王 楠

(北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

1 概述

ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備在CTCS-2/3級(jí)列控系統(tǒng)的客運(yùn)專線上被廣泛使用，但未將小軌道狀態(tài)納入?yún)^(qū)間閉塞控制[1，2]，為加強(qiáng)區(qū)間閉塞防護(hù)，由列控中心（TCC）處理，將小軌道狀態(tài)納入軌道區(qū)段狀態(tài)判斷邏輯。

2 ZPW-2000A軌道電路現(xiàn)狀

對(duì)于采用電氣絕緣節(jié)分割的ZPW-2000A軌道區(qū)段，發(fā)送端調(diào)諧單元至接收端調(diào)諧單元之間的線路部分稱為主軌道；相鄰兩個(gè)主軌道之間存在隔離信號(hào)用的調(diào)諧區(qū)，稱為小軌道[3]。主軌道和當(dāng)前運(yùn)行前方小軌道構(gòu)成一個(gè)完整的軌道區(qū)段，也稱為總軌道。軌道區(qū)段由1段主軌道和1段小軌道組成，軌道區(qū)段所屬的小軌道隨著方向的變化而變化，每個(gè)軌道區(qū)段由主軌道和運(yùn)行方向前方的小軌道組成，如圖1所示。

圖1 軌道區(qū)段組成Fig.1 Track section composition

ab、cd、ef、gh為調(diào)諧區(qū)小軌道，bc、de、fg為主軌道。正方向時(shí)，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(shí)，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(shè)備未將小軌道狀態(tài)納入軌道區(qū)段狀態(tài)判斷，當(dāng)小軌道cd占用時(shí)，軌道電路監(jiān)測(cè)僅具備小軌道報(bào)警功能[4，5]，而1G并不會(huì)因此變?yōu)檎加脿顟B(tài)，在運(yùn)營(yíng)上存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 小軌道納入軌道區(qū)段狀態(tài)檢查原理

列控中心增加小軌道納入軌道區(qū)段狀態(tài)檢查后，總軌道設(shè)備狀態(tài)由主軌GJ、主軌GAN及其小軌CAN狀態(tài)共同決定，當(dāng)三者均為空閑狀態(tài)時(shí)，總軌道設(shè)備狀態(tài)判為空閑；當(dāng)三者中任意一個(gè)為非空閑狀態(tài)時(shí)，總軌道設(shè)備狀態(tài)判為占用。

區(qū)間正方向時(shí)，cd小軌道狀態(tài)由2JS檢查，ef小軌道狀態(tài)由3JS檢查?？傑壍罓顟B(tài)判斷如圖2所示。

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

區(qū)間反方向時(shí)，cd小軌狀態(tài)由1JS檢查，ef小軌狀態(tài)由2JS檢查?？傑壍罓顟B(tài)判斷如圖3所示。

4 應(yīng)用場(chǎng)景分析

4.1 正常應(yīng)用

在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中，除了在正常運(yùn)營(yíng)過程中由列車占用導(dǎo)致的小軌道占用外，還可能在以下場(chǎng)景出現(xiàn)小軌道閃紅的情況。

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

1) TCC上電啟動(dòng)

TCC上電重啟至完成方向初始化前，TCC默認(rèn)按照正方向處理小軌載頻。方向初始化完成后，若區(qū)間方向初始化為反向，此時(shí)TCC按照反方向處理小軌載頻。而軌道電路接收器因?yàn)榉较蚋淖冃枰? s時(shí)間進(jìn)行解調(diào)，因此軌道區(qū)段可能會(huì)出現(xiàn)閃紅的情況。

2) 區(qū)間改方，小軌道由機(jī)械節(jié)轉(zhuǎn)為電氣節(jié)

車站區(qū)間為發(fā)車方向，1G接收器位于機(jī)械絕緣節(jié)處（圖2中1JS），小軌道處于無信號(hào)輸入的占用狀態(tài)（圖2中XG小軌CAN）。當(dāng)區(qū)間方向由發(fā)車改為接車后，1G接收器（圖3中1JS）位于區(qū)間電氣絕緣節(jié)處，此時(shí)2G的小軌道狀態(tài)由1JS檢查，但由于軌道電路設(shè)備需要2 s解調(diào)時(shí)間，因此在2 s內(nèi)2G會(huì)出現(xiàn)閃紅的情況[6]。

3) 相鄰兩站雙接

根據(jù)方向電路控制原理，區(qū)間改方過程中，會(huì)有短時(shí)間的雙接狀態(tài)（或多個(gè)中繼站動(dòng)作不一致出現(xiàn)短時(shí)雙接）。此時(shí)，列控中心根據(jù)邏輯方向使用小軌道狀態(tài)信息，雙接時(shí)兩站均不使用集中區(qū)邊界處的小軌道狀態(tài)信息，此時(shí)并不會(huì)引起某區(qū)段的紅光帶。當(dāng)通過改方恢復(fù)一發(fā)一接狀態(tài)時(shí)，集中區(qū)邊界處軌道區(qū)段接收器小軌道由無信號(hào)（或低強(qiáng)度信號(hào)）輸入變?yōu)檎Ｐ盘?hào)輸入時(shí)需要2 s的解調(diào)時(shí)間，改為發(fā)車方向的車站集中區(qū)邊界處軌道區(qū)段會(huì)出現(xiàn)閃紅的情況。

綜上所述，為了應(yīng)對(duì)上述正常應(yīng)用中可能出現(xiàn)的軌道電路閃紅情況，列控中心軟件將調(diào)諧區(qū)小軌道狀態(tài)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(tài)，軌道區(qū)段狀態(tài)以主軌道狀態(tài)為準(zhǔn)。并在改方完成后增加5 s延時(shí)處理，用以覆蓋FQJ動(dòng)作延時(shí)和小軌道接收器解調(diào)時(shí)間，5 s內(nèi)列控中心不處理小軌道占用狀態(tài)，軌道區(qū)段狀態(tài)以主軌道狀態(tài)為準(zhǔn)。

4.2 故障場(chǎng)景

1) FJ/FQJ驅(qū)采不一致

區(qū)間FJ和FQJ驅(qū)采不一致情況下，小軌信號(hào)弱或者列控中心向軌道電路發(fā)送的小軌道載頻與通過FQJ切換接收的小軌信號(hào)載頻不一致時(shí)，可能出現(xiàn)紅光帶。如圖4所示，區(qū)間軌道區(qū)段2G單區(qū)段FQJ故障，1JS小軌道接收2FS信號(hào)，2JS小軌道接收3FS信號(hào)，由于信號(hào)強(qiáng)度較弱，導(dǎo)致1JS和2JS判斷小軌道占用，引起2G和3G出現(xiàn)紅光帶。[4-7]

圖4 FQJ故障時(shí)軌道電路狀態(tài)判斷Fig.4 Judgment of state of track circuit at FQJ failure

2) 站間通信中斷

本站區(qū)間為發(fā)車方向時(shí)，邊界區(qū)段小軌道狀態(tài)需要從鄰站TCC發(fā)送的邊界信息中獲取，當(dāng)兩站TCC通信中斷時(shí)，按照“故障-安全”原則，本站TCC邊界小軌狀態(tài)按占用處理，導(dǎo)致本站靠近集中區(qū)的邊界軌道區(qū)段出現(xiàn)紅光帶。

5 測(cè)試方案

列控中心增加調(diào)諧區(qū)小軌道占用檢查功能，是將小軌道CAN通信狀態(tài)作為軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)判斷的條件之一，位于區(qū)間占用邏輯檢查功能的上層，從設(shè)計(jì)層面最大限度避免對(duì)既有主體功能模塊的影響，如圖5所示。

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

在進(jìn)行小軌道功能測(cè)試時(shí)，需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)證。

1) TCC上電啟動(dòng)時(shí)軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)判斷

占用區(qū)間某小軌道，列控中心上電重啟，直至該區(qū)間完成方向初始化后的5 s內(nèi)，該小軌道所屬的軌道區(qū)段狀態(tài)與主軌道設(shè)備狀態(tài)保持一致。若區(qū)間初始化為無方向，則該小軌道兩側(cè)的軌道區(qū)段狀態(tài)始終與主軌道設(shè)備狀態(tài)保持一致。

2)引入小軌道占用檢查功能對(duì)改方操作的影響

區(qū)間辦理正常改方，改方成功，在改方過程及改方結(jié)束后，區(qū)間軌道電路不閃紅光帶。

區(qū)間辦理輔助改方，改方前區(qū)間為反向，將區(qū)間某區(qū)段FQJ固定置為落下狀態(tài)，區(qū)間出現(xiàn)因小軌道占用導(dǎo)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(qū)段狀態(tài)變?yōu)榭臻e。

3) 主軌道前、后方小軌道對(duì)軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)的影響

主軌道后方的小軌道狀態(tài)不應(yīng)影響該主軌道所屬軌道區(qū)段的設(shè)備狀態(tài)。

4) 集中區(qū)分界處小軌道對(duì)邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)的影響

本站為發(fā)車方向時(shí)，向鄰站發(fā)送的邊界信息中小軌道狀態(tài)應(yīng)為“無小軌”。鄰站邊界信息發(fā)送的小軌道狀態(tài)為占用時(shí)，本站邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)應(yīng)為占用；鄰站邊界信息發(fā)送的小軌道狀態(tài)為空閑時(shí)，本站邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)應(yīng)與主軌道設(shè)備狀態(tài)保持一致。

本站為接車方向時(shí)，TCC應(yīng)將邊界小軌道的實(shí)際狀態(tài)發(fā)送給鄰站TCC。

5) 與既有站互聯(lián)互通

既有站TCC邊界信息中不包含小軌道狀態(tài)信息[8]，固定向鄰站發(fā)送“無小軌”狀態(tài)。增加小軌道占用檢查的車站接收到該信息后，邊界軌道區(qū)段設(shè)備狀態(tài)應(yīng)與主軌道狀態(tài)保持一致。

6 結(jié)束語

列控中心增加小軌道狀態(tài)檢查功能，降低了因小軌道故障或斷軌引發(fā)行車安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，為客專線路安全運(yùn)營(yíng)又提供了一重保護(hù)。目前，小軌道狀態(tài)納入列控中心閉塞功能檢查還處于試驗(yàn)階段，除了進(jìn)行理論分析及室內(nèi)測(cè)試，還需要大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證其方案的可行性與穩(wěn)定性，為后續(xù)大面積推廣提供理論和數(shù)據(jù)支撐。