LKJ2000線路所側(cè)線數(shù)據(jù)編制方法研究及簡(jiǎn)化建議

王雪飛，王疆穎，趙俊峰，王琳

列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）是以防止列車(chē)冒進(jìn)信號(hào)、運(yùn)行超速和輔助司機(jī)提高操縱能力為目的的列車(chē)速度控制系統(tǒng)。LKJ的核心技術(shù)包括：①在統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)上，適應(yīng)各類(lèi)線路設(shè)施條件和各種列車(chē)運(yùn)用需求的完備控制模式技術(shù)；②以車(chē)載線路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全面和高精度控制數(shù)據(jù)的技術(shù)；③能夠及時(shí)有效應(yīng)對(duì)線路設(shè)施設(shè)備、運(yùn)輸條件變化的設(shè)備可擴(kuò)展技術(shù)結(jié)構(gòu)［1-2］。

隨著國(guó)內(nèi)鐵路網(wǎng)不斷擴(kuò)展，線路所的分歧道岔種類(lèi)逐漸增多。李恒［3］對(duì)既有線增設(shè)線路所模式下的信號(hào)系統(tǒng)方案進(jìn)行研究，提出通過(guò)插入?yún)^(qū)間分歧道岔引出新建鐵路的疏解線；王友珍［4］對(duì)西寧樞紐新建西寧至成都鐵路與相鄰線路間不同類(lèi)型線路所分歧道岔進(jìn)行分析，指出對(duì)于不同線路疏解線道岔，線路所分歧道岔控制方式各不相同；劉淑敏［5］對(duì)何寨至窯村下行客車(chē)外包疏解線信號(hào)系統(tǒng)方案進(jìn)行研究，闡述了西下行客車(chē)進(jìn)路與大西聯(lián)絡(luò)線的動(dòng)車(chē)組進(jìn)路在臨潼東存在相互交叉影響；晁甲相［6］探討了關(guān)于多線交匯車(chē)站LKJ支線數(shù)據(jù)編制方法，提及部分關(guān)于線路分歧點(diǎn)相關(guān)的LKJ數(shù)據(jù)制作方法。以上文獻(xiàn)雖研究了線路所在不同線路場(chǎng)景下的應(yīng)用情況，討論了LKJ多線交匯的相關(guān)線路分歧地點(diǎn)數(shù)據(jù)編制方法，但對(duì)于線路所分歧道岔在不同場(chǎng)景下，LKJ限速控制要求及數(shù)據(jù)制作方法未做深入研究。為此本文基于對(duì)不同線路所分歧道岔場(chǎng)景下LKJ2000道岔側(cè)線數(shù)據(jù)制作方法及控制模式的分析，提出線路所道岔位置LKJ數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化編制方法。

1 線路分歧點(diǎn)的不同場(chǎng)景

1.1 單個(gè)分歧點(diǎn)線路所

圖1為存在于普速鐵路和高速鐵路的線路所，列車(chē)的運(yùn)行徑路有如下幾種。

1）列車(chē)經(jīng)直向接車(chē)通過(guò)線路所，由A運(yùn)行至B方向，此時(shí)線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)的機(jī)車(chē)信號(hào)為L(zhǎng)碼（顯示為綠燈），限速要求為不超過(guò)線路限速。

2）列車(chē)經(jīng)側(cè)向接車(chē)通過(guò)線路所，由A運(yùn)行至C方向，此時(shí)線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)的機(jī)車(chē)信號(hào)為UU碼（顯示為雙半黃燈）或UUS碼（顯示為雙半黃色閃光），線路限速要求為在道岔位置不超過(guò)道岔限速通過(guò)。

1.2 多個(gè)分歧點(diǎn)線路所

在聯(lián)絡(luò)線等線路復(fù)雜場(chǎng)景，如圖2所示，存在一架信號(hào)機(jī)表示其后不同的2個(gè)方向，有2組道岔，此時(shí)產(chǎn)生的列車(chē)運(yùn)行徑路如下。

圖2 2個(gè)分歧點(diǎn)線路所線路示意

1）列車(chē)經(jīng)直向接車(chē)通過(guò)線路所，由A運(yùn)行至B方向，此時(shí)線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)的機(jī)車(chē)信號(hào)為L(zhǎng)碼，線路限速要求為不超過(guò)線路限速。

2）列車(chē)經(jīng)側(cè)向接車(chē)通過(guò)線路所：①由A運(yùn)行至C方向，2#道岔為高速道岔，機(jī)車(chē)信號(hào)為UUS碼，在2#道岔位置列車(chē)速度不能超過(guò)2#道岔限速；②由A運(yùn)行至D方向，線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)后同時(shí)存在2#高速和4#普速道岔，機(jī)車(chē)信號(hào)為UU碼，在2#、4#道岔位置，列車(chē)速度分別不能超過(guò)2#、4#道岔限速。

1.3 側(cè)線限速的其他要求

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（高速鐵路部分）［7］第463條規(guī)定“遇機(jī)車(chē)信號(hào)機(jī)顯示一個(gè)雙半黃色閃光時(shí)，要求列車(chē)按限速（最高不超過(guò)45 km/h）越過(guò)接近的地面信號(hào)機(jī)”。因此，除上述場(chǎng)景的道岔限速外，在部分場(chǎng)景下還需滿(mǎn)足在信號(hào)機(jī)位置提前進(jìn)行側(cè)向限速控制的要求。

歸納上述線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)位置，側(cè)線信號(hào)限速的控制目標(biāo)為：①列車(chē)經(jīng)線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)后的道岔時(shí)，需要控制所有運(yùn)行徑路中道岔限速的低值，防止列車(chē)超速；②列車(chē)經(jīng)線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)，在部分場(chǎng)景如高鐵線路側(cè)向運(yùn)行時(shí)，側(cè)向限速應(yīng)從信號(hào)機(jī)位置開(kāi)始，控制到列車(chē)尾部越過(guò)最后一個(gè)道岔位置。

2 側(cè)線控制的模式設(shè)計(jì)

2.1 控制方式

1）在進(jìn)站（或進(jìn)出站）信號(hào)機(jī)前，LKJ接收到的機(jī)車(chē)信號(hào)（UU、UUS）能明確表示側(cè)線進(jìn)站，LKJ自動(dòng)啟動(dòng)側(cè)線控制［8］。

2）UU碼，LKJ除默認(rèn)按缺省側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（股道號(hào)為127）進(jìn)行控制外，還可人工選擇側(cè)線股道號(hào)進(jìn)行控制；當(dāng)選擇本車(chē)站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中不存在的側(cè)線股道號(hào)時(shí)，LKJ按照缺省側(cè)線處理。UU碼不允許人工選擇高速股道號(hào)（股道號(hào)為126）。線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)（信號(hào)機(jī)類(lèi)型為“進(jìn)出站”）后未制作側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)時(shí)，LKJ按照車(chē)站信息中填寫(xiě)的出岔限速實(shí)施控制。

3）UUS碼，當(dāng)站內(nèi)存在高速側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（股道號(hào)為126）時(shí)，LKJ按照高速股道信息數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，且不允許人工選擇其他側(cè)線。線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)（信號(hào)機(jī)類(lèi)型為“進(jìn)出站”）后未制作側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)時(shí)，LKJ按照車(chē)站信息中填寫(xiě)的出岔限速和特殊語(yǔ)音131限速的低值，實(shí)施出岔限速控制。

2.2 控制區(qū)域

1）側(cè)進(jìn)側(cè)出控制時(shí)，LKJ按照股道信息數(shù)據(jù)中填入的進(jìn)岔距離計(jì)算進(jìn)岔位置。從進(jìn)岔位置開(kāi)始實(shí)施股道限速控制，并控制到列車(chē)尾部越過(guò)進(jìn)站信號(hào)機(jī)的次一架信號(hào)機(jī)后出岔位置。

2）側(cè)進(jìn)正出控制時(shí)，與側(cè)進(jìn)側(cè)出控制相似，從進(jìn)岔位置開(kāi)始實(shí)施股道限速控制，并在列車(chē)尾部越過(guò)進(jìn)岔位置后結(jié)束控制［9］。

3）LKJ調(diào)用車(chē)站信息數(shù)據(jù)進(jìn)行側(cè)線控制時(shí)，按照車(chē)站信息中填寫(xiě)的出岔限速，從信號(hào)機(jī)位置開(kāi)始控制列車(chē)至尾部越過(guò)道岔（有131特殊語(yǔ)音數(shù)據(jù)時(shí)，按照131特殊語(yǔ)音數(shù)據(jù)修正后的車(chē)站信息數(shù)據(jù)控制）。

3 LKJ車(chē)載數(shù)據(jù)文件的制作

基于上述場(chǎng)景要求和當(dāng)前控制模式，針對(duì)幾種不同線路所分區(qū)數(shù)據(jù)的制作方式及控制效果，進(jìn)行討論和分析。

3.1 單個(gè)分歧點(diǎn)線路所

1）數(shù)據(jù)編制。假定如圖1所示的單個(gè)分歧點(diǎn)線路所的道岔為高速道岔，限速80 km/h，位于信號(hào)機(jī)后80 m位置。根據(jù)《列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）數(shù)據(jù)文件編制規(guī)范》［10］，在線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)（進(jìn)出站）后，編制缺省側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（側(cè)進(jìn)正出，進(jìn)岔距離80，出岔距離0，限速45 km/h）和高速側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)（側(cè)進(jìn)正出，進(jìn)岔距離80，出岔距離0，限速80 km/h），制作后數(shù)據(jù)舉例見(jiàn)圖3。

圖3 單個(gè)分歧點(diǎn)線路所數(shù)據(jù)編制示例

2）控制效果。列車(chē)進(jìn)入線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車(chē)信號(hào)為UUS碼時(shí)，LKJ控制側(cè)線限速的起點(diǎn)位于高速側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)填入的進(jìn)岔位置，并控制列車(chē)尾部越過(guò)進(jìn)岔位置后，限速提升到線路限速。機(jī)車(chē)信號(hào)為UU碼時(shí)，限速起點(diǎn)及結(jié)束位置與UUS碼時(shí)控制位置相同，常用限速為48 km/h。

3）控制達(dá)成情況。列車(chē)進(jìn)入線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車(chē)信號(hào)為UU碼時(shí)，LKJ能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)線限速的控制目標(biāo)。但當(dāng)機(jī)車(chē)信號(hào)為UUS時(shí)，如存在于高鐵線路，則不能滿(mǎn)足從信號(hào)機(jī)位置開(kāi)始控制側(cè)向限速的要求。

3.2 2個(gè)分歧點(diǎn)線路所

1）數(shù)據(jù)編制。假定如圖2所示2個(gè)分歧點(diǎn)線路所線路中，2#道岔為高速道岔，限速80 km/h，位于信號(hào)機(jī)后80 m；4#道岔為普速道岔，限速45 km/h，位于信號(hào)機(jī)后150 m。在線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)（進(jìn)出站）后，按照普速道岔的位置和限速要求，編制LKJ的側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)道岔限速的描述。由于2#高速道岔相比4#普速道岔更接近線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)，此時(shí)，基于導(dǎo)向安全的控制原則，按照列車(chē)可能經(jīng)過(guò)的最低限速設(shè)置道岔限速，需在編制側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)時(shí)，考慮4#道岔位置提前控制道岔限速。

另外，在圖2所示場(chǎng)景中，當(dāng)機(jī)車(chē)信號(hào)為UUS碼時(shí)，列車(chē)由A運(yùn)行至C方向僅通過(guò)2#高速道岔，可利用LKJ關(guān)于UUS信號(hào)時(shí)調(diào)用126高速股道信息，編制126股道信息數(shù)據(jù)。同時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)編制規(guī)范“關(guān)于控制代號(hào)為131的特殊語(yǔ)音數(shù)據(jù)設(shè)置要求”，在線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)編制131特殊語(yǔ)音數(shù)據(jù)，其越過(guò)距離按照2#道岔距線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)的距離80 m設(shè)置，限速值按照2#道岔限速80 km/h設(shè)置。具體數(shù)據(jù)制作見(jiàn)圖4。缺省側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)的側(cè)向標(biāo)志設(shè)置為側(cè)進(jìn)側(cè)出，進(jìn)岔距離設(shè)置為80 m，出岔距離設(shè)置為0 m（實(shí)際并不存在），道岔限速設(shè)置為45 km/h。126股道信息數(shù)據(jù)進(jìn)岔距離設(shè)置為80 m，道岔限速設(shè)置為80 km/h，側(cè)向標(biāo)志設(shè)置為側(cè)進(jìn)正出控制。

2）控制效果。列車(chē)進(jìn)入線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車(chē)信號(hào)為UU碼時(shí)，因列車(chē)經(jīng)過(guò)2組道岔需要控制各個(gè)道岔的限速，因此LKJ比照站內(nèi)側(cè)向接車(chē)側(cè)向發(fā)車(chē)的控制方式實(shí)施側(cè)線控制。LKJ側(cè)線限速控制起點(diǎn)位于側(cè)線股道信息數(shù)據(jù)填入的進(jìn)岔位置，結(jié)束點(diǎn)位于列車(chē)尾部越過(guò)次一架信號(hào)機(jī)后一個(gè)車(chē)長(zhǎng)位置。側(cè)線限速結(jié)束后，LKJ限速提升到線路限速。

3）控制達(dá)成情況。機(jī)車(chē)信號(hào)為UU碼時(shí)，LKJ能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)線限速的安全控制目標(biāo)，但側(cè)線控制范圍較實(shí)際需要范圍大。當(dāng)分區(qū)距離較大（如半自動(dòng)閉塞情況）時(shí)，對(duì)列車(chē)運(yùn)輸效率影響較大。如該場(chǎng)景位于高速鐵路，且在線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)分區(qū)內(nèi)LKJ接收信號(hào)為UUS碼時(shí)，LKJ的控制限速起點(diǎn)為道岔的岔尖位置，同樣不能滿(mǎn)足從信號(hào)機(jī)位置開(kāi)始控制側(cè)向限速的要求。

考慮限速目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求及當(dāng)前軟件控制方式，針對(duì)上述數(shù)據(jù)場(chǎng)景，可利用既有模式中車(chē)站信息數(shù)據(jù)的控制原理，實(shí)現(xiàn)線路所側(cè)線控制。下面以單分歧點(diǎn)線路所場(chǎng)景為例，進(jìn)行數(shù)據(jù)制作及控制說(shuō)明。

3.3 數(shù)據(jù)制作簡(jiǎn)化方法

1）數(shù)據(jù)編制。在線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)（進(jìn)出站）分區(qū)設(shè)置131特殊語(yǔ)音數(shù)據(jù)，按照高速道岔限速，131特殊語(yǔ)音數(shù)據(jù)的越過(guò)距離可根據(jù)需要，既可按車(chē)站信息的出岔距離設(shè)置，也可按照發(fā)車(chē)進(jìn)路最外方高速道岔的信號(hào)機(jī)越過(guò)距離設(shè)置。在車(chē)站信息中，出岔限速按線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)后，列車(chē)所有可能經(jīng)過(guò)道岔的過(guò)岔速度最低值或規(guī)定值設(shè)置，出岔距離按線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)后列車(chē)徑路上最外方道岔（普速道岔、高速道岔）設(shè)置。數(shù)據(jù)舉例見(jiàn)圖5，按單個(gè)分歧點(diǎn)線路所的站場(chǎng)場(chǎng)景，假定其道岔為高速道岔，限速80 km/h，位于信號(hào)機(jī)后80 m位置。

圖5 LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化編制示例

2）控制效果。列車(chē)進(jìn)入線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)分區(qū)后，機(jī)車(chē)信號(hào)為UU碼時(shí)，LKJ控制側(cè)線限速起點(diǎn)位于線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)，并控制列車(chē)尾部越過(guò)車(chē)站信息出岔位置后，限速提升到線路限速。機(jī)車(chē)信號(hào)為UUS碼時(shí)，限速起點(diǎn)及結(jié)束位置與UU碼時(shí)控制位置相同，限速按照131特殊語(yǔ)音數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高速道岔的限速控制要求，道岔接車(chē)控制示意見(jiàn)圖6。

圖6 道岔接車(chē)控制圖示

3）控制達(dá)成情況。根據(jù)簡(jiǎn)化后數(shù)據(jù)測(cè)試情況，機(jī)車(chē)信號(hào)為UU/UUS碼時(shí)，LKJ均能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)線限速的控制目標(biāo)。同時(shí)機(jī)車(chē)信號(hào)為UUS碼時(shí)，對(duì)于多分歧點(diǎn)的場(chǎng)景，按該方式編制數(shù)據(jù)后，可以防護(hù)列車(chē)以不超過(guò)線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)至最后一組道岔間所有道岔限速的低值，實(shí)現(xiàn)列車(chē)的安全控制。

4 側(cè)線控制對(duì)列車(chē)運(yùn)輸效率的影響分析

通過(guò)對(duì)上述不同的數(shù)據(jù)制作及功能測(cè)試，按照控制結(jié)果分析如下。

1）對(duì)于單個(gè)分歧點(diǎn)線路所，LKJ按照簡(jiǎn)化方式制作數(shù)據(jù)后，LKJ限速控制以線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)為限速目標(biāo)點(diǎn)；按既有方式制作數(shù)據(jù)后，LKJ限速控制是以線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)后的道岔位置作為限速目標(biāo)點(diǎn)。2種方式下減速曲線所覆蓋的控制區(qū)域雖然相同，但限速范圍存在差異。簡(jiǎn)化方式編制數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的道岔限速控制范圍大，將多出如圖7所示A點(diǎn)到B點(diǎn)區(qū)域，即從信號(hào)機(jī)位置到道岔位置的限速區(qū)。

圖7 單個(gè)分歧點(diǎn)高速道岔接車(chē)控制示意

結(jié)合實(shí)際情況，當(dāng)列車(chē)在普速線路運(yùn)行時(shí)，簡(jiǎn)化方式會(huì)控制從A點(diǎn)到B點(diǎn)的限速，而A、B間的距離通常較短，基本不對(duì)運(yùn)輸效率造成影響［11-12］。當(dāng)列車(chē)在高速線路運(yùn)行時(shí)，簡(jiǎn)化方式能夠滿(mǎn)足從信號(hào)機(jī)位置進(jìn)行側(cè)向限速的要求，也不影響列車(chē)運(yùn)輸效率。

2）對(duì)于多個(gè)分歧點(diǎn)線路所，LKJ按照簡(jiǎn)化方式制作數(shù)據(jù)后，LKJ限速控制以線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)為限速目標(biāo)點(diǎn)，以最后一組道岔后一個(gè)列車(chē)長(zhǎng)度的位置作為限速結(jié)束點(diǎn)控制；而按既有方式制作數(shù)據(jù)，LKJ限速控制以線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)后的道岔位置作為限速目標(biāo)點(diǎn)，以線路所通過(guò)信號(hào)機(jī)后的次一架信號(hào)機(jī)后一個(gè)列車(chē)長(zhǎng)度的位置作為結(jié)束點(diǎn)。2種方式同樣存在限速范圍差異。簡(jiǎn)化方式編制數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的道岔限速控制范圍比既有數(shù)據(jù)編制控制的范圍小。見(jiàn)圖8，簡(jiǎn)化方式限速范圍為A點(diǎn)到C點(diǎn)；既有方式限速范圍為B點(diǎn)到D點(diǎn)，存在從C點(diǎn)到D點(diǎn)的多控范圍。

圖8 多個(gè)分歧點(diǎn)高速道岔接車(chē)控制示意

結(jié)合實(shí)際列車(chē)運(yùn)行，當(dāng)列車(chē)在普速線路和高速線路限速運(yùn)行時(shí)，簡(jiǎn)化方式均有效率優(yōu)勢(shì)，能夠消除從C點(diǎn)到D點(diǎn)的限速對(duì)效率的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

線路分歧點(diǎn)的側(cè)線控制涉及列車(chē)的行車(chē)安全，簡(jiǎn)化統(tǒng)一的數(shù)據(jù)制作方式能夠在簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)編制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)線路所側(cè)線限速控制要求，確保LKJ持續(xù)穩(wěn)定地提供行車(chē)安全保障。