列控中心增加小軌道狀態檢查功能及測試方法簡析

王 楠

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

ZPW-2000A型軌道電路設備在CTCS-2/3級列控系統的客運專線上被廣泛使用，但未將小軌道狀態納入區間閉塞控制[1，2]，為加強區間閉塞防護，由列控中心（TCC）處理，將小軌道狀態納入軌道區段狀態判斷邏輯。

2 ZPW-2000A軌道電路現狀

對于采用電氣絕緣節分割的ZPW-2000A軌道區段，發送端調諧單元至接收端調諧單元之間的線路部分稱為主軌道；相鄰兩個主軌道之間存在隔離信號用的調諧區，稱為小軌道[3]。主軌道和當前運行前方小軌道構成一個完整的軌道區段，也稱為總軌道。軌道區段由1段主軌道和1段小軌道組成，軌道區段所屬的小軌道隨著方向的變化而變化，每個軌道區段由主軌道和運行方向前方的小軌道組成，如圖1所示。

圖1 軌道區段組成Fig.1 Track section composition

ab、cd、ef、gh為調諧區小軌道，bc、de、fg為主軌道。正方向時，1G由bc+cd兩部分組成；2G由de+ef兩部分組成；3G由fg+gh兩部分組成。反方向時，1G由ab+bc兩部分組成；2G由cd+de兩部分組成；3G由ef+fg兩部分組成。

由于目前ZPW-2000A軌道電路設備未將小軌道狀態納入軌道區段狀態判斷，當小軌道cd占用時，軌道電路監測僅具備小軌道報警功能[4，5]，而1G并不會因此變為占用狀態，在運營上存在安全風險。

3 小軌道納入軌道區段狀態檢查原理

列控中心增加小軌道納入軌道區段狀態檢查后，總軌道設備狀態由主軌GJ、主軌GAN及其小軌CAN狀態共同決定，當三者均為空閑狀態時，總軌道設備狀態判為空閑；當三者中任意一個為非空閑狀態時，總軌道設備狀態判為占用。

區間正方向時，cd小軌道狀態由2JS檢查，ef小軌道狀態由3JS檢查。總軌道狀態判斷如圖2所示。

圖2 軌道電路狀態判斷(正向)Fig.2 Judgment of state of track circuit (Forward)

區間反方向時，cd小軌狀態由1JS檢查，ef小軌狀態由2JS檢查?？傑壍罓顟B判斷如圖3所示。

4 應用場景分析

4.1 正常應用

在現場應用過程中，除了在正常運營過程中由列車占用導致的小軌道占用外，還可能在以下場景出現小軌道閃紅的情況。

圖3 軌道電路狀態判斷(反向)Fig.3 Judgment of state of track circuit (reverse)

1) TCC上電啟動

TCC上電重啟至完成方向初始化前，TCC默認按照正方向處理小軌載頻。方向初始化完成后，若區間方向初始化為反向，此時TCC按照反方向處理小軌載頻。而軌道電路接收器因為方向改變需要2 s時間進行解調，因此軌道區段可能會出現閃紅的情況。

2) 區間改方，小軌道由機械節轉為電氣節

車站區間為發車方向，1G接收器位于機械絕緣節處（圖2中1JS），小軌道處于無信號輸入的占用狀態（圖2中XG小軌CAN）。當區間方向由發車改為接車后，1G接收器（圖3中1JS）位于區間電氣絕緣節處，此時2G的小軌道狀態由1JS檢查，但由于軌道電路設備需要2 s解調時間，因此在2 s內2G會出現閃紅的情況[6]。

3) 相鄰兩站雙接

根據方向電路控制原理，區間改方過程中，會有短時間的雙接狀態（或多個中繼站動作不一致出現短時雙接）。此時，列控中心根據邏輯方向使用小軌道狀態信息，雙接時兩站均不使用集中區邊界處的小軌道狀態信息，此時并不會引起某區段的紅光帶。當通過改方恢復一發一接狀態時，集中區邊界處軌道區段接收器小軌道由無信號（或低強度信號）輸入變為正常信號輸入時需要2 s的解調時間，改為發車方向的車站集中區邊界處軌道區段會出現閃紅的情況。

綜上所述，為了應對上述正常應用中可能出現的軌道電路閃紅情況，列控中心軟件將調諧區小軌道狀態納入閉塞控制后，在無方向、方向初始化及改方過程中不處理小軌道占用狀態，軌道區段狀態以主軌道狀態為準。并在改方完成后增加5 s延時處理，用以覆蓋FQJ動作延時和小軌道接收器解調時間，5 s內列控中心不處理小軌道占用狀態，軌道區段狀態以主軌道狀態為準。

4.2 故障場景

1) FJ/FQJ驅采不一致

區間FJ和FQJ驅采不一致情況下，小軌信號弱或者列控中心向軌道電路發送的小軌道載頻與通過FQJ切換接收的小軌信號載頻不一致時，可能出現紅光帶。如圖4所示，區間軌道區段2G單區段FQJ故障，1JS小軌道接收2FS信號，2JS小軌道接收3FS信號，由于信號強度較弱，導致1JS和2JS判斷小軌道占用，引起2G和3G出現紅光帶。[4-7]

圖4 FQJ故障時軌道電路狀態判斷Fig.4 Judgment of state of track circuit at FQJ failure

2) 站間通信中斷

本站區間為發車方向時，邊界區段小軌道狀態需要從鄰站TCC發送的邊界信息中獲取，當兩站TCC通信中斷時，按照“故障-安全”原則，本站TCC邊界小軌狀態按占用處理，導致本站靠近集中區的邊界軌道區段出現紅光帶。

5 測試方案

列控中心增加調諧區小軌道占用檢查功能，是將小軌道CAN通信狀態作為軌道區段設備狀態判斷的條件之一，位于區間占用邏輯檢查功能的上層，從設計層面最大限度避免對既有主體功能模塊的影響，如圖5所示。

圖5 軌道電路狀態判斷邏輯[4]Fig.5 Logic judgment of state of track circuit

在進行小軌道功能測試時，需要從以下幾個方面進行驗證。

1) TCC上電啟動時軌道區段設備狀態判斷

占用區間某小軌道，列控中心上電重啟，直至該區間完成方向初始化后的5 s內，該小軌道所屬的軌道區段狀態與主軌道設備狀態保持一致。若區間初始化為無方向，則該小軌道兩側的軌道區段狀態始終與主軌道設備狀態保持一致。

2)引入小軌道占用檢查功能對改方操作的影響

區間辦理正常改方，改方成功，在改方過程及改方結束后，區間軌道電路不閃紅光帶。

區間辦理輔助改方，改方前區間為反向，將區間某區段FQJ固定置為落下狀態，區間出現因小軌道占用導致的紅光帶，輔助改方成功，改方完成后該小軌道所屬的軌道區段狀態變為空閑。

3) 主軌道前、后方小軌道對軌道區段設備狀態的影響

主軌道后方的小軌道狀態不應影響該主軌道所屬軌道區段的設備狀態。

4) 集中區分界處小軌道對邊界軌道區段設備狀態的影響

本站為發車方向時，向鄰站發送的邊界信息中小軌道狀態應為“無小軌”。鄰站邊界信息發送的小軌道狀態為占用時，本站邊界軌道區段設備狀態應為占用；鄰站邊界信息發送的小軌道狀態為空閑時，本站邊界軌道區段設備狀態應與主軌道設備狀態保持一致。

本站為接車方向時，TCC應將邊界小軌道的實際狀態發送給鄰站TCC。

5) 與既有站互聯互通

既有站TCC邊界信息中不包含小軌道狀態信息[8]，固定向鄰站發送“無小軌”狀態。增加小軌道占用檢查的車站接收到該信息后，邊界軌道區段設備狀態應與主軌道狀態保持一致。

6 結束語

列控中心增加小軌道狀態檢查功能，降低了因小軌道故障或斷軌引發行車安全事故的風險，為客專線路安全運營又提供了一重保護。目前，小軌道狀態納入列控中心閉塞功能檢查還處于試驗階段，除了進行理論分析及室內測試，還需要大量的現場試驗驗證其方案的可行性與穩定性，為后續大面積推廣提供理論和數據支撐。