CTC在自動站間閉塞中觸發(fā)發(fā)車進(jìn)路失敗問題探討

羅志剛

（中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

1 概述

為提高時速160 km單線客貨混運(yùn)鐵路的行車指揮效率，減少行車人員配置，其行車指揮往往采用調(diào)度集中（Centralized Traffic Control, CTC）系統(tǒng)。根據(jù)《調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》（TB/T 3471-2016）對實施調(diào)度集中的要求，其必要條件之一是區(qū)間具備自動閉塞或自動站間閉塞[1]。而在單線鐵路中，因其行車密度較低，往往使用自動站間閉塞。

在《鐵路閉塞 第2部分：自動站間閉塞技術(shù)條件》（TB/T 1567.2-2019）中，對自動站間閉塞的定義為：“隨著發(fā)車進(jìn)路的建立自動構(gòu)成站間閉塞狀態(tài)，列車憑出站信號顯示進(jìn)入發(fā)車進(jìn)路及區(qū)間，待列車出清區(qū)間后自動解除閉塞的閉塞方式”[2]。其中自動站間閉塞的站間聯(lián)系電路可采用半自動閉塞電路作為控制電路并保留半自動閉塞功能或自動閉塞方向電路實現(xiàn)[3]。

本文針對采用64D半自動閉塞電路作為控制電路并保留半自動閉塞功能，計軸設(shè)備作為區(qū)間軌道占用檢查裝置來實現(xiàn)自動站間閉塞系統(tǒng)的線路，分析CTC系統(tǒng)在閉塞燈滅燈后立即辦理發(fā)車進(jìn)路時，出站信號機(jī)無法正常開放的問題。

2 問題描述

2.1 現(xiàn)場現(xiàn)象

阜六鐵路為單線鐵路，閉塞制式采用基于64D半自動閉塞電路及計軸的自動站間閉塞，行車指揮系統(tǒng)采用CTC系統(tǒng)。調(diào)度員發(fā)現(xiàn)列車通過馮井站時，通過進(jìn)路的出站信號無法開放。通過回看調(diào)監(jiān)相關(guān)信息發(fā)現(xiàn)，在觸發(fā)馮井站通過進(jìn)路時，馮井站至吳集站區(qū)間有車占用，不滿足發(fā)車進(jìn)路觸發(fā)條件，所以需等到滿足發(fā)車進(jìn)路觸發(fā)條件；滿足觸發(fā)條件后，發(fā)車進(jìn)路觸發(fā)并向聯(lián)鎖發(fā)送進(jìn)路排列命令，此時聯(lián)鎖排列出站進(jìn)路，但出站信號無法開放。

2.2 過程描述

甲站與乙站間閉塞空閑時，甲站向乙站發(fā)車，A車列駛出后，兩站間的區(qū)間閉塞占用，甲站、乙站區(qū)間占用表示燈均點(diǎn)亮（紅燈），甲站發(fā)車指示燈、乙站接車指示燈亮紅燈。如圖1所示。

圖1 前車發(fā)車過程Fig.1 Departure process of front train

當(dāng)前車A駛出區(qū)間，甲站為后車B辦理通過進(jìn)路，因區(qū)間閉塞占用燈依舊點(diǎn)亮，表示兩站間的閉塞未復(fù)原，此時僅能辦理接車進(jìn)路，無法辦理發(fā)車進(jìn)路。如圖2所示。

圖2 后車接車進(jìn)路辦理Fig.2 Setting of the receiving route for the following train

當(dāng)前車A出清乙站站內(nèi)第一軌道區(qū)段時，閉塞開始自動辦理復(fù)原；復(fù)原后，甲、乙站區(qū)間閉塞空閑燈點(diǎn)亮（白燈）；此時甲站CTC收到閉塞空閑信息后，立即向聯(lián)鎖發(fā)送辦理由IIG向S口的發(fā)車進(jìn)路命令，但此時進(jìn)路鎖閉后出站信號機(jī)無法正常開放。如圖3所示。

圖3 后車發(fā)車進(jìn)路辦理Fig.3 Setting of the departure route for the following train

3 原因分析

3.1 CTC系統(tǒng)分析

《調(diào)度集中系統(tǒng)技術(shù)條件》（TB/T 3471-2016）第8.2.2.14條b款規(guī)定“發(fā)車進(jìn)路自動觸發(fā)時需檢查閉塞辦理條件是否滿足發(fā)車條件”。而CTC接收的閉塞辦理條件是依據(jù)計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)傳輸?shù)挠嘘P(guān)信息，故需要進(jìn)一步分析CTC與計算機(jī)聯(lián)鎖接口通信協(xié)議。

3.2 CTC與計算機(jī)聯(lián)鎖接口通信協(xié)議分析

根據(jù)《調(diào)度集中車站自律機(jī)與計算機(jī)聯(lián)鎖接口通信協(xié)議》（運(yùn)基信號[2006]312號）相關(guān)規(guī)定：站場表示信息是由計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送給車站自律機(jī)的表示數(shù)據(jù)，包括與本問題有關(guān)的數(shù)據(jù)僅有區(qū)間狀態(tài)（占用、鎖閉及空閑狀態(tài)）和表示燈狀態(tài)（區(qū)間閉塞結(jié)合電路中的表示燈狀態(tài)）；控制命令是自律機(jī)向計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送進(jìn)路控制命令的唯一方法，包括命令類型和命令按鈕序列以及按鈕狀態(tài)[4]。

根據(jù)以上接口協(xié)議要求，現(xiàn)有的CTC軟件設(shè)計對于閉塞狀態(tài)的檢查條件與計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)一致，且與相關(guān)技術(shù)條件規(guī)定的采集內(nèi)容相符：通過半自動閉塞的發(fā)車表示燈狀態(tài)（由滅燈→U→L→H→滅燈）推斷閉塞由占用到空閑，從而判斷閉塞辦理條件是否滿足發(fā)車條件。

3.3 計算機(jī)聯(lián)鎖與自動站間閉塞結(jié)合電路技術(shù)條件分析

《鐵路車站計算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》（TB/T 3027-2015）第6.6條規(guī)定“與自動站間閉塞的結(jié)合應(yīng)符合TB/T 2668-2004的3.1的規(guī)定”，《鐵路自動站間閉塞技術(shù)條件》（TB/T 2668-2004）中第3.1.2條規(guī)定“當(dāng)發(fā)車站辦理發(fā)車進(jìn)路時，站間自動構(gòu)成閉塞狀態(tài)”，第3.1.3條規(guī)定“出站信號機(jī)開放，應(yīng)連續(xù)檢查閉塞狀態(tài)正確及區(qū)間空閑”[5]。

從現(xiàn)象“發(fā)車表示燈狀態(tài)信息滅燈”分析，此時閉塞已空閑，但聯(lián)鎖無法開放出站信號機(jī)，說明站間閉塞狀態(tài)不正確，不滿足TB/T 2668-2004的第3.1.3條規(guī)定。

3.4 64D半自動閉塞電路特性分析

由前述計算機(jī)聯(lián)鎖與自動站間閉塞系統(tǒng)結(jié)合的相關(guān)規(guī)范分析可以得知，計算機(jī)聯(lián)鎖與自動站間閉塞結(jié)合設(shè)計滿足技術(shù)條件，計算機(jī)聯(lián)鎖與CTC判定區(qū)間空閑及閉塞復(fù)原邏輯一致。故需分析在自動站間閉塞系統(tǒng)中，采用64D半自動閉塞電路作為控制電路的原理，以判定是否可以僅僅根據(jù)發(fā)車表示燈滅燈來判定區(qū)間空閑且閉塞復(fù)原。

通過對現(xiàn)有64D半自動閉塞電路的邏輯、時序進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其固有特性是：當(dāng)前車（A車）出發(fā)，發(fā)車站（甲站）閉塞繼電器BSJ落下，發(fā)車表示燈FBD亮紅燈，如圖4中紅粗實線所示；A車到達(dá)接車站（乙站）后，發(fā)車站（甲站）接收到接車站（乙站）的復(fù)原脈沖“-”信號后，復(fù)原繼電器FUJ吸起，控制BSJ吸起，發(fā)車表示燈FBD滅燈[6]。

圖4 控制臺表示燈電路Fig.4 Circuit of console indicator

而此時，因接車站（乙站）負(fù)電繼電器FDJ存在緩放時間，致使發(fā)車站（甲站）64D半自動閉塞電路中的負(fù)線路繼電器FXJ不能立即復(fù)原（恢復(fù)至定位）。FDJ緩放時間大約2.5～6 s。在這段時間內(nèi)辦理發(fā)車進(jìn)路，電路將不能完成閉塞自動辦理。其電路如圖5所示。

圖5 信號發(fā)送器電路Fig.5 Circuit diagram of signal transmitter

對于由計算機(jī)聯(lián)鎖軟件實現(xiàn)64D電路邏輯的情況，計算機(jī)聯(lián)鎖軟件依然按現(xiàn)有64D繼電電路特性進(jìn)行設(shè)計，同樣存在此問題[7]。

3.5 原因分析總結(jié)

綜上所述，本文描述問題發(fā)生的原因為：當(dāng)A車到達(dá)乙站，甲站接收到乙站的復(fù)原脈沖“-”信息后，計算機(jī)聯(lián)鎖按64D半自動閉塞電路原理確認(rèn)閉塞已復(fù)原，驅(qū)動甲站的發(fā)車表示燈滅燈，并將其狀態(tài)發(fā)送給CTC。CTC立即向聯(lián)鎖發(fā)送B車的發(fā)車進(jìn)路控制命令，聯(lián)鎖立即執(zhí)行，這兩個立即執(zhí)行的時間遠(yuǎn)小于6 s，而此時并不滿足出站信號機(jī)開放的條件“閉塞正確及區(qū)間空閑”，故甲站的出站信號機(jī)無法正常開放，B車無法正常發(fā)車。

4 解決方案

與本文描述問題有關(guān)的CTC、計算機(jī)聯(lián)鎖、64D半自動閉塞電路、計軸設(shè)備，結(jié)合電路均滿足現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，此問題不適用于“誰錯誰改”的處理方法，需要客觀分析。

經(jīng)以上分析，解決該問題可以采取以下方案。

方案一：調(diào)整CTC觸發(fā)進(jìn)路時機(jī)

該方案需修改CTC軟件，觸發(fā)時機(jī)在閉塞辦理條件滿足發(fā)車條件后，考慮64D半自動閉塞電路相關(guān)繼電器狀態(tài)恢復(fù)時間。此修改不影響既有CTC判斷邏輯，僅增加在滿足原觸發(fā)進(jìn)路時機(jī)后，相應(yīng)延時一定時間。

方案二：計算機(jī)聯(lián)鎖與調(diào)度集中接口協(xié)議修改

該方案需修改計算機(jī)聯(lián)鎖與調(diào)度集中接口協(xié)議，協(xié)議中增加64D半自動閉塞電路相關(guān)繼電器狀態(tài)信息。此信息作為調(diào)度集中判定自動站間閉塞辦理條件是否滿足發(fā)車條件。

方案三：修改64D半自動閉塞電路

該方案需將64D半自動閉塞電路相關(guān)繼電器狀態(tài)信息納入閉塞空閑檢查（閉塞燈滅燈）條件。

方案四：站間聯(lián)系電路改為自動閉塞方向電路

該方案將站間聯(lián)系電路由64D半自動閉塞電路改為自動閉塞方向電路實現(xiàn)。

由于64D半自動閉塞電路中具有極強(qiáng)的邏輯及時序關(guān)系[8]，方案三需修改64D半自動閉塞電路定型圖，需經(jīng)相關(guān)部門重新審查并修訂；方案二需同時修改計算機(jī)聯(lián)鎖與CTC軟件，同時CTC軟件需修改判斷邏輯，改動較大；方案四解決了64D半自動閉塞電路帶來的時序問題，但相比較缺少了后備半自動閉塞功能，且對既有線而言，需拆除既有64D半自動閉塞設(shè)備的同時，對CTC、聯(lián)鎖軟件進(jìn)行修改，投資較大。

綜合以上因素，本文推薦采用方案一，即調(diào)整CTC觸發(fā)進(jìn)路時機(jī)。修改CTC軟件在閉塞辦理條件滿足發(fā)車條件后，經(jīng)過10 s（經(jīng)測試后最終確定具體時間）延時，再發(fā)送后車的發(fā)車進(jìn)路控制命令給計算機(jī)聯(lián)鎖。該方案既不違反現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，又能安全解決目前存在的問題，只是對運(yùn)輸效率有幾秒時間的影響，在單線自動站間閉塞鐵路中應(yīng)屬可接受范圍。

該方案經(jīng)路局組織專家審查及報上級審批，在寧啟鐵路南通至啟東段工程中使用，目前運(yùn)行情況良好，未再發(fā)生本文所述問題，為行車指揮、閉塞系統(tǒng)相同的線路工程提供借鑒；同時為基于64D半自動閉塞電路改造而來的自動站間閉塞控制電路，提供了改進(jìn)方向。