王 楠

(北京全路通信信號研究設(shè)計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備在CTCS-2/3級列控系統(tǒng)的客運專線上被廣泛使用，但未將小軌道狀態(tài)納入?yún)^(qū)間閉塞控制[1，2]，為加強區(qū)間閉塞防護，由列控中心（TCC）處理，將小軌道狀態(tài)納入軌道區(qū)段狀態(tài)判斷邏輯。

2 ZPW-2000A軌道電路現(xiàn)狀

對于采用電氣絕緣節(jié)分割的ZPW-2000A軌道區(qū)段，發(fā)送端調(diào)諧單元至接收端調(diào)諧單元之間的線路部分稱為主軌道；相鄰兩個主軌道之間存在隔離信號用的調(diào)諧區(qū)，稱為小軌道[3]。主軌道和當(dāng)前運行前方小軌道構(gòu)成一個完整的軌道區(qū)段，也稱為總軌道。軌道區(qū)段由1段主軌道和1段小軌道組成，軌道區(qū)段所屬的小軌道隨著方向的變化而變化，每個軌道區(qū)段由主軌道和運行方向前方的小軌道組成，如圖1所示。

圖1 軌道區(qū)段組成Fig.1 Track section composition

ab、cd、ef、gh為調(diào)諧區(qū)小軌道，bc、de、fg為主軌道。正方向時，1G由bc+cd兩部分組成；2G由de+ef兩部分組成；3G由fg+gh兩部分組成。反方向時，1G由ab+bc兩部分組成；2G由cd+de兩部分組成；3G由ef+fg兩部分組成。

由于目前ZPW-2000A軌道電路設(shè)備未將小軌道狀態(tài)納入軌道區(qū)段狀態(tài)判斷，當(dāng)小軌道cd占用時，軌道電路監(jiān)測僅具備小軌道報警功能[4，5]，而1G并不會因此變?yōu)檎加脿顟B(tài)，在運營上存在安全風(fēng)險。

3 小軌道納入軌道區(qū)段狀態(tài)檢查原理

列控中心增加小軌道納入軌道區(qū)段狀態(tài)檢查后，總軌道設(shè)備狀態(tài)由主軌GJ、主軌GAN及其小軌CAN狀態(tài)共同決定，當(dāng)三者均為空閑狀態(tài)時，總軌道設(shè)備狀態(tài)判為空閑；當(dāng)三者中任意一個為非空閑狀態(tài)時，總軌道設(shè)備狀態(tài)判為占用。

區(qū)間正方向時，cd小軌道狀態(tài)由2JS檢查，ef小軌道狀態(tài)由3JS檢查?？傑壍罓顟B(tài)判斷如圖2所示。

圖2 軌道電路狀態(tài)判斷(正向)Fig.2 Judgment of state of track circuit (Forward)

區(qū)間反方向時，cd小軌狀態(tài)由1JS檢查，ef小軌狀態(tài)由2JS檢查?？傑壍罓顟B(tài)判斷如圖3所示。

4 應(yīng)用場景分析

4.1 正常應(yīng)用

在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，除了在正常運營過程中由列車占用導(dǎo)致的小軌道占用外，還可能在以下場景出現(xiàn)小軌道閃紅的情況。

圖3 軌道電路狀態(tài)判斷(反向)Fig.3 Judgment of state of track circuit (reverse)

1) TCC上電啟動

TCC上電重啟至完成方向初始化前，TCC默認(rèn)按照正方向處理小軌載頻。方向初始化完成后，若區(qū)間方向初始化為反向，此時TCC按照反方向處理小軌載頻。而軌道電路接收器因為方向改變需要2 s時間進行解調(diào)，因此軌道區(qū)段可能會出現(xiàn)閃紅的情況。

2) 區(qū)間改方，小軌道由機械節(jié)轉(zhuǎn)為電氣節(jié)

車站區(qū)間為發(fā)車方向，1G接收器位于機械絕緣節(jié)處（圖2中1JS），小軌道處于無信號輸入的占用狀態(tài)（圖2中XG小軌CAN）。當(dāng)區(qū)間方向由發(fā)車改為接車后，1G接收器（圖3中1JS）位于區(qū)間電氣絕緣節(jié)處，此時2G的小軌道狀態(tài)由1JS檢查，但由于軌道電路設(shè)備需要2 s解調(diào)時間，因此在2 s內(nèi)2G會出現(xiàn)閃紅的情況[6]。

3) 相鄰兩站雙接

根據(jù)方向電路控制原理，區(qū)間改方過程中，會有短時間的雙接狀態(tài)（或多個中繼站動作不一致出現(xiàn)短時雙接）。此時，列控中心根據(jù)邏輯方向使用小軌道狀態(tài)信息，雙接時兩站均不使用集中區(qū)邊界處的小軌道狀態(tài)信息，此時并不會引起某區(qū)段的紅光帶。當(dāng)通過改方恢復(fù)一發(fā)一接狀態(tài)時，集中區(qū)邊界處軌道區(qū)段接收器小軌道由無信號（或低強度信號）輸入變?yōu)檎Ｐ盘栞斎霑r需要2 s的解調(diào)時間，改為發(fā)車方向的車站集中區(qū)邊界處軌道區(qū)段會出現(xiàn)閃紅的情況。

綜上所述，為了應(yīng)對上述正常應(yīng)用中可能出現(xiàn)的軌道電路閃紅情況，列控中心軟件將調(diào)諧區(qū)小軌道狀態(tài)納入閉塞控制后，在無方向、方向初始化及改方過程中不處理小軌道占用狀態(tài)，軌道區(qū)段狀態(tài)以主軌道狀態(tài)為準(zhǔn)。并在改方完成后增加5 s延時處理，用以覆蓋FQJ動作延時和小軌道接收器解調(diào)時間，5 s內(nèi)列控中心不處理小軌道占用狀態(tài)，軌道區(qū)段狀態(tài)以主軌道狀態(tài)為準(zhǔn)。

4.2 故障場景

1) FJ/FQJ驅(qū)采不一致

區(qū)間FJ和FQJ驅(qū)采不一致情況下，小軌信號弱或者列控中心向軌道電路發(fā)送的小軌道載頻與通過FQJ切換接收的小軌信號載頻不一致時，可能出現(xiàn)紅光帶。如圖4所示，區(qū)間軌道區(qū)段2G單區(qū)段FQJ故障，1JS小軌道接收2FS信號，2JS小軌道接收3FS信號，由于信號強度較弱，導(dǎo)致1JS和2JS判斷小軌道占用，引起2G和3G出現(xiàn)紅光帶。[4-7]

圖4 FQJ故障時軌道電路狀態(tài)判斷Fig.4 Judgment of state of track circuit at FQJ failure

2) 站間通信中斷

本站區(qū)間為發(fā)車方向時，邊界區(qū)段小軌道狀態(tài)需要從鄰站TCC發(fā)送的邊界信息中獲取，當(dāng)兩站TCC通信中斷時，按照“故障-安全”原則，本站TCC邊界小軌狀態(tài)按占用處理，導(dǎo)致本站靠近集中區(qū)的邊界軌道區(qū)段出現(xiàn)紅光帶。

5 測試方案

列控中心增加調(diào)諧區(qū)小軌道占用檢查功能，是將小軌道CAN通信狀態(tài)作為軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)判斷的條件之一，位于區(qū)間占用邏輯檢查功能的上層，從設(shè)計層面最大限度避免對既有主體功能模塊的影響，如圖5所示。

圖5 軌道電路狀態(tài)判斷邏輯[4]Fig.5 Logic judgment of state of track circuit

在進行小軌道功能測試時，需要從以下幾個方面進行驗證。

1) TCC上電啟動時軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)判斷

占用區(qū)間某小軌道，列控中心上電重啟，直至該區(qū)間完成方向初始化后的5 s內(nèi)，該小軌道所屬的軌道區(qū)段狀態(tài)與主軌道設(shè)備狀態(tài)保持一致。若區(qū)間初始化為無方向，則該小軌道兩側(cè)的軌道區(qū)段狀態(tài)始終與主軌道設(shè)備狀態(tài)保持一致。

2)引入小軌道占用檢查功能對改方操作的影響

區(qū)間辦理正常改方，改方成功，在改方過程及改方結(jié)束后，區(qū)間軌道電路不閃紅光帶。

區(qū)間辦理輔助改方，改方前區(qū)間為反向，將區(qū)間某區(qū)段FQJ固定置為落下狀態(tài)，區(qū)間出現(xiàn)因小軌道占用導(dǎo)致的紅光帶，輔助改方成功，改方完成后該小軌道所屬的軌道區(qū)段狀態(tài)變?yōu)榭臻e。

3) 主軌道前、后方小軌道對軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)的影響

主軌道后方的小軌道狀態(tài)不應(yīng)影響該主軌道所屬軌道區(qū)段的設(shè)備狀態(tài)。

4) 集中區(qū)分界處小軌道對邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)的影響

本站為發(fā)車方向時，向鄰站發(fā)送的邊界信息中小軌道狀態(tài)應(yīng)為“無小軌”。鄰站邊界信息發(fā)送的小軌道狀態(tài)為占用時，本站邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)應(yīng)為占用；鄰站邊界信息發(fā)送的小軌道狀態(tài)為空閑時，本站邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)應(yīng)與主軌道設(shè)備狀態(tài)保持一致。

本站為接車方向時，TCC應(yīng)將邊界小軌道的實際狀態(tài)發(fā)送給鄰站TCC。

5) 與既有站互聯(lián)互通

既有站TCC邊界信息中不包含小軌道狀態(tài)信息[8]，固定向鄰站發(fā)送“無小軌”狀態(tài)。增加小軌道占用檢查的車站接收到該信息后，邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)應(yīng)與主軌道狀態(tài)保持一致。

6 結(jié)束語

列控中心增加小軌道狀態(tài)檢查功能，降低了因小軌道故障或斷軌引發(fā)行車安全事故的風(fēng)險，為客專線路安全運營又提供了一重保護。目前，小軌道狀態(tài)納入列控中心閉塞功能檢查還處于試驗階段，除了進行理論分析及室內(nèi)測試，還需要大量的現(xiàn)場試驗驗證其方案的可行性與穩(wěn)定性，為后續(xù)大面積推廣提供理論和數(shù)據(jù)支撐。