徐效寧,李 輝,王 菲,呂書(shū)麗

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究所,北京 100081； 2.國(guó)家鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心,北京 100081)

近年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)高速鐵路的運(yùn)輸能力提出了更高的要求。目前我國(guó)高速鐵路已成功試驗(yàn)的自動(dòng)駕駛(ATO)技術(shù)被證明是一種有效的途徑，它在提供自動(dòng)化程度的同時(shí)，能夠在一定程度上提高運(yùn)輸效率[1-3]。ATO控車(chē)時(shí)以列控系統(tǒng)提供的行車(chē)許可終點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)，我國(guó)高速鐵路裝備的CTCS-2/3級(jí)列控系統(tǒng)均是采用準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式，它們的行車(chē)許可終點(diǎn)為前方占用的閉塞分區(qū)入口處。而移動(dòng)閉塞方式下，行車(chē)許可終點(diǎn)可以延伸至前方列車(chē)的安全車(chē)尾處，因此可以進(jìn)一步縮短行車(chē)間隔，提高線路的運(yùn)輸能力[4，5]。

我國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(CTCS)的最高應(yīng)用等級(jí)是CTCS-4級(jí)，它取消了軌道電路，通過(guò)地面和車(chē)載設(shè)備共同完成列車(chē)定位，能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)閉塞。但我國(guó)既有高速鐵路一直基于軌道電路實(shí)現(xiàn)列車(chē)占用檢查，干線鐵路尚未有取消軌道電路的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。

通過(guò)分析當(dāng)前CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)取消軌道電路面臨的問(wèn)題，提出了一種基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的移動(dòng)閉塞實(shí)現(xiàn)方案，并給出一種移動(dòng)閉塞方式下行車(chē)許可的計(jì)算方法，為我國(guó)高速鐵路移動(dòng)閉塞的實(shí)現(xiàn)提供一定的參考。

1 CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)面臨的問(wèn)題

1.1 CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)介紹

2004年，為滿足鐵路運(yùn)輸對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的需要、提高安全性能、實(shí)現(xiàn)互通運(yùn)營(yíng)、規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì)和適應(yīng)發(fā)展需求，原鐵道部編制了《CTCS技術(shù)規(guī)范總則》，給出了我國(guó)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)CTCS的定義、目標(biāo)和體系框架。CTCS根據(jù)系統(tǒng)配置按功能劃分為CTCS-0，1，2，3，4共5個(gè)等級(jí)[6]。

CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)基于無(wú)線通信傳輸平臺(tái)，由無(wú)線閉塞中心RBC和車(chē)載系統(tǒng)共同完成列車(chē)定位和列車(chē)完整性檢查。RBC依據(jù)列車(chē)的位置報(bào)告和列車(chē)完整性確認(rèn)列車(chē)頭部和尾部位置，邏輯判斷線路上各車(chē)的占用狀態(tài)。由于RBC知道線路上每輛列車(chē)的位置，所以為后車(chē)分配的行車(chē)許可能夠延伸至前車(chē)的安全車(chē)尾處，在保證安全的前提下，提高了運(yùn)輸效率。

1.2 高速鐵路中軌道電路的作用

CTCS-2級(jí)和CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)均由軌道電路實(shí)現(xiàn)列車(chē)占用檢查，CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)還通過(guò)軌道電路向車(chē)載設(shè)備傳輸前方區(qū)段空閑信息[7]。

因?yàn)镃TCS-3級(jí)列控系統(tǒng)以CTCS-2級(jí)作為后備系統(tǒng)，所以高速鐵路不論裝備CTCS-2級(jí)還是CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，軌道電路都同時(shí)具備列車(chē)占用檢查和傳輸前方區(qū)段空閑信息兩項(xiàng)功能。

根據(jù)高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范，高速鐵路一般不是一條孤立的線路，既要與其他的高速鐵路連接，還會(huì)與速度較低的既有路網(wǎng)連接[8]。當(dāng)裝備列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)的列車(chē)進(jìn)入高鐵線路時(shí)，一方面列控地面設(shè)備通過(guò)軌道電路可以確認(rèn)閉塞分區(qū)的占用情況，為其他裝備CTCS-2/3級(jí)列控車(chē)載設(shè)備的列車(chē)提供行車(chē)許可；另一方面，LKJ也可以從軌道電路信息中獲取前方區(qū)段空閑信息，實(shí)現(xiàn)正常模式控車(chē)[9]。因此，軌道電路對(duì)于保證高速鐵路的兼容性起到了關(guān)鍵作用。

1.3 取消軌道電路后的影響分析

如果高速鐵路裝備CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)，取消了軌道電路，根據(jù)相關(guān)研究和城市軌道交通移動(dòng)閉塞模式的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)[10-14]，以下運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景下將無(wú)法滿足運(yùn)輸需要。

(1)無(wú)線通信中斷

如果GSM-R網(wǎng)絡(luò)故障或其他原因造成無(wú)線通信中斷，地面設(shè)備RBC將無(wú)法得知列車(chē)的最新位置，無(wú)法給后續(xù)列車(chē)延長(zhǎng)行車(chē)許可，運(yùn)輸效率將受到嚴(yán)重影響。

(2)跨線列車(chē)運(yùn)行

當(dāng)裝備CTCS-2級(jí)車(chē)載設(shè)備的列車(chē)進(jìn)入高鐵線路時(shí)，RBC將無(wú)法得知列車(chē)位置，也無(wú)法給裝備CTCS-4級(jí)車(chē)載設(shè)備的列車(chē)發(fā)送行車(chē)許可。如果高鐵線路允許裝備CTCS-2級(jí)車(chē)載設(shè)備的列車(chē)進(jìn)入線路，運(yùn)輸能力將嚴(yán)重下降。裝備LKJ的列車(chē)進(jìn)入線路時(shí)，線路也會(huì)存在相同問(wèn)題。

(3)RBC故障重啟

CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)的RBC如果發(fā)生故障重啟，它無(wú)法確認(rèn)管轄范圍內(nèi)列車(chē)的數(shù)量，也無(wú)法確認(rèn)是否所有的列車(chē)都已重新建立無(wú)線通信。如果某一輛列車(chē)未能報(bào)告位置，RBC誤認(rèn)為該區(qū)段沒(méi)有列車(chē)占用，危險(xiǎn)性可想而知。因此，這種情況只有制定詳細(xì)的規(guī)章操作，并且恢復(fù)過(guò)程也需要耽誤很長(zhǎng)的時(shí)間。一旦RBC發(fā)生故障重啟，線路運(yùn)輸能力幾近癱瘓。

2 基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的方案

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)取消軌道電路面臨的問(wèn)題，提出一種現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的列控系統(tǒng)方案，它基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)[15]，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 高速鐵路移動(dòng)閉塞的列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的移動(dòng)閉塞方案架構(gòu)包括車(chē)載設(shè)備和地面設(shè)備。地面設(shè)備包括無(wú)線閉塞中心、軌旁電子單元及應(yīng)答器(有源和無(wú)源)、軌道電路、列控中心和臨時(shí)限速服務(wù)器等；車(chē)載設(shè)備包括安全計(jì)算機(jī)、測(cè)速測(cè)距單元、無(wú)線傳輸模塊、應(yīng)答器信息接收單元、軌道電路信息接收單元、列車(chē)接口單元、人機(jī)界面和記錄器等。

與既有CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)相比，車(chē)載設(shè)備增加了與列車(chē)完整性檢查系統(tǒng)(TIMS)的接口，系統(tǒng)其他設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)與既有CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)保持一致[16-17]，這有利于在既有高鐵線路上升級(jí)改造。對(duì)于地面子系統(tǒng)而言，只需升級(jí)相關(guān)設(shè)備軟件，各設(shè)備的硬件接口都可以維持不變。

2.2 基本工作原理

基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的移動(dòng)閉塞方案中，RBC需要綜合考慮閉塞分區(qū)的占用狀態(tài)和列車(chē)的位置報(bào)告信息。當(dāng)某一列車(chē)通信中斷或列車(chē)完整性丟失時(shí)，RBC應(yīng)采用閉塞分區(qū)的占用狀態(tài)來(lái)彌補(bǔ)這些故障列車(chē)的位置信息，以保證為其他正常通信列車(chē)提供移動(dòng)閉塞的行車(chē)許可。

同時(shí)，由于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)以CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)作為后備。這樣，當(dāng)通信中斷和裝備CTCS-2級(jí)或LKJ的跨線列車(chē)進(jìn)入高鐵線路時(shí)，列控中心可以通過(guò)軌道電路為這些列車(chē)提供行車(chē)許可，保證線路的運(yùn)輸效率。

3 移動(dòng)閉塞的行車(chē)許可計(jì)算

3.1 基本思路

行車(chē)許可(MA)是行車(chē)的安全憑證，其終點(diǎn)是列車(chē)被授權(quán)運(yùn)行到的位置。移動(dòng)閉塞方式下，行車(chē)許可終點(diǎn)可以延伸到前車(chē)的安全尾部。但考慮到無(wú)線通信中斷和跨線運(yùn)行等情況，高鐵線路上會(huì)出現(xiàn)以不同運(yùn)行等級(jí)的列車(chē)在同一區(qū)間混跑的情況，行車(chē)許可的計(jì)算變得復(fù)雜。

基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的架構(gòu)特點(diǎn)，提出一種移動(dòng)閉塞下行車(chē)許可的計(jì)算方法，該方法利用CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的既有邏輯，可以降低復(fù)雜度。下面將以區(qū)間運(yùn)行為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖2所示，計(jì)算方法具體分為兩步：

圖2 行車(chē)許可計(jì)算原理示意

步驟1 RBC參照CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)既有邏輯，根據(jù)閉塞分區(qū)的占用狀態(tài)計(jì)算行車(chē)許可，行車(chē)許可的終點(diǎn)為前方占用閉塞分區(qū)的入口處[18]；

步驟2 RBC判斷前方占用閉塞分區(qū)是否均是正常通信列車(chē)(位置報(bào)告有效且列車(chē)完整性確認(rèn))，如果是，則將行車(chē)許可終點(diǎn)延伸至對(duì)應(yīng)前方列車(chē)的安全車(chē)尾處。

按照這樣的思路，系統(tǒng)只需在既有CTCS-3級(jí)處理邏輯的基礎(chǔ)上，增加上述步驟2的計(jì)算。當(dāng)不滿足條件或無(wú)法判斷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給出與既有CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)相同的MA，保證安全和基本的運(yùn)輸效率。

3.2 建模實(shí)現(xiàn)

既有CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的行車(chē)許可以閉塞分區(qū)或進(jìn)路為基本單元，對(duì)于區(qū)間而言，每個(gè)閉塞分區(qū)有兩種工作狀態(tài)：“鎖閉”和“使用”。當(dāng)閉塞分區(qū)空閑時(shí)，該閉塞分區(qū)自動(dòng)轉(zhuǎn)為“鎖閉”狀態(tài)；當(dāng)列車(chē)占用軌道區(qū)段時(shí)，其所處閉塞分區(qū)將呈“使用”狀態(tài)。既有CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的行車(chē)許可在“使用”狀態(tài)的閉塞分區(qū)入口處終止[19]。

為了便于移動(dòng)閉塞模式下MA的計(jì)算，本文將CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的原“使用”狀態(tài)再分出一個(gè)邏輯狀態(tài)“占用鎖閉”，即該分區(qū)雖被占用，但仍允許后續(xù)列車(chē)進(jìn)入。當(dāng)閉塞分區(qū)內(nèi)所有列車(chē)均與RBC正常通信、列車(chē)位置報(bào)告有效且列車(chē)完整性已確認(rèn)時(shí)，工作狀態(tài)即為“占用鎖閉”，否則該占用分區(qū)的工作狀態(tài)為“使用”。

3.1節(jié)步驟1計(jì)算行車(chē)許可的原則與既有CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)相同，只有“鎖閉”的閉塞分區(qū)才能分配且僅能分配給一個(gè)注冊(cè)的車(chē)載設(shè)備[20]。需要注意的是，對(duì)于以完全監(jiān)控(FS)模式運(yùn)行的車(chē)載設(shè)備，當(dāng)原行車(chē)許可終點(diǎn)不對(duì)應(yīng)閉塞分區(qū)入口時(shí)，不能直接分配新的行車(chē)許可。圖3給出了一種場(chǎng)景，列車(chē)A和列車(chē)B均為通信列車(chē)，閉塞分區(qū)3被其他列車(chē)占用，B車(chē)MA終點(diǎn)為A車(chē)安全車(chē)尾。若A車(chē)通信中斷，當(dāng)閉塞分區(qū)3變?yōu)榭臻e時(shí)，因?yàn)锽車(chē)MA終點(diǎn)至閉塞分區(qū)2末端之間的線路情況未知，RBC不應(yīng)給B車(chē)延長(zhǎng)MA。而既有CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)行車(chē)許可終點(diǎn)總在閉塞分區(qū)的邊界，對(duì)于以FS模式運(yùn)行的列車(chē)不存在這種場(chǎng)景。所以，步驟1計(jì)算MA時(shí)，若原邏輯未考慮這種情況，則移動(dòng)閉塞模式時(shí)需增加相應(yīng)的處理。這種情況下，B車(chē)在MA耗盡時(shí)轉(zhuǎn)目視模式行車(chē)，RBC應(yīng)在確認(rèn)前方軌道空閑(TAF)后再發(fā)送新的MA。

圖3 MA終點(diǎn)不對(duì)應(yīng)閉塞分區(qū)入口的場(chǎng)景

步驟2計(jì)算行車(chē)許可，當(dāng)判斷閉塞分區(qū)的工作狀態(tài)為“占用鎖閉”時(shí)，則將MA終點(diǎn)延伸至對(duì)應(yīng)前方列車(chē)的安全車(chē)尾處。通過(guò)這樣的處理，問(wèn)題集中在判斷閉塞分區(qū)的工作狀態(tài)上，本文將以有限狀態(tài)機(jī)(Finite States Model，簡(jiǎn)稱(chēng)FSM)對(duì)此進(jìn)行建模。圖4給出了移動(dòng)閉塞方式下閉塞分區(qū)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的FSM模型，圖中轉(zhuǎn)換條件的“，”表示滿足其一即可進(jìn)入。表1為對(duì)應(yīng)條件的含義，系統(tǒng)判斷列車(chē)與閉塞分區(qū)的位置關(guān)系時(shí)，應(yīng)在保證安全的前提下考慮設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間和傳輸延時(shí)。

圖4 閉塞分區(qū)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的FSM模型

編號(hào)含義1本閉塞分區(qū)空閑2當(dāng)本閉塞分區(qū)變?yōu)檎加脮r(shí),本閉塞分區(qū)內(nèi)沒(méi)有通信列車(chē)3當(dāng)本閉塞分區(qū)變?yōu)檎加脮r(shí),本閉塞分區(qū)內(nèi)有通信列車(chē),且上一個(gè)閉塞分區(qū)的工作狀態(tài)不為“占用鎖閉”4本閉塞分區(qū)空閑5當(dāng)本閉塞分區(qū)變?yōu)檎加脮r(shí),本閉塞分區(qū)內(nèi)有通信列車(chē),且上一閉塞分區(qū)的工作狀態(tài)為“占用鎖閉”6(當(dāng)本閉塞分區(qū)變?yōu)檎加脮r(shí),本閉塞分區(qū)內(nèi)有通信列車(chē))且(當(dāng)同一通信列車(chē)完全進(jìn)入本閉塞分區(qū)時(shí),上一閉塞分區(qū)變?yōu)榭臻e)7本閉塞分區(qū)內(nèi)有通信列車(chē)發(fā)生無(wú)線通信中斷8本閉塞分區(qū)內(nèi)有通信列車(chē)的列車(chē)完整性丟失或未知9上一閉塞分區(qū)的工作狀態(tài)變?yōu)椤笆褂谩?/p>

注：閉塞分區(qū)的空閑/占用由聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)送給RBC。

由于非通信列車(chē)不向RBC報(bào)告列車(chē)位置，RBC應(yīng)避免將存在非通信列車(chē)的閉塞分區(qū)錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)入“占用鎖閉”工作狀態(tài)。“占用鎖閉”工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的判斷邏輯如下。

(1)在閉塞分區(qū)由空閑變?yōu)檎加玫臅r(shí)刻，如果根據(jù)列車(chē)位置報(bào)告有列車(chē)的最小安全車(chē)頭進(jìn)入該分區(qū)的入口，說(shuō)明該分區(qū)是由本車(chē)占用的，該分區(qū)本車(chē)前方?jīng)]有其他非通信列車(chē)；在該列車(chē)完全進(jìn)入本閉塞分區(qū)的時(shí)刻，如果上一分區(qū)由占用變?yōu)榭臻e，說(shuō)明上一分區(qū)沒(méi)有非通信列車(chē)，本分區(qū)通信列車(chē)的后方不存在非通信列車(chē)進(jìn)入的可能，此時(shí)本分區(qū)轉(zhuǎn)入“占用鎖閉”工作狀態(tài)(條件6)。

(2)當(dāng)上一分區(qū)的工作狀態(tài)為“占用鎖閉”時(shí)，也可以說(shuō)明上一分區(qū)沒(méi)有非通信列車(chē)，結(jié)合本分區(qū)列車(chē)前方?jīng)]有非通信列車(chē)的判斷，本分區(qū)也可轉(zhuǎn)入“占用鎖閉”工作狀態(tài)(條件5)。

(3)對(duì)于處于“占用鎖閉”的閉塞分區(qū)，如果列車(chē)發(fā)生無(wú)線通信中斷、列車(chē)完整性丟失或未知時(shí)，本分區(qū)轉(zhuǎn)入“使用”工作狀態(tài)(條件7和條件8)。

(4)對(duì)于處于“占用鎖閉”的閉塞分區(qū)，如果上一閉塞分區(qū)處于“使用”工作狀態(tài)，說(shuō)明上一分區(qū)可能存在非通信列車(chē)，本分區(qū)可能無(wú)法判斷該車(chē)的位置，這種情況下本分區(qū)退出“占用鎖閉”，轉(zhuǎn)入“使用”工作狀態(tài)(條件9)。例如，上一分區(qū)存在多輛非通信列車(chē)，即使一輛列車(chē)完全駛?cè)氡痉謪^(qū)時(shí)，上一分區(qū)仍在占用，本分區(qū)無(wú)法得知已有非通信列車(chē)進(jìn)入，系統(tǒng)通過(guò)本條件對(duì)這種情況進(jìn)行防護(hù)。

(5)當(dāng)本閉塞分區(qū)空閑時(shí)，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入“鎖閉”(條件4)。

3.3 運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景驗(yàn)證

本節(jié)通過(guò)特殊運(yùn)用場(chǎng)景的分析，對(duì)3.2節(jié)閉塞分區(qū)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的FSM模型進(jìn)行驗(yàn)證。

(1)區(qū)間建立無(wú)線通信

如圖5所示，列車(chē)A位于閉塞分區(qū)1，該車(chē)在位置1處與RBC建立無(wú)線通信，報(bào)告有效的列車(chē)位置且列車(chē)完整性已確認(rèn)。

圖5 區(qū)間建立無(wú)線通信

位置1：A車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)1前未建立無(wú)線通信，閉塞分區(qū)1工作狀態(tài)為“使用”(條件2)；后車(chē)MA終點(diǎn)可以延伸到閉塞分區(qū)1的入口處。

位置2：A車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)2，閉塞分區(qū)2工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“使用”(條件3)。

位置3：A車(chē)出清閉塞分區(qū)1，閉塞分區(qū)1空閑，其工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“鎖閉”(條件1)，閉塞分區(qū)2工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“占用鎖閉”(條件6)；后車(chē)MA終點(diǎn)可以延伸到閉塞分區(qū)2內(nèi)A車(chē)的安全車(chē)尾處。

位置4：A車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)3，閉塞分區(qū)3工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“占用鎖閉”(條件5)。

位置5：A車(chē)出清閉塞分區(qū)2，閉塞分區(qū)2空閑，其工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“鎖閉”(條件4)；后車(chē)MA終點(diǎn)可以延伸到閉塞分區(qū)3內(nèi)A車(chē)的安全車(chē)尾處。

假如后續(xù)列車(chē)在進(jìn)入閉塞分區(qū)1前已建立無(wú)線通信，在追蹤A車(chē)的過(guò)程中，閉塞分區(qū)2的工作狀態(tài)依次為“占用鎖閉”、“鎖閉”，所以閉塞分區(qū)3保持在“占用鎖閉”狀態(tài)，后車(chē)按照MA可以進(jìn)入閉塞分區(qū)3。

(2)對(duì)非通信列車(chē)的防護(hù)

如圖6所示，列車(chē)A和列車(chē)B均位于閉塞分區(qū)1，B車(chē)為非通信列車(chē)，A車(chē)在位置1處與RBC建立無(wú)線通信，報(bào)告有效的列車(chē)位置且列車(chē)完整性已確認(rèn)。

圖6 對(duì)非通信列車(chē)的防護(hù)

位置1：A車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)1前未建立無(wú)線通信，閉塞分區(qū)1工作狀態(tài)為“使用”(條件2)。

位置2：A車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)2，閉塞分區(qū)2工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“使用”(條件3)。

位置3：A車(chē)出清閉塞分區(qū)1，由于B車(chē)的存在，閉塞分區(qū)1仍占用。

位置4：A車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)3，閉塞分區(qū)3工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“使用”(條件3)。

位置5：A車(chē)出清閉塞分區(qū)2，閉塞分區(qū)2空閑，其工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“鎖閉”(條件1)，閉塞分區(qū)3工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“占用鎖閉”(條件6)。

假如這時(shí)B車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)2，閉塞分區(qū)2工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“使用”(條件2)，閉塞分區(qū)3工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“使用”(條件9)；當(dāng)B車(chē)出清閉塞分區(qū)2時(shí)，閉塞分區(qū)2工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為“鎖閉”(條件1)。由于此時(shí)閉塞分區(qū)3工作狀態(tài)為“使用”，后車(chē)MA終點(diǎn)為閉塞分區(qū)3的入口處，而不是越過(guò)B車(chē)延伸到A車(chē)的安全車(chē)尾處。

(3)無(wú)線通信中斷或列車(chē)完整性丟失

當(dāng)列車(chē)完整性丟失或未知時(shí)，本方案RBC會(huì)與車(chē)載設(shè)備中斷無(wú)線通信，這樣后續(xù)處理與無(wú)線通信中斷場(chǎng)景一致。

如圖7所示，列車(chē)A和列車(chē)B均為正常通信列車(chē)，此時(shí)閉塞分區(qū)1、閉塞分區(qū)2和閉塞分區(qū)3的工作狀態(tài)依次為“占用鎖閉”、“占用鎖閉”和“鎖閉”，B車(chē)的MA終點(diǎn)為A車(chē)安全車(chē)尾處。

圖7 無(wú)線通信中斷

若A車(chē)在閉塞分區(qū)2時(shí)無(wú)線通信中斷，閉塞分區(qū)2工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入“使用”。為了避免B車(chē)輸出制動(dòng)，根據(jù)CBTC的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，這種情況下已經(jīng)延伸到閉塞分區(qū)內(nèi)的B車(chē)MA不回撤。在B車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)2前，可能出現(xiàn)兩種情況。

情況1：A車(chē)已出清閉塞分區(qū)2。閉塞分區(qū)2空閑，當(dāng)B車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)2后，閉塞分區(qū)2轉(zhuǎn)入“占用鎖閉”(條件5)，后續(xù)列車(chē)的MA可延伸到B車(chē)的安全車(chē)尾處。由于A車(chē)無(wú)線通信中斷，其占用的閉塞分區(qū)工作狀態(tài)為“使用”，所以B車(chē)的MA終點(diǎn)為A車(chē)所在閉塞分區(qū)的入口處。

情況2：A車(chē)未出清閉塞分區(qū)2。當(dāng)B車(chē)進(jìn)入閉塞分區(qū)2后，此時(shí)即使A車(chē)出清閉塞分區(qū)2，由于B車(chē)MA終點(diǎn)至閉塞分區(qū)2的“盲區(qū)”，RBC不會(huì)向B車(chē)發(fā)送新的MA。B車(chē)以目視模式行車(chē)，當(dāng)通過(guò)TAF確認(rèn)后，RBC向車(chē)載設(shè)備發(fā)送MA，MA終點(diǎn)為無(wú)線通信中斷A車(chē)占用的閉塞分區(qū)入口處。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析了現(xiàn)階段高速鐵路CTCS-4級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)用面臨的問(wèn)題，提出一種基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的高速鐵路移動(dòng)閉塞方案。高速鐵路是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，行車(chē)許可計(jì)算直接關(guān)系到行車(chē)安全，本文的行車(chē)許可計(jì)算方法基于安全運(yùn)用多年的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)，變更內(nèi)容和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)更加可控，并通過(guò)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。本方案地面子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件接口與CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)完全相同，實(shí)際改造的工程量較小，有利于在線路上驗(yàn)證實(shí)施。既有CTCS-2/3級(jí)列控系統(tǒng)，基本邏輯都是一個(gè)閉塞分區(qū)只允許一輛列車(chē)進(jìn)入，而移動(dòng)閉塞打破了這種概念，這在高鐵線路未有先例，所以本文的研究探索在工程應(yīng)用之前，細(xì)節(jié)還需要進(jìn)一步的論證。