基線3 ETCS列控系統平交道口功能研究

王建敏，張友兵

(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工程技術研究中心，北京 100070)

平交道口是指鐵路和公路在同一平面上的交叉路口，其在鐵路運輸當中屬于比較重要而特殊的一個部分，是整個交通網絡當中，唯一存在公路和鐵路路權沖突的區域。因此，平交道口屬于事故易發地段，一旦發生事故，直接威脅到人們的生命安全，甚至還會造成大范圍嚴重事故。

基線3 的ETCS 列控系統新增了平交道口功能，對于未受保護的平交道口，需要車載設備對平交道口進行安全防護。本文站在車載設備的角度，研究車載設備如何對未受保護的平交道口進行安全防護。

1 ETCS系統的平交道口功能

在基線3 的ETCS 列控系統中，可以通過地面應答器或無線閉塞中心向車載設備傳遞列車前方的平交道口信息。如果地面設備工作正常，且已經對平交道口進行安全防護，地面設備告知車載設備平交道口受保護，車載設備對受保護的平交道口不再進行額外的安全防護。如果地面設備存在故障，未對平交道口進行安全防護，應告知車載設備平交道口未受保護，車載設備對未受保護的平交道口進行安全防護，將平交道口限制速度納入車載設備實時監控的最限制速度曲線，保證列車以不高于平交道口限制速度的速度通過平交道口。

如果由于地面設備故障等原因，地面設備向車載設備發送未受保護的平交道口信息，車載設備對平交道口進行安全防護。在列車通過平交道口前，地面設備故障恢復，平交道口重新受到保護，地面設備向車載設備發送編號相同的受保護的平交道口信息，車載設備不再對該平交道口進行安全防護。

平交道口信息以線性數據提供給車載設備，包括平交道口起點位置和平交道口區域長度。平交道口信息包含一個編號，如果車載設備收到一條新的平交道口信息，新收到的平交道口編號與之前收到的平交道口編號相同，新收到的平交道口信息替代之前收到的平交道口信息。地面設備應指示平交道口是否受到保護。如果平交道口受保護，車載設備不對該平交道口進行額外的安全防護；如果平交道口不受保護，應通知車載設備通過平交道口的允許速度和列車是否需要在平交道口前停車。如果列車需要在平交道口前停車，還需要提供平交道口前停車區域。

2 平交道口安全防護的基本需求

2.1 平交道口監控流程

在完全監控模式（Full Supervision，FS）、有限監控模式（Limited Supervision，LS）和目視模式（On Sight，OS）下，車載設備對不受保護的平交道口信息進行安全防護。如果需要在平交道口前停車，則列車先停車再通過平交道口；如果不需要在平交道口前停車，則列車可以不停車通過平交道口。車載設備對平交道口進行監控的過程如圖1 所示。

圖1 平交道口監控流程Fig.1 Flowchart of supervision and control of level crossings

2.2 需要在平交道口前停車

收到未受保護且需要在道口前停車的平交道口信息后，車載設備將平交道口起點臨時當作行車許可終點（End of Authority，EoA）和監控點（the Supervised Location，SvL）進行監控。當列車停車后，如果列車估計前端位于平交道口前的停車區域，車載設備停止將平交道口起點作為EoA 和SvL 進行監控，而是從列車估計前端所在位置開始，將平交道口限制速度納入最限制速度曲線（Most Restrictive Speed Profile，MRSP）。此時，平交道口類似于一種特殊的臨時限速區域，限速區域起點為停車后的列車估計前端所在位置，限速區域終點為平交道口區域終點，限速區域的允許速度為平交道口的允許速度。

2.3 不需要在平交道口前停車

收到未受保護且不需要在道口前停車的平交道口信息后，車載設備將平交道口起點臨時當作EoA 和SvL 進行監控，直到列車最大常用制動曲線（Service Brake Intervention，SBI）速度降到平交道口限制速度時，車載設備停止將平交道口起點作為EoA 和SvL 進行監控，而是從列車估計前端或列車最大安全前端所在位置開始，將平交道口限制速度納入MRSP 曲線。此時，平交道口也類似于一種特殊的臨時限速區域，限速區域起點為SBI 速度降到平交道口限制速度時的列車估計前端或列車最大安全前端所在位置，限速區域終點為平交道口區域終點，限速區域的允許速度為平交道口的允許速度。

列車SBI 速度降到平交道口限制速度時，如果最嚴格的SBI 監控曲線來自于SBI1，則限速區域起點為列車估計前端；如果最嚴格的SBI 監控曲線來自于SBI2，則限速區域起點為列車最大安全前端。

3 平交道口監控信息的使用

3.1 監控平交道口起點

收到未受保護的平交道口信息后，車載設備需要臨時將行車許可縮短到平交道口起點，即將平交道口起點作為EoA 和SvL 進行監控。同時，車載設備還需要及時更新人機界面（Driver Machine Interface，DMI）運行計劃區的行車許可長度，將DMI 顯示的行車許可終點縮短到平交道口起點，保證車載設備實際監控的EoA 和SvL 與顯示給司機的EoA 和SvL 保持一致。

需要將平交道口限速納入MRSP 時，車載設備停止將平交道口起點當作EoA 和SvL 進行監控。同時，車載設備同樣需要及時更新DMI 運行計劃區的行車許可長度，保證車載設備實際監控的EoA和SvL 與顯示給司機的EoA 和SvL 保持一致。

3.2 監控平交道口限制速度

需要將平交道口限速納入MRSP 時，車載設備需要將來自平交道口的限速起點、限速終點和限制速度融入最限制速度曲線中，根據包含了平交道口限速的最限制速度曲線監控列車運行，保證列車以不超過平交道口限速的速度通過平交道口。列車前端越過平交道口終點時，車載設備停止將平交道口限速納入MRSP，即車載設備不再監控已經經過的平交道口的限制速度。

3.3 顯示平交道口提示信息

將平交道口起點作為EoA 和SvL，或者將平交道口限速納入MRSP 中，車載設備需要向DMI 發送文本信息“平交道口不受保護”，向司機提示列車前方存在不受保護的平交道口。雖然此時車載設備對平交道口的限速信息進行監控，保證列車以不超過平交道口限速的速度通過平交道口，但是由于平交道口是鐵路和公路的交叉點，可能會發生各種意外情況，需要司機注意觀察，隨時準備制動停車。

4 典型場景舉例

4.1 停車后通過平交道口

如圖2 所示，舉例說明列車通過需要停車的平交道口，其中A 點為平交道口前的停車區域的起點，B 點為列車實際停車位置，C 點為平交道口起點，D 點為平交道口終點，A-C 之間為平交道口前的停車區域，C-D 之間為平交道口區域。

圖2 列車停車后通過平交道口Fig.2 A train stops before passing through a level crossing

列車通過需要停車的平交道口過程如下。

1) 列車以FS、LS 或OS 在線路上正常運行。

2) 列車經過包含平交道口信息的應答器組，或通過無線從無線閉塞中心收到平交道口信息。

3) 平交道口未受保護，車載設備將平交道口起點（C 點）當作EoA 和SvL 進行監控。DMI 顯示提示信息“平交道口不受保護”。從DMI 界面可以觀察到，DMI 運行計劃區的行車許可長度縮短到平交道口起點（C 點）。列車繼續向前運行，行車許可長度逐漸縮短，允許速度逐漸降低。

4) 列車逐漸接近平交道口起點（C 點），允許速度越來越低，列車停車（B 點），列車估計前端位于平交道口前的停車區域（A-C 區域）。車載設備停止將平交道口起點（C 點）當作EoA 和SvL 進行監控，而是將平交道口限制速度納入MRSP，監控列車運行，限速起點為停車后的列車估計前端位置（B 點），限速終點為平交道口區域終點（D 點）。由于不再將平交道口起點當作EoA 和SvL，行車許可延伸。

5) 列車以不超過平交道口限速的速度通過平交道口，此時允許速度為平交道口限速。

6) 列車最小安全前端越過平交道口終點（D點），允許速度抬升（由于列車越過平交道口，車載設備不再將平交道口限速納入最限制速度曲線，最限制速度曲線抬升），DMI 停止顯示提示信息“平交道口不受保護”。自此，車載設備完成對平交道口的監控。

4.2 不停車通過平交道口

如圖3 所示，舉例說明列車通過不需要停車的平交道口，B 點為車載設備實時監控的SBI 曲線和平交道口限速交點對應的位置，C 點為平交道口起點，D 點為平交道口終點，C-D 之間為平交道口區域。

圖3 列車不停車通過平交道口Fig.3 A train passes through a level crossing without stopping

列車通過不需要停車的平交道口的過程如下。

1) 列車以FS、LS 或OS 在線路上正常運行。

2) 列車經過包含平交道口信息的應答器組，或通過無線從無線閉塞中心收到平交道口信息。

3) 平交道口未受保護，車載設備將平交道口起點（C 點）當作EoA 和SvL 進行監控。DMI 顯示提示信息“平交道口不受保護”。從DMI 界面可以觀察到，DMI 運行計劃區的行車許可長度縮短到平交道口起點（C 點）。列車繼續向前運行，行車許可長度逐漸縮短，允許速度逐漸降低。

4) 列車逐漸接近平交道口起點（C 點），允許速度越來越低。當車載設備實時監控的SBI 速度降低到平交道口限速時（B 點），車載設備停止將平交道口起點（C 點）當作EoA 和SvL 進行監控，而是將平交道口限制速度納入MRSP，監控列車運行，限速起點為列車估計前端或列車最大安全前端所在位置（B 點），限速終點為平交道口終點（D 點）。由于不再將平交道口起點當作EoA 和SvL，行車許可延伸。

5) 列車以不超過平交道口限速的速度通過平交道口，此時允許速度為平交道口限速。

6) 列車最小安全前端越過平交道口終點（D點），允許速度抬升（由于列車越過平交道口，車載設備不再將平交道口限速納入最限制速度曲線，最限制速度曲線抬升），DMI 停止顯示提示信息“平交道口不受保護”。自此，車載設備完成對平交道口的監控。

5 總結

本文介紹了在ETCS 列控系統中，車載設備如何對平交道口進行安全防護，保證列車和平交道口安全的方法。這種方法已經應用到基線3 ETCS 列控系統的開發中，經過試驗，證明可以對平交道口進行安全防護，控制列車以不超過平交道口限速的速度通過平交道口，保證平交道口安全的同時，列車可以安全高效地通過平交道口，提高運輸效率。