基于通信的信息交互含義明確，甲站取消發車進路時，發送給乙站的不是多重含義的負電信息，而是明確的取消復原；而乙站發送的同意接車信息，不會被誤認為請求閉塞信息。

3.2 半自動閉塞中途折返場景

在繼電64D半自動閉塞制式下，當閉塞建立后，發車站辦理發車進路，列車出發至區間因故需要中途折返。列車返回發車站，發車站可按壓事故按鈕復原閉塞，同時向接車站發送代表事故復原的負電信息。而接車站由于已經收到通知出發的正電，通知出發繼電器（TCJ）吸起，軌道繼電器（GDJ）吸起，同意接車繼電器（TJJ）落下，無法通過鄰站的負電信息直接復原。需要值班員在發車站按下事故復原按鈕的同時，按下接車站的復原按鈕，勵磁FUJ，從而復原閉塞。電路原理如圖2所示。這種方式對于值班員操作要求較高，如果操作不當，接車站也需要通過破鉛封按下事故復原按鈕來復原閉塞。

采用通信方式來交互半自動閉塞信息時，發車站在按下事故復原按鈕時，向鄰站直接發送事故復原信息，由于信息明確，接車站收到事故復原信息進行狀態轉換，復原閉塞，無需額外的人工操作。

3.3 半自動閉塞閉塞建立后事故復原場景

在繼電64D半自動閉塞制式下，當閉塞建立后，接車站按下事故復原按鈕，對于發車站而言，收到鄰站的負電信息，按照圖2的復原繼電器電路，當選擇繼電器（XZJ）落下時，可復原發車站的閉塞，如果XZJ吸起，則無法復原發車站閉塞，只能通過發車站的操作來復原。所以當發車站辦理發車進路時，才可以復原，若尚未辦理發車進路，則無法復原。造成這種現象的原因是電路中需要通過XZJ的狀態來區分收到的負電信息是自動回執還是復原信息。而通過通信交互的信息，由于表意明確，不受單一狀態的限制。

3.4 施工和維護優勢

通過通信方式交互半自動/自動站間閉塞信息的優勢不僅僅體現在上述具體的場景中，在項目前期施工和后期維護也有明顯的優勢。

在施工方面，每個站至少節約3個按鈕繼電器、16個邏輯繼電器和6個表示燈繼電器以及電路涉及到的電容電感等元器件；無需進行復雜的電路配線，節約組合架空間；無需敷設站間電纜，減少了挖溝等施工成本。

在運營維護方面，繼電半自動/自動站間閉塞電路使用多年，元器件參數老舊，需要定期校準和檢修；繼電邏輯電路復雜，故障點不易查找；站間電纜易發生斷線、混線、接地、外界干擾等問題。而基于通信方式交互擴展信息實現半自動/自動站間閉塞的方案由安全計算機完成，設備具備冗余性，維護終端可實時記錄站間交互的接口信息、當前設備運行以及通信狀態，便于故障定位和問題分析，降低維護成本。

4 總結

基于通信方式交互的閉塞信息將既有繼電電路傳遞的正、負電信息還原成含義更準確的請求發車、同意接車等信息，可以更直觀準確地判斷鄰站的命令，對于復雜場景的適應性更強。而以站間光纖代替站間電纜，用計算機邏輯代替繼電電路組合，節省繼電器等元器件，減少配線工作量，節約了敷設電纜的施工成本，同時在運營維護方面，可通過計算機的維護終端準確顯示實時的接口信息和通信狀態，并便于故障定位和問題分析，簡化維護工作量。