王洪賓

（中交機(jī)電工程局有限公司，北京 100088）

肯尼亞蒙巴薩-內(nèi)羅畢標(biāo)軌鐵路采用中國(guó)國(guó)鐵Ⅰ級(jí)、單線、客運(yùn)120 km/h、貨運(yùn)80 km/h的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮肯尼亞的運(yùn)輸需求、人文、環(huán)境，閉塞類型采用自動(dòng)站間閉塞。

自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)由站間閉塞設(shè)備、區(qū)間軌道檢查裝置和信息傳輸通道組成。由計(jì)軸軌道檢查裝置完成區(qū)間空閑檢查；采用集成度更高的全電子執(zhí)行單元結(jié)合計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞一體化功能；各站（場(chǎng)）采用基于光通信的站間安全信息傳輸系統(tǒng)傳輸閉塞信息。

1 閉塞的基本概念

為保證列車運(yùn)行安全，消除正面碰撞與追尾事故，同一時(shí)刻，同一區(qū)間，僅允許一列列車通行。這種方式稱為閉塞，實(shí)現(xiàn)閉塞功能的設(shè)備叫做閉塞設(shè)備。

1.1 列車駛?cè)雲(yún)^(qū)間的條件

1）區(qū)間空閑。驗(yàn)證區(qū)間空閑：人工或設(shè)備，設(shè)備包括軌道電路、計(jì)軸設(shè)備。

2）準(zhǔn)許進(jìn)入?yún)^(qū)間憑證。車站的出站信號(hào)機(jī)、區(qū)間的通過(guò)信號(hào)機(jī)常為準(zhǔn)許占用閉塞區(qū)間的憑證。

3）建立閉塞區(qū)間。閉塞實(shí)現(xiàn)的基本方法如圖1所示：a.兩車按一定時(shí)間間隔運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔閉塞，該方法無(wú)法準(zhǔn)確獲得前行列車運(yùn)行狀態(tài)，故無(wú)法保證列車在區(qū)間運(yùn)行安全；b.將線路分成若閉塞分區(qū)（或區(qū)間），每一分區(qū)內(nèi)同一時(shí)刻只允許一列列車通行，實(shí)現(xiàn)空間間隔閉塞，既保證了列車行駛安全，又能提高運(yùn)輸效率。

1.2 空間間隔閉塞

空間間隔閉塞分類如圖2所示。

1.2.1 站間閉塞

把相鄰站間作為一個(gè)閉塞分區(qū)，同一時(shí)刻，同一分區(qū)，僅允許一列列車行駛。

1.2.2 自動(dòng)閉塞

將區(qū)間和站內(nèi)正線劃分為若干閉塞分區(qū)，以閉塞分區(qū)作為列車運(yùn)行的空間間隔，依據(jù)列車運(yùn)行及相關(guān)閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動(dòng)變換信號(hào)顯示與移動(dòng)授權(quán)信息，列車憑地面信號(hào)或車載信號(hào)通行的閉塞方式。

自動(dòng)站間閉塞：以相鄰站間為一個(gè)閉塞分區(qū)，自動(dòng)檢測(cè)區(qū)間空閑，自動(dòng)辦理進(jìn)入閉塞憑證，自動(dòng)建立與恢復(fù)閉塞區(qū)間。它既歸屬于站間閉塞，也歸屬于自動(dòng)閉塞。

閉塞分區(qū)長(zhǎng)度受限于列車運(yùn)行速度及規(guī)定的行車密度。提高列車運(yùn)行速度、加大行車密度，都要求增加行車間隔內(nèi)閉塞分區(qū)數(shù)量，既增加自動(dòng)閉塞地面設(shè)備的信息量，同時(shí)還會(huì)影響閉塞分區(qū)的劃分。

蒙內(nèi)鐵路項(xiàng)目采用國(guó)鐵I級(jí)，單線，客運(yùn)120 km/h，貨運(yùn)80 km/h，綜合考慮運(yùn)行速度和行車密度，選用的閉塞制式為自動(dòng)站間閉塞。

1.3 自動(dòng)站間閉塞實(shí)現(xiàn)方式

1）基于64D的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)

將64D型繼電半自動(dòng)閉塞與計(jì)軸設(shè)備結(jié)合，由64D實(shí)現(xiàn)閉塞的辦理過(guò)程，繼電器電路實(shí)現(xiàn)分界點(diǎn)間聯(lián)系，計(jì)軸設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)列車完整到達(dá)的檢查[1]。

由于計(jì)軸和閉塞分別需要2個(gè)不同的物理通道實(shí)現(xiàn)功能，電路的復(fù)雜程度較高，設(shè)備可靠性降低，通道資源占用較大。

2）一體化計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式如表1所示。

表1 一體化計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式Tab.1 Implementation modes of integrated automatic inter-station block system with axle counters

方式一中自動(dòng)站間閉塞電路、站內(nèi)聯(lián)鎖條件、計(jì)軸設(shè)備之間采用繼電器結(jié)合電路，由計(jì)軸設(shè)備傳遞站間閉塞信息，構(gòu)成一體化的計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)[2]。

方式二中自動(dòng)站間閉塞繼電器邏輯電路由全電子執(zhí)行單元通過(guò)軟件邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)軸設(shè)備與全電子執(zhí)行單元之間采用標(biāo)準(zhǔn)RS-422串行通信接口，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與全電子執(zhí)行單元間也使用通信接口。本站和鄰站站間閉塞信息、站間區(qū)間空閑信息、計(jì)軸設(shè)備狀態(tài)信息及計(jì)軸復(fù)零信息都是通過(guò)通信接口在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備、全電子執(zhí)行單元、計(jì)軸設(shè)備間交換[3]，其原理如圖3所示。

2 閉塞安全性保障

2.1 計(jì)軸設(shè)備

計(jì)軸設(shè)備可在特定地區(qū)、環(huán)境、條件下使用，是線路、道口區(qū)段、平面交叉和道岔占用/空閑狀態(tài)查驗(yàn)的安全設(shè)備，是對(duì)軌道電路的補(bǔ)充。

主要應(yīng)用范圍含以下幾方面：

1）站內(nèi)（針對(duì)個(gè)別區(qū)段的分路不良）

2）半自動(dòng)區(qū)間（作為檢查設(shè)備、與CTC結(jié)合）

3）自動(dòng)閉塞區(qū)段（主要針對(duì)低阻道床）

計(jì)軸設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：

1）不受鋼軌表面清潔度、軌道道床條件限制；

2）不受絕緣節(jié)、軌距桿絕緣節(jié)破損影響，安裝簡(jiǎn)便；

3）與檢查區(qū)段的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)；

4）結(jié)合電路簡(jiǎn)單；

5）不受電氣化串?dāng)_。計(jì)軸設(shè)備不足：

1）易受外界干擾（如通道、電源、雷電等）；

2）點(diǎn)式檢查設(shè)備（不能反映線路段、面信息）；

3）復(fù)原手續(xù)繁雜（須通過(guò)人工確認(rèn)）；

4）產(chǎn)品、施工質(zhì)量要求高，特別是傳輸通道；

5）造價(jià)較高。

2.2 軌道電路

ZPW-2000系列無(wú)絕緣軌道電路系統(tǒng)作為軌道空閑檢查的常用設(shè)備，主要應(yīng)用于將站間區(qū)間分成若干個(gè)閉塞分區(qū)的占用/空閑檢查[3]。

軌道電路優(yōu)點(diǎn)：

1）可連續(xù)檢查軌道區(qū)段的空閑/占用狀態(tài)；

2）能夠?qū)崿F(xiàn)斷軌檢查；

3）能夠完成機(jī)車信號(hào)傳輸；

4）抗外界干擾強(qiáng)；

5）便于維護(hù)；

6）價(jià)格適當(dāng)。

軌道電路存在不足：

1）易受道床微觀動(dòng)態(tài)變化影響。如：受道床潮濕、干燥影響。

2）傳輸長(zhǎng)度受限制。

3）紅光帶。如：在隧道內(nèi)或處于陰雨潮濕季節(jié)等情況，道床漏泄變大，電阻降低，易發(fā)生軌間短路。

4）白光帶。即分路不良，車輪壓在軌面上而不顯示有車占用，通常由于軌面生銹、油污、粉塵等造成軌道電路開路。

2.3 計(jì)軸加軌道電路

蒙內(nèi)鐵路采用計(jì)軸加軌道電路的方式。由于肯尼亞地理環(huán)境較差，地廣人稀、站間距離長(zhǎng)、設(shè)備維護(hù)難度大等特點(diǎn)，站間區(qū)間空閑檢查由不受距離長(zhǎng)度、道床電阻、軌面生銹限制的計(jì)軸設(shè)備完成，站內(nèi)區(qū)段空閑/占用檢查由軌道電路實(shí)現(xiàn)。

2.4 站間安全傳輸設(shè)備

由通信提供不同物理路徑的獨(dú)立專用光纖和帶寬為2 M的專用數(shù)字通道實(shí)現(xiàn)站間傳輸。

2.5 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)

全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與普通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的最大不同就是接口電路的不同，全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖以電子執(zhí)行單元取代了普通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的I/O板與繼電器。

全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖較普通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖優(yōu)勢(shì)在于：全電子執(zhí)行單元具有監(jiān)測(cè)、控制一體化的功能。

1）故障率低。以蒙內(nèi)鐵路內(nèi)羅畢南站為例，采用普通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖需要幾十個(gè)柜放置繼電器等（移頻柜發(fā)碼柜兩者相同），需要組合內(nèi)部、組合側(cè)面等大量的配線，還需要很多斷路器、阻容盒等，占用房屋面積大，故障點(diǎn)增多、故障幾率增大，特別是對(duì)繼電器電路屬地化培訓(xùn)難度較大，施工和維護(hù)工作量增多；而全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖方式，室內(nèi)僅需2個(gè)軌道柜放25周軌道電路防護(hù)盒，1～2個(gè)綜合柜放站內(nèi)移頻防雷、調(diào)整電阻和發(fā)送報(bào)警繼電器等，2架防雷分線柜，2個(gè)移頻柜發(fā)碼柜，房屋占用面積小，配線少，故障點(diǎn)少，還不需要斷路器，基本屬于免維護(hù)，優(yōu)勢(shì)明顯。

2）經(jīng)濟(jì)成本低。全電子執(zhí)行單元利用其提供信號(hào)集中監(jiān)測(cè)條件，只需要增加電纜測(cè)試組匣和外電源采集就能實(shí)現(xiàn)，而普通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖微機(jī)監(jiān)測(cè)則需額外增加許多獨(dú)立采集單元及軌道、道岔、信號(hào)機(jī)、電碼化等采集處理器，成本差異明顯。

3 自動(dòng)站間閉塞方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

如圖4所示：甲、乙兩站分別設(shè)置獨(dú)立的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)和計(jì)軸系統(tǒng)。兩站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)間通過(guò)光交換設(shè)備交互兩站間閉塞信息，由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)通過(guò)邏輯處理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞。計(jì)軸系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)區(qū)間軌道占用檢查。

3.2 工作原理

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)置列車照查（LZCJ）狀態(tài)量，用于反映車站向區(qū)間辦理發(fā)車進(jìn)路情況，兩個(gè)相鄰車站相互檢查對(duì)方車站的列車照查條件，避免相鄰兩站同時(shí)向同一區(qū)間辦理發(fā)車進(jìn)路。

計(jì)軸設(shè)備驅(qū)動(dòng)繼電器（QGJ），用于反映區(qū)間占用狀態(tài)。車站向區(qū)間辦理發(fā)車時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)須檢查整個(gè)站間區(qū)間空閑條件，保證兩站間同一時(shí)刻只有一列列車在區(qū)間通行。該條件與列車照查L(zhǎng)ZCJ條件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)閉塞安全性檢查。

計(jì)軸設(shè)備驅(qū)動(dòng)報(bào)警繼電器（BJJ），與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)計(jì)軸設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)督。

聯(lián)鎖設(shè)備驅(qū)動(dòng)計(jì)軸復(fù)零繼電器（JFLJ），與計(jì)軸系統(tǒng)結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機(jī)界面，對(duì)計(jì)軸設(shè)備進(jìn)行復(fù)零操作[4]。

3.3 方案優(yōu)點(diǎn)

1）自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)由二乘二取二架構(gòu)的聯(lián)鎖硬件實(shí)現(xiàn)，具備高可靠性、高可用性；自動(dòng)站間閉塞功能由通過(guò)SIL4級(jí)安全認(rèn)證的聯(lián)鎖軟件實(shí)現(xiàn)，具備高安全性。

2）取消了復(fù)雜64D自動(dòng)站間閉塞電路，有效減少系統(tǒng)故障率；取消了64D自動(dòng)閉塞結(jié)合電路，采用全電子執(zhí)行單元一體化控制，減少故障點(diǎn)，提高系統(tǒng)可靠性。

3）系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔、集成度更高，提高了系統(tǒng)可維護(hù)性。

4）減少設(shè)備材料，降低成本，縮短施工周期，降低屬地化培訓(xùn)難度。

4 結(jié)論

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在信號(hào)領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)的不斷擴(kuò)展，傳統(tǒng)的繼電聯(lián)鎖已逐漸被計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖所取代，傳統(tǒng)的閉塞控制已逐漸被列控中心所取代。對(duì)于蒙內(nèi)單線鐵路，采用計(jì)軸設(shè)備加軌道電路的方式，以全電子執(zhí)行單元取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖站區(qū)一體化控制管理。從技術(shù)方案，節(jié)約成本，提高系統(tǒng)集成度，提高系統(tǒng)可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性等方面考慮都是優(yōu)先選擇的方案。