一種基于回放文件的進路沖突檢測算法

胡琰瑜，陳 鈺

（卡斯柯信號有限公司，上海）

2014 年發布的中國鐵路總公司新版《鐵路技術管理規程》（普速鐵路部分）的第301 條規定：接發旅客列車時，與接發列車進路沒有隔開設備或脫軌器的線路，不準向能進入接發列車進路的方向調車。本務機車在停留線路內摘掛、列車拉道口時除外。

在當今的軌道交通運輸領域中，客運列車是指在國家鐵路線上運營的、有車次編號，且一般只用于裝載、運輸旅客的火車；調車一般是指進行列車解體、列車編組、貨物取送、摘掛車輛等活動，需要頻繁啟動和停車的機車[1]。一般而言，客運列車會按照列車運行計劃及聯鎖規則開放的信號機指示行車，并在進路末端信號機的位置停住。基于“故障-安全”的聯鎖規則和設備的保證，列車與列車之間不會發生沖撞；而調車作業基于自身的功能屬性，在信號按制的基礎上又具有一定的靈活性，當其到達末端信號機后，有可能沿著原有進路方向繼續冒進，侵入列車進路，進而撞向列車，這種潛在的行車風險，可能會引發較為嚴重的行車事故，危及到廣大乘客的生命安全，也就是《技規》第301 條中所描述想要避免的情況。

辦理調車進路的標準是：一旦發現調車繼續冒進進路末端信號機會存在侵入列車進路，沖向列車引發行車事故的安全隱患時，調度員應該及時放棄或者取消調車作業，把安全隱患降低到最小。因此各鐵路局的安全調度員需要嚴格按照操作規范進行人工排查，按制調車進路在合適的時機生效，保障客運列車行車安全的同時，執行調車調貨或者設備維修等具體任務[2]。

然而事實上，受制于調度員技術水平參差不齊以及部分車站及其復雜的站型，在并未造成安全問題的情況下，即便存在人工漏查的現象，如果缺少有效的技術檢測手段，也很難統計量化分析相關的數據指標。因此，為了克服上述問題，本文提出了一種基于站場顯示回放文件的進路沖突分析及報警方法。

1 沖突分析算法需要的輸入

1.1 站場顯示回放文件

信號系統的站場顯示回放文件，可以看做是車站信號設備的狀態信息的歷史數據庫。它通常記錄一段時間內，后端工作站發送給前端顯示模塊的按制消息，一般來說，復雜的應用場景都會被后端工作站逐一分解，最終前端接收的每條消息都是描述特定時刻某個特定信號設備的狀態。因此，僅通過回放文件無法將后端分解后的多個獨立信號設備狀態反向組合成一條進路的狀態。回放文件數據結構如表1 所示。

表1 回放文件數據結構

1.2 車站的聯鎖進路表

進路表定義了車站的各類進路的具體組成，包括進路上的道岔設備及走向，無岔設備，信號機設備等。通過對進路的具體設備組成進行匹配，有共用設備的進路必然是會發生沖突的。進路表示例如圖1 所示。

圖1 進路表示例

1.3 車站的信號設備拓撲關系

判斷兩條沒有共用設備的進路是否可能發生沖突，就需要判斷它們之間是否有隔開設備，這里的隔開設備既不是列車進路的組成也不是調車進路的組成，這種情況下就還需要依賴于車站的信號設備拓撲關系。不同廠家的信號系統可能表示設備連接關系的方式不同，但無一例外都需要將其描述清楚。

2 301 進路沖突判定規則

算法中對《技規》第301 條中提到的“接發列車進路”、“調車進路”和“隔開設備”的解釋：

（1） 列車進路（必要）：所有的接車、發車進路。

（2） 調車進路（必要）：進路始端含有調車開放信號的基本調車進路。

（3） 隔開設備（非必要）：調車如無法正常停車，沖出終端信號機后到達正在作業的列車進路上的所有逆向道岔（逆向道岔是指順著行車方向先進入岔前再進入岔后的道岔，反之為順向道岔）。

如圖2 所示：調車進路D8-X4 和發車列車進路SII-XF 之間并沒有逆向道岔可作為隔開設備，調車車輛有可能沖過順向道岔7 繼而侵入發車進路。

圖2 無隔開道岔可能產生沖突的情況

如圖3 所示：列車進路S-X1 上行方向1G 接車，D55 向IIG 下行方向調車。其中看似道岔38 和48 都是逆向道岔，實際上道岔48 雖然是逆向，但是其定位通過順向道岔46 侵路，反位通過順序道岔6 侵路，所以此處只有道岔38 往道岔32 的開向可作為“隔開設備”。

圖3 有隔開道岔可能產生沖突的情況

以上三類信息均可從車站的聯鎖進路表和車站的信號設備拓撲關系中獲取到，屬于侵路規則的靜態配置。原則上，每一對可能發生沖撞的進路以及隔開設備（如有）都應該配置，但實際運營中，可能存在某些特定的股道是約定好既不接車也不發車，或者對于較大的車站，如果按照路路通的方式配置規則，可能有成千上萬條報警規則。此種情況下也可根據實際運營特點或者統計標準對報警規則配置進行裁剪，比如只關注調入、調出股道的基本調車進路。除了靜態配置，最關鍵部分是需要確定報警成立的時刻，首先就要定義好進路的建立和取消狀態與進路上各個設備的狀態之間的關系。列車進路（包含接車、發車方向）、調車進路的進路狀態判斷依據有所不同，主要可概括為以下四種情況：

（1） 對于列車發車進路，它的建立規則是出站信號機的列車允許信號，進路上的所有道岔定位、反位信號，無岔區段鎖閉信號同時滿足即可；此時忽略發車股道的“占用”狀態，是為了囊括平行進路（發車股道是“鎖閉”狀態）的情況。它的取消規則是發車進路終點的最后一個道岔滿足出清狀態，表示列車壓過了發車進路上的最后一個道岔[3]。如此，即使列車已經在出站的過程中，但是尚未壓過最后一個道岔，此時只要另一條調車進路滿足建立條件，仍然認為是沖突的，需要產生報警。

（2） 對于列車接車進路，它的建立規則是接車股道的鎖閉信號，進站信號機的列車允許信號，進路上的所有道岔定位、反位信號、無岔區段鎖閉信號同時滿足；它的取消規則是接車股道的相鄰道岔滿足出清狀態，即表示列車已基本走完了接車進路，即將停車。此處未把進站股道“占用”狀態作為取消條件的原因是：在調車進路存在，對應列車進站進路建立后，又在人工取消列車進路的條件下，列車股道“占用”+相鄰道岔出清的規則無法滿足（即進站股道始終不會被占用）。故將此處的取消規則簡化為進站股道相鄰的道岔出清狀態。

（3） 對于調車進路，它的建立規則是進路始端調車信號機的調車允許信號，進路上的所有道岔定位、反位信號同時滿足即可；它的取消規則是調車進路終點的最后一個道岔設備滿足出清狀態。需要考慮調車進路的取消規則，是考慮到存在調車進路建立的時刻先于列車進路的建立時刻，此時需要及時地中止調車作業。

（4） 針對列車接發車進路和調車進路沒有直接相交的情況，增加兩兩進路之間關鍵隔開設備的狀態判斷。隔開設備需要滿足一定的定位、反位狀態，調車才會通過該設備沖向列車進路。同時，它的取消規則弱化成：或者基本調車進路的最后一個道岔設備出清，或者只要有一個隔開設備不滿足進路建立的條件即可。如圖3 所示，如果道岔38 處于反位，就是處于隔開狀態，當前的2 條進路安全，不會報警。

如圖4 所示，以回放文件為數據源，按順序讀取每小時的回放文件里各個設備元素在變化時刻的狀態，并執行以下步驟，分析出符合條件的沖突信息并報警：

圖4 301 進路沖突檢測算法流程

步驟01：遍歷所有初始化的進路表，結合進路表配置里各個元素的信號表示更新當前變化時刻表中的列車進路或者調車進路的狀態。假設總進路的個數為N，某個進路標記為，其在歷史時刻tlast的進路狀態記為，在當前時刻tnow的進路狀態記為s(routei,tnow)。（其中，

步驟02：結合進路的歷史狀態，判斷當前進路routei的狀態是否有變化，即是否滿足s(routei,tnow)≠s(routei,tlast)。

結束語

本算法通過檢索分析站場的回放文件，找出調車作業中有可能沖向正在行駛中的客運列車的案例，并產生進路沖突的報警記錄。與現有技術相比，首先，本算法可在回放文件生成后自動分析，保持每天24 小時不間斷工作，相比之前安全調度員的人工判斷，提高了檢索進路沖突的工作效率；其次，本算法的檢索直接基于各個設備的信號狀態，利用邏輯性較強的沖突分析方法，可以準確無誤地檢索出進路沖突，基本消除了過去依賴人工機械地比對設備狀態來判斷沖突的漏查誤報。從具體的算法判斷依據來看，只要兩兩進路有效的生命周期重疊，且存在調車主動沖向客運列車的可能性，就會觸發報警。從這一點來看，本算法提高了進路沖突檢索的正確率；再次，當檢索發現進路沖突后，立即寫入數據庫并展示在前端網頁，分析人員可進一步分析并通知相關調度人員、所轄車站的上級領導等工作人員，形成一個業務閉環，起到重點規范調度人員的違規操作習慣的作用，從而保障整體運輸調度指揮系統的持續安全穩定，提高了整個運輸調度指揮系統生態的安全性[4]。