楊 韜，黃 佳

（1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070）

1 研究背景及意義

1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

截止2023 年初，國內(nèi)高鐵里程已經(jīng)突破4.2萬km，構(gòu)建的“八縱八橫”高速鐵路干線幾乎涵蓋了全國所有大中型城市且基本為新建線路、車站?！笆奈濉币?guī)劃提出在2035 年實現(xiàn)更加完善鐵路交通運輸、建設交通強國的要求。因此，從客流量、成本、運營等多方位角度考量，以高速鐵路列控技術(shù)為基礎，既有普速線路進行現(xiàn)代化升級改造實現(xiàn)增速、增效，是非常有研究必要的一個課題[1]。

1.2 國外現(xiàn)狀

隨著全球政治、經(jīng)濟格局深刻變化以及“一帶一路”倡議的深化落實，中國高鐵列控技術(shù)正在廣泛運用于構(gòu)建歐亞、中亞、泛亞鐵路以及落地中老、中泰、匈塞、雅萬等海外工程。海外工程大多基于既有線路，在既有普速站的基礎上升級信號系統(tǒng)，土建改造成本有限、站型相對復雜、本地化需求繁多、運營場景特殊等對高鐵列控技術(shù)有著更高的要求[2]。

1.3 研究意義

國內(nèi)新建高速鐵路干線基本為客運專線，客貨混運線路較少。客運專線車站按照標準規(guī)范設計，在設計之初就按照規(guī)劃的運營需求制定列車編組長度以及設計對應的車站股道，因此站型相對標準化、統(tǒng)一化，有利于高鐵列控系統(tǒng)的通用設計和統(tǒng)一部署。然而，大量存在的既有線路均屬于客貨混運的情況，特別是在海外，客貨混運是鐵路運營的主流形態(tài)。在既有線路上，運營列車的型號、編組、長度、運營需求存在極大的差異化需求，因此也導致既有站設計相比新建標準站更為復雜，對列控系統(tǒng)的設計和技術(shù)要求更高，潛在的安全風險也更大[3]。站型差異對比如圖1 所示，其中很大一部分差異體現(xiàn)在既有站大量存在長短進路情況，主要原因為基于土建成本考慮一個站臺需要?？慷嗔熊?，因此長短進路對運營效率和安全具有極大影響。

圖1 標準站和既有站Fig.1 Standard station and existing station

站內(nèi)長短進路是國內(nèi)外既有線路普遍存在的運輸需求。無論是國內(nèi)高速鐵路既有線改造或是海外工程建設，站內(nèi)長短進路的列控系統(tǒng)處理方案都是一個必須攻克的難題。在高速鐵路列控系統(tǒng)框架下，研究針對長短進路的處理方案，既滿足站內(nèi)運營效率提高要求，又滿足接發(fā)車作業(yè)安全要求，具有重要的經(jīng)濟和社會價值。

2 長短進路的定義及應用

基于國內(nèi)外的研究背景，以下從長短進路的定義和應用兩方面進行介紹。

2.1 長短進路的定義

既有站的常見信號設計如圖2 所示，車站股道上存在道岔，并在該道岔前后設置軌道邊界信號機防護該組道岔。該軌道邊界信號機可作為列車、調(diào)車進路的終端，以及調(diào)車進路的始端。根據(jù)該軌道邊界信號機屬性，站內(nèi)列車進路中可劃分為長進路1和短進路2。

圖2 既有站信號設計Fig.2 Signal design for existing station

相較于站內(nèi)普通列車進路的列車進路1 和列車進路2，長進路1 中完全包含短進路2，由于股道邊界信號機不能作為列車進路的始端，因此以軌道邊界信號機為起點形成的列車進路3 在信號設計中不存在。因此將該軌道邊界信號機視為“可穿越”的信號機，僅有阻攔作用（只有紅燈或禁止信號），沒有通過作用（沒有列車信號的綠燈或者通過信號），在不激活阻攔作用的情況下，默認允許列車“穿越”。

2.2 長短進路的應用

基于長短進路的信號設計和安全性原則，站內(nèi)長短進路有以下原則。

1）辦理長進路1，只有列車完全進入B 股后，長進路1 方可解鎖。若列車完全進入A 股，需保持股道道岔區(qū)段和B 股為鎖閉狀態(tài)。

2）辦理短進路2，只有列車完全進入A 股后，短進路2 方可解鎖。由于站內(nèi)長短進路的信號設計，不存在以短進路終點信號機為起點的列車進路，此后，列車需通過調(diào)車方式進行后續(xù)運營。

3 長短進路安全運營場景分析

根據(jù)站內(nèi)長短進路的定義及應用，長短進路在列控系統(tǒng)中的安全高效應用至關(guān)重要。列控系統(tǒng)由車載設備、無線閉塞中心（Radio Block Center，RBC）、 臨 時 限 速 服 務 器（Temporary Speed Restriction Server，TSRS） 等 組 成[4]。RBC 根據(jù)計算機聯(lián)鎖（Computer Based Interlocking，CBI）、TSRS 等設備發(fā)送的進路狀態(tài)、災害區(qū)狀態(tài)、臨時限速等各種地面線路狀態(tài)，生成行車許可（Movement Authority，MA），通過無線網(wǎng)絡與車載設備相連接，控制列車安全運行。

下面基于列控系統(tǒng)選取典型站內(nèi)長短進路安全運營場景進行分析討論。

3.1 雙車?？孔鳂I(yè)

基于長短進路的信號設計和運營需求，將存在基于長短進路的雙車同時?？吭谕恢惫傻倪\營場景。如圖3 所示，列車1 和列車2 需分別?？吭贏股和B 股。在該運營場景下，由于短進路1 和長進路2 存在重疊，若CBI 在長進路2 未解鎖時，又辦理短進路1，會造成列車1 和列車2 實際的MA 重疊，為行車安全帶來風險隱患。

圖3 雙車?？孔鳂I(yè)Fig.3 Double parking operation

3.2 多股道發(fā)車/接車

站內(nèi)存在多輛列車接/發(fā)時，如圖4 所示，列車1 需接車至B 股，列車2 從C 股發(fā)車。在該運營場景下，發(fā)車進路3 和接車長進路2 存在重疊，若列車1 先接車，列車2 再發(fā)車，會存在沖撞；若列車2 先發(fā)車，待進路3 出清后，再辦理長進路2 接車，會影響站內(nèi)運營效率。

圖4 多股道發(fā)車接車Fig.4 Multi-track departure and reception

4 列控系統(tǒng)的長短進路處理方案

通過對列控系統(tǒng)中站內(nèi)長短進路的雙車?？?、多股道發(fā)車接車運營場景的分析，站內(nèi)長短進路的處理對列控系統(tǒng)的安全性及運營效率具有至關(guān)重要的影響。從站內(nèi)長短進路的配置、站內(nèi)長短進路狀態(tài)、站內(nèi)長短進路處理3 個方面研究列控系統(tǒng)的長短進路處理方案。

4.1 站內(nèi)長短進路配置

RBC 作為列控系統(tǒng)地面核心設備，需將管轄范圍內(nèi)的列控數(shù)據(jù)信息以配置數(shù)據(jù)的形式存儲，并輸出RBC 和CBI 接口信息表。CBI 根據(jù)接口信息表配置進路信息，并實時動態(tài)給RBC 發(fā)送站內(nèi)進路狀態(tài)。

列控數(shù)據(jù)作為RBC 功能實現(xiàn)的底層支撐數(shù)據(jù)，主要包含線路描述信息、進路信息、臨時限速信息、災害信息、接口描述信息以及設備信息等[5]。RBC根據(jù)線路拓撲結(jié)構(gòu)，將線路基礎設施應答器、信號機、計軸和道岔等，劃分為單個對象，通過“點、線、面”的方式將線路信息存儲在配置數(shù)據(jù)中。其中RBC 在描述站內(nèi)進路時，通過進路始終端信號機及其屬性將進路描述為不同類型供RBC 核心邏輯運算。

RBC 在存儲長短進路相關(guān)信息時，根據(jù)軌道邊界信號機“可穿越”屬性，在生成列車進路時，只將具有該屬性的信號機作為終端信號機，不可作為其他列車進路的始端信號機。

4.2 站內(nèi)長短進路狀態(tài)

在辦理站內(nèi)長短進路運營場景中，CBI 是保證長短進路處理正確的重要環(huán)節(jié)[6]，RBC 主要根據(jù)CBI 發(fā)送的長短進路的進路狀態(tài)計算MA，進而保證列車實際運行的MA 不重疊。CBI 發(fā)送的站內(nèi)進路狀態(tài)主要包含未激活、不可用、正常、正在使用和引導5 種狀態(tài)[7]。

因此，CBI 在辦理長短進路時，應滿足“長短進路狀態(tài)互斥”的基本原則，確保長短進路不會同時辦理，即CBI 辦理站內(nèi)長進路后，不能再辦理站內(nèi)短進路，辦理站內(nèi)短進路后，不能再辦理站內(nèi)長進路。

4.3 站內(nèi)長短進路處理

RBC 根據(jù)列車位置結(jié)合CBI 實時動態(tài)發(fā)送的進路編號和進路狀態(tài)，將進路信息映射到RBC 配置數(shù)據(jù)中，根據(jù)進路狀態(tài)和進路靜態(tài)信息將列車前方空閑進路信息以MA 的形式發(fā)送給列車，控制列車在站內(nèi)安全運營[8]。

針對站內(nèi)長短進路，RBC 收到CBI 發(fā)送的長短進路信息，向不同列車發(fā)送相應長短進路的行車許可。其中，在多車運營場景中，RBC 在給列車分配MA 時，需保證同一條進路不能同時分配給多輛列車使用。

5 長短進路處理方案效果分析

基于上述列控系統(tǒng)的長短進路處理方案，對雙車?？?、多股道發(fā)車/接車運營場景進行效果分析。

5.1 雙車?？孔鳂I(yè)

在雙車停靠作業(yè)運營場景下，如圖5 所示，CBI 辦理進路2 接車進路（正常），RBC 給列車2分配MA 至進路2 終點，列車2 進入B 股道停穩(wěn)后，CBI 將進路2 解鎖。CBI 可辦理進路1 的列車進路（正常）、引導進路（引導），RBC 給列車1 分配至進路1 終點的列車許可、引導許可，控制列車1進入股道。在該運營場景中，有效地保證列車1 和列車2 的MA 不重疊，保證系統(tǒng)的安全性。

圖5 長短進路處理方案后的雙車?？孔鳂I(yè)Fig.5 Double parking operation based on the long-short rout processing scheme

5.2 多股道發(fā)車/接車

在多股道發(fā)車/接車運營場景下，如圖6 所示，CBI 辦理發(fā)車進路3（正常），同時辦理正常接車進路1（正常），RBC 為列車2 分配發(fā)車范圍內(nèi)的MA，同時為列車1 分配至進路3 終點的MA。待列車2 運行出站后，CBI 出清進路3，人工將列車1模式轉(zhuǎn)為調(diào)車模式，繼而由A 股調(diào)車至B 股。此后通過司機手動呼叫RBC 或采用進站外方等級轉(zhuǎn)換點進行等級轉(zhuǎn)換的方式，實現(xiàn)RBC 為列車提供MA，使列車在RBC 的管轄范圍內(nèi)安全運行。在該運營場景中，通過短進路接車的方式有效避免了列車1 和列車2 沖撞的可能性，同時提高了系統(tǒng)的運營效率。

圖6 長短進路處理方案后的多股道發(fā)車接車Fig.6 Multi-track departure and reception based on the long-short rout processing scheme

6 總結(jié)

站內(nèi)長短進路的列控系統(tǒng)處理方案有效解決了既有站場大量存在的長短進路運營安全及效率問題，能夠廣泛應用于全球既有線的升級改造。該方案目前已應用于“一帶一路”跨境重點基礎設施建設工程——匈塞鐵路，有力保障了匈塞鐵路長短進路作業(yè)場景的安全運營。同時，為國內(nèi)高鐵設備“走出去”和國內(nèi)線路升級改造提供有效的解決方案，具有較高的應用價值。