臨時(shí)限速設(shè)置技術(shù)發(fā)展探討

岳朝鵬 張 鵬

臨時(shí)限速是指線路固定速度以外的,具有時(shí)效性的速度,包括:施工、維修引起的計(jì)劃性限速,自然災(zāi)害、設(shè)備故障引起的突發(fā)性限速等。對(duì)于臨時(shí)限速的設(shè)置,過(guò)去都是調(diào)度員打印出文本格式,然后通知司機(jī)按文本限速調(diào)度命令控制列車運(yùn)行。隨著 CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的發(fā)展實(shí)施,有關(guān)限速的調(diào)度命令更多地采用數(shù)據(jù)格式,即把限速調(diào)度命令分發(fā)給列控中心 TCC,再由 TCC轉(zhuǎn)換為應(yīng)答器報(bào)文格式后,通過(guò) LEU控制有源應(yīng)答器的傳遞給車載設(shè)備。顯然,采用通過(guò)設(shè)備設(shè)置限速的方式,無(wú)論在安全性和可靠性上都要大于文本傳遞。然而,在調(diào)度員具體設(shè)置列車限速的過(guò)程中,卻仍存在著一定的安全隱患。本文將通過(guò)對(duì)既有限速設(shè)置流程方案的分析,提出以臨時(shí)限速服務(wù)器 TSRS集中管理全線臨時(shí)限速命令的優(yōu)越性。

1 對(duì)既有臨時(shí)限速設(shè)置流程方案的分析

既有的臨時(shí)限速設(shè)置流程通常需要調(diào)度中心與車站值班員共同確認(rèn),具體流程描述如下。

1.由中心調(diào)度臺(tái)負(fù)責(zé)擬定限速調(diào)度命令,輸入限速參數(shù),并對(duì)限速參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。

2.調(diào)度臺(tái)將帶有限速參數(shù)的調(diào)度命令下發(fā)至相應(yīng)受令站。

3.車站值班員必須對(duì)限速參數(shù)進(jìn)行再次校核,校核成功后簽收此限速調(diào)度命令。

4.所有受令車站簽收完畢后,將限速命令進(jìn)行分解,并存儲(chǔ)至 CTC站機(jī)確認(rèn)列表中。

5.調(diào)度員或車站值班員 “擇機(jī)”從服務(wù)器中調(diào)出相應(yīng)的限速命令,選擇發(fā)送給列控中心執(zhí)行。

6.發(fā)送時(shí)必須預(yù)先向列控中心發(fā)送 “校驗(yàn)”命令,待列控中心對(duì)此校驗(yàn)命令校驗(yàn)成功后,才允許 CTC終端發(fā)送正式執(zhí)行命令。

7.列控中心校驗(yàn)成功后,發(fā)送正式 “執(zhí)行”命令,列控中心執(zhí)行此命令后限速命令正式生效。

其中第 6步和第 7步是對(duì)既有線 CTCS-2級(jí)區(qū)段限速設(shè)置流程的改進(jìn),用于在設(shè)置限速前提交給列控中心檢驗(yàn)限速規(guī)則是否可執(zhí)行。下面以圖 1場(chǎng)景為例,針對(duì)各項(xiàng)步驟進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性分析。

第 1,對(duì)于限速命令的擬定校驗(yàn),CTC設(shè)備僅是對(duì)當(dāng)前限速命令參數(shù)的輸入合法性做校驗(yàn),而并沒(méi)有把它當(dāng)做限速計(jì)劃來(lái)進(jìn)行可執(zhí)行性校驗(yàn)。例如,圖 1中線路上已存在著一個(gè) 1號(hào)限速區(qū),若有新的限速施工計(jì)劃欲擬定 2號(hào)限速區(qū)時(shí),調(diào)度員只要正確輸入?yún)?shù)位置,CTC即認(rèn)為合法,而當(dāng)將該命令發(fā)到 TCC時(shí),卻發(fā)現(xiàn)與已有限速區(qū)沖突,造成事先規(guī)劃好的限速計(jì)劃安排流產(chǎn)。此時(shí),若限速要求緊急,又事先未安排好應(yīng)急措施,將帶來(lái)一定的運(yùn)營(yíng)管理風(fēng)險(xiǎn)。

圖 1 臨時(shí)限速設(shè)置場(chǎng)景示意

第 2,由中心調(diào)度員選擇分發(fā)限速命令給相應(yīng)的車站值班員,再由車站值班員確認(rèn)后回復(fù)簽收。由于這個(gè)過(guò)程靠人工分發(fā),人工確認(rèn),無(wú)論從效率還是安全上講都存在不足。例如,中心調(diào)度員可能會(huì)將限速命令漏發(fā)給車站值班員,尤其當(dāng)調(diào)度員為提高限速設(shè)置效率,僅對(duì)當(dāng)前線路運(yùn)行方向的車站分發(fā)限速命令,而一旦出現(xiàn)線路運(yùn)行改方時(shí),調(diào)度員又很容易忽視已設(shè)置成功的限速命令,從而造成危險(xiǎn)事故。再有,中心調(diào)度員還需耐心等待所有相關(guān)車站值班員都回復(fù)認(rèn)可后,才能操作下達(dá),存在遺忘漏設(shè)的危險(xiǎn)。另一方面車站值班員在做簽收確認(rèn)時(shí),大多情況下只是比較文本格式與數(shù)據(jù)格式的一致性,而不關(guān)心對(duì)本站的適用性。

第 3,由調(diào)度員或車站值班員擇機(jī)下達(dá)限速命令。CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)的臨時(shí)限速更新點(diǎn)位置較少,僅限于車站或中繼站附近。若限速命令下達(dá)時(shí)機(jī)把握不當(dāng),將對(duì)處于高速運(yùn)行的列車實(shí)施緊急制動(dòng),或是列車通過(guò)更新點(diǎn)時(shí)沒(méi)能及時(shí)接收到限速信息等,這樣都會(huì)危及行車安全。

第 4,要求對(duì)限速命令下達(dá)時(shí)先做驗(yàn)證后執(zhí)行。但以圖 1中所示的 3號(hào)限速區(qū)下達(dá)為例,對(duì)于車站 C進(jìn)行驗(yàn)證和執(zhí)行均能生效,而到了 A站和 B站時(shí)卻發(fā)現(xiàn)因已設(shè)有 1號(hào)限速區(qū)而無(wú)法再下達(dá),造成此時(shí)有的車站執(zhí)行了限速,而有的車站卻沒(méi)有執(zhí)行該限速,給調(diào)度員的限速命令管理帶來(lái)了混亂。

隨著我國(guó)高速鐵路的逐步建設(shè),列車運(yùn)行速度越來(lái)越高,對(duì)臨時(shí)限速設(shè)置的安全性也就要求越高。下面將給出以臨時(shí)限速服務(wù)器為核心,對(duì)全線臨時(shí)限速命令集中管理方案的優(yōu)越性。

2 高速鐵路臨時(shí)限速服務(wù)器方案

早期由于對(duì)于應(yīng)答器報(bào)文的編制技術(shù)和擾碼技術(shù)尚未完全掌握,所以將有關(guān)臨時(shí)限速信息的報(bào)文均采用列控中心預(yù)存儲(chǔ)的方式。當(dāng) CTC下達(dá)臨時(shí)限速命令后,由列控中心根據(jù)臨時(shí)限速命令的位置參數(shù),進(jìn)行歸檔后挑選對(duì)應(yīng)的應(yīng)答器報(bào)文,從而給臨時(shí)限速命令的設(shè)置帶來(lái)很多約束,包括限速區(qū)長(zhǎng)度、限速區(qū)起止點(diǎn)、限速值、限速區(qū)數(shù)量等,很大程度上限制了用戶的實(shí)際需求。如今 TCC已具備了實(shí)時(shí)組幀和實(shí)時(shí)生成應(yīng)答器傳輸報(bào)文的能力,從而大大消弱了對(duì)臨時(shí)限速命令的設(shè)置約束,但同時(shí)也引出了長(zhǎng)大限速區(qū)和多處限速區(qū)造成的不易設(shè)置、維護(hù)等問(wèn)題。同一條限速命令往往需要多個(gè)車站的下達(dá)和值班員確認(rèn),一方面增加了調(diào)度員、車站值班員的責(zé)任負(fù)擔(dān),另一方面也易引發(fā)限速命令的漏設(shè),危及行車安全。

另外,隨著 CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的工程實(shí)施,地面設(shè)備又引入了無(wú)線閉塞中心 RBC,同樣需要獲取臨時(shí)限速指令。

圖 2 臨時(shí)限速命令傳輸示意圖

為確保對(duì)原有線路限速規(guī)則的兼容性,現(xiàn)采用增設(shè)臨時(shí)限速服務(wù)器的方案,對(duì)全線的臨時(shí)限速命令進(jìn)行統(tǒng)一集中管理和維護(hù)。CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)中關(guān)于臨時(shí)限速的設(shè)備構(gòu)成和臨時(shí)限速命令傳輸通道如圖 2。臨時(shí)限速服務(wù)器設(shè)置于靠近調(diào)度中心的車站,分別向列控中心 (TCC)及無(wú)線閉賽中心(RBC)傳遞列控限速指令。TCC應(yīng)根據(jù)進(jìn)路狀態(tài)、臨時(shí)限速等信息實(shí)時(shí)組幀生成用戶報(bào)文(830bits),并編碼生成相應(yīng)的應(yīng)答器傳輸報(bào)文(1023bits),經(jīng) LEU傳輸至有源應(yīng)答器;RBC應(yīng)根據(jù)行車許可、臨時(shí)限速等信息實(shí)時(shí)生成相應(yīng)的無(wú)線消息,經(jīng) GSM-R傳輸至車載設(shè)備。

臨時(shí)限速服務(wù)器不僅可用來(lái)維護(hù) C2限速與 C3限速的同一性,同時(shí)還具有對(duì)臨時(shí)限速命令進(jìn)行可執(zhí)行性校驗(yàn)功能、拆分下達(dá)功能,以及對(duì)限速狀態(tài)的綜合判定功能。如,對(duì)于限速計(jì)劃的擬定,TSRS將根據(jù)限速計(jì)劃時(shí)間段、空間位置進(jìn)行更加深入的限速規(guī)則校驗(yàn)等,可保證預(yù)先擬定的限速按計(jì)劃的成功實(shí)施。對(duì)于限速命令的拆分,由 TSRS自動(dòng)識(shí)別完成,僅需要調(diào)度員確認(rèn)是否下達(dá),而不需要車站值班員參與。對(duì)于各TCC、RBC的回執(zhí)結(jié)果,也由 TSRS自動(dòng)比較原調(diào)度命令與各分散設(shè)備的限速狀態(tài)一致性,避免調(diào)度員逐一確認(rèn),減輕調(diào)度員勞動(dòng)強(qiáng)度。

此外,臨時(shí)限速服務(wù)器還提供了激活提示與設(shè)置時(shí)機(jī)提示的人性化功能,可有效的輔助調(diào)度員擇機(jī)下達(dá)臨時(shí)限速命令。

同時(shí),對(duì)限速命令的設(shè)置流程進(jìn)行了簡(jiǎn)化,僅由中心調(diào)度員負(fù)責(zé)操作設(shè)置,不再允許車站值班員介入,以保證限速命令集中設(shè)置的統(tǒng)一性和一致性。限速流程上主要分為3個(gè)階段:擬定命令、驗(yàn)證命令及執(zhí)行命令,具體如下:

1.調(diào)度員在 CTC終端輸入列控限速命令參數(shù)信息 (需二次輸入校核確認(rèn)),確認(rèn)后生成臨時(shí)限速調(diào)度命令 (含文本),下發(fā)給臨時(shí)限速服務(wù)器進(jìn)行有效性校驗(yàn)。臨時(shí)限速服務(wù)器校驗(yàn)成功后,將該臨時(shí)限速調(diào)度命令存入待執(zhí)行列表中,并向 CTC返回校驗(yàn)成功;若校驗(yàn)失敗,向 CTC返回失敗原因。調(diào)度員可根據(jù)失敗原因調(diào)整臨時(shí)限速命令參數(shù),重新嘗試下發(fā)。

2.臨時(shí)限速服務(wù)器對(duì)即將執(zhí)行的臨時(shí)限速調(diào)度命令,從其計(jì)劃開始執(zhí)行時(shí)間的前 30min起,提示調(diào)度員確認(rèn)激活,并每間隔 10min重復(fù)提示,直至確認(rèn)或超出該臨時(shí)限速調(diào)度命令的計(jì)劃結(jié)束時(shí)間。調(diào)度員可根據(jù) CTC的激活提示,或直接選取并激活即將執(zhí)行的列控限速命令。

3.臨時(shí)限速服務(wù)器對(duì) TCC、RBC的驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行綜合判定,若存在任一設(shè)備驗(yàn)證失敗或超時(shí)未返回驗(yàn)證結(jié)果,則向 CTC返回限速驗(yàn)證失敗。調(diào)度員根據(jù)驗(yàn)證失敗原因可選擇撤銷或重新嘗試激活驗(yàn)證。若全部設(shè)備驗(yàn)證成功,則向 CTC返回限速驗(yàn)證成功;同時(shí),向行車調(diào)度員提供下達(dá)設(shè)置時(shí)機(jī)的參考提示。調(diào)度員可根據(jù) CTC的設(shè)置提示,或直接選取并設(shè)置驗(yàn)證成功的列控限速命令。臨時(shí)限速命令的設(shè)置流程見圖 3。

圖 3 設(shè)置臨時(shí)限速命令的操作流程圖

圖 4 取消臨時(shí)限速命令的操作流程

4.臨時(shí)限速服務(wù)器對(duì) TCC和 RBC的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行綜合判定,若存在任一設(shè)備執(zhí)行失敗或超時(shí)未返回執(zhí)行結(jié)果,則向 CTC返回限速失敗。行車調(diào)度員根據(jù)執(zhí)行失敗原因可選擇取消或重新嘗試設(shè)置;若全部設(shè)備執(zhí)行成功,則向 CTC返回限速成功。對(duì)于執(zhí)行成功的列控限速指令,RBC和 TCC分別通過(guò) GSM-R無(wú)線通信和有源應(yīng)答器,將臨時(shí)限速信息發(fā)送給車載設(shè)備。

5.當(dāng)調(diào)度員確認(rèn)臨時(shí)限速調(diào)度命令可取消時(shí),應(yīng)再次擬定與該設(shè)置命令的限速區(qū)位置參數(shù)完全一致的取消命令,然后采用相同的設(shè)置流程,先驗(yàn)證后執(zhí)行。臨時(shí)限速命令取消流程見圖 4。

3 未來(lái)展望

目前,臨時(shí)限速服務(wù)器的主要功能定位在對(duì)列控限速規(guī)則的嚴(yán)格校核,以及針對(duì)各分散設(shè)備的需要對(duì)限速命令進(jìn)行拆分下達(dá)與狀態(tài)綜合,同時(shí)為兼容不同等級(jí)線路的限速規(guī)則做適配等。但考慮到臨時(shí)限速服務(wù)器在設(shè)計(jì)初期,就要求具有可同時(shí)與全線范圍內(nèi)的 TCC、RBC進(jìn)行信息交互的能力,并且是以接入信號(hào)安全局域網(wǎng)的方式與 TCC、RBC接口,同時(shí)自身又是 SIL4級(jí)的列控信號(hào)安全設(shè)備,以及要求安裝地點(diǎn)需在靠近調(diào)度中心的車站上等特點(diǎn),所以臨時(shí)限速服務(wù)器還有很多的發(fā)展空間。

[1] 客運(yùn)專線列控系統(tǒng)臨時(shí)限速技術(shù)規(guī)范.科技運(yùn) 2008[151]號(hào)[S],2008.

[2] 既有線列控限速流程和操作顯示界面的規(guī)定(暫行).科技運(yùn) 2006[94]號(hào)[S],2006.

(責(zé)任編輯:溫志紅)