高建國，陳光武，苗成偉，吳偉楷

（蘭州交通大學 光電技術與智能控制教育部重點實驗室， 蘭州 730070）

車站區(qū)間一體化的目的是通過系統(tǒng)集成和創(chuàng)新，提高系統(tǒng)的可靠性與安全性，減少外圍設備，增強系統(tǒng)信息共享的能力，提高車站區(qū)間的管理效率。本文對車站區(qū)間一體化進行研究，并且進行了一體化系統(tǒng)基本功能和拓展功能的仿真。形象直觀地驗證了一體化方案的優(yōu)越性。軟件仿真具有經(jīng)濟、安全和周期短等特點，并且還可以節(jié)約大量的硬件實驗成本。該仿真技術對現(xiàn)場車站區(qū)間一體化的建設具有一定的借鑒意義。

1 站區(qū)一體化基本原理

在目前的鐵路干線中，車站是由車站聯(lián)鎖控制，區(qū)間是由列控中心控制。車站區(qū)間一體化就是指車站和區(qū)間統(tǒng)一由集中聯(lián)鎖來控制。每個車站或中繼站設置一個集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，它不僅實現(xiàn)本站的聯(lián)鎖邏輯控制，而且還處理區(qū)間閉塞控制及聯(lián)鎖。每個集中聯(lián)鎖系統(tǒng)控制一個車站和本車站左、右各半個區(qū)間，每個集中聯(lián)鎖又與相鄰的集中聯(lián)鎖相互通信。這樣可以充分實現(xiàn)車站與區(qū)間之間的信息共享，減少了設備數(shù)量，提高了車站和區(qū)間的管理效率。車站區(qū)間一體化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)如圖1。圖中以三站兩區(qū)間為例進行說明。

圖1 車站區(qū)間一體化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)示意圖

車站區(qū)間一體化核心思想就是把車站看作是一個具有聯(lián)鎖關系的特殊區(qū)間，把此特殊區(qū)間嵌入到一般區(qū)間中去，以此來實現(xiàn)整條線路區(qū)間化。對車站處理的具體方法是把它劃分為兩個特殊的區(qū)間，即從進站信號機到出站信號機看作一個區(qū)間，從出站信號機到一離去信號機處看作另一個區(qū)間。

2 仿真系統(tǒng)實現(xiàn)

車站區(qū)間一體化聯(lián)鎖控制仿真系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了車站聯(lián)鎖的邏輯控制功能（這里是對列車進路）、區(qū)間閉塞的控制及聯(lián)鎖功能（發(fā)碼、信號點燈等），而且還實現(xiàn)了車站、區(qū)間設備故障情況下的仿真（包括軌道電路、信號燈故障）。本系統(tǒng)以三站兩區(qū)間的列車模擬運行仿真為例進行演示說明，其中還包括車站區(qū)間各種信號設備故障情況下的仿真運行情況。仿真系統(tǒng)的功能模塊及組成，如圖2。在一體化仿真系統(tǒng)的基礎上還實現(xiàn)了鐵路現(xiàn)場安全作業(yè)防護預報的仿真（探測后方列車距離作業(yè)區(qū)間的距離）。

圖2 仿真系統(tǒng)的功能模塊及組成

在軟件的設計與實現(xiàn)過程中，對特殊區(qū)間（即車站）的聯(lián)鎖邏輯控制，如進路選取，進路取消，進路正常解鎖以及在故障情況下進路的選取與取消進行了綜合設計。在此充分考慮了車站區(qū)間一體化與保證行車安全、提高行車效率的設計思想，即把車站看作兩個特殊的區(qū)間。特殊區(qū)間聯(lián)鎖邏輯控制流程如圖3。

根據(jù)應用中的情況，本仿真軟件的區(qū)間閉塞分區(qū)的發(fā)碼設計到L5（即運行前方有7個以上空閑的閉塞分區(qū)）。其基本邏輯碼序如下：

（1）L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U→HU（列車追蹤運行或綠燈、黃燈時的碼序）。

（2）L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U→HU→H→H（軌道電路故障時的碼序）。

圖3 特殊區(qū)間聯(lián)鎖邏輯控制流程圖

（3）L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U→HU→HU（紅燈故障時的碼序）。

（4）L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U2S→UUS→HU（18號及其以上的道岔側向位置接車時的碼序）。

（5）L5→L5→L4→L3→L2→L→LU→U→HU→B→HU（車站進路為選通時的碼序）。

車站區(qū)間一體化聯(lián)鎖控制仿真系統(tǒng)主要表現(xiàn)在軌道電路發(fā)送的碼序上，同時要充分考慮車站這個特殊區(qū)間在各種情況下的碼序，其目標就是在安全的前提下充分提高行車效率。區(qū)間發(fā)碼由特殊區(qū)間發(fā)碼與區(qū)間發(fā)碼共同組成。

3 仿真系統(tǒng)分析

通過對仿真系統(tǒng)的各種情景進行模擬，由此來驗證車站區(qū)間一體化的可行性及其優(yōu)勢所在。本軟件通過對三站兩區(qū)間來進行仿真分析。

接、發(fā)列車及列車追蹤運行如圖4。在“B段”的上行線路中，BA4閉塞分區(qū)上運行的列車正線通過“B站”，與前方BB6閉塞分區(qū)上的列車構成了追蹤運行的勢態(tài)。下行線上BC5閉塞分區(qū)上的列車通過側線進站，而同時其正線正向區(qū)間發(fā)送編號為7的列車。

圖4 接、發(fā)列車及列車追蹤運行

故障情況下的列車運行如圖5。通過鼠標放置在需要設置故障的閉塞分區(qū)右擊選擇相應的故障，同時在屏幕的右上角顯示相應的具體信息。在上行線路上CA0處設置軌道故障，BB6上的列車緊急停車。在“B站”的下行線上設置進站信號機紅燈故障，列車通過引導接車進站，同時在BD4閉塞分區(qū)上設置綠燈故障，其發(fā)車進路的碼序發(fā)生了相應的變化。

由于列車沖撞施工和維護工人的事故時有發(fā)生，由此在一體化的基礎上對鐵路現(xiàn)場安全作業(yè)防護預報功能進行了仿真。當區(qū)間在維護時，監(jiān)測后方列車（離防護區(qū)間最近的列車）離維護區(qū)間有幾個閉塞分區(qū)，這樣可以保障區(qū)間維護工人的人身安全，提高施工效率。其方式為：把監(jiān)測控件放在正在維修的閉塞分區(qū)上，集中聯(lián)鎖提取監(jiān)測控件所放的位置、判斷最近列車位置，然后運算列車和維護區(qū)間之間的區(qū)間數(shù)，最后把區(qū)間數(shù)傳給監(jiān)測儀顯示。當列車和防護區(qū)間有特殊區(qū)間時，把車站計算為兩個特殊區(qū)間。

現(xiàn)場安全作業(yè)防護預報如圖6。監(jiān)測顯示采用3種顏色表示，每種顏色代表不同的危險等級，同時還顯示 “離列車還有幾個區(qū)間”。大于4個區(qū)間時顯示字體為綠色，正常施工。小于等于4個區(qū)間并且大于等于2個區(qū)間為黃色，撤離維護區(qū)間。小于2個區(qū)間為紅色，緊急報警。

圖6 現(xiàn)場安全作業(yè)防護預報

4 仿真系統(tǒng)特點

本仿真系統(tǒng)包括以下4個方面的特點：

（1）程序模塊化：車站區(qū)間一體化聯(lián)鎖控制軟件是由顯示界面模塊、聯(lián)鎖運算模塊、區(qū)間運算模塊、故障處理模塊和驅(qū)動采集模塊等組成。（2）靈活性：區(qū)間、車站的個數(shù)可以任意添加和擴展。（3）智能化：集中聯(lián)鎖可以給列車自動辦理進路。（4）界面友好：在界面上的一些屬性對話框，使用者可以根據(jù)自己的需要設置相應的界面。

5 結束語

本文研究鐵路車站區(qū)間一體化，在此基礎上編寫了一體化聯(lián)鎖控制仿真軟件。本仿真對現(xiàn)實中車站區(qū)間一體化的部分功能進行了驗證，對現(xiàn)實中車站區(qū)間一體化的建設有一定的借鑒意義。車站區(qū)間統(tǒng)一由集中聯(lián)鎖控制，這樣可以實現(xiàn)車站區(qū)間信息資源共享，提高車站區(qū)間的管理效率及行車效率。

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