三點(diǎn)檢查技術(shù)對(duì)區(qū)間占用情況的分析研究

陳 欣

（西南交通大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 611756）

三點(diǎn)檢查技術(shù)對(duì)區(qū)間占用情況的分析研究

陳 欣

（西南交通大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 611756）

隨著列車運(yùn)行速度的大幅提高，當(dāng)軌道電路發(fā)生故障時(shí)，若列控中心不能及時(shí)做出判斷并處理，可能會(huì)使低頻碼序和信號(hào)機(jī)顯示錯(cuò)誤升級(jí)，從而危害行車安全。本文將聯(lián)鎖中“三點(diǎn)檢查”的方法運(yùn)用到區(qū)間分路狀態(tài)的分析與判斷中，在區(qū)間自動(dòng)閉塞中引入“行車區(qū)間”的概念，從而盡可能的判斷軌道電路區(qū)段分路故障。并結(jié)合相關(guān)措施進(jìn)行防護(hù)，避免事故發(fā)生，保障行車安全。

三點(diǎn)檢查；行車區(qū)間；軌道電路故障

數(shù)據(jù)表明，軌道電路故障占信號(hào)故障總量的40%以上。軌道電路故障主要分為失去分路和故障占用。隨著列車運(yùn)行速度的大幅提高，當(dāng)軌道電路發(fā)生故障時(shí)，若列控中心不能及時(shí)做出判斷并處理，可能會(huì)使軌道電路低頻碼序和信號(hào)機(jī)顯示錯(cuò)誤升級(jí)。高速鐵路車輛運(yùn)行速度高，行車密度大，一旦因軌道電路發(fā)生故障將可能導(dǎo)致列車運(yùn)行情況不可控，不僅影響行車組織效率，更會(huì)危及行車安全。

三點(diǎn)檢查作為站內(nèi)聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)軌道電路區(qū)段設(shè)備解鎖的檢查條件而廣泛運(yùn)用，從6502電氣集中到計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)都使用該方法，它保證了站內(nèi)列車的安全運(yùn)行。傳統(tǒng)的6502電氣集中采用多組繼電器記錄軌道電路區(qū)段狀態(tài)作為檢查的依據(jù)；而新型的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖則采用軟件編碼與配置的方法，按照邏輯檢查的方式來(lái)執(zhí)行軌道電路區(qū)段的解鎖。

本文將運(yùn)用三點(diǎn)檢查的理論，設(shè)計(jì)一種模式，對(duì)區(qū)間內(nèi)軌道電路的故障情況進(jìn)行識(shí)別，并提出多種故障情況下的防護(hù)方法。

1 兩點(diǎn)檢查與三點(diǎn)檢查的概念

1.1 兩點(diǎn)檢查

當(dāng)列車出清本區(qū)段并順序壓入下一區(qū)段時(shí)，本區(qū)段解鎖，這種檢查方法叫做兩點(diǎn)檢查。如圖1所示，T1時(shí)刻1G、2G、3G空閑；T2時(shí)刻列車壓入1G，此時(shí)1G占用、2G和3G空閑；T3時(shí)刻列車車頭進(jìn)入3G，此時(shí)1G、2G占用；T4時(shí)刻列車完全壓入2G，2G占用，此時(shí)1G出清。

圖1 兩點(diǎn)檢查與三點(diǎn)檢查

1.2 三點(diǎn)檢查

三點(diǎn)檢查是指當(dāng)前軌道區(qū)段需要解鎖時(shí)，須有列車曾占用并出清其接近區(qū)段，再占用并出清本區(qū)段，并且又順序占用下一區(qū)段。

如圖1所示，T1時(shí)刻列車未壓入?yún)^(qū)間，區(qū)段空閑；T2～T4時(shí)刻列車順序占用1G和2G，此時(shí)符合兩點(diǎn)檢查條件，1G出清。T5時(shí)刻列車占用2G和3G；T6時(shí)刻列車駛出2G并完全占用3G，此時(shí)2G空閑，3G占用，且1G已解鎖，這時(shí)2G符合三點(diǎn)檢查解鎖條件，2G解鎖。

從上面的例子可以看出，兩點(diǎn)檢查的檢查對(duì)象是當(dāng)前區(qū)段與下一區(qū)段的狀態(tài)，從而作為是否正常解鎖當(dāng)前區(qū)段的條件。這樣的方法只能適用于理想的情況，例如在圖1中，若T3時(shí)刻1G發(fā)生分路不良，則1G錯(cuò)誤解鎖，可能導(dǎo)致后續(xù)列車闖入有車區(qū)段，危及行車安全。因此，兩點(diǎn)檢查一般只作為進(jìn)路范圍內(nèi)不具備實(shí)行三點(diǎn)檢查條件的軌道電路區(qū)段解鎖邏輯。而三點(diǎn)檢查的方法在當(dāng)前區(qū)段滿足條件的前提下，既要考慮下一區(qū)段的狀態(tài)，還要顧及前一區(qū)段的狀態(tài)綜合判斷，再配合延時(shí)出清等措施，在一定程度上提升了安全性和可靠性。

上述的兩點(diǎn)檢查與三點(diǎn)檢查廣泛運(yùn)用于車站、調(diào)車場(chǎng)、機(jī)務(wù)段內(nèi)等站內(nèi)場(chǎng)景，都有著良好的效果，本文將討論列車在區(qū)間運(yùn)行時(shí)的情況。高速列車有著運(yùn)行速度快、行車密度大的特點(diǎn)，由于站與站之間的距離遠(yuǎn)，當(dāng)區(qū)間內(nèi)的軌道電路偶有發(fā)生故障時(shí)，人員不能立即到達(dá)故障點(diǎn)進(jìn)行檢修。為了保障運(yùn)行效率，區(qū)間內(nèi)往往采用一點(diǎn)檢查的辦法使得軌道區(qū)段解鎖。這樣的辦法雖然能夠保持線路的通暢，但是由于在故障發(fā)生時(shí)列車運(yùn)行情況與線路情況不明，值班員往往需要采用其他的方法證實(shí)列車是否正常運(yùn)行，危及行車安全。

2 軌道區(qū)段故障狀態(tài)判斷

三點(diǎn)檢查邏輯的判斷條件是按照列車的運(yùn)行方向，依據(jù)列車在走行時(shí)所占?jí)很壍绤^(qū)段GJ的狀態(tài)和其空閑、占用的先后順序，是與時(shí)間有關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移問(wèn)題。軌道區(qū)段占用狀態(tài)分為4種：區(qū)段空閑、正常占用、失去分路、故障占用。對(duì)于初始狀態(tài)的取得，需要規(guī)定一系列初始化的方法。

初始時(shí)間時(shí)，軌道繼電器（GJ）狀態(tài)并不能真實(shí)的反映此時(shí)軌道區(qū)段的（有車/無(wú)車）狀態(tài)，需要借助現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)中其他模塊的數(shù)據(jù)（例如CTC和TDCS）對(duì)所有軌道區(qū)段的占用狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，從而得到邏輯判斷的初始條件。初始狀態(tài)判斷如表1所示。

表1 初始狀態(tài)判斷

以下是根據(jù)多種情況下GJ變化的時(shí)序狀態(tài)進(jìn)行軌道區(qū)段占用情況的分析。

2.1 正常行車情況

列車正常運(yùn)行情況，初始時(shí)刻列車正常占用后方區(qū)段，然后沿運(yùn)行方向順序占?jí)合乱卉壍绤^(qū)段并出清上一區(qū)段。此時(shí)后一區(qū)段空閑，前方區(qū)段正常占用。正常行車情況見(jiàn)表2。

表2 正常行車情況

2.2 列車通過(guò)故障占用區(qū)段

初始狀態(tài)下后方區(qū)段故障占用，當(dāng)T2時(shí)刻前方區(qū)段GJ落下時(shí)，由于不能確定有車壓入，所以判定前方區(qū)段為故障占用。T3時(shí)刻后方區(qū)段出清，證明有車駛出并壓入下一區(qū)段，此時(shí)認(rèn)為后方區(qū)段空閑，前方區(qū)段正常占用，見(jiàn)表3。

表3 列車通過(guò)故障占用區(qū)段

2.3 單機(jī)運(yùn)行

當(dāng)單機(jī)運(yùn)行到相鄰區(qū)段連接處時(shí)，由于自身重量輕和運(yùn)行速度快等原因，容易發(fā)生壓不實(shí)的情況。此時(shí)兩區(qū)段GJ均為吸起狀態(tài)表示無(wú)車占用，易被誤認(rèn)為是失去分路的表現(xiàn)。此時(shí)可以借鑒站內(nèi)聯(lián)鎖的處理方法為區(qū)段出清設(shè)置一段3 s的延時(shí)，在3 s內(nèi)上一區(qū)段依然判定為有車占用。3 s延時(shí)過(guò)后，若下一區(qū)段GJ落下，認(rèn)為機(jī)車正常占?jí)涸搮^(qū)段，并且上一區(qū)段空閑，見(jiàn)表4。

表4 單機(jī)運(yùn)行

上述情況中，若3 s延時(shí)后下一區(qū)段仍為空閑狀態(tài)，則認(rèn)為后方區(qū)段失去分路。

2.4 故障占用區(qū)段出清

故障占用區(qū)段的下一區(qū)段由空閑變成占用時(shí)，表明有車從故障占用區(qū)段駛?cè)胂乱粎^(qū)段，此時(shí)若故障占用區(qū)段出清，則認(rèn)為故障占用區(qū)段故障消失，后方區(qū)段空閑，前方區(qū)段正常占用，見(jiàn)表5。

表5 故障占用區(qū)段出清

2.5 空閑區(qū)段發(fā)生故障占用

當(dāng)連續(xù)幾個(gè)軌道區(qū)段均為空閑，而在下一時(shí)刻其中某一區(qū)段突然跳變?yōu)檎加脿顟B(tài)，且其前方區(qū)段并未顯示有車順序占?jí)海藭r(shí)認(rèn)為這一區(qū)段發(fā)生故障占用，見(jiàn)表6。

表6 空閑區(qū)段發(fā)生故障占用

2.6 故障區(qū)段的下一區(qū)段發(fā)生跳變

T1時(shí)刻后方區(qū)段發(fā)生失去分路，隨后前一區(qū)段由空閑變?yōu)檎加茫藭r(shí)可能有兩種情況：有車沿運(yùn)行方向順序占?jí)骸⑶胺絽^(qū)段發(fā)生故障占用。此時(shí)根據(jù)條件不能確定前方區(qū)段的準(zhǔn)確狀態(tài)，需要下一時(shí)刻與下一區(qū)段的條件才能正確判斷，故此時(shí)認(rèn)為前方區(qū)段發(fā)生故障占用，見(jiàn)表7。

同理，若T1時(shí)刻后方區(qū)段為故障占用情況，出于相同的考慮有如下的情況，見(jiàn)表8。此時(shí)同樣認(rèn)為前方區(qū)段的狀態(tài)為故障占用。假設(shè)在下一時(shí)刻有車占用下一區(qū)段并出清，則可以判斷有車駛出了故障占用區(qū)段，并順序占?jí)呵胺絽^(qū)段，此時(shí)故障占用取消。

表7 故障區(qū)段的下一區(qū)段發(fā)生跳變（失去分路）

表8 故障區(qū)段的下一區(qū)段發(fā)生跳變（故障占用）

3 軌道區(qū)段故障處理

上面舉例說(shuō)明了通過(guò)對(duì)軌道區(qū)段狀態(tài)的時(shí)序變化來(lái)進(jìn)行區(qū)段故障識(shí)別的方法。三點(diǎn)檢查的解鎖方法有著嚴(yán)格的條件限制，當(dāng)區(qū)間內(nèi)軌道區(qū)段發(fā)生故障時(shí)，當(dāng)前區(qū)段不能解鎖，造成了線路的中斷，不僅影響行車效率，更不能確保安全。此時(shí)，需要采取一些技術(shù)手段對(duì)發(fā)生的故障進(jìn)行處理，這里引入“行車區(qū)間”的概念。

行車區(qū)間類似于聯(lián)鎖中“進(jìn)路”的概念，起點(diǎn)為列車當(dāng)前所占用閉塞分區(qū)的始端，終點(diǎn)為追蹤列車所占用閉塞分區(qū)的始端，最小行車區(qū)間為一個(gè)閉塞分區(qū)。每個(gè)行車區(qū)間內(nèi)只允許存在一輛列車，即不允許兩輛或以上列車同時(shí)占用一個(gè)閉塞分區(qū)，滿足CTCS-2級(jí)區(qū)間追蹤的要求。

如圖2所示，兩輛按既定方向運(yùn)行的列車分別占用1 G和3 G，此時(shí)列車A的行車區(qū)間為1 G～3 G，列車B的行車區(qū)間為3 G～5 G。行車區(qū)間的尾部點(diǎn)紅燈防護(hù)，列車只允許在行車區(qū)間內(nèi)運(yùn)行。這樣就將追蹤運(yùn)行的列車從邏輯上分離開(kāi)來(lái)。

圖2 行車區(qū)間

初始狀態(tài)下，逐個(gè)確認(rèn)所有區(qū)段是否有車占用得出初始狀態(tài)，此時(shí)為每一列車分配行車區(qū)間。當(dāng)連續(xù)兩個(gè)軌道區(qū)段占用時(shí)，需要確認(rèn)是一輛列車正在跨越兩個(gè)區(qū)段還是兩輛列車分別占用相鄰的兩個(gè)區(qū)段。列車走行改變軌道繼電器GJ的時(shí)序變化狀態(tài)，通過(guò)軌道區(qū)段故障狀態(tài)判斷邏輯得出相應(yīng)軌道區(qū)段故障的判定。以下是幾種常見(jiàn)情況下區(qū)段故障的處理方法。

3.1 列車正常運(yùn)行

列車正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)前方列車B壓入4 G并出清3 G，根據(jù)三點(diǎn)檢查條件3 G解鎖，此時(shí)防護(hù)點(diǎn)由3 G始端前移到4 G始端，行車區(qū)間2前移，相應(yīng)的后方列車A的行車區(qū)間1前移，追蹤點(diǎn)移動(dòng)到4 G始端。在這種情況下，列車在相應(yīng)的行車區(qū)間內(nèi)安全行駛，如圖3所示。

圖3 列車正常運(yùn)行

3.2 列車通過(guò)故障占用區(qū)段

圖4中2 G為故障占用區(qū)段，區(qū)段始端點(diǎn)紅燈防護(hù)。T1時(shí)刻列車運(yùn)行至故障區(qū)段的后方，行車區(qū)間不能越過(guò)故障占用區(qū)段。此時(shí)列車應(yīng)當(dāng)按照調(diào)度命令目視駛?cè)牍收险加脜^(qū)段。T3時(shí)刻列車壓入故障區(qū)段的前方區(qū)段，行車區(qū)間保持不變。T4時(shí)刻列車順序占?jí)? G并出清3 G，此時(shí)重新為列車分配行車區(qū)間，原行車區(qū)間前移，防護(hù)點(diǎn)由1 G前移至4 G。

圖4 列車通過(guò)故障占用區(qū)段

當(dāng)列車目視進(jìn)入故障區(qū)段時(shí)列車位置不明，為了防止后續(xù)列車冒進(jìn)，故將前車的行車區(qū)間保留在故障區(qū)段的后一區(qū)段用以防護(hù)。當(dāng)故障區(qū)段前方有區(qū)段順序占用出清時(shí)，表示列車已駛出故障區(qū)段，此時(shí)行車區(qū)間前移，后續(xù)列車可以按照同樣的方式進(jìn)入故障區(qū)段。

3.3 列車駛過(guò)區(qū)段后遺留故障占用

列車在正常運(yùn)行時(shí)，行車區(qū)間的終點(diǎn)為前方下一個(gè)防護(hù)點(diǎn)。T2時(shí)刻列車行走至2G處并在T3時(shí)刻占?jí)?G，此時(shí)2G的GJ保持落下?tīng)顟B(tài)，防護(hù)點(diǎn)仍然保持在2G始端。T4時(shí)刻列車占?jí)?G并出清3G，由此可判斷出2G在列車行駛過(guò)程中發(fā)生故障，行車區(qū)間前移，并在故障占用區(qū)段點(diǎn)紅燈防護(hù)，如圖5所示。

圖5 列車駛過(guò)區(qū)段后遺留故障占用

3.4 故障占用的恢復(fù)

3G處于故障占用狀態(tài)，兩列車追蹤運(yùn)行，行車區(qū)間劃分如圖中所示。T2時(shí)刻3G的故障狀態(tài)恢復(fù)，3G防護(hù)取消，后行列車A的行車區(qū)間向前移動(dòng)至下一個(gè)追蹤點(diǎn)，如圖6所示。

圖6故障占用的恢復(fù)

3.5 列車行駛過(guò)程中失去分路

列車正常行駛，T2時(shí)刻1 G顯示丟車，區(qū)段占用檢查邏輯判斷1 G失去分路。此時(shí)防護(hù)點(diǎn)與行車區(qū)間保持不變，避免后車闖入前車的走行范圍。T3與T4時(shí)刻列車在2 G與3 G上出現(xiàn)，表明列車逐步駛出1 G。T4時(shí)刻列車出清2 G，1 G滿足解鎖條件，此時(shí)行車區(qū)間前移，防護(hù)點(diǎn)前移，如圖7所示。

3.6 初始狀態(tài)下有區(qū)段失去分路

區(qū)間存在兩列車。初始時(shí)刻3 G發(fā)生分路不良，經(jīng)確認(rèn)列車B正占?jí)? G，此時(shí)行車區(qū)間如圖8所示。T3時(shí)刻，列車駛出3 G，但3 G失去分路狀態(tài)并未解除，故后續(xù)列車A的行車區(qū)間不能跨越3G，防護(hù)點(diǎn)不變。T5時(shí)刻3G滿足解鎖條件，防護(hù)點(diǎn)前移，后車行車區(qū)間向前延伸兩個(gè)區(qū)段。

圖7 列車行駛過(guò)程中失去分路

4 結(jié)束語(yǔ)

三點(diǎn)檢查是在站內(nèi)聯(lián)鎖中具有嚴(yán)密檢查邏輯的解鎖方法，為了保證列車在區(qū)間運(yùn)行效率和安全，本文探討了將其運(yùn)用在區(qū)間上的一種方法。引入行車區(qū)間的概念，嚴(yán)格限定列車所能行走的區(qū)間范圍，在軌道電路發(fā)生故障的區(qū)段設(shè)置防護(hù)措施以保證安全；同時(shí)運(yùn)用三點(diǎn)檢查的方法對(duì)能夠安全運(yùn)行的軌道區(qū)段進(jìn)行限定，確保列車在區(qū)間上的安全運(yùn)行。

圖8 初始狀態(tài)下有區(qū)段失去分路

[1] 王金麟，王金玉.關(guān)于區(qū)間自動(dòng)閉塞實(shí)施聯(lián)鎖并實(shí)行三點(diǎn)檢查解鎖的初探[J].鐵道通信信號(hào)，1999，35 （6）.

[2] 彭 嵐，胡 剛， 單 東，方志剛.淺析三點(diǎn)檢查在信號(hào)領(lǐng)域的運(yùn)用[J].鐵道通信信號(hào)，2012，48（11）：1-4.

[3] 龔 炯，李驥群.區(qū)間軌道電路分路不良情況下的防護(hù)處理研究[J].高速鐵路技術(shù)，2012，3 （3）：26-29.

[4] 李 銘，趙 曄.三點(diǎn)檢查邏輯對(duì)區(qū)間軌道電路分路不良的防護(hù)研究[J].鐵道通信信號(hào)工程技術(shù)，2012，9（3）：59-61.

責(zé)任編輯 陳 蓉

Three section inspection technique to section occupancy

CHEN Xin
( School of Information Science & Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China )

With the increase of train speed, and the CTCS Center couldn’t judge and treat it in time, it might cause the mistake of low frequency code sequence and signal display upgrade, thereby damaged the traff i c safety. This paper took the interlock method of “The Three Section Inspection” into the analysis and judgment of section shunt state, led the concept of running interval in automatic blocking, judged the track circuit section failure as much as possible, combined with the relevant measures for the protection to avoid accident and ensure traff i c safety.

three section inspection; running interval; track circuit failure

U284.43∶TP39

A

1005-8451（2015）10-0006-05

2015-02-02

陳 欣，在讀碩士研究生。