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        一種基于回放文件的進(jìn)路沖突檢測算法

        2023-10-18 12:43:38胡琰瑜
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2023年24期
        關(guān)鍵詞:規(guī)則信號(hào)設(shè)備

        胡琰瑜,陳 鈺

        (卡斯柯信號(hào)有限公司,上海)

        2014 年發(fā)布的中國鐵路總公司新版《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(普速鐵路部分)的第301 條規(guī)定:接發(fā)旅客列車時(shí),與接發(fā)列車進(jìn)路沒有隔開設(shè)備或脫軌器的線路,不準(zhǔn)向能進(jìn)入接發(fā)列車進(jìn)路的方向調(diào)車。本務(wù)機(jī)車在停留線路內(nèi)摘掛、列車?yán)揽跁r(shí)除外。

        在當(dāng)今的軌道交通運(yùn)輸領(lǐng)域中,客運(yùn)列車是指在國家鐵路線上運(yùn)營的、有車次編號(hào),且一般只用于裝載、運(yùn)輸旅客的火車;調(diào)車一般是指進(jìn)行列車解體、列車編組、貨物取送、摘掛車輛等活動(dòng),需要頻繁啟動(dòng)和停車的機(jī)車[1]。一般而言,客運(yùn)列車會(huì)按照列車運(yùn)行計(jì)劃及聯(lián)鎖規(guī)則開放的信號(hào)機(jī)指示行車,并在進(jìn)路末端信號(hào)機(jī)的位置停住。基于“故障-安全”的聯(lián)鎖規(guī)則和設(shè)備的保證,列車與列車之間不會(huì)發(fā)生沖撞;而調(diào)車作業(yè)基于自身的功能屬性,在信號(hào)按制的基礎(chǔ)上又具有一定的靈活性,當(dāng)其到達(dá)末端信號(hào)機(jī)后,有可能沿著原有進(jìn)路方向繼續(xù)冒進(jìn),侵入列車進(jìn)路,進(jìn)而撞向列車,這種潛在的行車風(fēng)險(xiǎn),可能會(huì)引發(fā)較為嚴(yán)重的行車事故,危及到廣大乘客的生命安全,也就是《技規(guī)》第301 條中所描述想要避免的情況。

        辦理調(diào)車進(jìn)路的標(biāo)準(zhǔn)是:一旦發(fā)現(xiàn)調(diào)車?yán)^續(xù)冒進(jìn)進(jìn)路末端信號(hào)機(jī)會(huì)存在侵入列車進(jìn)路,沖向列車引發(fā)行車事故的安全隱患時(shí),調(diào)度員應(yīng)該及時(shí)放棄或者取消調(diào)車作業(yè),把安全隱患降低到最小。因此各鐵路局的安全調(diào)度員需要嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行人工排查,按制調(diào)車進(jìn)路在合適的時(shí)機(jī)生效,保障客運(yùn)列車行車安全的同時(shí),執(zhí)行調(diào)車調(diào)貨或者設(shè)備維修等具體任務(wù)[2]。

        然而事實(shí)上,受制于調(diào)度員技術(shù)水平參差不齊以及部分車站及其復(fù)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(xiàn)象,如果缺少有效的技術(shù)檢測手段,也很難統(tǒng)計(jì)量化分析相關(guān)的數(shù)據(jù)指標(biāo)。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(jìn)路沖突分析及報(bào)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(hào)系統(tǒng)的站場顯示回放文件,可以看做是車站信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)信息的歷史數(shù)據(jù)庫。它通常記錄一段時(shí)間內(nèi),后端工作站發(fā)送給前端顯示模塊的按制消息,一般來說,復(fù)雜的應(yīng)用場景都會(huì)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(shí)刻某個(gè)特定信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)。因此,僅通過回放文件無法將后端分解后的多個(gè)獨(dú)立信號(hào)設(shè)備狀態(tài)反向組合成一條進(jìn)路的狀態(tài)?;胤盼募?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1 所示。

        表1 回放文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

        1.2 車站的聯(lián)鎖進(jìn)路表

        進(jìn)路表定義了車站的各類進(jìn)路的具體組成,包括進(jìn)路上的道岔設(shè)備及走向,無岔設(shè)備,信號(hào)機(jī)設(shè)備等。通過對(duì)進(jìn)路的具體設(shè)備組成進(jìn)行匹配,有共用設(shè)備的進(jìn)路必然是會(huì)發(fā)生沖突的。進(jìn)路表示例如圖1 所示。

        圖1 進(jìn)路表示例

        1.3 車站的信號(hào)設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系

        判斷兩條沒有共用設(shè)備的進(jìn)路是否可能發(fā)生沖突,就需要判斷它們之間是否有隔開設(shè)備,這里的隔開設(shè)備既不是列車進(jìn)路的組成也不是調(diào)車進(jìn)路的組成,這種情況下就還需要依賴于車站的信號(hào)設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系。不同廠家的信號(hào)系統(tǒng)可能表示設(shè)備連接關(guān)系的方式不同,但無一例外都需要將其描述清楚。

        2 301 進(jìn)路沖突判定規(guī)則

        算法中對(duì)《技規(guī)》第301 條中提到的“接發(fā)列車進(jìn)路”、“調(diào)車進(jìn)路”和“隔開設(shè)備”的解釋:

        (1) 列車進(jìn)路(必要):所有的接車、發(fā)車進(jìn)路。

        (2) 調(diào)車進(jìn)路(必要):進(jìn)路始端含有調(diào)車開放信號(hào)的基本調(diào)車進(jìn)路。

        (3) 隔開設(shè)備(非必要):調(diào)車如無法正常停車,沖出終端信號(hào)機(jī)后到達(dá)正在作業(yè)的列車進(jìn)路上的所有逆向道岔(逆向道岔是指順著行車方向先進(jìn)入岔前再進(jìn)入岔后的道岔,反之為順向道岔)。

        如圖2 所示:調(diào)車進(jìn)路D8-X4 和發(fā)車列車進(jìn)路SII-XF 之間并沒有逆向道岔可作為隔開設(shè)備,調(diào)車車輛有可能沖過順向道岔7 繼而侵入發(fā)車進(jìn)路。

        圖2 無隔開道岔可能產(chǎn)生沖突的情況

        如圖3 所示:列車進(jìn)路S-X1 上行方向1G 接車,D55 向IIG 下行方向調(diào)車。其中看似道岔38 和48 都是逆向道岔,實(shí)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(shè)備”。

        圖3 有隔開道岔可能產(chǎn)生沖突的情況

        以上三類信息均可從車站的聯(lián)鎖進(jìn)路表和車站的信號(hào)設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系中獲取到,屬于侵路規(guī)則的靜態(tài)配置。原則上,每一對(duì)可能發(fā)生沖撞的進(jìn)路以及隔開設(shè)備(如有)都應(yīng)該配置,但實(shí)際運(yùn)營中,可能存在某些特定的股道是約定好既不接車也不發(fā)車,或者對(duì)于較大的車站,如果按照路路通的方式配置規(guī)則,可能有成千上萬條報(bào)警規(guī)則。此種情況下也可根據(jù)實(shí)際運(yùn)營特點(diǎn)或者統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)報(bào)警規(guī)則配置進(jìn)行裁剪,比如只關(guān)注調(diào)入、調(diào)出股道的基本調(diào)車進(jìn)路。除了靜態(tài)配置,最關(guān)鍵部分是需要確定報(bào)警成立的時(shí)刻,首先就要定義好進(jìn)路的建立和取消狀態(tài)與進(jìn)路上各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)之間的關(guān)系。列車進(jìn)路(包含接車、發(fā)車方向)、調(diào)車進(jìn)路的進(jìn)路狀態(tài)判斷依據(jù)有所不同,主要可概括為以下四種情況:

        (1) 對(duì)于列車發(fā)車進(jìn)路,它的建立規(guī)則是出站信號(hào)機(jī)的列車允許信號(hào),進(jìn)路上的所有道岔定位、反位信號(hào),無岔區(qū)段鎖閉信號(hào)同時(shí)滿足即可;此時(shí)忽略發(fā)車股道的“占用”狀態(tài),是為了囊括平行進(jìn)路(發(fā)車股道是“鎖閉”狀態(tài))的情況。它的取消規(guī)則是發(fā)車進(jìn)路終點(diǎn)的最后一個(gè)道岔滿足出清狀態(tài),表示列車壓過了發(fā)車進(jìn)路上的最后一個(gè)道岔[3]。如此,即使列車已經(jīng)在出站的過程中,但是尚未壓過最后一個(gè)道岔,此時(shí)只要另一條調(diào)車進(jìn)路滿足建立條件,仍然認(rèn)為是沖突的,需要產(chǎn)生報(bào)警。

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

        (3) 對(duì)于調(diào)車進(jìn)路,它的建立規(guī)則是進(jìn)路始端調(diào)車信號(hào)機(jī)的調(diào)車允許信號(hào),進(jìn)路上的所有道岔定位、反位信號(hào)同時(shí)滿足即可;它的取消規(guī)則是調(diào)車進(jìn)路終點(diǎn)的最后一個(gè)道岔設(shè)備滿足出清狀態(tài)。需要考慮調(diào)車進(jìn)路的取消規(guī)則,是考慮到存在調(diào)車進(jìn)路建立的時(shí)刻先于列車進(jìn)路的建立時(shí)刻,此時(shí)需要及時(shí)地中止調(diào)車作業(yè)。

        (4) 針對(duì)列車接發(fā)車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路沒有直接相交的情況,增加兩兩進(jìn)路之間關(guān)鍵隔開設(shè)備的狀態(tài)判斷。隔開設(shè)備需要滿足一定的定位、反位狀態(tài),調(diào)車才會(huì)通過該設(shè)備沖向列車進(jìn)路。同時(shí),它的取消規(guī)則弱化成:或者基本調(diào)車進(jìn)路的最后一個(gè)道岔設(shè)備出清,或者只要有一個(gè)隔開設(shè)備不滿足進(jìn)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(tài),當(dāng)前的2 條進(jìn)路安全,不會(huì)報(bào)警。

        如圖4 所示,以回放文件為數(shù)據(jù)源,按順序讀取每小時(shí)的回放文件里各個(gè)設(shè)備元素在變化時(shí)刻的狀態(tài),并執(zhí)行以下步驟,分析出符合條件的沖突信息并報(bào)警:

        圖4 301 進(jìn)路沖突檢測算法流程

        步驟01:遍歷所有初始化的進(jìn)路表,結(jié)合進(jìn)路表配置里各個(gè)元素的信號(hào)表示更新當(dāng)前變化時(shí)刻表中的列車進(jìn)路或者調(diào)車進(jìn)路的狀態(tài)。假設(shè)總進(jìn)路的個(gè)數(shù)為N,某個(gè)進(jìn)路標(biāo)記為,其在歷史時(shí)刻tlast的進(jìn)路狀態(tài)記為,在當(dāng)前時(shí)刻tnow的進(jìn)路狀態(tài)記為s(routei,tnow)。(其中,

        步驟02:結(jié)合進(jìn)路的歷史狀態(tài),判斷當(dāng)前進(jìn)路routei的狀態(tài)是否有變化,即是否滿足s(routei,tnow)≠s(routei,tlast)。

        結(jié)束語

        本算法通過檢索分析站場的回放文件,找出調(diào)車作業(yè)中有可能沖向正在行駛中的客運(yùn)列車的案例,并產(chǎn)生進(jìn)路沖突的報(bào)警記錄。與現(xiàn)有技術(shù)相比,首先,本算法可在回放文件生成后自動(dòng)分析,保持每天24 小時(shí)不間斷工作,相比之前安全調(diào)度員的人工判斷,提高了檢索進(jìn)路沖突的工作效率;其次,本算法的檢索直接基于各個(gè)設(shè)備的信號(hào)狀態(tài),利用邏輯性較強(qiáng)的沖突分析方法,可以準(zhǔn)確無誤地檢索出進(jìn)路沖突,基本消除了過去依賴人工機(jī)械地比對(duì)設(shè)備狀態(tài)來判斷沖突的漏查誤報(bào)。從具體的算法判斷依據(jù)來看,只要兩兩進(jìn)路有效的生命周期重疊,且存在調(diào)車主動(dòng)沖向客運(yùn)列車的可能性,就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。從這一點(diǎn)來看,本算法提高了進(jìn)路沖突檢索的正確率;再次,當(dāng)檢索發(fā)現(xiàn)進(jìn)路沖突后,立即寫入數(shù)據(jù)庫并展示在前端網(wǎng)頁,分析人員可進(jìn)一步分析并通知相關(guān)調(diào)度人員、所轄車站的上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)等工作人員,形成一個(gè)業(yè)務(wù)閉環(huán),起到重點(diǎn)規(guī)范調(diào)度人員的違規(guī)操作習(xí)慣的作用,從而保障整體運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)的持續(xù)安全穩(wěn)定,提高了整個(gè)運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)生態(tài)的安全性[4]。

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