羅志剛

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

1 概述

為提高時(shí)速160 km單線客貨混運(yùn)鐵路的行車(chē)指揮效率，減少行車(chē)人員配置，其行車(chē)指揮往往采用調(diào)度集中（Centralized Traffic Control, CTC）系統(tǒng)。根據(jù)《調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》（TB/T 3471-2016）對(duì)實(shí)施調(diào)度集中的要求，其必要條件之一是區(qū)間具備自動(dòng)閉塞或自動(dòng)站間閉塞[1]。而在單線鐵路中，因其行車(chē)密度較低，往往使用自動(dòng)站間閉塞。

在《鐵路閉塞 第2部分：自動(dòng)站間閉塞技術(shù)條件》（TB/T 1567.2-2019）中，對(duì)自動(dòng)站間閉塞的定義為：“隨著發(fā)車(chē)進(jìn)路的建立自動(dòng)構(gòu)成站間閉塞狀態(tài)，列車(chē)憑出站信號(hào)顯示進(jìn)入發(fā)車(chē)進(jìn)路及區(qū)間，待列車(chē)出清區(qū)間后自動(dòng)解除閉塞的閉塞方式”[2]。其中自動(dòng)站間閉塞的站間聯(lián)系電路可采用半自動(dòng)閉塞電路作為控制電路并保留半自動(dòng)閉塞功能或自動(dòng)閉塞方向電路實(shí)現(xiàn)[3]。

本文針對(duì)采用64D半自動(dòng)閉塞電路作為控制電路并保留半自動(dòng)閉塞功能，計(jì)軸設(shè)備作為區(qū)間軌道占用檢查裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)的線路，分析CTC系統(tǒng)在閉塞燈滅燈后立即辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路時(shí)，出站信號(hào)機(jī)無(wú)法正常開(kāi)放的問(wèn)題。

2 問(wèn)題描述

2.1 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象

阜六鐵路為單線鐵路，閉塞制式采用基于64D半自動(dòng)閉塞電路及計(jì)軸的自動(dòng)站間閉塞，行車(chē)指揮系統(tǒng)采用CTC系統(tǒng)。調(diào)度員發(fā)現(xiàn)列車(chē)通過(guò)馮井站時(shí)，通過(guò)進(jìn)路的出站信號(hào)無(wú)法開(kāi)放。通過(guò)回看調(diào)監(jiān)相關(guān)信息發(fā)現(xiàn)，在觸發(fā)馮井站通過(guò)進(jìn)路時(shí)，馮井站至吳集站區(qū)間有車(chē)占用，不滿(mǎn)足發(fā)車(chē)進(jìn)路觸發(fā)條件，所以需等到滿(mǎn)足發(fā)車(chē)進(jìn)路觸發(fā)條件；滿(mǎn)足觸發(fā)條件后，發(fā)車(chē)進(jìn)路觸發(fā)并向聯(lián)鎖發(fā)送進(jìn)路排列命令，此時(shí)聯(lián)鎖排列出站進(jìn)路，但出站信號(hào)無(wú)法開(kāi)放。

2.2 過(guò)程描述

甲站與乙站間閉塞空閑時(shí)，甲站向乙站發(fā)車(chē)，A車(chē)列駛出后，兩站間的區(qū)間閉塞占用，甲站、乙站區(qū)間占用表示燈均點(diǎn)亮（紅燈），甲站發(fā)車(chē)指示燈、乙站接車(chē)指示燈亮紅燈。如圖1所示。

圖1 前車(chē)發(fā)車(chē)過(guò)程Fig.1 Departure process of front train

當(dāng)前車(chē)A駛出區(qū)間，甲站為后車(chē)B辦理通過(guò)進(jìn)路，因區(qū)間閉塞占用燈依舊點(diǎn)亮，表示兩站間的閉塞未復(fù)原，此時(shí)僅能辦理接車(chē)進(jìn)路，無(wú)法辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路。如圖2所示。

圖2 后車(chē)接車(chē)進(jìn)路辦理Fig.2 Setting of the receiving route for the following train

當(dāng)前車(chē)A出清乙站站內(nèi)第一軌道區(qū)段時(shí)，閉塞開(kāi)始自動(dòng)辦理復(fù)原；復(fù)原后，甲、乙站區(qū)間閉塞空閑燈點(diǎn)亮（白燈）；此時(shí)甲站CTC收到閉塞空閑信息后，立即向聯(lián)鎖發(fā)送辦理由IIG向S口的發(fā)車(chē)進(jìn)路命令，但此時(shí)進(jìn)路鎖閉后出站信號(hào)機(jī)無(wú)法正常開(kāi)放。如圖3所示。

圖3 后車(chē)發(fā)車(chē)進(jìn)路辦理Fig.3 Setting of the departure route for the following train

3 原因分析

3.1 CTC系統(tǒng)分析

《調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》（TB/T 3471-2016）第8.2.2.14條b款規(guī)定“發(fā)車(chē)進(jìn)路自動(dòng)觸發(fā)時(shí)需檢查閉塞辦理?xiàng)l件是否滿(mǎn)足發(fā)車(chē)條件”。而CTC接收的閉塞辦理?xiàng)l件是依據(jù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)傳輸?shù)挠嘘P(guān)信息，故需要進(jìn)一步分析CTC與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口通信協(xié)議。

3.2 CTC與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口通信協(xié)議分析

根據(jù)《調(diào)度集中車(chē)站自律機(jī)與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口通信協(xié)議》（運(yùn)基信號(hào)[2006]312號(hào)）相關(guān)規(guī)定：站場(chǎng)表示信息是由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送給車(chē)站自律機(jī)的表示數(shù)據(jù)，包括與本問(wèn)題有關(guān)的數(shù)據(jù)僅有區(qū)間狀態(tài)（占用、鎖閉及空閑狀態(tài)）和表示燈狀態(tài)（區(qū)間閉塞結(jié)合電路中的表示燈狀態(tài)）；控制命令是自律機(jī)向計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送進(jìn)路控制命令的唯一方法，包括命令類(lèi)型和命令按鈕序列以及按鈕狀態(tài)[4]。

根據(jù)以上接口協(xié)議要求，現(xiàn)有的CTC軟件設(shè)計(jì)對(duì)于閉塞狀態(tài)的檢查條件與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)一致，且與相關(guān)技術(shù)條件規(guī)定的采集內(nèi)容相符：通過(guò)半自動(dòng)閉塞的發(fā)車(chē)表示燈狀態(tài)（由滅燈→U→L→H→滅燈）推斷閉塞由占用到空閑，從而判斷閉塞辦理?xiàng)l件是否滿(mǎn)足發(fā)車(chē)條件。

3.3 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與自動(dòng)站間閉塞結(jié)合電路技術(shù)條件分析

《鐵路車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》（TB/T 3027-2015）第6.6條規(guī)定“與自動(dòng)站間閉塞的結(jié)合應(yīng)符合TB/T 2668-2004的3.1的規(guī)定”，《鐵路自動(dòng)站間閉塞技術(shù)條件》（TB/T 2668-2004）中第3.1.2條規(guī)定“當(dāng)發(fā)車(chē)站辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路時(shí)，站間自動(dòng)構(gòu)成閉塞狀態(tài)”，第3.1.3條規(guī)定“出站信號(hào)機(jī)開(kāi)放，應(yīng)連續(xù)檢查閉塞狀態(tài)正確及區(qū)間空閑”[5]。

從現(xiàn)象“發(fā)車(chē)表示燈狀態(tài)信息滅燈”分析，此時(shí)閉塞已空閑，但聯(lián)鎖無(wú)法開(kāi)放出站信號(hào)機(jī)，說(shuō)明站間閉塞狀態(tài)不正確，不滿(mǎn)足TB/T 2668-2004的第3.1.3條規(guī)定。

3.4 64D半自動(dòng)閉塞電路特性分析

由前述計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)結(jié)合的相關(guān)規(guī)范分析可以得知，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與自動(dòng)站間閉塞結(jié)合設(shè)計(jì)滿(mǎn)足技術(shù)條件，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與CTC判定區(qū)間空閑及閉塞復(fù)原邏輯一致。故需分析在自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)中，采用64D半自動(dòng)閉塞電路作為控制電路的原理，以判定是否可以?xún)H僅根據(jù)發(fā)車(chē)表示燈滅燈來(lái)判定區(qū)間空閑且閉塞復(fù)原。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有64D半自動(dòng)閉塞電路的邏輯、時(shí)序進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其固有特性是：當(dāng)前車(chē)（A車(chē)）出發(fā)，發(fā)車(chē)站（甲站）閉塞繼電器BSJ落下，發(fā)車(chē)表示燈FBD亮紅燈，如圖4中紅粗實(shí)線所示；A車(chē)到達(dá)接車(chē)站（乙站）后，發(fā)車(chē)站（甲站）接收到接車(chē)站（乙站）的復(fù)原脈沖“-”信號(hào)后，復(fù)原繼電器FUJ吸起，控制BSJ吸起，發(fā)車(chē)表示燈FBD滅燈[6]。

圖4 控制臺(tái)表示燈電路Fig.4 Circuit of console indicator

而此時(shí)，因接車(chē)站（乙站）負(fù)電繼電器FDJ存在緩放時(shí)間，致使發(fā)車(chē)站（甲站）64D半自動(dòng)閉塞電路中的負(fù)線路繼電器FXJ不能立即復(fù)原（恢復(fù)至定位）。FDJ緩放時(shí)間大約2.5～6 s。在這段時(shí)間內(nèi)辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路，電路將不能完成閉塞自動(dòng)辦理。其電路如圖5所示。

圖5 信號(hào)發(fā)送器電路Fig.5 Circuit diagram of signal transmitter

對(duì)于由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件實(shí)現(xiàn)64D電路邏輯的情況，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件依然按現(xiàn)有64D繼電電路特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，同樣存在此問(wèn)題[7]。

3.5 原因分析總結(jié)

綜上所述，本文描述問(wèn)題發(fā)生的原因?yàn)椋寒?dāng)A車(chē)到達(dá)乙站，甲站接收到乙站的復(fù)原脈沖“-”信息后，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖按64D半自動(dòng)閉塞電路原理確認(rèn)閉塞已復(fù)原，驅(qū)動(dòng)甲站的發(fā)車(chē)表示燈滅燈，并將其狀態(tài)發(fā)送給CTC。CTC立即向聯(lián)鎖發(fā)送B車(chē)的發(fā)車(chē)進(jìn)路控制命令，聯(lián)鎖立即執(zhí)行，這兩個(gè)立即執(zhí)行的時(shí)間遠(yuǎn)小于6 s，而此時(shí)并不滿(mǎn)足出站信號(hào)機(jī)開(kāi)放的條件“閉塞正確及區(qū)間空閑”，故甲站的出站信號(hào)機(jī)無(wú)法正常開(kāi)放，B車(chē)無(wú)法正常發(fā)車(chē)。

4 解決方案

與本文描述問(wèn)題有關(guān)的CTC、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、64D半自動(dòng)閉塞電路、計(jì)軸設(shè)備，結(jié)合電路均滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，此問(wèn)題不適用于“誰(shuí)錯(cuò)誰(shuí)改”的處理方法，需要客觀分析。

經(jīng)以上分析，解決該問(wèn)題可以采取以下方案。

方案一：調(diào)整CTC觸發(fā)進(jìn)路時(shí)機(jī)

該方案需修改CTC軟件，觸發(fā)時(shí)機(jī)在閉塞辦理?xiàng)l件滿(mǎn)足發(fā)車(chē)條件后，考慮64D半自動(dòng)閉塞電路相關(guān)繼電器狀態(tài)恢復(fù)時(shí)間。此修改不影響既有CTC判斷邏輯，僅增加在滿(mǎn)足原觸發(fā)進(jìn)路時(shí)機(jī)后，相應(yīng)延時(shí)一定時(shí)間。

方案二：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與調(diào)度集中接口協(xié)議修改

該方案需修改計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與調(diào)度集中接口協(xié)議，協(xié)議中增加64D半自動(dòng)閉塞電路相關(guān)繼電器狀態(tài)信息。此信息作為調(diào)度集中判定自動(dòng)站間閉塞辦理?xiàng)l件是否滿(mǎn)足發(fā)車(chē)條件。

方案三：修改64D半自動(dòng)閉塞電路

該方案需將64D半自動(dòng)閉塞電路相關(guān)繼電器狀態(tài)信息納入閉塞空閑檢查（閉塞燈滅燈）條件。

方案四：站間聯(lián)系電路改為自動(dòng)閉塞方向電路

該方案將站間聯(lián)系電路由64D半自動(dòng)閉塞電路改為自動(dòng)閉塞方向電路實(shí)現(xiàn)。

由于64D半自動(dòng)閉塞電路中具有極強(qiáng)的邏輯及時(shí)序關(guān)系[8]，方案三需修改64D半自動(dòng)閉塞電路定型圖，需經(jīng)相關(guān)部門(mén)重新審查并修訂；方案二需同時(shí)修改計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與CTC軟件，同時(shí)CTC軟件需修改判斷邏輯，改動(dòng)較大；方案四解決了64D半自動(dòng)閉塞電路帶來(lái)的時(shí)序問(wèn)題，但相比較缺少了后備半自動(dòng)閉塞功能，且對(duì)既有線而言，需拆除既有64D半自動(dòng)閉塞設(shè)備的同時(shí)，對(duì)CTC、聯(lián)鎖軟件進(jìn)行修改，投資較大。

綜合以上因素，本文推薦采用方案一，即調(diào)整CTC觸發(fā)進(jìn)路時(shí)機(jī)。修改CTC軟件在閉塞辦理?xiàng)l件滿(mǎn)足發(fā)車(chē)條件后，經(jīng)過(guò)10 s（經(jīng)測(cè)試后最終確定具體時(shí)間）延時(shí)，再發(fā)送后車(chē)的發(fā)車(chē)進(jìn)路控制命令給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。該方案既不違反現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，又能安全解決目前存在的問(wèn)題，只是對(duì)運(yùn)輸效率有幾秒時(shí)間的影響，在單線自動(dòng)站間閉塞鐵路中應(yīng)屬可接受范圍。

該方案經(jīng)路局組織專(zhuān)家審查及報(bào)上級(jí)審批，在寧啟鐵路南通至啟東段工程中使用，目前運(yùn)行情況良好，未再發(fā)生本文所述問(wèn)題，為行車(chē)指揮、閉塞系統(tǒng)相同的線路工程提供借鑒；同時(shí)為基于64D半自動(dòng)閉塞電路改造而來(lái)的自動(dòng)站間閉塞控制電路，提供了改進(jìn)方向。